专利名称：紫杉醇的超细纤维剂型及制备方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及紫杉醇的一种生物降解超细纤维剂型。
本发明还涉及上述超细纤维剂型的制备方法。
本发明还涉及实施上述制备方法的装置。
背景技术：
紫杉醇的商品名为Taxol，是卵巢癌和乳腺癌的首选药物，对其它癌症也有较好的疗效。但像其它许多抗癌药一样，紫杉醇在水中的溶解性非常差，目前临床上使用的紫杉醇注射液是将紫杉醇溶解在1∶1的聚氧乙烯改性的蓖蔴油(商品名Cremophor EL)和乙醇的混合溶液中，注射前用生理盐水稀释5-20倍。但是Cremophor EL往往引起强烈的副反应，如超过敏反应、肾毒性及神经毒性等，严重时可能导致死亡。为此，人们一直在寻求紫杉醇的新剂型，如用脂质体包裹(见中国专利CN1391891，CN1291474)，制成紫杉醇的微胶囊或水基乳液(见中国专利CN1382038，CN1399958，CN1404830，CN1416810，CN1217662)，它们都不使用含Cremophor EL的溶媒，但又产生了新的问题，如载药量低、有初期突释现象，不能局部使用等。
癌症病人在手术后进行化疗，一般采取注射或口服的方法给药。对于局部病灶来说，化疗药的有效利用率往往很低，全身的毒副反应却很大。特别是那些切除率低、复发率高的癌症，局部化疗效果要好得多。由于血脑屏障的缘故，一般静脉注射的化疗药到不了脑部，因此，对脑脂质瘤来说，局部化疗更为必要。现在局部化疗一般采用留置针的办法，即将针头埋在病灶部位，用软管与体外相通，按需要每隔一段时间注射一针化疗药。这样，刀口长期处于“开口”状态，病人很痛苦，也容易感染。所以，如果在肿瘤手术时将化疗药直接放在病灶部位，药物缓慢释放，则既能达到化疗的目的，所需要的药物总量比全身化疗要低得多，毒副作用小得多，又能避免留置针可能引起的并发症。中国专利CN03109880.0公开了“超细纤维药物剂型及其制备方法”。本发明在该专利的基础上，针对紫杉醇的具体特点，提出紫杉醇的生物降解超细纤维剂型及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供紫杉醇的一种超细纤维剂型，它制成无纺布或纤维毡的形式，很容易在肿瘤切除后放置并保持在病灶部位，在手术后的相当长的一段时间内释放出紫杉醇，达到局部化疗的目的。
本发明的另一目的是提供一种制备上述超细纤维剂型的方法。
本发明的再一目的是提供一种用于实现上述制备方法的装置。
本发明提供紫杉醇的一种可生物降解超细纤维剂型，即担载有紫杉醇的超细纤维无纺布或纤维毡；它的制备方法是将紫杉醇溶解在可生物降解高分子溶液中，然后进行电纺丝，形成超细纤维，紫杉醇包裹在其中。这样的超细纤维毡外形与棉球和纱布相似，很容易安放和保持在手术后的病灶部位。术后紫杉醇不断从纤维中扩散出来，发挥化疗的作用。
本发明使用与紫杉醇相容性好的生物降解高分子材料作为紫杉醇的载体，在紫杉醇释放的过程中，高分子载体发生降解，包裹在载体内部的紫杉醇暴露出来，正好弥补由于药物总量下降而引起的释放速度下降，使总的释放速度自始至终基本保持均衡，接近理想的“O-级动力学”。最后，载体高分子完全降解和吸收，从病灶部位消失，不需要二次手术取出。
本发明提供的担载紫杉醇的可生物降解超细纤维剂型的制备方法，包括三个步骤(1)配制可生物降解载体高分子和紫杉醇的混合溶液；(2)将该溶液进行电纺丝；(3)将电纺丝形成的纤维毡进行切割、包装和消毒。
本发明所采用的载体高分子应当是生物相容和可生物降解的，且应与紫杉醇具有良好的相容性。这些聚合物包括聚乳酸(PLA)、聚ε-己内酯(PCL)、聚乙交酯(PGA)，以及丙交酯与乙交酯、丙交酯与ε-己内酯、乙交酯与ε-己内酯的无规或嵌段共聚物，还有丙交酯与乙二醇、乙交酯与乙二醇、ε-己内酯与乙二醇的嵌段共聚物。有时可使用以上两种或两种以上聚合物的混合物。
本发明所采用的溶剂包括氯仿、丙酮、二氯甲烷、二氧六环、二甲苯等。它们应当无毒或低毒，在室温下应当有一定的挥发速度，在聚合物中的最终残留量低。它们应当同时是聚合物和紫杉醇的良溶剂。有时使用混合溶剂具有最好的纺丝效果。
本发明的纺丝混合溶液中载体高分子的质量浓度，决定于聚合物的分子量，一般在1-20％范围，优选3-10％。纺丝混合溶液中紫杉醇相对于载体高分子的质量比例，决定于医疗目的的需要，可以在0-100％范围，优选5-30％。
本发明采用电纺丝技术制备载有紫杉醇的超细纤维。电纺丝的基本设备，是一台高压发生器，一个用注射器改装的接在高压发生器高压端的喷丝装置和一个接在高压发生器接地端的纤维接收屏，如图1所示。喷丝口到接收屏之间的距离10-50cm，它们之间的电压0-80kV。为了保证电纺丝有均匀的速度，在溶液上施加一定的压力。高分子和紫杉醇的混合溶液在喷丝口(直径0.1-1mm)以稳定的速度(0.01-0.5ml/min)流出，在高压电场的作用下形成射流，长度约在1-7cm左右。由于射出的溶液携带有高密度的同种电荷，在高压电场的作用下，造成射流纤维的拉伸和螺旋化弯折，形成锥形轮廓飞向接收屏。在此过程中，溶剂迅速挥发，因而最终在接收屏上得到干燥的超细纤维毡，紫杉醇被包裹在纤维中。
电纺丝与传统纺丝工艺的区别之一，在于所制备的纤维直径，在微米至纳米量级，远小于普通纤维，从而避免了由于纤维的直径粗、壁厚而造成的降解速度慢，药物释放迟滞的现象，紫杉醇的释放速度较快。通过调节纤维中的紫杉醇含量，可以调整释放的速度，满足化疗的需要。电纺丝工艺的另一个优点是，由于聚合物从溶液状态变成固体纳米纤维状态，仅需要不到1秒的时间，其中夹带的紫杉醇在如此短的时间内固化，来不及生长成很大的晶粒，也来不及扩散到纤维的表面上来，因而紫杉醇基本上被包裹在纤维内部，在纤维基体中的分散非常均匀，呈分子状态或纳米聚集状态，用电子显微镜观察不到纤维表面有紫杉醇的药物颗粒，用溶剂涮洗的方法也很难洗出紫杉醇。可见，这种可生物降解超细纤维担载紫杉醇的药物剂型，可以避免药物的突释现象，减少药物的毒副作用。
另一方面，由于紫杉醇药物相对于载体高分子来说，分子量比较小，当被添加到高分子溶液中时，在一般情况下，只要控制好电纺丝的条件，不但能获得高质量的纤维，而且纤维的直径往往比不加紫杉醇药物时还要细一些。所以，紫杉醇药物的添加和载药量本身，就成为控制纤维直径的一个技术手段。
试验表明，用电纺丝的方法，添加到纤维中的紫杉醇的剂量，可以在很大的范围内调节，以适应不同病人的需要。以高分子的质量为基数，载药量可达到100％。这也是一般的纺丝工艺和其它的药物剂型所难以达到的。
本发明中的电纺丝条件要适当控制，以便获得高质量的超细纤维。这些纺丝条件包括(1)纺丝溶液的浓度和粘度；(2)喷丝口的直径和溶液流出速度；(3)高压电场的强度和分布。针对紫杉醇/载体聚合物/溶剂体系的具体纺丝条件，用试验方法确定。
图1电纺丝原理图。图中标号分别为1.高分子溶液；2.注射器泵；3.喷丝口；4.高压电源；5.射流；6.接收屏；7.接地。
图2内含5％紫杉醇的PLA纤维。
图3内含10％紫杉醇的PLLA纤维。
图4内含10％紫杉醇的PLLA纤维在Tris-HCl缓冲液中的释放行为，其中蛋白酶K的浓度为6.2×10-3mg/ml。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明提供的紫杉醇的可生物降解超细纤维药物剂型及其制备方法给予进一步的说明，但本发明所适用的载体高分子和溶剂品种，以及纺丝溶液的组成和纺丝条件，不限于实施例所给的范围。
实施例1.将0.28g聚乳酸PLA(含D—构型2.8％，粘均分子量为9.1万)溶于1.5ml氯仿及1.5ml丙酮的混合溶剂中，再加入0.014g紫杉醇，超声振荡使之充分溶解。然后将溶液加入到5ml注射器中，采用由8号针头制成的直角平口喷丝口。溶液在喷丝口处的流速为0.08ml/min，所施加的电压为2.6万伏，两极间的距离为20cm。
所得载药纤维的平均直径800nm，见图2。
实施例2.将左旋聚乳酸PLLA(粘均分子量为15.3万)0.15g溶于2ml氯仿及1ml丙酮的混合溶剂中，再加入0.015g紫杉醇，超声振荡使之充分溶解。然后将溶液加入到5ml注射器中，采用由8号针头制成的直角平口喷丝口。溶液在喷丝口处的流速为0.07ml/min，所施加的电压为2.5万伏，两极间的距离为20cm。
所得载药纤维的平均直径1.0μm，见图3；其在Tris-HCl缓冲液中的释放行为见图4。
实施例3.将聚乳酸PLA(含D—构型2.8％，粘均分子量为9.1万)0.15g溶于2ml氯仿及1ml丙酮的混合溶剂中，再加入0.075g紫杉醇，超声振荡使之充分溶解。然后将溶液加入到5ml注射器中，采用由8号针头制成的直角平口喷丝口。溶液在喷丝口处的流速为0.1ml/min，所施加的电压为2.8万伏，两极间的距离为20cm。
所得载药纤维的平均直径1.3μm。
实施例4.将丙交酯和乙交酯的无规共聚物PLGA(其中摩尔组成丙交酯80％，乙交酯20％，粘均分子量为5.5万)0.7g溶于3ml氯仿中，再加入0.035g紫杉醇，超声振荡使之充分溶解。然后将溶液加入到5ml注射器中，采用由8号针头制成的直角平口喷丝口。溶液在喷丝口处的流速为0.15ml/min，所施加的电压为3.0万伏，两极间的距离为20cm。
所得载药纤维的平均直径1.5μm。
实施例5.将聚乳酸和聚乙二醇的嵌段共聚物PLA-PEG(粘均分子量为40万)0.15g溶于5ml氯仿中，再加入0.0225g紫杉醇，超声振荡使之充分溶解。然后将溶液加入到10ml注射器中，采用由8号针头制成的直角平口喷丝口。溶液在喷丝口处的流速为0.1ml/min，所施加的电压为3.5万伏，两极间的距离为20cm。
所得载药纤维的平均直径700nm。
权利要求
1.一种紫杉醇的超细纤维剂型，紫杉醇担载在超细纤维无纺布或纤维毡上，紫杉醇完全包裹在纤维内部，紫杉醇担载量以高分子的质量为基数可达到100％。
2.如权利要求1所述的超细纤维剂型，其特征在于，紫杉醇担载量以高分子的质量为基数是5-30％。
3.一种制备权利要求1或2所述超细纤维剂型的方法，主要步骤为a)将可生物降解载体高分子和紫杉醇溶解在同时是载体高分子和紫杉醇的良溶剂的溶剂中，配制成载体高分子和紫杉醇的混合溶液，混合溶液中载体高分子的质量浓度在1-20％；b)将该溶液进行电纺丝，形成超细纤维，紫杉醇包裹在其中；c)将电纺丝形成的纤维毡进行切割、包装和消毒；所述载体高分子是与紫杉醇相容性好的可生物降解的聚合物或在生理条件下可吸收的聚合物。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述载体高分子是以下聚合物中的一种，或其中两种或多种的混合物聚乳酸(PLA)、聚ε-己内酯(PCL)、聚乙交酯(PGA)，以及丙交酯与乙交酯、丙交酯与ε-己内酯、乙交酯与ε-己内酯的无规或嵌段共聚物，还有丙交酯与乙二醇、乙交酯与乙二醇、ε-己内酯与乙二醇的嵌段共聚物。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述溶剂是氯仿、丙酮、二氯甲烷、二氧六环、二甲苯，或它们的混合溶剂。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述载体高分子和紫杉醇的混合溶液中载体高分子的质量浓度是3-10％。
7.一种实现权利要求3所述方法的装置，其包括有一混合溶液容器，该容器的一端为一压力泵，另一端为喷丝口，容器中的溶液在压力泵的作用下，从容器的喷丝口流出；一高压电源，其高压端与上述容器的喷丝口相连接；一纤维接收屏，其与上述高压电源的接地端相连接，从而与容器的喷丝口形成一高压电场；高分子和紫杉醇的混合溶液从喷丝口流出，在高压电场的作用下形成射流，在纤维接收屏上得到包裹有紫杉醇的超细纤维毡；所述喷丝口与纤维接收屏之间的距离为10-50cm，电压为0-80kV。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述容器喷丝口直径为0.1-1mm。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，溶液流速为0.01-0.5ml/min。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述射流长度为1-7cm。
全文摘要
本发明涉及一种紫杉醇的超细纤维剂型及制备方法和装置。制备方法是将紫杉醇溶解在可生物降解高分子的溶液中，然后进行电纺丝，形成包裹有紫杉醇的超细纤维无纺布或纤维毡。该方法制备工艺简单，设备成本低。所制得的载药纤维直径可控制在0.1－2.0μm，载药量可在0－100％的范围内调节。紫杉醇的释放基本遵循0－级动力学，从而避免了初期突释所产生的危害。纤维载体本身完全生物降解，没有毒副作用。这种剂型特别适用于肿瘤手术后的局部化疗。
文档编号A61P35/00GK1543929SQ20031011582
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月27日 优先权日2003年11月27日
发明者景遐斌, 曾敬, 陈学思, 徐效义, 边新超, 徐秀玲 申请人:中国科学院长春应用化学研究所