一种基于非线性嵌段共聚物制备方法及其应用与流程

技术领域本发明涉及一种基于非线性聚甘露糖—聚乳酸嵌段共聚物的制备方法及用途。

背景技术：
近年来，生物降解高分子在组织工程、药物控制释放和环境材料工程等领域有着广泛的应用，以聚己内酯、聚乳酸及其与聚乙二醇的嵌段共聚物为代表的脂肪族聚酯表现出优良的生物相容性、药物透过性和生物降解性，得到越来越多的研究者青睐。目前研究最多的用于药物控释体系的两亲性嵌段共聚物主要集中在两嵌段和三嵌段聚合物。构成两亲性嵌段共聚物亲水嵌段的主要是聚乙二醇(PEG)或称为聚氧乙烯(PEO)，具有良好的亲水性，与水接触的界面自由能低，在水中具有延展结构，因而具有很高的柔韧性，可提供一定的空间稳定效应。提高药物载体表面的亲水性可以降低药物的泄露以及血管内皮网状系统对药物的吞噬作用，既提高了用药的安全性，又延长了药物的血液循环时间。疏水嵌段则常常是利用聚乳酸、聚己内酯、聚氧丙烯、聚苯乙烯、聚氨基酸，他们与PEG-一起构成各种二嵌段或三嵌段的两亲性共聚物，可形成各种胶束。甘露糖(Mannose)是一种单糖，也是一种六碳糖，目前唯一用于在临床上的糖质营养素，广泛分布于体液和组织中，尤其是在神经、皮肤、睾丸、视网膜、肝和肠；具有生物相容和生物可降解性。而聚甘露糖由甘露糖单体聚合而成，具有较高的亲水性和可生物降解性。

技术实现要素：
针对上述现有技术，本发明的第一个目的是提供一种基于非线性聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物。本发明的第二个目的是提供一种纳米胶束材料及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：根据本发明的第一方面，提供一种基于非线性聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物，所述嵌段共聚物中，聚甘露糖和聚乳酸的质量比为(1-4)：(1-16)；所述聚甘露糖的分子量为2000-10000，所述聚乳酸连接在的聚甘露糖羟基上，聚乳酸的总分子量为2000-10000。本发明还提供上述聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物的制备方法，步骤如下：按质量比1-4:1-16，称取分子量2000-10000的聚甘露糖加入密闭的三口瓶，搅拌。抽真空至-0.1Mpa后升温至100℃搅拌0.5h。然后降温至60℃通氮气保护加入丙交酯，搅拌均匀。抽真空度-0.1Mpa，升温至80℃搅拌0.5h后充入氮气，而后滴加入少量辛酸亚锡。滴加完毕后，持续氮气保护下升温150℃反应4h。然后保持150℃抽真空2h。完毕后通入氮气同时降温。降温至温度为50℃时加入25ml二氯甲烷。搅拌均匀后将体系缓慢倒入-20℃的500ml无水乙醚中，快速搅拌。有大量固体生成。搅拌10min后抽滤，用无水乙醚洗三次，而后减压烘干，即得。根据本发明的第二方面，提供一种纳米胶束粒子，由上述聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物通过自组装的方式制备得到。胶束粒子可以以溶液形式或冻干粉形式保存。本发明的胶束粒子中，聚甘露糖为高亲水性聚合物，无毒并可降解，具有极高的生物相容性，为胶束粒子提供亲水外层，增加粒子的水溶性，还能在血液循环过程中防止其他蛋白质、酶、多肽等生物活性物质对胶束粒子的吸附，聚甘露糖的存在有效的屏蔽人体网状内皮系统(RES)对胶束粒子的吞噬和排异，延长胶束粒子在血液中的循环时间；以具有高度生物相容性的生物可降解的聚乳酸作为胶束粒子的内核。本发明的还提供上述纳米胶束粒子制备方法，步骤如下：(1)将聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物溶解于有机溶剂中，采用减压蒸馏、冷冻干燥或喷雾干燥的方法除去有机溶剂，得到薄膜基质；(2)向薄膜基质中加入预热的注射用水，通过晃动、搅拌、超声或涡旋的方式，将聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物水化自组装成胶束。步骤(1)中，有机溶剂可以是乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二氧六环、二氯甲烷、氯仿中的任一种。本发明还提供上述聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物或纳米胶束粒子在作为药物载体中的应用。优选的，所述药物为油溶性药物分子。其具体的应用方法如下：(1)将聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物以及药物充分溶解于有机溶剂中，使材料及药物形成均匀的溶液Ⅰ；(2)采用减压蒸馏、直接冷冻干燥或喷雾干燥的方式将溶液Ⅰ中的有机溶剂彻底除掉，得到均匀的材料-药物透明薄膜基质；(3)向上述基质中加入预热的注射用水，通过晃动、搅拌、超声、涡旋等方式，载体材料水化自组装成胶束，将药物包裹于疏水性内核中，形成含药溶液Ⅱ；(4)向药物胶束溶液Ⅱ中加入冻干保护剂，然后分别过0.45μm粗滤，再过0.22μm精滤除菌；(5)将滤液置于-40℃冰箱中，预冻2～6h，再逐步升华除掉水分，冻干即得载药胶束冻干粉；其中，步骤(1)中，有机溶剂可以是乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二氧六环、二氯甲烷、氯仿中的任一种；步骤(2)中，直接冷冻干燥工艺，其溶剂可以是乙醇:水，体积比为1:10～1:100；或叔丁醇:水，体积比为1:10～1:100。进一步优选为叔丁醇：水，体积比为2：8～4:6。采用本发明的胶束粒子用于包裹油溶性药物分子，其胶束载药量为质量百分比5％～30％，药物包封率为80～99％。有益效果：本发明所制得的胶束具有较高的稳定性，其临界胶束浓度在4.16×10-5～3.17×10-4g\/L范围，优于等分子量的聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物所组装的球形胶束；同时包裹了油溶性药物的胶束在酸碱度为7.4的磷酸生理盐水缓冲液中显示出对药物分子的可控释放特性。本发明所制得的胶束在药物释放、靶向释放及增长药效等方面，都具有潜在的应用前景。附图说明：图1：紫杉醇胶束冻干粉以及复溶后溶液外观，从左至右依次是水、冻干粉以及胶束复溶溶液；图2：紫杉醇胶束粒径分布图；图3：紫杉醇胶束粒子透射电镜图。具体实施方式：实施例1：合成聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物称10g取分子量2000的聚甘露糖加入密闭的三口瓶，搅拌。抽真空至-0.1Mpa后升温至100℃搅拌0.5h。然后降温至60℃通氮气保护加入10g丙交酯，搅拌均匀。抽真空度-0.1Mpa，升温至80℃搅拌0.5h后充入氮气，而后滴加入适量辛酸亚锡。滴加完毕后，持续氮气保护下升温150℃反应4h。然后保持150℃抽真空2h。完毕后通入氮气同时降温。降温至温度为50℃时加入25ml二氯甲烷。搅拌均匀后将体系缓慢倒入-20℃的500ml无水乙醚中，快速搅拌。有大量固体生成。搅拌10min后抽滤，用无水乙醚洗三次，而后减压烘干得到类白色粉末为产品。共聚物的化学结构和组成采用红外光谱、核磁共振波谱来鉴定和计算；共聚物的分子量和分子量分布使用凝胶渗透色谱装置测定；经测定，本实施例得到的聚甘露糖-聚乳酸均分子量为4000。实施例2：合成聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物称10g取分子量2000的聚甘露糖加入密闭的三口瓶，搅拌。抽真空至-0.1Mpa后升温至100℃搅拌0.5h。然后降温至60℃通氮气保护加入20g丙交酯，搅拌均匀。抽真空度-0.1Mpa，升温至80℃搅拌0.5h后充入氮气，而后滴加入少量辛酸亚锡。滴加完毕后，持续氮气保护下升温150℃反应4h。然后保持150℃抽真空2h。完毕后通入氮气同时降温。降温至温度为50℃时加入25ml二氯甲烷。搅拌均匀后将体系缓慢倒入-20℃的500ml无水乙醚中，快速搅拌。有大量固体生成。搅拌10min后抽滤，用无水乙醚洗三次，而后减压烘干得到类白色粉末为产品，其得到的聚甘露糖-聚乳酸均分子量为6000。实施例3：合成聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物称10g取分子量8000的聚甘露糖加入密闭的三口瓶，搅拌。抽真空至-0.1Mpa后升温至100℃搅拌0.5h。然后降温至60℃通氮气保护加入5g丙交酯，搅拌均匀。抽真空度-0.1Mpa，升温至80℃搅拌0.5h后充入氮气，而后滴加入适量辛酸亚锡。滴加完毕后，持续氮气保护下升温150℃反应4h。然后保持150℃抽真空2h。完毕后通入氮气同时降温。降温至温度为50℃时加入25ml二氯甲烷。搅拌均匀后将体系缓慢倒入-20℃的500ml无水乙醚中，快速搅拌。有大量固体生成。搅拌10min后抽滤，用无水乙醚洗三次，而后减压烘干得到类白色粉末为产品，其得到的聚甘露糖-聚乳酸均分子量为12000。实施例4：制备紫杉醇聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物的胶束1)将实施例1得到的聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物以及紫杉醇充分溶解于甲醇中，使材料及药物形成均匀的溶液Ⅰ；其中紫杉醇与聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物按重量配比为：紫杉醇药物1份、聚甘露糖-聚乳酸嵌段共聚物50份。2)将溶液Ⅰ中的甲醇通过减压蒸馏方式彻底除掉，优选减压蒸馏，得到均匀的材料-药物透明薄膜基质；3)向上述基质中加入预热的注射用水，通过晃动、搅拌、超声、涡旋等方式，载体材料水化自组装成胶束，将紫杉醇包裹于疏水性内核中，形成含药溶液Ⅱ；4)向紫杉醇胶束溶液Ⅱ中加入乳糖冻干保护剂，然后分别过0.45μm粗滤，再过0.22μm精滤除菌；5)将滤液置于-40℃冰箱中，预冻2-6h，优选2-3h，再逐步升华除掉水分，冻干即得紫杉醇胶束冻干粉。紫杉醇胶束冻干粉以及复溶后溶液外观如图1所示，从左至右依次是水、冻干粉以及胶束复溶溶液。本实施例中，胶束粒子的形态采用场发射扫描电镜和透射电镜来观察和记录；胶束的临界胶束浓度使用荧光光谱仪检测和计算。紫杉醇胶束粒径分布图如图2所示；紫杉醇胶束粒子透射电镜图如图3所示。