CN103751851A - 一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法 - Google Patents
一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法，包括：制备出粒径为5～500nm的载药纳米粒子，配制高分子聚合物及药物的混合溶液，将多种载药纳米粒子加入到聚合物溶液中，超声、搅拌至均匀，并结合静电纺丝技术，最终制备出直径为50～800nm的负载多药物的无机/有机的复合纳米纤维支架。本发明反应条件温和，操作简便；实验装置简易，利于大批量生产；所获得的多药物控释纳米纤维支架稳定性好，可长时间保存，并具有良好的生物相容性和生物可降解性，其降解产物无毒；可被广泛地应用于组织工程、生物医学工程、药物治疗等领域。
Description
技术领域
本发明属于多药物控释复合纳米纤维支架领域，特别涉及一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法。
背景技术
随着科学技术的进步，药剂学的发展已进入一个全新的时代。为了更好地控制药物用量、提高药物利用率和降低药物毒副作用，有效治疗疾病又能减轻患者痛苦，各类药物制剂正在朝着稳定储藏、控制释放的方向发展。在药物控释体系中，除药物本身外，药物载体也扮演着重要的角色，药物控释载体的形式主要包括纳米粒子和纳米纤维等。将药物、生物活性因子等通过共混、吸附或者包裹的方式进入纳米粒子或者纤维的内部，可制备出新型的药物控释载体。载药纳米粒子或者纳米纤维可有效控制药物释放、延长药物的作用时间，透过生物屏障靶向输送药物，建立新的给药途径等，这在药物控释方面显示出其他输送体系无法比拟的优势。
理想的药物缓释体系必须具备以下两种优点：一方面是能够减少给药次数或者给药频率，减轻患者痛苦；另一方面是可以增加药物的稳定性，减小半衰期，延长作用时间，提高治疗效果。而单一药物缓释体系存在诸多问题，如在组织工程中，单一因子或者药物很难实现成功修复人体组织的目的，往往需要将多种因子协同使用，这样效果才会显著；临床中，治疗性药物的使用亦是如此，有些疾病尤其是一些炎症或者肿瘤，在经历了最初有效治疗后，仍难免复发，这其中一个很重要的原因就是细菌或者肿瘤细胞对单一的治疗性药物产生了耐药性，这就意味着合理的联合治疗能最大限度发挥药物杀死有害细胞或者细菌的作用，这是单一药物缓释体系无法实现的。多药物缓释体系可以发挥出最佳的药效，不仅可以运载脂溶性药物，也可以运载水溶性药物；既可以装载治疗性药物，也可以同时负载功能性药物，这些只需通过合理地搭配药物载体。多药物载药体系的构建不仅取决于药物载体的选择，还取决于制备方法。静电纺丝技术（简称静电纺）是一种可制备亚微米或纳米纤维的方法，具有简便快捷、成本低廉、结构可控等优点，可制备出纤维直径小、比表面积大、孔隙率高的药物缓释载体，近年受到人们的广泛关注，如中国专利（申请号03137309）公开了一种利用静电纺丝制备组织工程支架材料的方法和装置；中国专利（申请号200610038663）公开了一种水溶性抗癌药物缓释纤维制剂及其制备方法等。但是这些专利都只是利用单一的纳米纤维运载一种药物，很少有三种或者多种药物缓释体系的报道。因此，利用静电纺丝技术将多种药物或者载药纳米粒子和药物制备成多药物缓释支架，该支架可以根据发病的不同机理以及药物的不同特性，实现多药物的协同作用，有着很大的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法，该方法反应条件温和，操作简便；实验装置简易，利于大批量生产；所获得的多药物控释纳米纤维支架稳定性好，可长时间保存，并具有良好的生物相容性和生物可降解性，其降解产物无毒；可被广泛地应用于组织工程、生物医学工程、药物治疗等领域。
本发明的一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法，包括：
（1）分别制备两种或者多种载药纳米粒子；
纳米粒子可以从其他公司购买，也可以根据现有技术合成。就合成而言，不同纳米粒子有着不同的制备工艺。以被报道的介孔二氧化硅纳米粒子和聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米粒子为例：
载药介孔二氧化硅纳米粒子制备工艺如下：步骤一：制备出介孔硅纳米粒子。将1克的十六烷基三甲基溴化铵和0.28克的氢氧化钠溶于480毫升去离子水中，至于80℃搅拌1小时，逐滴加入5毫升的原硅酸四乙酯，在80℃环境中搅拌20小时后离心，用水和乙醇洗涤，收集后至于加入含有5毫升盐酸和500毫升无水乙醇的混合溶液中，在120℃下回流24小时，离心干燥后制得介孔硅纳米粒子。步骤二：药物装载以抗癌药阿霉素为例，将阿霉素配制成10毫克/毫升的溶液，将已制备的1克介孔硅纳米粒子加入阿霉素溶液中，反复抽真空，经过充分搅拌，离心收集，制得载药介孔硅纳米粒子；
聚乳酸-羟基乙酸共聚物载药纳米球的制备工艺：配制1毫克阿霉素和10毫克的聚乳酸羟基乙酸共聚物溶于1毫升二氯甲烷中配成聚乳酸羟基乙酸共聚物溶液，将聚乳酸羟基乙酸共聚物溶液加入到质量分数为1%聚乙烯醇溶液中，超声2分钟形成初乳化液，再将制备的初乳化液加入到10毫升质量分数为0.2%的聚乙烯醇溶液中，形成复乳化液，搅拌4小时，通过离心和冷冻干燥后，制得载药聚乳酸羟基乙酸共聚物纳米粒子；
（2）配制质量分数为5～50%的聚合物材料溶液，并按前一种聚合物质量的0.5～10%加入另一种药物；
（3）将步骤（1）制备的两种或者多种载药纳米粒子分别加入步骤（2）的聚合物药物混合溶液中，经过超声，搅拌，制备成均匀悬液，然后进行静电纺丝，得到无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架；其中，纳米粒子为聚合物质量的1～20%，。
所述步骤（1）中的纳米粒子为无机非金属纳米粒子、有机高分子纳米粒子、金属纳米粒子中的一种或几种；纳米载体结构为球体、囊泡、液珠中的一种或者几种；载体粒径为5～500纳米。
所述无机非金属纳米粒子为介孔硅纳米粒子、羟基磷灰石纳米粒子、介孔生物活性玻璃、碳纳米管、石墨烯中的一种或者几种；有机高分子纳米粒子为聚乳酸-羟基乙酸纳米微球、聚乳酸纳米微球、脂质体、明胶纳米球、微凝胶中的一种或几种；金属纳米粒子为四氧化三铁、金纳米粒子、银纳米粒子、氧化锌中的一种或者几种。
所述步骤（1）和（2）中的药物为生长因子、基因、生物酶、治疗性药物、抗生素、维生素、荧光染料中的一种或几种。
所述生长因子为磷酸鞘氨醇、血管内皮生长因子、碱性成纤维生长因子、表皮生长因子中的一种或者几种；基因为干扰小RNA、信使RNA、质粒DNA中的一种或几种；生物酶为蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶、淀粉酶中的一种或几种；治疗性药物为阿霉素、地塞米松、洛莫司汀、丹参酮、卡莫司汀、右雷佐生、磷酸氟达拉滨、卡培他滨、紫杉醇、替吉奥、奥沙利铂、多西他赛、长春瑞滨、榄香烯、羟基喜树碱、荧光素钠中的一种或几种；抗生素为青霉素类、头孢菌素类、磺胺类、糖肽类、甾体抗炎药、非甾体抗炎药中的一种或几种；维生素为维生素A、维生素B、维生素C、维生素D、维生素E中的一种或几种；荧光染料为异硫氰酸荧光素、罗丹明B、尼罗红中的一种或几种。
所述步骤（2）中的聚合物材料为天然材料、合成高分子材料中的一种。
所述天然材料为动物明胶、丝素蛋白、胶原蛋白、纤维蛋白、壳聚糖、纤维素、甲壳素、葡聚糖、几丁质的一种；合成高分子材料为聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乙醇酸、聚己内酯的一种。
所述步骤（3）中的静电纺丝工艺参数为：电压为10-22kV，推进速度为0.3-5ml/h，接收距离为14-20cm，温度为20-30℃，湿度为30-50%。
本发明主要利用静电纺技术将载不同药物的纳米粒子和高分子材料进行混纺制备出载有多药物的纳米纤维支架，可作为组织工程支架和药物缓释系统。
有益效果
（1）本发明操作简便；实验装置简易，利于大批量生产；
（2）本发明制备时间短且条件温和，不会引起负载于微载体中的生物活性成分的提前释放和失活；
（3）本发明制备的多药物控释无机/有机纳米纤维支架，可实现多药物协同作用，提高治疗效果；
（4）本发明制备的多药物控释无机/有机纳米纤维支架稳定性好，可长时间保存，并具有良好的生物相容性和生物可降解性。
附图说明
图1是实施例1所得产物的TEM照片；
图2是实施例3所得产物的TEM照片；
图3是实施例1所得产物的SEM照片；
图4是实施例3所得产物的SEM照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
载有阿霉素、羟基喜树碱和紫杉醇的介孔二氧化硅/羟基磷灰石/聚乳酸复合纳米纤维支架，用于癌症治疗。
（1）制备介孔二氧化硅纳米粒子，对其负载阿霉素；
（2）制备羟基磷灰石，对其负载羟基喜树碱；
（3）配置质量体积比为1:10的聚乳酸的六氟异丙醇溶液10ml，并按聚乳酸质量1%加入第三种药物紫杉醇；
（4）将步骤（1）、（2）制备的载药纳米粒子，分别加入到步骤（3）配制的溶液中，其中，载阿霉素介孔二氧化硅的量相对于聚乳酸的15%，加入载羟基喜树碱羟基磷灰石的量相对于聚乳酸质量的15%。
（5）用注射器吸取该溶液，调节电压为18kV，推进速度为3ml/h，接收距离为15cm，温度为25℃，湿度为30%，制得负载阿霉素、羟基喜树碱和紫杉醇三药物的介孔硅/羟基磷灰石/聚乳酸复合纳米纤维支架。该复合纳米纤维支架阿霉素、羟基喜树碱和紫杉醇的装载率分别为1.5%、1.8%和0.01%，纤维平均直径为480nm，拉伸强度为1.4MPa，弹性模量为26.4MPa。
实施例2
载有质粒DNA、地塞米松和1-磷酸鞘氨醇的脂质体/介孔二氧化硅/明胶复合纳米纤维支架，用于骨组织修复。
（1）薄膜法制备脂质体，对其负载质粒DNA；
（2）制备介孔二氧化硅纳米粒子，对其负载1-磷酸鞘氨醇；
（3）配制质量体积比为9:10的鱼明胶水溶液10ml，并按鱼明胶的质量5%往该溶液中加入另一种药物地塞米松；
（4）将步骤（1）、（2）制备的载药纳米体，分别加入到步骤（3）配制的溶液中，其中，加入载质粒DNA的脂质体相对于明胶质量的10%，加入载1-磷酸鞘氨醇的介孔硅量相对于明胶质量的10%；
（5）用注射器吸取（4）中的混合液体，调节电压为14kV，推进速度为0.3ml/h，接收距离为15cm，温度为30℃，湿度为50%，制得含有质粒DNA、地塞米松和1－磷酸鞘氨醇的三药物复合明胶纤维支架；
（6）所得纳米纤维支架在5%京尼平乙醇蒸汽中熏蒸交联24h，既可以达到消毒除菌的效果还可以进行交联，使所得纳米纤维从原来的超亲水性转变为疏水性支架。质粒DNA、地塞米松和1-磷酸鞘氨醇的装载率分别为0.5%、4.5%和0.01%，纤维平均直径为750nm。
实施例3
载有维生素A、维生素C和维生素E的聚乳酸羟基乙酸共聚物纳米球/介孔硅/丝素蛋白复合纳米纤维支架，可用于皮肤修复。
（1）双乳化法制备聚乳酸羟基乙酸纳米球，并装载维生素A；
（2）制备介孔二氧化硅纳米粒子，对其负载维生素E；
（3）配制质量体积百分比为20%丝素蛋白水溶液10ml，并按丝素蛋白质量5%往该溶液中加入药物维生素C；
（4）将步骤（1）、（2）制备的载药纳米粒子，分别加入到步骤（3）配制的溶液中，其中，加入载维生素A聚乳酸羟基乙酸共聚物纳米球相对于丝素蛋白的质量的5%，加入载地维生素E介孔硅相对于丝素蛋白质量的10%；
（5）用注射器吸取（4）中的混合液体，调节电压为15kV，推进速度为0.3ml/h，接收距离为15cm，温度为25℃，湿度为35%，制得含有维生素A、维生素C和维生素E的多维生素复合丝素蛋白纤维支架；
（6）所得纳米纤维支架在75%的乙醇蒸汽中熏蒸交联24h，既可以达到消毒除菌的效果还可以进行交联，使所得纳米纤维从原来的超亲水性转变为疏水性支架。维生素A、维生素C和维生素E的装载率分别为0.8%、1%和0.5%，纤维平均直径为750nm。
Claims (8)
1.一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法，包括：
（1）分别制备两种或者多种载药纳米粒子；
（2）配制质量分数为5～50%的聚合物材料溶液，并按前一种聚合物质量的0.5～10%加入另一种药物；
（3）将步骤（1）制备的两种或者多种载药纳米粒子分别加入步骤（2）的聚合物药物混合溶液中，经过超声，搅拌，制备成均匀悬液，然后进行静电纺丝，得到无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架；其中，纳米粒子为聚合物质量的1～20%。
2.根据权利要求1所述的一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的纳米粒子为无机非金属纳米粒子、有机高分子纳米粒子、金属纳米粒子中的一种或几种；纳米载体结构为球体、囊泡、液珠中的一种或者几种；载体粒径为5～500纳米。
3.根据权利要求2所述的一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述无机非金属纳米粒子为介孔硅纳米粒子、羟基磷灰石纳米粒子、介孔生物活性玻璃、碳纳米管、石墨烯中的一种或者几种；有机高分子纳米粒子为聚乳酸-羟基乙酸纳米微球、聚乳酸纳米微球、脂质体、明胶纳米球、微凝胶中的一种或几种；金属纳米粒子为四氧化三铁、金纳米粒子、银纳米粒子、氧化锌中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）和（2）中的药物为生长因子、基因、生物酶、治疗性药物、抗生素、维生素、荧光染料中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述生长因子为磷酸鞘氨醇、血管内皮生长因子、碱性成纤维生长因子、表皮生长因子中的一种或者几种；基因为干扰小RNA、信使RNA、质粒DNA中的一种或几种；生物酶为蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶、淀粉酶中的一种或几种；治疗性药物为阿霉素、地塞米松、洛莫司汀、丹参酮、卡莫司汀、右雷佐生、磷酸氟达拉滨、卡培他滨、紫杉醇、替吉奥、奥沙利铂、多西他赛、长春瑞滨、榄香烯、羟基喜树碱、荧光素钠中的一种或几种；抗生素为青霉素类、头孢菌素类、磺胺类、糖肽类、甾体抗炎药、非甾体抗炎药中的一种或几种；维生素为维生素A、维生素B、维生素C、维生素D、维生素E中的一种或几种；荧光染料为异硫氰酸荧光素、罗丹明B、尼罗红中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的聚合物材料为天然材料、合成高分子材料中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述天然材料为动物明胶、丝素蛋白、胶原蛋白、纤维蛋白、壳聚糖、纤维素、甲壳素、葡聚糖、几丁质的一种；合成高分子材料为聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乙醇酸、聚己内酯的一种。
8.根据权利要求1所述的一种无机/有机多药物控释复合纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的静电纺丝工艺参数为：电压为10-22kV，推进速度为0.3-5ml/h，接收距离为14-20cm，温度为20-30℃，湿度为30-50%。
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