专利名称：快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法
技术领域：
发明属于生物医药和材料技术领域，具体涉及一种快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法。
背景技术：
根据病理学界的共识，药物和包封药物的胶囊尺寸越小，药物就越容易被人体吸收，药物载体的表面积越大，药物颗粒的分散速度越快。微纳纤维的轴径比和表面积较大， 利用其作为载体材料，可以使一些原来难于被人体吸收的药物缓慢地分解释放，达到治疗效果。通过上载不同药物，聚合物纤维可广泛用于多种疾病的治疗以及机体组织的修复重建。如上载抗肿瘤药物的纤维可使化疗药物直接定位作用于肿瘤细胞，避免全身化疗时很多化疗药物不能透过某些生物屏障的缺点，并且在提高局部药物浓度、增加治疗效果的同时减少毒副作用，非常适合于实体瘤的治疗；药物纤维用于创口治疗时，由于其较好的吸收性和柔韧性，从而能吸收创口的渗出液，减少二次感染的几率。总之，聚合物纤维可用于上载抗肿瘤药、降压药、抗生素、止痛药、疫苗等多种药物及基因，从而具有治疗和预防多种疾病的研究开发前景。目前制备微纳纤维的方法有许多，中国专利(CN101347403A)公开了一种用静电纺丝技术制备有机金属复合抗癌药物纤维的方法；中国药科大学平其能教授课题组 (J. Controlled Release, 2007,118，325-332.)运用湿纺技术研发了一种可供机体埋植的长效氟尿嘧啶载药纤维支架，结果表明载药量与载药效率均较高。但上述方法都存在一定缺陷，如自组装技术要求药物及聚合物具有特殊的分子结构；静电纺丝技术制备纤维需要特殊的仪器设备；湿纺技术中药物的粒径大小对纤维的直径和长度存在较大的影响等等。鉴于以上方法存在的缺点，本发明拟采用近几年材料科学中制备聚合物纳米纤维的新方法-快速冷冻技术制备生物相容性及生物降解性载药聚合物微纳纤维。此方法简单、快速，无需特殊的工艺和设备，得到纤维产量高，形态均勻，纤维宽度处于微纳米级别，在药物释放中具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法，其能达到缓控释药物、提高药物生物利用度和降低其毒副作用的目的。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案—种快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法，具体步骤如下(1)聚合物溶液的配制以水为溶剂配制质量分数为0. 1-0. 5%的聚合物溶液，加热搅拌至聚合物完全溶解后，放置一定时间使其充分溶胀；所述聚合物选自下列物质中的一种或两种以上的混合物天然的淀粉类、纤维素、植物胶、动物胶以及海藻酸盐，或半合成的羧甲基淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素钠，或合成的聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮；(2)药物和聚合物混合溶液的配制以聚合物溶液为溶剂，加入质量分数为 1-50%的水溶性药物，搅拌至药物完全溶解于聚合物溶液中；聚合物与药物的比例为 1:1-9:1;(3)快速冷冻将步骤( 所得的混合溶液混勻后在液氮中快速冷冻；(4)冷冻干燥将步骤C3)冷冻后的固体连续冷冻干燥完全，得到聚合物微纳纤维。本发明中，步骤(1)中所述的聚合物溶液，在水为溶剂时聚合物的质量比为 0. 1-0. 5%时冷冻干燥后的效果较好，容易得到形态均勻，且直径处于微纳米级的纤维。所述的(1)步中搅拌时加热的温度为50-100°C。所述的(1)步中的搅拌速度为50-200转/分钟，搅拌时间为0. 5-2.证。所述的(1)步中的聚合物完全溶解后放置使其充分溶胀的时间为12-4他。所述的(1)步中，当聚合物为两种时，其质量比为1:9-9: 1。所述的⑵步中的水溶性药物为5-氟尿嘧啶(5-Fu)、盐酸二甲双胍(MH)、柔红霉素、多柔比星、硫酸庆大霉素中的一种或两种以上的混合物。液氮的界面要高于样品的界面时样品的冻结效果较好。所述的(3)步中的低温为_196°C，所用介质为液氮；溶液在液氮中的时间为5-20 分钟，液氮的界面要高于样品的界面，并确保样品完全冻结，在低温中冻结成固体。所述的(4)步中冻结固体放入真空冷冻干燥机的时间为M-72小时，将固体中的冰直接升华成水蒸气，确保样品完全干燥。本发明中，所得产品可通过SEM、XRD、DSC、FTIR等手段对其形貌和结构进行表征。 所得产品的药物体外释放情况可通过紫外-可见吸收光谱法、HPLC等方法来测定。本发明从高分子科学、材料科学以及药剂学的交叉点入手，将高分子科学中制备聚合物纳米纤维的新方法-快速冷冻技术用于药物制剂学，用此方法制备出生物相容性及生物降解性聚合物载药纤维，并研究其体外释放结果，将聚合物科学与药物制剂学紧密结合起来；通过对聚合物载药纤维进行物理化学性质测定，探索聚合物载药纤维的形成机制， 为聚合物纤维作为药物载体提供理论依据。本发明可通过控制聚合物的浓度、药物浓度等条件便可得到微/纳米级别的聚合物纤维，为实现药物的缓控释提供一种新的载体。本发明方法具有简单、快速，无需特殊的工艺和设备，生产成本较低，得到纤维产量高，形态均勻，纤维宽度处于微/纳米级别，药物回收率高，产物易于保存等优点，为工业生产提供了参考价值，在药物释放中具有广阔的应用前景。
图1为0. 1 % MH-PVA纤维的SEM图片；图 2 为 0. 1 % MH-PVA 纤维的 XRD 图片；其中，a :MH，b :PVA，c =MH-PVA 纤维；图3为0. 1 % 5-Fu-NaCMC纤维在pH7. 4的PBS缓冲液中的释放曲线；图4为载药量为25%的NaCMC纤维的SEM图片；图5为载药量为33%的NaCMC纤维的SEM图片；
图6为不同NaCMC/PVA比例的纤维在pH 7. 4的PBS缓冲液中的释放行为
具体实施例方式下面通过具体实施方式
对本发明的内容作进一步描述，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。实施例1 (1)用分析天平精确量取PVA与水(PVA与水的质量比为0.1%)后，置于干净的烧杯中，在90°C、磁力搅拌器作用下搅拌池，搅拌速度为100转/分钟，至PVA完全溶解，放置4 使其充分溶胀，得到PVA溶液；(2)用分析天平精确量取MH(MH与PVA的质量比为25%)，加到一定量的PVA溶液中，在室温下磁力搅拌0. 5h,搅拌速度为100转/分钟，至MH完全溶解，得到MH与PVA混合溶液；(3)取混勻后的MH与PVA混合溶液IOml，注入IOOml烧杯中，保鲜膜封口并在保鲜膜上扎眼，将样品放入液氮中冷冻10分钟，液氮的界面要高于样品的界面，并确保样品完全冻结；(4)将冷冻后的固体放入真空冷冻干燥机中，连续冷冻干燥24h (根据样品的厚度、体积决定冷冻干燥的时间)，将固体中的冰直接升华成水蒸气，确保样品彻底干燥完全， 取出即得MH-PVA维纳纤维。(5)所得产品用SEM、XRD、DSC、FTIR等手段对其形貌和结构进行表征。所得产品的药物体外释放情况可通过紫外-可见吸收光谱法来测定。(6)所制得的MH-PVA纤维的直径为500nm到lOOOnm，SEM图片如附图1所示，XRD 结果如附图2所示。实施例2 用“PVA与水的质量比为0.5%”取代实施例1(1)中的“PVA与水的质量比为 0. 1%”，其余重复实施例1中的(1) (5)步骤，同样方法得到载药PVA纤维直径在600nm 到 lOOOnm。实施例3 (1)用分析天平精确量取NaCMC与水(NaCMC与水的质量比为0. 1 % )后，置于干净的烧杯中在磁力搅拌下60°C搅拌池，搅拌速度为100转/分钟，至NaCMC完全溶解，放置 48h使其充分溶胀，得到NaCMC溶液；(2)用分析天平精确量取5-Fu(5_Fu的质量比为14% )，加入到一定量的NaCMC溶液中，室温磁力搅拌0. 5h,搅拌速度为100转/分钟，至5-Fu完全溶解，得到5-Fu与NaCMC 混合溶液；其余重复实施例1中的C3) ( 步骤，所制得的5-Fu-NaCMC纤维的直径为 500nm到1200nm，所制得的纤维在pH 7. 4的PBS缓冲液中的释放行为如附图3所示。由图可见，载药的聚合物纤维在12小时内能缓慢释药，载药量越低药物释放的越缓慢，载药量为14%纤维的累积百分释药率为40%左右。药物在一定的时间内，依靠聚合物材料的降解和溶蚀，使药物缓慢地释放。所以，该纤维制剂能够延长药物作用时间、减少给药次数，从而提高药物的生物利用度，降低药物的毒副作用。实施例4
用“5-Fu的质量比为25%”取代实施例3(1)中的“5_Fu的质量比为14%”，其余重复实施例3中的(1) (5)步骤，同样方法得到5-Fu-NaCMC纤维直径在500nm到1200nm， SEM图片如附图4所示。实施例5
用“5-Fu的质量比为33%”取代实施例3(1)中的“5_Fu的质量比为14%”，其余重复实施例3中的(1) (5)步骤，同样方法得到5-Fu-NaCMC纤维直径在500nm到1200nm， 所制得的纤维在PH 7. 4的PBS缓冲液中的释放行为如附图3所示，SEM图片如附图5所示。实施例6 用“NaCMC与水的质量比为0. 5%”取代实施例3(1)中的“NaCMC与水的质量比为 0. 1 % ”，其余重复实施例3中的(1) (5)步骤，同样方法得到5-Fu-NaCMC纤维直径在 600nm 至Ij 1200nm。实施例7 用“海藻酸钠”取代实施例3(1)中的“NaCMC”，其余重复实施例3中的(1) (5) 步骤，同样方法得到5-Fu-海藻酸钠纤维直径在500nm到1200nm。实施例8 (1)用分析天平精确量取NaCMC和PVA与水(NaCMC/PVA与水的总质量比为0. 1%， NaCMC/PVA的比例为1 9)后，置于干净的烧杯中在90°C下搅拌2h，搅拌速度为100转/ 分钟，至NaCMC和PVA完全溶解，放置48h使其充分溶胀，得到NaCMC/PVA混合溶液；(2)用分析天平精确量取5-Fu(5-Fu与总聚合物的质量比为25% )，加入到一定量的NaCMC/PVA溶液中，室温磁力搅拌0. 5h，搅拌速度为100转/分钟，至5_Fu完全溶解，得到5-Fu与NaCMC/PVA混合溶液；其余重复实施例1中的(3) (5)步骤，所制得的 5-Fu-NaCMC/PVA 纤维的直径为 500nm 到 lOOOnm。实施例9 用“ NaCMC/PVA的比例为3 7 ”取代实施例8 (1)中的“ NaCMC/PVA的比例为 1 9”，其余重复实施例8中的(1) (5)步骤，同样方法得到5-Fu-NaCMC/PVA纤维直径在 600nm 到 IOOOnm0实施例10 用“ NaCMC/PVA的比例为5 5 ”取代实施例8 (1)中的“ NaCMC/PVA的比例为 1 9”，其余重复实施例8中的(1) (5)步骤，同样方法得到5-Fu-NaCMC/PVA纤维直径在600nm到1200nm，不同NaCMC/PVA比例的纤维在pH 7. 4的PBS缓冲液中的释放行为如附图6所示。
权利要求
1.一种快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法，具体步骤如下(1)聚合物溶液的配制以水为溶剂配制质量分数为0.1-0. 5%的聚合物溶液，加热搅拌至聚合物完全溶解后，放置使其充分溶胀；所述聚合物选自下列物质中的一种或两种以上的混合物天然的淀粉类、纤维素、植物胶、动物胶以及海藻酸盐，或半合成的羧甲基淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素钠，或合成的聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮；(2)药物和聚合物混合溶液的配制以聚合物溶液为溶剂，加入质量分数为1-50%的水溶性药物，搅拌至药物完全溶解于聚合物溶液中；聚合物与药物的比例为1 :1-9:1;(3)快速冷冻将步骤( 所得的混合溶液混勻后在液氮中快速冷冻；(4)冷冻干燥将步骤C3)冷冻后的固体连续冷冻干燥完全，得到聚合物微纳纤维。
2.如权利要求1所述的快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法，其特征在于 所述的(1)步中搅拌时加热的温度为50-10(TC。
3.如权利要求1所述的快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法，其特征在于 所述的(1)步中的搅拌速度为50-200转/分钟，搅拌时间为0. 5-2.证。
4.如权利要求1所述的快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法，其特征在于 所述的(1)步中的聚合物完全溶解后放置使其充分溶胀的时间为12-4他。
5.如权利要求1所述的快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法，其特征在于 所述的(1)步中，当聚合物为两种时，其质量比为1 9-9 1。
6.如权利要求1所述的快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法，其特征在于 所述的( 步中的水溶性药物为5-氟尿嘧啶、盐酸二甲双胍、柔红霉素、多柔比星、硫酸庆大霉素中的一种或两种以上的混合物。
7.如权利要求1所述的快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法，其特征在于 所述的(3)步中的低温为_196°C，所用介质为液氮；溶液在液氮中的时间为5-20分钟，液氮的界面要高于样品的界面，并确保样品完全冻结。
8.如权利要求1所述的快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法，其特征在于 所述的(4)步中冻结固体放入真空冷冻干燥机的时间为对-72小时。
全文摘要
本发明公开了一种快速冷冻技术制备载药聚合物微纳纤维的方法。具体步骤为首先配制药物溶液和聚合物溶液，然后将药物溶液与聚合物溶液按一定比例制成混合溶液，使药物充分溶于聚合物中得到透明的均相溶液，最后将混合溶液放入适当的容器中，用液氮使溶液快速冷冻完全结成固体，将冷冻后的固体放入真空冷冻干燥机中，连续冷冻干燥，将固体中的冰直接升华成水蒸气，得到载药聚合物微纳纤维。该方法制备的微纳纤维，药物主要存在纤维内部或吸附于纤维表面。此方法简单、快速，成本低廉，得到纤维产量高，形态均匀，且纤维直径处于微纳米级，在药物释放中具有广阔的应用前景。
文档编号A61K47/32GK102302441SQ20111025614
公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者李钟号, 栾玉霞, 蔡晓青, 邵伟 申请人:山东大学