磺化明胶、制备方法及磺化明胶栓塞微球、制备方法与应用与流程

本发明涉及介入式医疗器械，具体涉及磺化明胶及其制备方法、以及由该磺化明胶制得的栓塞微球及其制备方法与应用。

背景技术：

1、癌症新发病例死亡率排行中，肝癌排在第二位，仅次于胰腺癌，之后分别是食道癌、皮肤癌、神经肿瘤和肺癌。世卫组织预测，到2040年仅肝癌患者就可能增长到1276679例。肝癌患者最好的治疗是在肝癌早期发现并通过手术切除或者移植治疗，但是大多数肝癌患者发现即晚期，可选择的治疗方法除了消融、放/化疗外，还可选择栓塞治疗。载药栓塞微球是在经导管动脉化疗栓塞术(tace)中用来对流向肿瘤细胞的主血管的血液进行阻塞，进而阻断肿瘤细胞的血氧供给，使得肿瘤变小或者坏死的三类介入式医疗器械。通过在栓塞微球中加入化疗药物可以在阻断血氧供给的同时释放化疗药物，加速肿瘤细胞死亡。

2、目前已经上市的载药栓塞微球，如：dcembozenedc bead lumi tm，均采用带负电基团接枝改性不可降解的高分子材料，如：聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸等，利用负电基团对带正电荷药物的静电作用，来实现药物的负载。但是不可降解微球的永久栓塞具有一定的安全隐患，比如永久栓塞微球在发生异位栓塞时容易造成正常器官的不可逆永久性损伤，并产生长期的异物反应；对于肿瘤组织，永久栓塞后容易产生新的血管分支，损坏了原来的血管，阻碍了后续的二次血管类治疗；永久栓塞的载药微球难以长期完全释放药物。

3、目前已公布了不少的可降解的栓塞微球，主要以天然的可降解高分子材料为基材，比如复合明胶-海藻酸钠微球，如专利cn114748680a、cn114887109a；复合明胶-聚乙二醇微球，如专利cn116271186a；复合壳聚糖-透明质酸微球，如专利cn115845120a。虽然可降解微球制备中通过使用多种功能材料的复合实现诸如可降解、可载药的功能，但也存在两相的稳定性、相容性差的问题，并且使用乳液法制备得到的微球粒径均一性难以控制，不均一微球难以达到栓塞终点，容易形成栓塞空隙。

4、因此，研发一种新型可降解材料，并实现其高载药量以及获得均一的磺化明胶栓塞微球非常必要。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种磺化明胶、磺化明胶栓塞微球及其相应的制备方法。本发明是通过酰胺化反应得到的富含磺酸基团的大分子磺化明胶，并通过微流控技术获得的磺化明胶栓塞微球，具有弹性好、可降解、载药量高的优点，且制备工艺简单、高效、制备的微球粒径均一、粒径大小可控。

2、本发明的目的通过下述技术方案实现：

3、本技术方案的第一目的，在于提供：一种磺化明胶，所述磺化明胶具有(ⅰ)所示的结构式：

4、

5、其中m和n为正整数；n:m＝10-48:1；

6、r2为磺酸基团或磺酸钠盐基团；

7、r3为甲基或氢基；

8、r1为以下四种结构中的一种：

9、

10、所述磺化明胶的指标体系满足：

11、磺化率：10-50％；

12、硫元素含量：8-12.5％；

13、分子量：54000-110000da。

14、本技术方案的第二目的，在于提供：一种磺化明胶的制备方法，包括如下步骤：

15、1)于容器中加入带有可聚合碳碳双键的磺酸或磺酸盐单体p1、带有可聚合碳碳双键的活性酯p2以及引发剂，加入溶剂，配制成质量浓度为5-30％的反应液，反应液用氩气保护，于65-70℃反应24-48h，得到富含磺酸或磺酸盐基团的活性酯聚合物p3；

16、2)先将步骤1)得到的活性酯聚合物p3浓缩除去溶剂后，加入ph为3.0-6.0的缓冲液溶解，得活性酯聚合物p3溶液备用；然后称取明胶，加入缓冲溶液溶解后再缓慢加入活性酯聚合物p3溶液，在40-50℃反应24h-48h，得到磺化明胶p4粗品；

17、3)步骤2)的磺化明胶p4粗品经旋蒸浓缩、透析、冷冻干燥处理，即得磺化率为10-50％的磺化明胶p4产品；

18、其中，磺化明胶硫含量通过有机元素分析获得，磺化率为活性酯基取代明胶的氨基的比例，计算公式为p2物质的量/明胶中氨基物质的量。

19、合成磺化明胶的具体反应方程式如下所示：

20、

21、进一步的，所述步骤1)中，活性酯p2为丙烯酸-n-琥珀酰亚胺酯(nas)或甲基丙烯酸-n-琥珀酰亚胺酯(mnas)；

22、进一步的，所述步骤1)中，磺酸或磺酸盐单体p1为烯丙基磺酸、烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸(amps)、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸钠(amps-na)、烯丙基二甲基(3-磺酸基丙基)铵和12-丙烯酰胺十二烷-1-磺酸钠中的一种；

23、进一步的，所述步骤1)中，引发剂为过氧化二苯甲酰(bpo)、偶氮二异丁腈(aibn)、偶氮二异庚腈、过硫酸铵和过硫酸钾中的一种；

24、进一步的，所述步骤1)中，溶剂为超纯水或n,n-二甲基甲酰胺(dmf)；

25、进一步的，所述步骤1)中，活性酯p2与磺酸或磺酸盐单体p1物质的量比为1:10-48，所述引发剂与磺酸或磺酸盐单体p1物质的量比为0.2-1:100；

26、进一步的，所述步骤2)中，缓冲液为磷酸盐水溶液或吗啉乙磺酸盐水溶液；

27、进一步的，所述步骤2)中，明胶冻力180-250g bloom，分子量为50000-100000da；

28、进一步的，所述步骤2)中，活性酯聚合物p3与明胶中氨基的物质的量比为0.1-0.5:1；

29、本技术方案的第三目的，在于提供：一种磺化明胶栓塞微球，

30、所述磺化明胶栓塞微球尺寸为100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm或1100μm；

31、所述磺化明胶栓塞微球cv值小于10％；

32、所述磺化明胶栓塞微球的杨氏模量为40-3000kpa；

33、所述磺化明胶栓塞微球的球度为0.75-0.95。

34、本技术方案的第四目的，在于提供：一种磺化明胶栓塞微球的制备方法，包括如下步骤：

35、a.配置质量浓度为10％-50％的磺化明胶水溶液，并使用催化剂调节ph至7.0-9.0，作为分散相；

36、b.配置连续相和接受液，所述连续相为油性溶剂和表面活性剂的混合物，所述接收液为油性溶剂和交联剂的混合物；

37、c.将上述连续相和分散相连接微流控芯片，通过连续相对分散相的机械剪切得到尺寸均一的液滴，使用接收液收集并固化液滴；

38、d.液滴固化后倾倒上层接收液，使用清洗溶剂清洗后使用去离子水清洗；

39、e.清洗完毕后冷冻干燥得到磺化明胶栓塞微球。

40、进一步的，所述步骤a中，催化剂为四甲基乙二胺、乙二胺、1，3-丙二胺、氨水、氢氧化钠中的一种，优选四甲基乙二胺或氢氧化钠。

41、进一步的，所述步骤b中，油性溶剂为矿物油，如液体石蜡，或植物油，如大豆油；

42、进一步的，所述步骤b中，表面活性剂为司盘60、司盘80、吐温80、吐温85和聚甘油聚蓖麻醇酸酯(pgpr)中的一种或多种的组合；优选为司盘80或pgpr；

43、进一步的，所述步骤b中，连续相中表面活性剂的质量浓度为1-10％；

44、进一步的，所述步骤b中，交联剂为甲醛、戊二醛或氯化钙，优选为戊二醛；

45、进一步的，所述步骤b中，接收液中交联剂的质量浓度为0.55％；

46、进一步的，所述步骤c中，微流控芯片包括：分散相管、连续相管、收集管和接收容器，所述连续相管的内径大于流动相管和收集管的外径，所述连续相管和收集管的一端分别部分插接在流动相管内，所述连续相管插接在流动相管内的一端设置有锥口，所述锥口端部与收集管前端对齐，所述接收容器设置在收集管远流动相管一端的正下方，所述接收容器内设置有搅拌装置，所述流动相管内流动相流速为50-1000μl/min，分散相管内分散相流速为1-500μl/min，所述分散相管锥口直径控制微球尺寸为30-600μm；所述接收管内径为300-1000μm；通过分散相管锥口直径控制微球尺寸；通过调节流动相和分散相的流速，使得分散相液滴在分散相管锥口处剪切出来，就可以得到均一的微球，即cv值在10％以内的微球；通过控制分散相的浓度控制微球的杨氏模量；通过调节接收液交联剂的浓度控制微球的杨氏模量；

47、进一步的，所述步骤d中，清洗溶剂为乙酸乙酯、石油醚、异丙醇、乙醇或甲醇，优选异丙醇；

48、本技术方案的第五目的，在于提供：一种栓塞微球的应用，所述栓塞微球用于负载带正电荷的抗肿瘤类化疗药物；

49、所述带正电荷的抗肿瘤类化疗药物为盐酸阿霉素、表阿霉素、吡柔比星、柔红霉素、伊达比星、伊立替康、奥沙利铂或洛铂，优选为盐酸阿霉素或伊立替康。

50、本发明的有益效果：

51、1.本发明所述磺化明胶具有优良的生物相容性、水溶性，制备方法简单产率高，具有明胶的可降解性，其水溶液可以在常温下稳定保存并不发生凝胶化。

52、2.本发明所述磺化明胶微球可使用微流控装置，在常温下轻松制备，所制备微球粒径均一、弹性好，具有良好的导管通过性。

53、3.本发明所述磺化明胶由活性酯磺酸或磺酸盐聚合物与明胶的酰胺化反应得到，磺化明胶液滴经过醛类交联剂交联得到磺化明胶微球，内部含有大量的磺酸基团，可实现对带负电荷的抗癌化疗药物的快速大量负载。

54、4.相比于市场上的不可降解载药微球，如dc beads、callispheres、equalspheres本发明所述磺化明胶微球所负载化疗药物可以实现梯度缓释，并可以随着微球的降解最大程度释放所负载的化疗药物。

55、5.本发明可以通过灵活调节分散相、流动相浓度以及流速、交联时间等参数来便捷控制微球的尺寸、形状、降解速度等特性参数，以满足多种多样的应用需求。

56、6.本发明使用微流控技术制备磺化明胶微球，工艺简单、高效，制备的微球粒径均一、粒径大小可控。

57、7.本发明中，磺化明胶相较于人工合成的可降解材料，如聚乳酸，不但原料来源丰富价格便宜、可用常规方法加工成型，而且具有良好的生物相容性，可被生物体酶降解不易引起异体反应，降解的周期可以预测等优点。

58、8.本发明中，通过控制分散相浓度、接收液交联剂浓度可较为精准的制备出所需杨氏模量的微球。

59、9.本发明中，得益于微流控技术，液滴形成时均一可控，接收液中液滴分散均匀，所制备的微球球度较好。