专利名称：生物可降解纳米多孔聚l-谷氨酸/壳聚糖载药微胶囊及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种生物可降解药物担载材料，特别是一种生物可降解纳米多孔聚 L-谷氨酸/壳聚糖载药微胶囊及其制备方法。
背景技术：
聚L-谷氨酸(PLGA)是一种pH值敏感性的大分子多肽，在体内可降解为人体需要 的谷氨酸单体，由于其分子链上存在大量羧基，易与药物结合。由于PLGA具有良好的生物 相容性、组织亲和性、消化吸收性和低免疫原性，无毒副作用，可自行降解和代谢，因而具有 缓释、安全、节省药物等优点。 壳聚糖(CS)是一种碱性多糖，其结构中含有羟基、氨基，正电荷密度高，有利于细
胞的粘附，且价廉易得，无毒无味，在体内降解为氨基葡萄糖能被吸收；同时壳聚糖具有活
化巨噬细胞、诱导免疫调节因子的表达等功能，具有优良的生物相容性和吸附性。 PLGA和CS的结构式如下所示
(a) (b)
(a)PLGA (b)CS(DD:脱乙酰度) 改成碳二亚胺是含有-N = C = N-结构的一类聚积态双键的不饱和化合物，常见 的碳二亚胺类化合物主要有1_(3- 二甲氨基丙基)_3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC HC1)， N，N' -二异丙基碳二亚胺(DIC)和1，3-二环己基碳二亚胺(DCC)等，主要用于活化羧基， 使水体系中的羧基、氨基、羟基在室温甚至低温条件下能够发生偶联反应，经常用于氨基酸 类反应，由于其对生物环境友好，所以经常用于在生物化学领域。
EDC HC1的结构式如下所示
广N、H Ql 一 CH3 N=C=N H3C J 因此将具有生物相容性和生物可降解的水溶性弱聚电解质PLGA和CS通过碳二亚
胺交联后作为药物的担载材料，利用PLGA和CS的功能基团与抗癌药物的相互作用，制成载药量高的生物可降解纳米多孔聚电解质缓释微胶囊，通过改变PLGA和CS的分子量、浓度， 调节PH值，调节载药量和药物释放时间，与传统的空心微胶囊相比较，该纳米多孔微胶囊 由于其内部具有网络支撑结构，使其能在除模板、冷冻干燥等制备过程中保持微胶囊形状 的完好而不以破损塌陷，多孔的高比表面积更使该微胶囊具有高载药量，并能通过改变微 胶囊粒径使之具有靶向性，从而提高组织中药物的局部浓度。
发明内容
本发明目的之一在于提供一种生物可降解纳米多孔聚L-谷氨酸/壳聚糖载药微 胶囊。 本发明目的之二在于提供该载药微胶囊的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案 —种生物可降解纳米多孔聚L-谷氨酸/壳聚糖载药微胶囊，其特征在于该微胶囊 是选用介孔二氧化硅为模板，由聚L-谷氨酸和壳聚糖交替包覆2 12层后，溶解模板后 得到内部具有网络支撑结构的多孔微胶囊；所述的聚L-谷氨酸的粘均分子量为2000 400000，壳聚糖的粘均分子量为2000 400000，聚L-谷氨酸和壳聚糖的质量比为1 : 1。
粒径为0.4 1. liim，内部的网络支撑结构使其不易塌陷破损，高比表面积是其 载药量高达30. 0% 49. 7% (质量百分比)。 —种制备上述的生物可降解纳米多孔聚L-谷氨酸/壳聚糖载药微胶囊的方法，其 特征在于，该方法的具体步骤如下 a.将介孔二氧化硅模板分散于浓度为lg/L 50g/L的聚L-谷氨酸溶液中，经振 荡，离心、洗涤，得微胶囊；(模板与聚L-谷氨酸的质量比为1 : 10 1 : 5000)
b.将步骤a所得微胶囊再分散于浓度为40g/L 120g/L的碳二亚胺水溶液(如 l-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDOHCl)， N， N' -二异丙基碳二亚胺 (DIC)和1，3-二环己基碳二亚胺(DCC)，三者选其一即可)中，经震荡，离心、洗涤，得微胶 囊；(微胶囊与碳二亚胺的质量比为l : 1) c.将步骤b所得微胶囊再分散于浓度为lg/L 50g/L的壳聚糖溶液中，经振荡， 离心、洗涤，得微胶囊；(壳聚糖与聚L-谷氨酸的质量比为1 : 1) d.将步骤c所得微胶囊再分散于浓度为40g/L 120g/L的碳二亚胺水溶液中，经 震荡，离心、洗涤，得微胶囊；(微胶囊与EDC HC1的质量比为1 : 1)
e.重复步骤a至步骤d，至交替吸附层达到2 12 ; f.将步骤e最终所得微胶囊悬浮液加入2mol/L 7mol/L的氟化氢或0. 001mo1/ L 0. lmol/L氢氧化钠溶液中，搅拌，待溶液澄清后，经过离心分离、沉淀、加水分散洗涤， 直至pH为7 ;将微胶囊离心收集，冷冻干燥，得到生物可降解纳米多孔聚L-谷氨酸/壳聚 糖载药微胶囊。 同现有技术相比，由于选用了介孔二氧化硅为模板，交替吸附聚电解质除模板后， 可使微胶囊内部具有网络支撑结构，使得该多孔微胶囊能在除模板、冷冻干燥等制备过程 中保持微胶囊形状的完好而不会破损塌陷，而选用PLGA和CS作为药物担载材料，利用PLGA 和CS的功能基团与抗癌药物的相互作用，通过改变PLGA和CS的分子量和浓度调控和提高 载药量。
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本发明制备的生物可降解纳米多孔聚电解质载药微胶囊，抗癌药物载药量达到30.0% 49.7% (质量百分比)，抗癌药物载药量明显提高。生物可降解纳米多孔聚电解质载药微胶囊粒径由模板决定，粒径分布均匀，且具有显著缓释作用和耙向性。
图1为实施例1所述的纳米多孔聚L谷氨酸/壳聚糖微胶囊的SEM电镜照片。
具体实施例方式
实施例1 :将介孔二氧化硅模板0. 001 lg分散于10mL 8mg/mL PLGA溶液(粘均分子量为200000)中，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL 60mg/mL DCC溶液，20。C交联120min。再加入10mL 8mg/mL CS溶液(粘均分子量为400000)，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL 60mg/mL DCC溶液，2(TC交联120min。重复上述步骤，交替吸附PLGA和CS至6层。将得到的微胶囊悬浮液加入0. Olmol/L氢氧化钠溶液中，搅拌数分钟，待溶液澄清后，经过多次高速离心、沉淀、加水重分散进行洗涤，直至pH为7。将此悬浮液中的微胶囊离心收集，冷冻干燥，得到纳米多孔PLGA/CS微胶囊，该胶囊的粒径为0. 8iim。 将上述制备的PLGA/CS微胶囊在37。C浸泡于一定量lg/L环磷酰胺1. 5倍磷酸缓冲溶液中，20小时后，离心、收集微胶囊，并用蒸馏水洗涤后冷冻干燥，即得PLGA/CS环磷酰胺载药微胶囊，载药量以质量百分比计为41. 27%。 实施例2 :将介孔二氧化硅模板0. OOlOg分散于10mL lmg/mL PLGA溶液(粘均分子量为200000)中，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL 60mg/mL EDC溶液，25。C交联120min。再加入10mL lmg/mL CS溶液(粘均分子量为400000)，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL 60mg/mL EDC溶液，25。C交联120min。重复上述步骤，交替吸附PLGA和CS至6层。将得到的微胶囊悬浮液加入5mol/L氟化氢溶液中，搅拌数分钟，待溶液澄清后，经过多次高速离心、沉淀、加水重分散进行洗涤，直至pH为7。将此悬浮液中的微胶囊离心收集，冷冻干燥，得到纳米多孔PLGA/CS微胶囊，该胶囊的粒径为0. 4 m。
将上述制备的PLGA/CS微胶囊在37。C浸泡于一定量lg/L阿霉素水溶液中，2小时后，离心、收集微胶囊，并用蒸馏水洗涤后冷冻干燥，即得PLGA/CS阿霉素载药微胶囊，载药量以质量百分比计为32. 00%。 实施例3 :将介孔二氧化硅模板0. 0012g分散于10mL 2mg/mL PLGA溶液(粘均分子量为200000)中，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL 60mg/mL DCC溶液，20。C交联120min。再加入10mL 2mg/mL CS溶液(粘均分子量为400000)，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL 60mg/mL DCC溶液，2(TC交联120min。重复上述步骤，交替吸附PLGA和CS至6层。将得到的微胶囊悬浮液加入5mol/L氟化氢溶液中，搅拌数分钟，待溶液澄清后，经过多次高速离心、沉淀、加水重分散进行洗涤，直至pH为7。将此悬浮液中的微胶囊离心收集，冷冻干燥，得到纳米多孔PLGA/CS微胶囊，该胶囊的粒径为0. 5 m。
将上述制备的PLGA/CS微胶囊在37t:浸泡于一定量lg/L环磷酰胺水溶液(0. 1M)中，2小时后，离心、收集微胶囊，并用蒸馏水洗涤后冷冻干燥，即得PLGA/CS环磷酰胺载药微胶囊，载药量以质量百分比计为37. 43 % 。 实施例4 :将介孔二氧化硅模板0. OOlOg分散于4mL 3mg/mL PLGA溶液(粘均分子量为200000)中，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL 60mg/mL DIC溶液，25。C交联120min。再加入10mL 3mg/mL CS溶液(粘均分子量为400000)，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL60mg/mLDIC溶液，25t:交联120min。重复上述步骤，交替吸附PLGA和CS至6层。将得到的微胶囊悬浮液加入5mol/L氟化氢溶液中，搅拌数分钟，待溶液澄清后，经过多次高速离心、沉淀、加水重分散进行洗涤，直至pH为7。将此悬浮液中的微胶囊离心收集，冷冻干燥，得到纳米多孔PLGA/CS微胶囊，该胶囊的粒径为0. 7 ii m。
将上述制备的PLGA/CS微胶囊在37。C浸泡于一定量lg/L氟尿嘧啶氢氧化钠溶液(0. 1M)中，20小时后，离心、收集微胶囊，并用蒸馏水洗涤后冷冻干燥，即得PLGA/CS氟尿嘧啶载药微胶囊，载药量以质量百分比计为39. 34%。 实施例5 :将介孔二氧化硅模板0. 0013g分散于10mL 5mg/mL PLGA溶液(粘均分子量为200000)中，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL 60mg/mL EDC溶液，25。C交联120min。再加入10mL 5mg/mL CS溶液(粘均分子量为400000)，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL 60mg/mL EDC溶液，25。C交联120min。重复上述步骤，交替吸附PLGA和CS至6层。将得到的微胶囊悬浮液加入0. 01mol/L氢氧化钠溶液中，搅拌数分钟，待溶液澄清后，经过多次高速离心、沉淀、加水重分散进行洗涤，直至pH为7。将此悬浮液中的微胶囊离心收集，冷冻干燥，得到纳米多孔PLGA/CS微胶囊，该胶囊的粒径为
0. 7um。 将上述制备的PLGA/CS微胶囊在37。C浸泡于一定量lg/L阿霉素磷酸缓冲溶液中，4小时后，离心、收集微胶囊，并用蒸馏水洗涤后冷冻干燥，即得PLGA/CS阿霉素载药微胶囊，载药量以质量百分比计为39. 25%。 实施例6 :将介孔二氧化硅模板0. 0010g分散于10mL 10mg/mL PLGA溶液(粘均分子量为200000)中，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL 60mg/mL DIC溶液，20。C交联120min。再加入10mL 10mg/mL CS溶液(粘均分子量为400000)，轻微振荡60分钟，离心、洗涤、再次分散，重复3次后，除去未吸附的多余聚电解质，后加入10mL 60mg/mL DIC溶液，2(TC交联120min。重复上述步骤，交替吸附PLGA和CS至6层。将得到的微胶囊悬浮液加入0. 01mol/L氢氧化钠溶液中，搅拌数分钟，待溶液澄清后，经过多次高速离心、沉淀、加水重分散进行洗涤，直至pH为7。将此悬浮液中的微胶囊离心收集，冷冻干燥，得到纳米多孔PLGA/CS微胶囊，该胶囊的粒径为
1. 1 li m。 将上述制备的PLGA/CS微胶囊在37。C浸泡于一定量lg/L氟尿嘧啶磷酸缓冲溶液中，4小时后，离心、收集微胶囊，并用蒸馏水洗涤后冷冻干燥，即得PLGA/CS氟尿嘧啶载药微胶囊，载药量以质量百分比计为49. 71%。
权利要求
一种生物可降解纳米多孔聚L-谷氨酸/壳聚糖载药微胶囊，其特征在于该微胶囊是选用介孔二氧化硅为模板，由聚L-谷氨酸和壳聚糖交替包覆2～12层后，溶解模板后得到内部具有网络支撑结构的多孔微胶囊；聚L-谷氨酸的粘均分子量为2000～400000，壳聚糖的粘均分子量为2000～400000，聚L-谷氨酸和壳聚糖的质量比为1∶1。
2. 根据权利要求1所述的生物可降解纳米多孔聚L-谷氨酸/壳聚糖载药微胶囊，其 特征在于所述的载药微胶囊的粒径为0. 4 1. 1 ii m，载药量以质量百分比计为30. 0% 49. 7%。
3. —种用于权利要求1所述的生物可降解纳米多孔聚L-谷氨酸/壳聚糖载药微胶囊 的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下a. 将介孔二氧化硅模板分散于浓度为1 50g/L的聚L-谷氨酸溶液中，经振荡，离心、洗涤得微胶囊，模板与聚L-谷氨酸的质量比为i : io i : 5000;b. 将步骤a所得微胶囊再分散于浓度为40 120g/L的碳二亚胺水溶液中，经震荡，离 心、洗涤，得微胶囊，微胶囊与碳二亚胺的质量比为1 : 1;c. 将步骤b所得微胶囊再分散于浓度为1 50g/L的壳聚糖溶液中，经振荡，离心、洗 涤，得微胶囊，壳聚糖与聚L-谷氨酸的质量比为1 : 1;d. 将步骤c所得微胶囊再分散于浓度为40 120g/L的碳二亚胺水溶液中，经震荡，离 心、洗涤，得微胶囊，微胶囊与碳二亚胺的质量比为1 : 1;e. 重复步骤a至步骤d，至交替吸附层达到2 12 ;f. 将步骤e最终所得微胶囊悬浮液加入2 7mol/L的氟化氢或0. 001 0. lmol/L氢 氧化钠溶液中，搅拌，待溶液澄清后，经过离心分离、沉淀、加水分散洗涤，直至pH为7 ;将微 胶囊离心收集，冷冻干燥，得到生物可降解纳米多孔聚L-谷氨酸/壳聚糖载药微胶囊。
4. 根据权利要求1所述的生物可降解纳米多孔聚L-谷氨酸/壳聚糖载药微胶囊的制 备方法，其特征在于所述的碳二亚胺为1_(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N， N' -二异丙基碳二亚胺和1，3-二环己基碳二亚胺中的一种。
全文摘要
本发明涉及一种生物可降解纳米多孔聚L-谷氨酸/壳聚糖载药微胶囊及其制备方法。本发明将生物相容且生物可降解的水溶性弱聚电解质聚L-谷氨酸(PLGA)和壳聚糖(CS)作为水溶性药物的担载材料，选用可除去的介孔二氧化硅为模板，制备内部具网络支撑结构的纳米多孔载药微胶囊。制备方法为将介孔二氧化硅模板分别分散于PLGA溶液和CS溶液中进行交替吸附至吸附层为2～12层，聚电解质层均通过碳二亚胺水溶液反应交联。将得到的微胶囊悬浮液加入2mol/L～7molg/L的氟化氢或0.001mol/L～0.1mol/L氢氧化钠溶液中，搅拌，待溶液澄清后，经过多次离心、洗涤、再分散，直至pH为中性。悬浮液中的微胶囊离心、收集，冷冻干燥，得到纳米多孔PLGA/CS微胶囊。
文档编号A61K47/04GK101744789SQ20101002310
公开日2010年6月23日 申请日期2010年1月21日 优先权日2010年1月21日
发明者尹静波, 张瑛, 朱捷, 范寅清, 郑嬿珍, 颜世峰 申请人:上海大学