一种聚合物复合微球、其制备方法及应用与流程

本发明涉及微球材料
技术领域：
，且特别涉及一种聚合物复合微球、其制备方法及应用。
背景技术：
：高分子微球通常指直径在纳米至微米尺度，形状为球形的高分子聚集体。高分子微球以其可设计性和多功能性吸引了越来越多科学工作者的兴趣。将药物溶解或分散在聚合物材料中，所形成的基质型微小球体称为载药微球，是当前应用最广泛的聚合物包载药物的方式。药物经过微球包载后根据微球粒径和表面性质等因素可以采用口服、注射或植入给药等方式，更重要的是，通过调节聚合物的分子量、微球粒径、药物分布、形态以及制备过程等，能够控制药物的释放速度，在某些情况下，还能控制药物的释放位置。目前应用于载药微球的材料主要分为无机材料、天然高分子材料及合成的高分子材料，按降解性能又可分为可降解类材料及非可降解类材料。其中，人工合成的可降解高分子材料可以通过改变其原材料化学组成、材料结构及表面性质等，来设计其生物应答特性。目前，对于蛋白结合类药物的缓释方面，主要采取传统的药物装载模式。现有公开的文献中，中国专利cn201910276078公开了一种用于治疗代谢疾病的药物组合物及其缓释微球制剂；中国专利cn201910066613公开了一种释药可控的聚乳酸/聚乙醇酸载药微球的制备方法；中国专利cn201611014952公开了通过乳化-溶解挥发法制备聚乳酸载药微球的方法；周雪等.阿司匹林peg-plga缓释微球的制备以及体外释药的考察，中国医院药学杂志，报道了制备的阿司匹林peg-plga缓释微球；苏立强等乙酰水杨酸分子印迹聚合物微球的制备及性能研究，化学试剂，对制备的乙酰水杨酸载药微球进行研究；苏小妹等制备了对乙酰氨基酚明胶微球。但上述现有技术制得的微球普遍存在(1)应用时突释效应较强；(2)制备工艺复杂、难以产业化的问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种聚合物复合微球，旨在使复合材料释放功能性分子时降低突释效应。本发明的另一目的在于提供一种聚合物复合微球的制备方法，其利用功能性分子的蛋白结合特性，对载体微球进行调控以使之释放行为更为理想，显著降低了突释效应。本发明的第三目的在于提供聚合物复合微球作为缓释功能材料的应用。本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出了一种聚合物复合微球，其包括高分子化合物、白蛋白和蛋白结合类功能分子，高分子化合物包覆于白蛋白和蛋白结合类功能分子；优选地，高分子化合物包括水溶性高分子和可降解高分子；优选地，白蛋白和蛋白结合类功能分子的质量比为1:5-30，更优选为1:10-20。本发明还提出一种聚合物复合微球的制备方法，包括如下步骤：采用高分子化合物对白蛋白和蛋白结合类功能分子进行包覆；优选地，包覆的过程为物理包覆，高分子化合物包括水溶性高分子和可降解高分子。本发明还提出聚合物复合微球作为缓释功能材料的应用；优选地，功能材料为载药微球。本发明实施例提供一种聚合物复合微球的有益效果是：其利用白蛋白结合蛋白结合类功能分子，并借助高分子化合物形成微球结构，可以长期缓释蛋白结合类功能分子，具有突释效应低的优点。本发明还提供了一种聚合物复合微球的制备方法，其利用高分子化合物对白蛋白和蛋白结合类功能分子进行包覆形成微球结构，利用白蛋白和蛋白结合类功能分子的作用，可以起到长期缓释蛋白结合类功能分子的作用，可以作为缓释功能材料得到应用，特别可以作为载药微球进行药物的缓释。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本发明实施例及对比例所制得微球的体外药物释放行为；图2为本发明实施例3和对比例1-3所制得微球的体外药物释放行为；图3为本发明实施例3、实施例9和实施例10所制得微球的体外药物释放行为。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本发明实施例提供的一种聚合物复合微球、其制备方法及应用进行具体说明。本发明实施例提供的一种聚合物复合微球的制备方法，采用高分子化合物对白蛋白和蛋白结合类功能分子进行包覆，发明人发现利用白蛋白和蛋白结合类功能分子的作用，可以起到长期缓释蛋白结合类功能分子的作用。相比于传统的微球材料，利用白蛋白和蛋白结合类功能分子结合后制备得到的微球材料应用时突释效应很低，或者没有突释效应。包覆的过程可以为一般的物理包覆，高分子化合物包括水溶性高分子和可降解高分子。优选地，聚合物复合微球的制备方法包括如下步骤：s1、预包覆溶液的制备将蛋白结合类功能分子、白蛋白和水溶性高分子混合形成预包覆溶液，先利用白蛋白和蛋白结合类功能分子结合，利用白蛋白和蛋白结合类功能分子的静电力、氢键、亲疏水作用力等非共价键而结合，能够使功能分子制备成微球材料后的缓释性能更好，显著降低突释效应。具体地，白蛋白选自鸡血清白蛋白、牛血清白蛋白和人血清白蛋白中的任意一种或多种，白蛋白的原料不限于上述几种，一般的白蛋白均能够与具有蛋白结合特性的功能分子进行结合，最终起到降低突释效应的效果。发明人发现以上几种白蛋白用于结合蛋白结合类功能分子后制备微球材料能够进一步提升材料的缓释性能。进一步地，蛋白结合类功能分子选自双香豆素、乙酰水杨酸、红霉素、复方甲硝唑、华法林钠、西咪替丁、乙酰氨基酚和氯贝丁酯的任意一种或多种；更优选为乙酰水杨酸和华法林钠中的至少一种。以上几种蛋白结合类功能分子均适合与白蛋白结合后制备微球材料，材料的应用过程中缓释性能优良，基本不会产生突释现象。具体地，水溶性高分子选自聚乙二醇、阳离子聚丙烯酰胺、聚季铵盐、淀粉、壳聚糖和海藻酸盐中的任意一种或多种。以上几种水溶性高分子能够快速溶解蛋白结合类功能分子和白蛋白，形成预包覆溶液。以上几种水溶性高分子均为现有材料，其分子量没有具体要求。优选地，蛋白结合类功能分子、白蛋白和水溶性高分子的质量比为1:5-30:10-50，优选为1:10-20:25-35；蛋白结合类功能分子在预包覆溶液中的浓度为5-10mg/ml。发明人发现，蛋白结合类功能分子、白蛋白和水溶性高分子的质量比特别是蛋白结合类功能分子和白蛋白的质量比对材料的缓释性能有一定影响，控制在上述范围内有利于进一步降低微球材料在应用过程中的突释效应。更优选地，预包覆溶液的制备是将蛋白结合类功能分子、白蛋白和水溶性高分子混合分散5-60min，具体可以采用超声分散或机械分散的方式。s2、微球材料的制备将预包覆溶液和可降解高分子溶液混合乳化形成乳化液，将乳化液与表面活性剂溶液混合。水溶性高分子包裹该白蛋白-蛋白结合类功能分子后，随同水一起与可降解高分子溶液进行乳化，利用水作为致孔剂可制得多孔可降解高分子微球，提升微球的药物装载率，增强缓释作用的同时保证了该微球的药物释放量。优选地，可降解高分子选自聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚3-羟基烷酸酯、聚3-羟基丁酸酯、聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯、聚三亚甲基碳酸酯和聚丁二酸丁二酯中的任意一种或多种。以上几种可降解高分子均适合本发明中提供的反应体系，制备突释效果低的微球材料。以上几种可降解高分子如聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯均为市购材料，分子量一般在0.3-300万道尔顿。优选地，预包覆溶液和可降解高分子溶液的体积比为1:5-20，可降解高分子溶液中每毫升有机溶剂对应可降解高分子的质量为0.05-0.5g。可降解高分子的用量一般较多，才能保证形成缓释效果更好的微球材料，若用量过少会影响缓释效果，用量过多同样不利于缓释效果的提升还会增加产品的成本。优选地，可降解高分子溶液中所用的有机溶剂选自乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷和四氢呋喃中的任意一种或多种；乳化液的制备是在转速为1500-3000rpm的条件下搅拌1-3min。以上几种有机溶剂毒性较低，适合于本发明实施例提供的反应体系。表面活性剂溶液为表面活性剂水溶液，且在表面活性剂水溶液中表面活性剂的质量分数为0.5-1.5％；优选地，表面活性剂选自明胶、甲基纤维素和聚乙烯醇中的任意一种或多种。以上几种表面活性剂适合于本发明实施例中的反应体系，能够促进形成尺寸更小的微球材料。表面活性剂的用量过大或过小均会对微球形状有一定影响，其控制控制在上述范围内能够使微球的尺寸大致为20nm-5mm，材料的应用范围更加广泛。具体地，将乳化液与表面活性剂溶液混合的过程是在250-600r/min的转速下搅拌6-10h，通过长时间的低速搅拌能够促进小尺寸微球材料的形成。s3、后处理在将乳化液与表面活性剂混合后分离出固体微球，再对固体微球进行初次水洗和碱液处理；优选地，在碱液处理后进行再次水洗、离心，再进行干燥。通过初步水洗和碱洗后可以将表面活性剂和固体材料表面的原料清洗干净，提升材料纯度，经过再次水洗和干燥后制得成品。优选地，碱液处理过程中所用碱液的ph值为10-12，处理时间为5-10min，碱液为氢氧化钠和/或氢氧化钾溶液。采用中强碱液进行碱洗即可，避免过强碱性对材料的性能产生影响，碱液处理过程可以对微球进行表面封孔处理，可进一步减缓蛋白结合类功能分子的突释效应，并增强其缓释作用。优选地，干燥过程采用冷冻干燥的方式，干燥时间为24-48h，干燥温度为-80～-50℃，采用冷冻干燥的方式有利于更好地保证材料性能。本发明实施例还提供了一种聚合物复合微球，其包括高分子化合物、白蛋白和蛋白结合类功能分子，高分子化合物包覆于白蛋白和蛋白结合类功能分子。其利用白蛋白结合蛋白结合类功能分子，并借助高分子化合物形成微球结构，可以长期缓释蛋白结合类功能分子，具有突释效应低的优点。制备的微球不仅具有良好的生物相容性及可降解性，还具有容纳大量溶质的多孔结构，可作为药物释放的载体。聚合物复合微球的粒径为20nm-5mm；聚合物复合微球中蛋白结合类功能分子的释放速度为0.5-30％/天。在物理包覆中，高分子化合物包括水溶性高分子和可降解高分子；优选地，白蛋白和蛋白结合类功能分子的质量比为1:5-30，更优选为1:10-20。白蛋白和蛋白结合类功能分子控制在上述范围内能够进一步提升微球材料的缓释性能，基本避免突释现象。该聚合物复合微球作为缓释功能材料的应用，如载药微球。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其包括以下步骤：将100mg华法林钠与2000mg牛血清白蛋白溶解于含2000mg淀粉的15ml水溶液中，500rpm的转速下分散30min，得到包载华法林钠的牛血清白蛋白/淀粉水溶液；取1.0ml该水溶液倒入10ml含2.0g聚丁二酸丁二酯(分子量为10.0万道尔顿)的四氢呋喃溶液中，2000rpm的转速下乳化2min；将上述乳化液加入含1.0％甲基纤维素的500ml水溶液中，室温下550rpm搅拌6h；水洗3次后使用含氢氧化钾、ph＝12的水溶液浸泡10min，再次水洗3次、离心并在-50℃的温度下冷冻干燥48h得到用于华法林钠释放的牛血清白蛋白/聚丁二酸丁二酯复合微球。实施例2本实施例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其包括以下步骤：将100mg双香豆素与1000mg人血清白蛋白溶解于含3000mg阳离子聚丙烯酰胺的15ml水溶液中，超声分散45min，得到包载双香豆素的人血清白蛋白/阳离子聚丙烯酰胺水溶液；取0.5ml该水溶液倒入10ml含1.5g聚己内酯(分子量为5.0万道尔顿)的四氢呋喃溶液中，2000rpm乳化3min；将上述乳化液加入含1.5％124型聚乙烯醇的500ml水溶液中，室温下350rpm搅拌8h；水洗3次后使用含氢氧化钾、ph＝10的水溶液浸泡8min，再次水洗3次、离心并在-70℃的温度下冷冻干燥36h得到用于双香豆素释放的人血清白蛋白/聚己内酯复合微球。实施例3本实施例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其包括以下步骤：将100mg乙酰水杨酸与1500mg人血清白蛋白溶解于含2000mg聚乙二醇的10ml水溶液中，超声分散15min，得到包载乙酰水杨酸的人血清白蛋白/聚乙二醇水溶液；取2.0ml该水溶液倒入10ml含1.0g聚乳酸-羟基乙酸共聚物(分子量为3.0万道尔顿)的二氯甲烷溶液中，1500rpm乳化2min；将上述乳化液加入含1.0％1799型聚乙烯醇的500ml水溶液中，室温下300rpm搅拌8h；水洗3次后使用含氢氧化钠、ph＝11的水溶液浸泡6min，再次水洗3次、离心并在-60℃的温度下冷冻干燥36h得到用于乙酰水杨酸释放的人血清白蛋白/聚乳酸-羟基乙酸共聚物复合微球。实施例4本实施例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其包括以下步骤：将100mg西咪替丁与3000mg鸡血清白蛋白溶解于含5000mg聚季铵盐的20ml水溶液中，300rpm分散60min，得到包载西咪替丁的鸡血清白蛋白/聚季铵盐水溶液；取1.5ml该水溶液倒入10ml含5.0g聚三亚甲基碳酸酯的乙酸乙酯(分子量为6.0万道尔顿)溶液中，3000rpm乳化3min；将上述乳化液加入含1.5％1788型聚乙烯醇的500ml水溶液中，室温下600rpm搅拌10h；水洗3次后使用含氢氧化钾、ph＝12的水溶液浸泡7min，再次水洗3次、离心并在-60℃的温度下冷冻干燥24h得到用于西咪替丁释放的鸡血清白蛋白/聚三亚甲基碳酸酯复合微球。实施例5本实施例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其包括以下步骤：将100mg乙酰氨基酚与500mg牛血清白蛋白溶解于含1000mg海藻酸钠的10ml水溶液中，400rpm分散5min，得到包载乙酰氨基酚的牛血清白蛋白/海藻酸盐水溶液；取1.0ml该水溶液倒入10ml含0.5g聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯(分子量为8.0万道尔顿)的三氯甲烷溶液中，1500rpm乳化1min；将上述乳化液加入含0.5％明胶的500ml水溶液中，室温下250rpm搅拌6h；水洗3次后使用含氢氧化钠、ph＝10的水溶液浸泡5min，再次水洗3次、离心并在-60℃的温度下冷冻干燥24h得到用于乙酰氨基酚释放的牛血清白蛋白/聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯复合微球。实施例6本实施例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其具体步骤与实施例5大致相同，不同之处在于：将乙酰氨基酚替换为乙酰水杨酸，将聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯替换为聚乳酸。实施例7本实施例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其具体步骤与实施例5大致相同，不同之处在于：将乙酰氨基酚替换为华法林钠，将聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯替换为聚3-羟基烷酸酯。实施例8本实施例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其具体步骤与实施例5大致相同，不同之处在于：将乙酰氨基酚替换为华法林钠，将聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯替换为聚3-羟基丁酸酯。实施例9本实施例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其具体步骤与实施例3大致相同，不同之处在于：人血清白蛋白的用量为250mg(即蛋白和蛋白结合类功能分子的质量比为1:2.5)。实施例10本实施例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其具体步骤与实施例3大致相同，不同之处在于：人血清白蛋白的用量为4000mg(即蛋白和蛋白结合类功能分子的质量比为1:40)。对比例1本对比例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其具体步骤与实施例3大致相同，不同之处在于：不含人血清白蛋白，具体步骤如下：将100mg乙酰水杨酸溶解于含2000mg聚乙二醇的10ml水溶液中，超声分散15min，得到包载乙酰水杨酸的阳离子聚丙烯酰胺水溶液；取2.0ml该水溶液倒入10ml含1.0g聚乳酸-羟基乙酸共聚物的二氯甲烷溶液中，1500rpm乳化2min；将上述乳化液加入含1.0％1799型聚乙烯醇的500ml水溶液中，室温下300rpm搅拌8h；水洗3次后使用含氢氧化钠、ph＝11的水溶液浸泡6min，再次水洗3次、离心并冷冻干燥36h得到用于乙酰水杨酸释放的聚乳酸-羟基乙酸共聚物复合微球。对比例2本对比例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其具体步骤与实施例3大致相同，不同之处在于：将聚乙二醇水溶液替换为水，具体步骤如下：将100mg乙酰水杨酸与1500mg人血清白蛋白溶解于10ml水溶液中，超声分散15min，得到包载乙酰水杨酸的人血清白蛋白水溶液；取2.0ml该水溶液倒入10ml含1.0g聚乳酸-羟基乙酸共聚物的二氯甲烷溶液中，1500rpm乳化2min；将上述乳化液加入含1.0％1799型聚乙烯醇的500ml水溶液中，室温下300rpm搅拌8h；水洗3次后使用含氢氧化钠、ph＝11的水溶液浸泡6min，再次水洗3次、离心并冷冻干燥36h得到用于乙酰水杨酸释放的人血清白蛋白/聚乳酸-羟基乙酸共聚物复合微球。对比例3本对比例提供一种聚合物复合微球的制备方法，其具体步骤与实施例3大致相同，不同之处在于：不含人血清白蛋白、将聚乙二醇水溶液替换为水，具体步骤如下：将100mg乙酰水杨酸溶解于10ml水溶液中；取2.0ml该水溶液倒入10ml含1.0g聚乳酸-羟基乙酸共聚物的二氯甲烷溶液中，1500rpm乳化2min；将上述乳化液加入含1.0％1799型聚乙烯醇的500ml水溶液中，室温下300rpm搅拌8h；水洗3次后使用含氢氧化钠、ph＝11的水溶液浸泡6min，再次水洗3次、离心并冷冻干燥36h得到用于乙酰水杨酸释放的聚乳酸-羟基乙酸共聚物复合微球。试验例1将实施例1-5以及对比例1-3中制备得到微球材料的毒性，测试方法参照gb/t16886.5的要求进行评价和计分，结果如表1所示。表1实施例及对比例所制得微球的体外细胞毒性计分组别实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例1对比例2对比例3计分00000000从表1可知，本发明方法所制备的载药微球均无细胞毒性，适用范围广泛。试验例2将实施例1-10以及对比例1-3中制备得到微球材料进行体外药物释放评价，结果见图1～2。评价方法：体外药物释放实验是在37℃，60rpm条件下，在恒温摇床中进行的。将50mg的微球浸渍在20mlpbs(ph＝7.4)中，定期收集测试液，并补充等量的pbs，将收集的测试液用高效液相色谱法(hplc)测定药物含量。将某时间点药物的吸光度代入到其标准曲线中，得到这一时间点药物释放的实际量。将实际量除以材料中负载药物的总量即得到这一时间点药物的累积释放量。由图1～2可知，实施例1～10均无明显突释行为，与对比例1～3相比，实施例3的突释效应更小，提示本发明方法制得的含白蛋白和水溶性高分子的微球(这里仅提供plga微球)对药物的缓释作用有明显的增强作用。试验例3测试实施例3和实施例9-10中得到微球材料的药物释放性能，结果见图3。当蛋白和蛋白结合类功能分子的质量比超出1：(5～30)时，相比于1：(5～30)范围内，蛋白对蛋白结合类功能分子的亲和力有所降低，表现为突释现象较为明显，药物释放速率较大。综上所述，本发明实施例提供的一种聚合物复合微球，其利用白蛋白结合蛋白结合类功能分子，并借助高分子化合物形成微球结构，可以长期缓释蛋白结合类功能分子，具有突释效应低的优点。本发明实施例提供的一种聚合物复合微球的制备方法，其利用高分子化合物对白蛋白和蛋白结合类功能分子进行包覆形成微球结构，利用白蛋白和蛋白结合类功能分子的作用，可以起到长期缓释蛋白结合类功能分子的作用，可以作为缓释功能材料得到应用。制备方法工艺简单，对设备的要求不高，原料均已产业化、来源易得，成本低廉，易于实现产业化。以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。当前第1页12