CN101040849A - 尺寸均一的纳米载药微囊产品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尺寸均一的纳米载药微囊产品及其制备方法，用可降解的聚合物包埋亲水性药物，其药物包埋率高且活性保持好，纳米微囊粒径均一、可控；所述方法通过下列步骤进行：(1)将可降解的聚合物溶于至少一种有机溶剂中；(2)将药物水溶液加入步骤(1)所得到的有机溶液中，经均质乳化或超声分散形成W₁/O乳液；(3)将步骤(2)所得乳液倒入复乳剂中，经均质乳化或机械搅拌形成W₁/O/W₂预复乳；(4)将步骤(3)所得到的预复乳用压力通过微孔膜得到尺寸均一的复乳液；(5)将步骤(4)所得到的复乳液中的有机溶剂除去；(6)离心洗涤步骤(5)所得到的固化液，收集尺寸均一的纳米载药微囊；该制备方法，工艺简单，操作条件较温和，重复性好，容易放大，而且耗时短。

Description

尺寸均一的纳米载药微囊产品及其制备方法

技术领域

本发明涉及医药、生物化工等领域中纳米微囊的制备方法，特别涉及一种尺寸均一的纳米载药微囊的制备方法。

技术背景

20世纪70年代末Narty等人首先提出纳米微囊的概念，他们发现纳米微囊具有许多独特的性质从而使它在许多领域得到广泛的应用。例如：作为药物载体的纳米微囊有良好的靶向性和缓释作用。当药物粒子以纳米微囊形式存在时，将其注射到静脉中不会引起毛细血管的堵塞，因为人体中最细的毛细血管直径也有4μm粗，纳米微囊很容易通过。药物纳米微囊可作注射用缓释药物制剂。当注射到人体特定部位可使药物集中在此部位发挥药效，而且有保护药物、降低药物释放浓度、易于控制的优点。人们的研究还发现，某些物质的致癌作用不仅决定于物质本身的性质，而且与这些物质进入人体或动物体内时的粒子大小有关。通常粒子越小则致癌作用也越小，因此使用药物纳米微囊可使药物对人体的不良副作用也减少。由于纳米载药微囊的上述优势，越来越多的科研工作者致力于研究纳米微囊的制备方法。

目前，包埋亲水性药物最常用的纳米微囊制备方法是复乳-固化法，但是传统的复乳-固化法长期以来采用机械搅拌、均质乳化或超声等剧烈的方法进行复乳液的制备，如：专利“聚合物纳米粒子和药物胶囊及制备”(公开号CN 1733310)中的制备方法，该法大大增加了药物失活的可能性，而且能耗过高。同时，由于机械乳化方法不易定量控制，往往制备出的载体微囊粒径不均一、药物包埋率低，放大重复性差。药物载体粒径不均一还会导致以下问题的存在：(1)由于粒径不同的药物载体在体内的吸收部位和吸收机理各不相同，如果粒径不均一，就不能对药物载体粒径和吸收部位、吸收机理之间的关系进行有效地研究；(2)在进行体内外药理实验时，由于药物载体粒径大小直接影响到所包药物的释放速率，如果药物载体粒径不均一，将导致释药的重复性差，直接影响药物载体的缓控释效果。

除此以外，纳米载药微囊的制备方法还包括乳液聚合法、聚合物沉聚法、乳化扩散法，例如：加拿大华裔科学家张明瑞(TMS Chang)教授申请专利US5,670,170和CN 1564680A，分别用上述三种方法，以聚异丁基丙烯氰酯或聚乳酸或聚乳酸-聚乙二醇共聚物为膜组分包埋血红蛋白制备了粒径为0.05μm-1μm的血红蛋白纳米微囊。然而，三种方法都选用大量有机溶剂，易使药物变性。虽然乳化扩散法形成的微囊粒径较小，0.1μm左右，但它却不能对血红蛋白形成有效包埋(包埋率太低，包埋率未见报道)。总体来说，这三种方法存在药物易变性、包埋率较低，且制备工艺需用到大量有机溶剂、不易工艺放大等缺点。

1996年Suzuki K.提出了快速膜乳化技术(pre-mix membrane emulsification)(Suzuki，K.，Shuto，I.，Hagura，Y.，Food Sci.Technol.Int.Tokyo，2(1)，43-47，1996)。尽管该方法具有制备出的乳滴粒径均一、操作条件较温和、耗时短、容易工业放大等优点，但是目前利用该技术只能制备出乳状液，难于长期稳定保存，不适用于包埋和储存易失活的蛋白质等药物，因此很难应用到实际生活中。

鉴于上述问题，本发明将快速膜乳化技术改进，从而能制备出固体的尺寸均一的纳米载药微囊。

发明内容

本发明的目的在于克服上述纳米载药微囊的诸多不足，而提供一种尺寸均一的纳米载药微囊产品；

本发明的另一目的在于提供该尺寸均一的纳米载药微囊的制备方法。

本发明的实施方案如下：

本发明提供的尺寸均一的纳米载药微囊产品，其特征在于，该纳米载药微囊尺寸均一、可控，直径分布系数(CV值)在1％-20％范围内；所述的纳米载药微囊的平均粒径范围为50-1000nm；所述的药物为亲水性药物，包括具有药用价值的蛋白质、多肽、酶、疫苗、基因、激素、抗菌素、抗癌剂、中草药及其混合物；所述的药物的包埋率达80％以上，在优化条件下达90％以上。

本发明提供的尺寸均一的纳米载药微囊的制备方法，其特征在于，其步骤如下：

(1)将可降解聚合物溶于至少一种有机溶剂中；

(2)将药物水溶液加入步骤(1)所得到的有机溶液中，经均质乳化或超声分散形成W₁/O乳液；

(3)将步骤(2)所得乳液倒入复乳剂W₂中，经均质乳化或机械搅拌形成W₁/O/W₂预复乳；

(4)将步骤(3)所得到的预复乳用压力通过微孔膜得到尺寸均一的复乳液；

(5)将步骤(4)所得到的复乳液经减压蒸发、常温常压搅拌挥发、错流扩散透析或溶剂萃取除去其中的有机溶剂；

(6)离心洗涤步骤(5)所得到的固化液，即得到本发明的尺寸均一的纳米载药微囊，冷冻干燥，并进行收集。

所述的可降解聚合物包括一种或多种聚乳酸、聚羟基乙酸、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸-聚乙二醇共聚物、聚己内酯、聚原酸酯、聚酸酐、聚磷腈及其与其它聚合物的共聚物；所述的亲水性药物包括具有药用价值的蛋白质、多肽、酶、疫苗、基因、激素、抗菌素、抗癌剂、中草药及其混合物；所述的有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯和丙酮中的任意一种或多种的混合有机溶剂；所述的压力为300-2000kPa；所述的复乳剂W₂为将水溶性乳化剂和/或添加剂溶解于水中后的混合物。

本发明中制备的纳米载药微囊粒径能够很好地依靠微孔膜的孔径进行控制，因此纳米载药微囊粒径均一、可控，直径分布系数(CV值)在1％-20％范围内，粒径范围为50-1000nm。实验重复性好，所包埋的药物活性保持好、包埋率高，能够很好地发挥纳米载药微囊的靶向和缓释作用。

本发明提供的尺寸均一的纳米载药微囊的制备方法，工艺简单、耗时短，容易放大进行规模化生产。

本发明中的药物为亲水性药物，包括具有药用价值的蛋白质、多肽、酶、疫苗、基因、激素、抗菌素、抗癌剂、中草药及其混合物，其中大部分都容易失活变性。而本发明中包埋亲水性药物的纳米微囊的制备方法主要是依靠在压力条件下将粒径较大的预复乳穿过微孔膜从而得到纳米尺度的微囊，乳液受力均匀。尽管操作中也用到了均质乳化或超声，但这些步骤只是为了制备出粒径较大的预复乳，因此所选用的乳化剪切力较小且乳化时间短。所以与传统的复乳-固化法相比，本发明中纳米载药微囊的制备条件较温和。同时，本发明中亲水性药物与有机溶剂接触时间短，且有机溶剂用量少。而且，由于本发明中的制备方法操作条件温和，不存在局部过大的剪切力，因此亲水性药物的包埋率达80％以上，在优化条件下达90％以上。

本发明中选用的聚合物材料为一种或多种聚乳酸、聚羟基乙酸、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸-聚乙二醇共聚物、聚己内酯、聚原酸酯、聚酸酐、聚磷腈及其与其它聚合物的共聚物。它们均为可降解的高分子材料，具有良好的生物相容性，而且对人体无毒副作用。

本发明所用有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯和丙酮中的任意一种或多种的混合有机溶剂，具体种类或体积需视所用膜材而定。

本发明所选用的压力为300-2000kPa，具体数值根据所需要的粒径和实验体系而定。

附图说明

图1为实施例1所得的包埋亲水性药物的纳米微囊的扫描电镜照片；

图2为实施例1所得的包埋亲水性药物的纳米微囊的粒径分布曲线；

图3为实施例1所得的包埋亲水性药物的纳米微囊的共聚焦照片。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的介绍：

本发明提供包埋亲水性药物的纳米微囊的制备方法，包括：

(1)将可降解聚合物溶于至少一种有机溶剂中；

(2)将药物水溶液加入步骤(1)所得到的有机溶液中，经均质乳化或超声分散形成W₁/O乳液；

(3)将步骤(2)所得乳液倒入复乳剂W₂中，经均质乳化或机械搅拌形成W₁/O/W₂预复乳；

(4)将步骤(3)所得到的预复乳用压力通过微孔膜得到尺寸均一的复乳液；

(5)将步骤(4)所得到的复乳液经减压蒸发、常温常压搅拌挥发、错流扩散透析或溶剂萃取除去其中的有机溶剂；

(6)离心洗涤步骤(5)所得到的固化液，即得到本发明的尺寸均一的纳米载药微囊，冷冻干燥，并进行收集。

实施例1.

将0.5mL 100mg/mL的血红蛋白水溶液(内水相)倒入4mL溶解有50mg聚乳酸-聚乙二醇共聚物的乙酸乙酯溶液(油相)中，在6000rpm下均质乳化30s，得到W₁/O初乳。然后将初乳液倒入30mL 1.0wt％聚乙烯醇(PVA)的0.9wt％氯化钠(NaCl)溶液(外水相)中，3000rpm下均质乳化60s得预复乳。将预复乳在800kPa氮气压力下压过微孔膜装置(膜孔径为1.4μm)，得到复乳液。再将所得的溶液倒入200mL固化液中，200rpm下搅拌10min。离心洗涤固化后的溶液得到纳米载药微囊，冷冻干燥并进行收集。利用场发射扫描电镜(JEOL SEMCompany，Japan)观察微囊的表面形貌(如图1)。微囊的体积平均粒径及其分布用激光粒度仪(Malvern Company，USA)测定(如图2)，检测得：微囊的体积平均粒径为376nm，粒度分布系数CV值为19.13％。纳米微囊中血红蛋白样品的活性由血氧分析仪(TCS Company，USA)测定。血红蛋白的包埋率测定具体步骤如下：准确称量10mg冻干微囊，加入4.0mL含2.0wt％SDS的0.1M NaOH溶液，室温下振荡24小时，微囊完全溶解(水解)后，以0.4M盐酸中和，其中蛋白质含量以Peterson-Lowry法测定。根据包埋率公式：

蛋白质包埋率(EE)＝(实测蛋白质装载率/理论蛋白质装载率)×100％

计算得包埋率为90.15％。进一步通过共聚焦检测发现用FITC标记的血红蛋白能在微囊内均匀分布(如图3)。

实施例2.

将0.5mL 10mg/mL的DNA水溶液(内水相)倒入4mL溶解有100mg乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)的二氯甲烷/乙酸乙酯溶液(油相)中，在5000rpm下均质乳化30s，得到W₁/O初乳。然后将初乳液倒入30mL 2.0wt％PVA溶液(外水相)中，3000rpm下均质乳化60s得预复乳。将预复乳在700kPa氮气压力下压过微孔膜装置(膜孔径为5.2μm)，得到复乳液。再将所得的溶液倒入50mL固化液中，200rpm下搅拌3mm，去除乙酸乙酯。然后将所得的溶液在常温常压下搅拌挥发2h，搅拌转速200rpm，去除二氯甲烷。离心洗涤固化后的溶液得到纳米载药微囊，冷冻干燥并进行收集。微囊的体积平均粒径及其分布用激光粒度仪(Malvern Company，USA)测定。检测得：微囊的体积平均粒径为547nm，粒度分布系数CV值为16.21％，包埋率为91.09％。

实施例3.

将1mL 10mg/mL的乙肝表面抗原溶液(内水相)倒入5mL溶解有150mg聚乳酸的二氯甲烷溶液(油相)中，在5000rpm下均质乳化30s，得到W₁/O初乳。然后将初乳液倒入50mL 1.0wt％PVA水溶液(外水相)中，3000rpm下均质乳化60s得预复乳。将预复乳在400kPa氮气压力下压过微孔膜装置(膜孔径为9.0μm)，得到复乳液。再将所得的溶液在常温常压下搅拌挥发2h，搅拌转速200rpm，去除二氯甲烷。离心洗涤固化后的溶液得到纳米载药微囊，冷冻干燥并进行收集。微囊的体积平均粒径及其分布用激光粒度仪(Malvern Company，USA)测定。检测得：微囊的体积平均粒径为836nm，粒度分布系数CV值为18.26％，包埋率为85.32％。

实施例4.

将1mL 100mg/mL的胰岛素水溶液(内水相)倒入5mL溶解有150mg聚乳酸-单甲氧基聚乙二醇的乙酸乙酯溶液(油相)中，在5000rpm下均质乳化30s，得到W₁/O初乳。然后将初乳液倒入50mL 0.5wt％PVA水溶液(外水相)中，3000rpm下均质乳化60s得预复乳。将预复乳在500kPa氮气压力下压过微孔膜装置(膜孔径为1.4μm)，得到复乳液。再将所得的溶液倒入50mL固化液中，200rpm下搅拌5min，去除乙酸乙酯。离心洗涤固化后的溶液得到纳米载药微囊，冷冻干燥并进行收集。微囊的体积平均粒径及其分布用激光粒度仪(MalvernCompany，USA)测定。检测得：微囊的体积平均粒径为428nm，粒度分布系数CV值为17.89％，包埋率为92.60％。

Claims (10)

1、一种尺寸均一的纳米载药微囊产品，其特征在于，该纳米载药微囊尺寸均一、可控，由下式定义的直径分布系数(CV值)在1％-20％范围内，

直径分布系数(Coefficient of Variation，CV)

$\mathrm{CV}={\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{(d_i-\stackrel{\‾}{d})}^2}{N}\right)}^{\frac{1}{2}}/\stackrel{\‾}{d}\×100\%$

上式中，d_i为各个微囊的直径， d为数平均直径，N为用于计算直径的微囊的数量，N＞300个。

2、按权利要求1所述的尺寸均一的纳米载药微囊产品，其特征在于，所述的纳米载药微囊平均粒径范围为50-1000nm。

3、按权利要求1所述的尺寸均一的纳米载药微囊产品，其特征在于，所述的药物为亲水性药物，包括具有药用价值的蛋白质、多肽、酶、疫苗、基因、激素、抗菌素、抗癌剂、中草药及其混合物。

4、按权利要求1所述的尺寸均一的纳米载药微囊产品，其特征在于，所述的药物的包埋率达80％以上，在优化条件下达90％以上。

5、一种权利要求1所述的尺寸均一的纳米载药微囊的制备方法，其特征在于，其步骤如下：

(1)将可降解聚合物溶于至少一种有机溶剂中；

(2)将药物水溶液加入步骤(1)所得到的有机溶液中，经均质乳化或超声分散形成W₁/O乳液；

(3)将步骤(2)所得乳液倒入复乳剂W₂中，经均质乳化或机械搅拌形成W₁/O/W₂预复乳；

(4)将步骤(3)所得到的预复乳用压力通过微孔膜得到尺寸均一的复乳液；

(5)将步骤(4)所得到的复乳液经减压蒸发、常温常压搅拌挥发、错流扩散透析或溶剂萃取除去其中的有机溶剂；

(6)离心洗涤步骤(5)所得到的固化液，即得到本发明的尺寸均一的纳米载药微囊，冷冻干燥，并进行收集。

6、按权利要求5所述的尺寸均一的纳米载药微囊的制备方法，其特征在于，所述的可降解聚合物为一种或多种聚乳酸、聚羟基乙酸、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸-聚乙二醇共聚物、聚己内酯、聚原酸酯、聚酸酐、聚磷腈及其与其它聚合物的共聚物。

7、按权利要求5所述的尺寸均一的纳米载药微囊的制备方法，其特征在于，所述的药物为亲水性药物，包括具有药用价值的蛋白质、多肽、酶、疫苗、基因、激素、抗菌素、抗癌剂、中草药及其混合物。

8、按权利要求5所述的尺寸均一的纳米载药微囊的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯和丙酮中的任意一种或多种的混合有机溶剂。

9、按权利要求5所述的尺寸均一的纳米载药微囊的制备方法，其特征在于，所述的压力为300-2000kPa。

10、按权利要求5所述的尺寸均一的纳米载药微囊的制备方法，其特征在于，所述的复乳剂W₂为将水溶性乳化剂和/或添加剂溶解于水中后的混合物。

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