高压静电纺丝制备的负载多烯紫杉醇含纳米孔网络纤维及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于高压静电纺丝纤维及其应用技术领域，具体涉及一种高压静电纺丝制 备的负载多烯紫杉醇含纳米孔纤维及其应用。
【背景技术】
[0002] 成人原发性脑肿瘤中有60%以上为脑胶质瘤，这是一类危害性极大的恶性肿瘤， 发病率高、死亡率也高，从最初确诊开始计算的存活期仅为9-12个月。在存活期内病人也 会丧失多种功能，如运动障碍、癫痫、视觉障碍、语言障碍等，生活质量极差。病人尽管经手 术、放疗和化疗治疗，但病人几乎无一例外地出现肿瘤复发。在过去的20多年中，脑胶质 瘤的治疗一直无明显进展。目前主要治疗方案为手术切除加术后放、化疗，但患者术后生 存期仍小于2年，胶质瘤转移少见，大约超过90%的复发为瘤腔局部2cm内的复发，这就为 控制胶质瘤生长提供了解决思路，即局部用药。术后一定时间内维持肿瘤局部一定浓度的 治疗药物可能会使肿瘤静止甚至消失。另外，预防复发的有效方法也为理想的局部化疗体 系，这个体系能够提供有效浓度药物的持续释放，且组织相容性好，局部瘫痕形成少和神经 毒性小等。Gliadd? wafer是第一个用于临床的可降解的局部缓释化疗系统，该系统是以 PCPP = SA(20:80)为载体的含有3. 85%卡莫司汀（BCNU)的小碟片，临床应用证实它是可以 延长患者的生存时间，给胶质瘤患者带来新的希望，但由于大部分肿瘤都含有一种DNA修 复蛋白AGT，可以使肿瘤对BCNU产生抗药性，同时该产品价格昂贵，因此限制了其广泛应 用，目前急需探寻其它有效药物和更安全有效的缓释载体。
[0003] 高压静电纺丝是将聚合溶液或熔体在高压电场下被拉伸后经冷却或溶剂挥 发，形成纳米级纤维的过程，也是最常见和最简单制造纳米纤维的技术，早于1934年因 Formhals (US1975504A)申请注册专利而闻名于世。静电纺丝纤维形成的支架具有制备简 单、可控，高孔隙率及比表面积，表面功能化等优良特点，因此被广泛应用于控释药物载体。 但大多数静电纺丝纤维表面光滑，内部也不存在相互贯通的纳米孔网络，这限制了纤维支 架的比表面积的进一步增加，同时也限制了其作为药物载体时更好的对药物进行控释和缓 释。
[0004] 目前已有文献报道的是通过控制一些条件可在纤维表面形成纳米尺寸级别 的"盲孔"（Silke Megelski, Jean S. Stephens, D. Bruce Chase, and John F. Rabolt. Micro-and Nanostructured Surface Morphology on Electrospun Polymer Fibers. Macromolecules，2002, 35, 8456-8466.)，如 2007 年 CN2921043Y 公开了 "一种静电纺 丝法制备的带有纳米孔的纤维"，尽管其提及该纤维丝表面带有纳米孔，但并未给出 制备方法，同时也未给出纤维丝表面纳米孔的形态等，因此该技术的可行性及实用价 值较差D 又如 Casper 等（Casper，C. L，Stephens J. S.，Tassi N. G.，Chase B. and Rabolt J.F., Controlling Surface Morphology of Electrospun Polystyrene Fibers:Effect of Humidity and Molecular Weight in the Electrospinning Process. Macromolecules，2004. 37:573-578.)通过严格控制环境湿度和苛刻的选择聚合物及其溶 剂制成了表面多孔的纤维丝，其孔的直径在20-350nm。但首先，采用该技术无法在工业化生 产的环境下严格通过控制湿度来达到成孔效果，其次，该方法只能在纳米纤维表面形成纳 米盲孔，未贯穿纤维，即所形成的纳米孔相当于只是在纤维丝表面形成一些坑状的压迹。同 时目前报道的制备仅存在于表面的静电纺丝纤维的技术往往也过于繁琐、不易控制、重复 性较差，不利于大批量工业化生产。因此，对于能在表面及内部都存在相互贯通的纳米孔网 络的静电纺丝纤维，现还未见报道。
[0005] 多烯紫杉醇（Docetaxel，D0C)抗肿瘤作用机制是加速微管蛋白聚合成微管，并延 缓微管的解聚作用，从而形成稳定的微管束来抑制癌细胞的有丝分裂和细胞增殖。目前国 内上市的剂型为注射液，虽然临床用药疗效显著，但同时不良反应也很明显，由于处方采用 大量非离子表面活性剂吐温-80 (Tween-80)和无水乙醇作为增溶剂，此溶剂系统会导致过 敏反应等不良反应，可能发生胃肠道反应如恶心，呕吐或者腹泻；由于药物的分布无选择 性，将会导致神经毒性、肌肉骨骼毒性和中性粒细胞减少等不良反应，此外Tween-80还具 有轻微的溶血性，且粘度大，临床用药需要预服抗组胺剂和糖皮质激素类，这将会给病人带 来巨大的痛苦，且临床用药不方便，用药安全性低。（Montero A, Fossella F, Hortobagyi G，，et al.Docetaxel for treatment of solid tumours:a systematic review of clinical data[J]. The lancet oncology，2005, 6(4):229-239.)因此，对于如何降低多稀 紫杉醇的毒副作用，提高药物疗效，一直是医疗技术研宄的热点。
【发明内容】
[0006] 本发明目的在于针对现有技术存在的不足，首先提供一种用高压静电纺丝技术制 备的负载多烯紫杉醇含纳米孔网络纤维。
[0007] 本发明的另一目的是提供一种上述方法制备的含纳米孔网络纤维的应用。
[0008] 本发明提供的高压静电纺丝制备的负载多烯紫杉醇含纳米孔网络纤维，其 特征在于该纤维是由聚碳酸亚丙醋（Poly (propylene carbonate)，PPC)及聚己内醋 (Polycaprolactone，PCL)粒料与多稀紫杉醇（docetaxel，D0C)按质量比 45 ?98:1 ? 40:1?15和以前三种物料总质量计0. 2?0. 5%的导电金属盐共混，经高压静电纺丝方 法制备而成，其电镜照片显示该纤维是由大量相互贯通的纳米孔网络构成，比表面积为 130-211m 2/g，电镜照片同时显示多烯紫杉醇均匀地分布于纤维内部，未见成团聚集。
[0009] 以上含纳米孔网络纤维中聚碳酸亚丙酯、聚己内酯粒料与多烯紫杉醇的质量比优 选为70?85:10?20:5?10,该纤维的比表面积为176-181m 2/g。
[0010] 以上所述的含纳米孔网络纤维具体是由以下方法制得的：
[0011] ⑴将按质量比为45?98:1?40:1?15的真空干燥后的聚碳酸亚丙酯、聚己内 酯粒料与多烯紫杉醇，以及以前三种物料的总质量计〇. 2?0. 5%的导电金属盐混合，然后 加入混合溶剂中配制成浓度为4?20%的混合溶液；
[0012] (2)将配制的混合溶液置于与内径为0. 5?I. 2mm针头相连的静电纺丝装置中，在 温度10?25°C、湿度35?65%、电压10?30KV下，以流量1?lOml/h注射成纤，成型的 纳米纤维用转速为10?500转/分的转盘收集，针尖距接收转盘距离10?25cm ;
[0013] (3)将所得纳米纤维放入超纯水中超声处理10?30分钟，反复至少3次，以充分 除去纳米纤维中的导电金属盐，将除盐处理后纳米纤维在常温下真空干燥即可。
[0014] 以上方法中所用的聚碳酸亚丙酯、聚己内酯粒料与多烯紫杉醇的质量比优选为 70?85:10?20:5?10 ;所用的导电金属盐优选四氯化钛或/和溴化锂；所配制的混合溶 液浓度优选10?18%。
[0015] 以上制备方法中所述的PCL和PPC的粘均分子量为50000?200000，优选为 60000〇
[0016] 以上方法中所用混合溶剂是由三种沸点不同的溶剂A、B、C按照体积比70? 90:2?5:8?25组成，优选75?88:2?5:10?20。其中溶剂A优选二氯甲烷、氯仿或 丙酮中的任一种；溶剂B优选乙酸乙酯；溶剂C优选二甲基亚砜或N，N-二甲基甲酰胺。
[0017] 以上方法中所用针头优选内径为0. 6?0. 8mm ;温度优选18?20°C，湿度优选 45?55 %，电压优选15?18KV，流量优选4?7ml/h，接收转盘转速优选200?300转/ 分，针尖距接收盘距离优选15?20cm。
[0018] 本发明还提供了一种上述负载多烯紫杉醇含纳米孔网络纤维在恶性脑胶质瘤术 后化疗中的应用。
[0019] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0020] 1、由于本发明提供的含纳米孔网络纤维是以具有良好的生物相容性和生物可降 解性的聚碳酸亚丙酯（PPC)为基体，利用溶液共混原理加入一定量的聚己内酯（PCL)，并利 用PPC和PCL这两种聚合物在溶液体系中的溶解度参数的不同，极易在纺丝过程中发生相 分离的特性，使纳米纤维表面及内部能够形成相互贯通的纳米孔网络（见图1)，因而不仅 大大增加纳米纤维的比表面积，使多烯紫杉醇DOC的释放更容易和更稳定，且还因其具有 的良好生物相容性和生物可降解性，使之可用于胶质瘤术后化疗中。
[0021] 2、由于本发明提供的含纳米孔网络纤维还在制备的纺丝溶液中加入了一定量的 金属盐（四氯化钛或溴化锂），因而可在一定程度上提高溶液的导电性，使其在静电纺丝过 程中更易形成较细的均匀纳米纤维。
[0022] 3、由于本发明提供的含纳米孔网络纤维中负载有用于胶质瘤术后化疗药物一一 多烯紫杉醇，因而当其作为胶质瘤术后化疗局部的缓释化疗药使用时，其纤维表面及内部 富含大量相互贯通纳米孔不仅可以提高负载药物DOC的释放速率和累计释放量，同时施 药稳定，药物释放速率和累计释放量的增加可以明显提高药物在肿瘤中的浸润深度，达到 更好的抗肿瘤效果，且因可以在脑病灶进行局部给药，这样可使药物浓度比常规渠道用药 (如注射用药）高200?1000倍，并能降低多烯紫杉醇的毒副作用，提高药物疗效，更有效 的杀灭和抑制肿瘤，此外还具有药物释放时间和速度可控的特点。
[0023] 4、由于本发明提供的含纳米孔网络纤维在制备的纺丝溶液时使用了不同沸点溶 剂组成的混合溶剂，而其中低沸点溶剂会在纺丝过程中挥发，因而在静电纺丝过程中无需 苛刻地控制环境温度、湿度范围也能协助使之更易形成带纳米孔的纤维丝。
[0024] 5、本发明不仅填补了静电纺丝过程中不能形成含纳米孔网络纤维的空白，且制备 方法简单、可控，便于大批量工业化生产。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明制备的含纳米孔网络纤维在较低倍数下的扫描电镜照片，该照片为 超声水洗前的纳米纤维表面形貌，从该照片中可见本发明纤维分布均匀，表面大量纳米孔 形成。
[0026] 图2为本发明制备的含纳米孔网络纤维在较高倍数下的扫描电镜照片，该照片为 超声水洗前的纳米纤维表面形貌，从该照片中可见纤维丝表面及内部存在大量相互沟通的 纳米孔。
[0027] 图3为傅里叶红外扫描图谱，图中A、B和C分别为纯聚碳酸亚丙酯、多烯紫杉醇和 本发明制备的含纳米孔网络纤维的傅里叶红外扫描图谱。从本发明制备的含纳米孔网络纤 维的傅里叶红外扫描图谱中可见包含了聚碳酸亚丙酯以及多烯紫杉醇共同的特征峰。
[0028] 图4为X光衍射曲线图，