一種生物降解型互穿網絡聚合物微球的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明公開了一種生物降解型互穿網絡聚合物微球的制備方法，屬于生物醫用材 料技術領域。
【背景技術】
[0002] 生物可降解高分子材料具有無毒、安全、生物相容性好等優異性能.由于其在體 內可降解吸收的特點，在藥物控釋載體、組織工程支架等領域具有廣泛的應用前景。海藻酸 鹽是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取的一種多糖碳水化合物，由1，4_聚_β -D-甘露糖醛 酸（簡稱Μ)和a-L-古羅糖醛酸（簡稱G)組成的一種線型聚合物。以海藻酸鈉為例，它 是海藻酸衍生物的一種，也稱褐藻酸鈉、海帶膠和海藻膠，其分子式是（C6H7O6N a)n，因其獨特 的理化特性及良好的生物相容性，被廣泛應用于藥物制劑、食品加工、組織工程等眾多領域 中。海藻酸鈉分子的結構單元中含有負電荷的C00-，可與含正電荷基團的物質反應，形成復 合物。殼聚糖是甲殼素的脫乙酰基產物、結構單元環中含有氨基的堿性聚陽離子多糖，來源 豐富、天然無毒、生物相容性好、可生物降解。殼聚糖具有抗氧化、降脂、降膽固醇和防治動 脈粥樣硬化及抗菌作用，同時還有凝血作用及增強免疫力的作用，因此近年來在醫藥學領 域的應用越來越廣泛。羧甲基殼聚糖是殼聚糖的衍生物，分子中含有氨基和C0CT，具有水溶 性。
[0003] 直徑在數百微米（100-900微米）的水凝膠微球可以用做血管栓塞劑，用于惡性腫 瘤的后期治療。生物降解型材料制備的微球，在醫療上用于介入療法具有重要的理論和實 際意義。
[0004] 殼聚糖的交聯通常用到甲醛或戊二醛做交聯劑，殘留在微球內，毒性較大。同時殼 聚糖水凝膠也存在一些不足，如力學強度差、性能不穩定。海藻酸納微球的制備可以通過脈 沖方式將其水溶液注入到氯化鈣溶液交聯成球，但是裝置復雜，生產能力有限。而通過乳化 方式用氯化鈣交聯，由于海藻酸納分子量大，溶液粘度高，在油相分散困難，所制備的微球 形狀不好，溶液塌陷破碎，影響使用效果。因此單獨用殼聚糖或者海藻酸納制備微球，均有 弊端。
[0005] 本發明的方案是將羧甲基殼聚糖和氧化海藻酸納做成一種特殊的互穿網絡結構， 兩種聚合物除了鏈段交織互穿在一起外，還通過羧甲基殼聚糖中的氨基與部分氧化海藻酸 納中醛基的化學反應形成了交聯點。微球的形成包含了三種力：鏈段相互作用、異性電荷吸 引和化學鍵的形成。因此所得微球結構規整，球型穩定。同時兩種聚合物分子中均含有大 量羧基負離子，因此可以有效負載含有正電荷的藥物分子，用作生物醫用材料具有關闊的 前景。

【發明內容】

[0006] 首先將高分子量的海藻酸納控制降解，使分子量分布在Μ=8, 500-9, OOOg / mol， 有利于海藻酸鈉在水溶液中的溶解以及在油相中分散，然后將其氧化，使其部分結構單元 開環轉變成醛基結構。將其與羧甲基殼聚糖水溶液復合，形成穩定均勻的混合溶液。再將 此混合溶液倒入石蠟油中（體積比1 : 5)，高速攪拌形成穩定乳液。通過升溫方式促進醛 基與氨基的化學反應，使交聯反應完全。最后通過真空減壓方式排除水分、濃縮微球，凈化 干燥后得到直徑在310-550微米的小球。采取浸泡與干燥多次循環操作方法，提高了阿霉 素的負載率。
[0007] 本發明的優點：
[0008] 1.海藻酸納與羧甲基殼聚糖形成了一種特殊的互穿網絡結構，所合成的微球內部 包含了三種力：鏈段相互作用、異性電荷吸引和化學鍵的形成。因此所得微球結構規整，球 型穩定。
[0009] 2.海藻酸納與羧甲基殼聚糖分子中含有大量羧基負離子，可以通過靜電吸附作用 負載含有正電荷的藥物分子，提高載藥率。
[0010] 3.所選用的材料為天然高分子，價格低廉、無毒無害、生物相容性和可降解性優 異。微球的制備時不需要其他交聯劑，避免了交聯劑的毒性。
【附圖說明】
[0011] 圖1 一種生物降解型互穿網絡聚合物微球顯微鏡照片
[0012] 圖2氧化海藻酸納與羧甲基殼聚糖分子之間作用力示意圖
【具體實施方式】：
[0013] 實施例1
[0014] 低分子量海藻酸鈉的制備：稱取海藻酸鈉（SA) 7. 5g，分批加入到350ml的蒸餾水 中，攪拌溶解。加入3M鹽酸溶液40ml，回流5小時。冷卻至室溫，傾倒掉上層清液，經過離 心分離，收集固體產物，再將產物懸浮在500ml水中，加入3. Og氯化鈉，接著加入4M氫氧化 鈉5ml。用12M HCl將pH調節到2. 5,室溫靜止，傾倒掉上層清液，離心分離，水洗沉淀。再 將沉淀懸浮在100mL水中，加入NaClO. 3g，用4M的NaOH將pH調至7. 5,接著加入活性炭 lg，攪拌2h，真空過濾，除去活性炭，產物用95%乙醇100mL沉淀，靜止，傾倒掉上層清液，產 物離心分離，收集固體產物，冷凍干燥。用粘度法測分子量，M=8, 500-9, OOOg / mol。
[0015] 實施例2
[0016] 海藻酸鈉的控制氧化：稱取5. Og降解后的海藻酸鈉加入到500mL去離子水中，磁 力攪拌直至海藻酸鈉溶解完全，配成1 % (w / V)的溶液。加入1.34g高碘酸鈉（NaIO4),常 溫（25°C )下避光攪拌反應24h后加入5mL乙二醇終止反應2h。然后，加入I. 50g氯化鈉 (NaCl)，充分溶解后加入1000 mL乙醇使其沉淀析出，并減壓抽濾獲得白色產物。將產物用 150mL水充分溶解后裝入透析袋（截留分子量Mw=3500)中透析3天，每天換水3~4次。 然后將產物冷凍干燥，最終獲得氧化海藻酸鈉白色產物OSA。
[0017] 實施例3
[0018] 氧化度的測定：將一定量的碘化鈉溶于pH7. 0的磷酸鹽緩沖溶液（PBS)中配成 20%的溶液。將α -淀粉糊精（a -amylodextrin)溶于pH=7. 0的PBS中制備10%的溶液 作為指示劑。將兩種溶液等體積混合。海藻酸鈉溶液中未消耗的高碘酸鈉與碘化鈉發生氧 化-還原反應，釋放出的碘與淀粉指示劑發生顯色反應而呈紅棕色，用酶標儀在480nm波長 處測定吸光度。通過標準曲線確定剩余高碘酸鈉的量，與初始高碘酸鈉總量相減得到高碘 酸鈉消耗量，從而得到海藻酸鈉的氧化度，具體計算公式如下：
[0019]
【主權項】
1. 一種生物降解型互穿網絡聚合物微球，其特征是由兩種生物可降解性聚合物（氧化 海藻酸納與羧甲基殼聚糖）形成的特殊互穿網絡結構，兩種聚合物除了通過鏈段交織、官 能團靜電吸引復合在一起外，還通過部分氧化海藻酸納中的醛基與羧甲基殼聚糖中氨基的 化學反應形成了交聯點。
2. 權利要求1所述的一種生物降解型互穿網絡聚合物微球的制備方法，其特征是預先 分別制備兩種聚合物溶液：（1)部分氧化海藻酸納水溶液（濃度3 % ); (2)羧甲基殼聚糖水 溶液（脫乙酰度92. 5 %，濃度為2. 5 % )。將上述兩種溶液（部分氧化海藻酸納溶液和羧 甲基殼聚糖溶液）按照不同體積比例（比例范圍控制在I : 1至1 : 3)混合，機械攪拌均 勻，倒入5倍于上述混合液體積的石蠟油中，添加少許SpanSO和吐溫60為混合穩定劑，機 械攪拌8至12小時。油浴升溫到50°C，減壓抽出水份。用去離子水反復浸泡洗滌，最后恒 溫干燥得到微球，粒徑在310-550微米。
3. 權利要求2中部分氧化海藻酸納的制備經歷了兩個過程：第一步是將高分子量的海 藻酸鈉（M=160, 000)控制降解，得到分子量的分布在M=8, 500至9, 000 (g / mol)的海藻酸 納，降解后的海藻酸納水溶性更好，后期乳化時更容易分散，有利于微球的均勻性；第二步 是將低分子量的海藻酸鈉通過控制氧化，得到氧化度在10% -40%的氧化海藻酸納。
4. 在權利要求1所述的一種生物降解型互穿網絡聚合物微球的制備中，醛基與氨基的 化學反應是在pH=6. 0-7. 2的條件下形成，實驗時通過向乳液滴加36%乙酸溶液調控，用pH 計跟蹤檢測體系中的酸性變化。
5. 權利要求1所述的一種生物降解型互穿網絡聚合物微球對于阿霉素的負載。其特 征是采取浸泡與干燥多次循環操作方法，提高阿霉素的負載率。配制2mg / mL鹽酸阿霉素 水溶液40毫升，將權利要求1所述的干燥微球（200mg)浸入到鹽酸阿霉素水溶液中，浸泡 1小時，將微球過濾后真空干燥；然后將干燥后的微球重新在原阿霉素水溶液中浸泡1小時 后再干燥。重復此循環3-5次后，最后干燥稱重，計算阿霉素負載率。
【專利摘要】本發明涉及一種生物降解型互穿網絡聚合物微球的制備方法。首先配制低分子量的海藻酸納水溶液，將其部分氧化生成醛基官能團(氧化度控制在10-40％)，另外配制羧甲基殼聚糖水溶液，將二者溶液按不同比例混合均勻，懸浮在石蠟油中高速攪拌形成乳液，加熱并真空減壓脫出水分，過濾出微球并干燥，制得直徑在310-550微米的小球。在該微球中，海藻酸納與羧甲基殼聚糖形成了一種特殊的互穿網絡結構，兩種聚合物除了鏈段交織在一起外，還通過靜電吸附以及氨基與醛基的化學反應形成了交聯點。微球結構規整、性能穩定、對阿霉素負載率高，在模擬體液中數月之內降解，因而具有生物醫用材料的應用前景。
【IPC分類】A61L27-58, A61K47-48, A61K9-16, A61L27-20
【公開號】CN104873467
【申請號】CN201410069154
【發明人】倪才華, 張文芳, 蔡洪, 田苗, 張麗萍
【申請人】江南大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2014年2月28日