CN103611196B - 一种pela/bmp-2微球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
为了解决现有高分子材料/BMP-2缓释***存在的骨修复能力弱的问题；本发明提供了一种PELA/BMP-2微球；属于骨修复材料的制备技术领域。本发明的PELA/BMP-2微球，采用PELA作为载体；使PELA/BMP-2微球具备良好的细胞吸附性能和平稳的药物释放性能；从而提高了PELA/BMP-2微球的吸收率；使PELA/BMP-2微球在骨愈合过程中的促进作用显著提高。在制备过程中，采用司盘对PELA乳液进行乳化；使PELA/BMP-2微球的包封率达到86%，且微球呈规则的球形，表面光滑；从而提高了PELA/BMP-2微球的流动性，有利于注射和吸收。
Description
技术领域
本发明涉及一种PELA/ BMP-2微球及其制备方法，属于骨修复材料的制备技术领域。
背景技术
BMP-2(即bone morphogenetic protein-2,骨形态发生蛋白-2)具有诱导未分化的间充质干细胞向成软骨细胞和成骨细胞定向分化与增殖的能力，促进成骨细胞分化成熟，参与骨和软骨的生长发育及其重建过程，进而加速骨缺损的修复。 但是BMP-2是一种不溶于水的酸性非胶原蛋白，在体内易丧失活性，在局部不能很好诱导成骨的生长，其生物活性难以得到发挥，极大限制了BMP-2的应用。
药物缓释***是指将药物与高分子材料以物理或者化学方法结合，使药物能在体内通过渗透，扩散等方式以较低浓度持续释放出来，以达到充分发挥药物功效的目的。因此，近年来有研究者采用采用高分子材料作为缓释载体对BMP-2包埋，制备成高分子材料/BMP-2缓释***来提高在临床上的应用。
缓释载体的材料是缓释***的重要组成部分，理想的载体材料必须具备良好的生物相容性，生物可降解性，合理的缓释时间及降解速度，对人体无毒副作用等基本性能。研究发现，现有高分子材料/BMP-2缓释***中的高分子材料均为人工合成的亲脂性多聚物材料；其亲水性差、细胞吸附力较弱、机械强度不足；从而导致现有的高分子材料/BMP-2缓释***的吸收率低、药物释放不平稳；最终导致高分子材料/BMP-2缓释***在骨愈合过程中的作用不明显，即骨修复能力弱。
发明内容
为了解决现有高分子材料/BMP-2缓释***存在的骨修复能力弱的问题；本发明采用PELA三嵌段共聚物材料作为包埋BMP-2的缓释载体，提供了一种PELA/ BMP-2微球。
PELA，即聚乳酸-聚乙醇-聚乳酸（PLA-PEG-PLA），由PLA、PEG、PLA形成的嵌段三共聚物，其重复结构单元为[-PLA-PEG-PLA-]；具备良好的细胞组织相容性，生物可降解性，并且具备亲水及亲酯的双亲特性，能够克服PGLA及单纯PLA强疏水性的问题。本发明通过调节PELA的分子链的长度、PEG的分子量、PEG在PELA中的含量，从而使PELA满足作为BMP-2缓释载体的需要，使PELA/ BMP-2微球的骨修复能力明显提高。
本发明还提供了上述ELA/ BMP-2微球的制备方法。
本发明的技术方案：
1.一种PELA/ BMP-2微球，由BMP-2和PELA按照1ug：66-176.7mg的比例，采用复乳-溶剂挥发法制备而成；
所述PELA的分子量为20000-30000Da、黏度IV(dl/g)范围：0.20～0.4；PEG的质量含量为10-20％，PEG的分子量为4000-6500Da。
所述复乳-溶剂挥发法，即将BMP-2水相与PELA有机相混合乳化后再与PVA水相混合乳化；再蒸发掉有机溶剂的方法。
2.上述PELA/ BMP-2微球，所述PELA的分子量优选为30000Da；PEG的质量含量优选为20%；的PEG的分子量为6000Da。
3.上述PELA/ BMP-2微球，所述BMP-2和PELA的比例优选为1ug：106-110mg。
4.上述PELA/ BMP-2微球，优选采用下述方法制备而成：
a. 将15-25ug/ml的BMP-2-去离子水溶液与82.5-132.5mg/ml的PELA-二氯甲烷乳液混合，超声乳化，得初乳液；然后加入质量浓度为1.0-3.0%PVA水溶液再次超声乳化，得乳化液；
b. 搅拌乳化液使有机溶剂蒸发，得PELA/ BMP-2微球；
所述初乳液与PVA水溶液的比例为83-134mg：1ml。
5.上述PELA/ BMP-2微球，在制备时所采用的PELA-二氯甲烷乳液优选采用司盘进行乳化，司盘的质量为-二氯甲烷乳液的0.5-3.0%。
6.上述PELA/ BMP-2微球，在制备时优选的，步骤a中，第一次超声条件为：功率为100W，时间10-20min；第二次超声条件为：功率为100W，时间20-30min；步骤b中，对乳化液优选以800-1200 r/min的转速电磁搅拌30-60 min。
7.一种上述PELA/ BMP-2微球的制备方法，包括下述步骤：
a. 向PELA-二氯甲烷乳液中加入司盘，超声溶解得PELA乳液；司盘的质量为PELA溶液的0.5-3.0%；
b.将15-25ug/ml的BMP-2-去离子水溶液与82.5-132.5mg/ml的PELA-二氯甲烷乳液混合，超声乳化，得初乳液；然后加入质量浓度为1.0-3.0%PVA水溶液再次超声乳化，得乳化液；
c. 搅拌乳化液使有机溶剂蒸发，得PELA/ BMP-2微球；
所述初乳液与PVA水溶液的比例为83-134mg：1ml。
8.上述PELA/ BMP-2微球的制备方法，所述BMP-2去离子水溶液是将BMP-2溶解在含有盐酸胍的去离子水中制备而成的；所述含有盐酸胍的去离子水中盐酸胍的浓度为0.4mol/L。
9.上述PELA/ BMP-2微球的制备方法，优选的，步骤a中，第一次超声条件为：功率为100W，时间10-20min；第二次超声条件为：功率为100W，时间20-30min；步骤b中，对乳化液优选以800-1200 r/min的转速电磁搅拌30-60 min。
10.上述PELA/ BMP-2微球的制备方法，优选的，还包括步骤d：将PELA/ BMP-2微球用蒸馏水洗涤3次；然后在-55~-60℃、10-20Pa的条件下冷冻干燥。
有益效果
1.本发明所制备的PELA/ BMP-2微球，采用PELA作为载体；使PELA/ BMP-2微球具备良好的细胞吸附性能和平稳的药物释放性能；从而提高了PELA/ BMP-2微球的吸收率；使PELA/ BMP-2微球在骨愈合过程中的促进作用显著提高；
2.在制备过程中，采用司盘对PELA乳液进行乳化；从而使所制备PELA/ BMP-2微球的包封率达到86%，且使微球呈规则的球形，表面光滑；从而提高了PELA/ BMP-2微球的流动性，有利于注射和吸收。
附图说明
图1，为实施例1-9所制备的PELA/BMP-2的混合物的电镜扫描图；
图2，为实施例2制备的PELA/BMP-2微球的电镜扫描图：
图3，为实施例1制备的PELA/BMP-2微球的电镜扫描图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例作进一步说明。
实施例1
称取330mg的 PELA溶于4ml二氯甲烷，搅拌乳化，得82.5mg/ml的PELA-二氯甲烷乳液；PELA的分子量为30000Da，PEG的质量含量20％；PEG的分子量为6000Da；
取200ul、15ug/ml的BMP-2去离子水溶液与PELA-二氯甲烷乳液混合均匀，搅拌乳化，然后再加入40mlPVA水溶液（质量浓度为1.0%），继续搅拌乳化；然后再以800 r/min的转速电磁搅拌30 min，使有机溶剂蒸发，得PELA/ BMP-2微球。
实施例2
称取330mg的 PELA溶于4ml二氯甲烷，搅拌乳化，得82.5mg/ml的PELA-二氯甲烷乳液；PELA的分子量为20000Da，PEG的质量含量10％；PEG的分子量为4000Da；
取200ul、15ug/ml的BMP-2去离子水溶液与PELA-二氯甲烷乳液混合均匀，搅拌乳化，然后再加入40mlPVA水溶液（质量浓度为1.0%），继续搅拌乳化；然后再以800 r/min的转速电磁搅拌30 min，使有机溶剂蒸发，得PELA/ BMP-2微球。
实施例3
称取330mg的 PELA溶于4ml二氯甲烷，搅拌乳化，得82.5mg/ml的PELA-二氯甲烷乳液；PELA的分子量为320000Da，PEG的质量含量20％；PEG的分子量为6500Da；
取200ul、15ug/ml的BMP-2去离子水溶液与PELA-二氯甲烷乳液混合均匀，搅拌乳化，然后再加入40mlPVA水溶液（质量浓度为1.0%），继续搅拌乳化；然后再以800 r/min的转速电磁搅拌30 min，使有机溶剂蒸发，得PELA/ BMP-2微球。
实施例4
称取330mg的 PELA溶于4ml二氯甲烷，搅拌乳化，得82.5mg/ml的PELA-二氯甲烷乳液；PELA的分子量为30000Da，PEG的质量含量20％；PEG的分子量为6000Da；
取200ul、25ug/ml的BMP-2去离子水溶液与PELA-二氯甲烷乳液混合均匀，搅拌乳化，然后再加入40mlPVA水溶液（质量浓度为1.0%），继续搅拌乳化；然后再以800 r/min的转速电磁搅拌30 min，使有机溶剂蒸发，得PELA/ BMP-2微球。
实施例5
称取530mg的 PELA溶于4ml二氯甲烷，搅拌乳化，得82.5mg/ml的PELA-二氯甲烷乳液；PELA的分子量为30000Da，PEG的质量含量20％；PEG的分子量为6000Da；
取200ul、15ug/ml的BMP-2去离子水溶液与PELA-二氯甲烷乳液混合均匀，搅拌乳化，然后再加入40mlPVA水溶液（质量浓度为1.0%），继续搅拌乳化；然后再以800 r/min的转速电磁搅拌30 min，是有机溶剂蒸发，得PELA/ BMP-2微球。
实施例6
称取330mg的 PELA溶于4ml二氯甲烷，搅拌乳化，得82.5mg/ml的PELA-二氯甲烷乳液；PELA的分子量为30000Da，PEG的质量含量20％；PEG的分子量为6000Da；
取200ul、15ug/ml的BMP-2去离子水溶液与PELA-二氯甲烷乳液混合均匀，搅拌乳化，然后再加入40mlPVA水溶液（质量浓度为3.0%），继续搅拌乳化；然后再以800 r/min的转速电磁搅拌30 min，使有机溶剂蒸发，得PELA/ BMP-2微球。
实施例7
a. 将3 ug的BMP-2溶于200ul浓度为0.4mol/L的盐酸胍-蒸馏水中；
b. 称取330mg的 PELA（PELA的分子量为30000Da，PEG的质量含量20％；PEG的分子量为4000Da）溶于4ml二氯甲烷；
c. 在上述b步骤中加入1.675mg的司盘；然后在100W超声条件下进行超声溶解10min；
d. 将上述a与c步骤中的溶液混合，超声（100W）20分钟，充分乳化后，加入40mlPVA水溶液（质量浓度为1.0%），进行第二次超声（100W）乳化；得乳化液；
e. 将d步骤的乳化液以800 r/min的转速电磁搅拌30 min，然后蒸发有机溶剂，得微粒；
f. 将e步骤的微粒用蒸馏水洗涤3次、离心分离、收集微粒，-10℃冷冻干燥，即得微球，放入冰箱，备用。
实施例8
a. 将5 ug的BMP-2溶于200ul、浓度为0.4mol/L的盐酸胍-蒸馏水中；
b. 称取530mg的 PELA材料（PELA的分子量为30000Da，PEG的质量含量20％；PEG的分子量为4000Da）溶于4ml二氯甲烷；
c. 在上述b步骤中加入1.6mg的司盘，然后在100W超声条件下进行超声溶解20min；
d. 将上述a与c步骤中的溶液混合，超声（100W）30分钟，充分乳化后，分别加入40ml3.0%的PVA溶液，进行第二次超声（100W）乳化；得乳化液；
e. 将d步骤的乳化液以1200 r/min的转速电磁搅拌60 min，然后蒸发有机溶剂，得微粒；
f. 将e步骤的微粒用蒸馏水洗涤3次，离心收集微粒，-20℃冷冻干燥，即得微球，放入冰箱，备用。
实施例9
a. 将4 ug的BMP-2溶于200ul、浓度为0.4mol/L的盐酸胍-蒸馏水中；
b. 称取430mg的 PELA材料（PELA的分子量为30000Da，PEG的质量含量20％；PEG的分子量为4000Da）溶于4ml二氯甲烷；
c. 在上述b步骤中加入2.0%的司盘，然后在100W超声条件下进行超声溶解20min；
d. 将上述a与c步骤中的溶液混合，超声（100W）20分钟，充分乳化后，分别加入40ml2.0%的PVA溶液，进行第二次超声（100W）乳化；得乳化液；
e. 将d步骤的乳化液以1000 r/min的转速分别电磁搅拌45 min，然后蒸发有机溶剂，得微粒；
f. 将e步骤的微粒用蒸馏水洗涤3次，离心收集微粒，-20℃冷冻干燥，即得微球，放入冰箱，备用。
Claims (9)
1.一种PELA/ BMP-2微球，其特征在于，由BMP-2和PELA按照1ug：66-176.7mg的比例，采用复乳-溶剂挥发法制备而成；
PELA，由PLA、PEG、PLA形成的嵌段三共聚物，其重复结构单元为[-PLA-PEG-PLA-]；
所述PELA的分子量为20000-30000Da、黏度IV范围：0.20～0.4dl/g；PEG的质量含量为10-20％，PEG的分子量为4000-6500Da；
a.将15-25ug/ml的BMP-2-去离子水溶液与82.5-132.5mg/ml的PELA-二氯甲烷乳液混合，超声乳化，得初乳液；然后加入质量浓度为1.0-3.0%PVA水溶液再次超声乳化，得乳化液；
b.搅拌乳化液使有机溶剂蒸发，得PELA/ BMP-2微球；
所述初乳液与PVA水溶液的比例为83-134mg：1ml。
2.根据权利要求1所述的PELA/ BMP-2微球，其特征在于，所述PELA的分子量为30000Da；PEG的质量含量为20%； PEG的分子量为6000Da。
3.根据权利要求1所述的PELA/ BMP-2微球，其特征在于，所述BMP-2和PELA的比例为1ug：106-110mg。
4.根据权利要求3所述的PELA/ BMP-2微球，其特征在于，在制备时所采用的PELA-二氯甲烷乳液采用司盘进行乳化，司盘的质量为PELA-二氯甲烷乳液的0.5-3.0%。
5.根据权利要求3所述的PELA/ BMP-2微球，其特征在于，在制备时，步骤a中，第一次超声条件为：功率为100W，时间10-20min；第二次超声条件为：功率为100W，时间20-30min；步骤b中，对乳化液以800-1200 r/min的转速电磁搅拌30-60 min。
6.一种权利要求1～5任意一项所述的PELA/ BMP-2微球的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
a. 向PELA-二氯甲烷乳液中加入司盘，超声溶解得PELA乳液；司盘的质量为PELA乳液的0.5-3.0%；
b.将15-25ug/ml的BMP-2-去离子水溶液与82.5-132.5mg/ml的PELA-二氯甲烷乳液混合，超声乳化，得初乳液；然后加入质量浓度为1.0-3.0%PVA水溶液再次超声乳化，得乳化液；
c. 搅拌乳化液使有机溶剂蒸发，得PELA/ BMP-2微球；
所述初乳液与PVA水溶液的比例为83-134mg：1ml。
7.根据权利要求6所述的PELA/ BMP-2微球的制备方法，其特征在于，所述BMP-2去离子水溶液是将BMP-2溶解在含有盐酸胍的去离子水中制备而成的；所述含有盐酸胍的去离子水中盐酸胍的浓度为0.4mol/L。
8.根据权利要求6所述的PELA/ BMP-2微球的制备方法，其特征在于，步骤b中，第一次超声条件为：功率为100W，时间10-20min；第二次超声条件为：功率为100W，时间20-30min；步骤c中，对乳化液以800-1200 r/min的转速电磁搅拌30-60 min。
9.根据权利要求6所述的PELA/ BMP-2微球的制备方法，其特征在于，还包括步骤d：将PELA/ BMP-2微球用蒸馏水洗涤3次；然后在-55~-60℃、10-20Pa的条件下冷冻干燥。
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