CN111939310A

CN111939310A - 一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球、载药栓塞微球及制备方法

Info

Publication number: CN111939310A
Application number: CN202010887116.7A
Authority: CN
Inventors: 雷建都; 刘兴勇
Original assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Current assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2020-11-17

Abstract

本发明公开了一种聚乙烯醇‑果胶栓塞微球、载药栓塞微球及制备方法，栓塞微球的制备方法包括：将聚乙烯醇溶液和果胶溶液共混得水相；将乳化剂溶于连续相混合均匀得油相；水相加入到油相中，搅拌均匀得聚乙烯醇‑果胶乳液；将交联剂戊二醛、催化剂盐酸溶于***中，然后滴加到聚乙烯醇‑果胶乳液中交联反应得聚乙烯醇‑果胶悬浮液；将聚乙烯醇‑果胶悬浮液进行离心、洗涤，然后冷冻干燥即得聚乙烯醇‑果胶栓塞微球。将抗肿瘤药物溶于水中得到抗肿瘤药物溶液，然后聚乙烯醇‑果胶微球置于抗肿瘤药物溶液中搅拌，聚乙烯醇‑果胶栓塞微球吸附抗肿瘤药物后即得聚乙烯醇‑果胶载药栓塞微球。制得的栓塞微球具有一定的降解能力和较高的载药量。

Description

一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球、载药栓塞微球及制备方法

技术领域

本发明属于生物医药和高分子材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球、载药栓塞微球及制备方法。

背景技术

在介入治疗技术中，经导管血管栓塞术（TACE）是一类非常重要的治疗方法，主要是经动脉或静脉内导管将栓塞剂注入到病变靶器官的供应血管内，使血管发生闭塞，中断血液供应，最终达到治疗目的。

当采用TACE技术***时，除了阻塞血管外还会向肿瘤内注入化疗药物，这样既能阻断肿瘤血供，使得肿瘤缺少必要的养分，又能加强药物对肿瘤的杀伤力并降低了药物的***毒性。对于外科手术不能切除的肿瘤，可以用此法治疗，也可在灌注抗肿瘤药物后，使肿瘤缩小再行外科手术切除；还可用于肿瘤切除后预防复发的动脉内灌注化疗。目前应用最多的是中晚期肝癌的治疗，特别是错过最佳手术时期或无法耐受手术的患者。与传统疗法相比，肿瘤介入治疗具有微创、费用低、安全、疗效好等优点，尤其是对那些不能手术的肿瘤患者，更具有特殊和重要的意义。

传统TACE常用碘油-化疗药物混合乳剂栓塞，但存在几个主要缺陷：①碘油乳剂会有局部沉积，随着时间的延长，药物对肿瘤的细胞毒效应也会下降；②乳剂虽较传统化疗降低了全身不良反应，但仍有部分药物进入循环***，增加不良反应；③在肿瘤治疗中，治疗效果需要肿瘤内部维持一定的药物浓度，而这依赖药物的持续释放，碘油乳剂较难做到这点。

载药栓塞微球是一种新型药物制剂，因它具有良好的栓塞功能，同时可负载着化疗药物在肿瘤细胞中达到较高的浓度并且延长药物与肿瘤细胞的作用时间，在一定程度上解决了传统碘油-化疗药物混合乳剂栓塞的缺陷。目前市场上已有聚乙烯醇栓塞微球，但是聚乙烯醇栓塞微球在体内几乎不降解，同时，聚乙烯醇栓塞微球本身不含有活性基团，装载药物前，需要对聚乙烯醇栓塞微球进行活化或再衍生化，工艺复杂，并且聚乙烯醇栓塞微球的载药量仍偏低。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球、载药栓塞微球及制备方法，该制备方法工艺简单，且制备得到的聚乙烯醇-果胶载药栓塞微球具有一定降解能力和较高的载药量，在治疗过程中能持续缓慢释放药物，能有效加强药物对肿瘤的杀伤力并降低药物的***毒性。

一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚乙烯醇溶于水中，配制成质量浓度为1~20%的聚乙烯醇溶液；将果胶溶于水中，配制成质量浓度为1~10%的果胶溶液；然后将聚乙烯醇溶液和果胶溶液混合均匀得聚乙烯醇-果胶混合溶液，备用；

（2）将乳化剂溶于连续相中，混合均匀得油相，备用；所述乳化剂为Span 80或吐温80中的一种或两种，所述连续相为液体石蜡、石油醚和植物油中的一种或两种；

（3）将步骤（1）得到的聚乙烯醇-果胶混合溶液加入到步骤（2）得到的油相中，搅拌速率为300~5000 r/min，搅拌均匀得聚乙烯醇-果胶乳液；

（4）将交联剂戊二醛、催化剂盐酸溶于***中得到交联溶液，然后将交联溶液滴加到步骤（3）得到的聚乙烯醇-果胶乳液中交联反应得聚乙烯醇-果胶悬浮液，交联反应时搅拌速率为300~5000 r/min，温度为25~90 ℃，反应时间为3~8 h；

（5）将步骤（4）得到的聚乙烯醇-果胶悬浮液进行离心、洗涤，然后冷冻干燥即得聚乙烯醇-果胶栓塞微球。

进一步地，所述果胶的分子量低于20000道尔顿，聚乙烯醇-果胶混合溶液中聚乙烯醇溶液和果胶溶液的体积比为1:10~10:1。

进一步地，所述植物油为大豆油、玉米油或橄榄油中的一种；油相中乳化剂和连续相的体积比为0.1:20~1:20。

进一步地，步骤（3）中，聚乙烯醇-果胶混合溶液与油相的体积比为：1:100 ~ 30:100。

进一步地，步骤（4）中，盐酸的浓度为0.1~5 mol/L，戊二醛、盐酸和***的体积比为2:1:5；***和聚乙烯醇-果胶乳液的体积比为0.2:10~1:10。

进一步地，依次采用异丙醇、无水乙醇和去离子水洗涤，并重复多次。

根据前面所述的制备方法可以得到一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球。

一种聚乙烯醇-果胶栓塞载药微球的制备方法，将水溶性抗肿瘤药物溶于水中得到抗肿瘤药物溶液，然后将前面所述的聚乙烯醇-果胶栓塞微球置于抗肿瘤药物溶液中搅拌，搅拌速率为100~1000 r/min，聚乙烯醇-果胶栓塞微球吸附抗肿瘤药物后即得聚乙烯醇-果胶载药栓塞微球。

进一步地，所述水溶性抗肿瘤药物包括但不限于盐酸阿霉素、奥沙利铂、伊立替康。

根据前面所述的聚乙烯醇-果胶栓塞载药微球的制备方法可以得到一种聚乙烯醇-果胶载药栓塞微球。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明制备得到的聚乙烯醇-果胶栓塞微球的生物相容性好，具有良好的弹性和伸缩性，具有一定降解能力和较高载药能力，并且栓塞微球和创伤部位具有良好的抗菌凝血功能。

2、果胶是存在于植物细胞壁中的多糖类大分子物质，为食品级高分子营养物质，生物相容性好，并且可以降解，使得制备得到的栓塞微球具有一定降解能力，肿瘤治疗后，果胶会降解，从而使栓塞微球解体，进而可以被体内的酶分解并排出体外，减少了栓塞微球在体内的残留量，减小对人体的伤害。

同时，果胶含有羧基，特别是小分子果胶（分子量小于20000道尔顿）含有大量的羧基，对水溶性抗肿瘤药物，特别是对水溶性的阳离子抗肿瘤药物具有较强的吸附能力，能通过离子吸附和溶胀作用吸收抗肿瘤药物提高载药量，进而保证载药栓塞微球具有较高的载药量。并且小分子果胶是体内半乳糖凝集素-3配体的竞争性抑制剂，其本身具有良好的抑制肿瘤能力，当栓塞微球在体内降解后，小分子果胶能在治疗过程中进一步提高对肿瘤的治疗效果。

此外，果胶具有良好的抗菌作用，果胶也具有抗凝血和溶血栓作用，果胶中带负电荷的基团与血液中的凝血因子特异性相互作用，从而抑制凝血酶的活性，使得栓塞微球和创伤部位具有良好的抗菌凝血功能。

3、本发明可以通过调节聚乙烯醇溶液和果胶溶液的体积比，聚乙烯醇-果胶混合溶液和油相的体积比，搅拌转速等工艺参数，制备得到不同粒径的栓塞微球，然后进行装载药物用于不同部位的肿瘤进行栓塞控制，并能在肿瘤部位持续缓慢地释放药物，不仅可以有效降低抗肿瘤药物本身在治疗过程中所带来的副作用，而且能增进药物在肿瘤部位的被动累积，从而提高药物的传输效率和生物利用度。

4、本发明制备得到的栓塞微球不需要进行再衍生化就可以直接用于装载药物，简化了载药栓塞微球的制备工艺，提高了载药栓塞微球的制备效率。

附图说明

图1-实施例1制备得到的聚乙烯醇-果胶栓塞微球扫描电子显微镜图。

图2-实施例1制备得到的P-P和PVA、Pectin的载药量随时间变化的曲线图。

图3-实施例2制备得到的聚乙烯醇-果胶栓塞微球扫描电子显微镜图。

图4-实施例3制备得到的聚乙烯醇-果胶栓塞微球扫描电子显微镜图。

图5-实施例4制备得到的聚乙烯醇-果胶栓塞微球扫描电子显微镜图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球的制备方法，包括以下步骤：

果胶具有降解能力，能够在体内降解，和聚乙烯醇制备得到的聚乙烯醇-果胶栓塞微球也就具有一定的降解能力，果胶在体内降解后，栓塞微球被分散，果胶可以被体内的酶分解掉并被排出体外，从而减少了栓塞微球在体内的残留量。

同时果胶含有羧酸，对水溶性抗肿瘤药物具有良好的吸附能力，对水溶性的阳离子抗肿瘤药物则具有更强的吸附能力，从而有利于栓塞微球的载药量。

这里，聚乙烯醇-果胶混合溶液作为水相，通常通过滴加或者缓慢倒入的方式加入到油相内，在搅拌的作用下，在油相内均匀分散成液滴状，有利于后续乳化交联形成微球。

具体实施时，所述果胶的分子量低于20000道尔顿，聚乙烯醇-果胶混合溶液中聚乙烯醇溶液和果胶溶液的体积比为1:10~10:1。

分子量低于20000道尔顿的果胶为小分子果胶，含有大量的羧酸，其对抗肿瘤的吸附能力大于大分子果胶，能有效抗肿瘤药物的载药量；且小分子果胶本身也具有一定的抑制肿瘤生长的能力，当栓塞微球降解后，栓塞微球内的小分子果胶能提高对肿瘤的治疗效果。

优选地，采用质量浓度为20%的聚乙烯醇溶液和质量浓度为6%的果胶溶液混合制备聚乙烯醇-果胶混合溶液。

具体实施时，所述植物油为大豆油、玉米油或橄榄油中的一种；油相中乳化剂和连续相的体积比为0.1:20~1:20。

具体实施时，步骤（3）中，聚乙烯醇-果胶混合溶液与油相的体积比为：1:100~30:100。

具体实施时，步骤（4）中，盐酸的浓度为0.1~5 mol/L，戊二醛、盐酸和***的体积比为 2:1:5，***和聚乙烯醇-果胶乳液的体积比为0.2:10~1:10。

具体实施时，洗涤时，依次采用异丙醇、无水乙醇和去离子水洗涤，并重复多次。

多次洗涤以除去离心后得到的沉淀物中含有的戊二醛、盐酸、***、乳化剂、连续相等，以获得纯度较高的聚乙烯醇-果胶栓塞微球。

将水溶性抗肿瘤药物溶于水中得到抗肿瘤药物溶液，然后将前面所述的聚乙烯醇-果胶栓塞微球置于抗肿瘤药物溶液中搅拌，搅拌速率为100~1000 r/min，聚乙烯醇-果胶栓塞微球吸附抗肿瘤药物后即得聚乙烯醇-果胶载药栓塞微球。

在一定时间范围内，可以通过延长吸附时间和增大药物初始浓度来提高载药量，但最终还是栓塞微球性能决定载药量，比如微球孔隙率、微球上羧基的含量，也就是果胶上羧基含量

具体实施时，所述水溶性抗肿瘤药物包括但不限于盐酸阿霉素、奥沙利铂、伊立替康。

通过调节聚乙烯醇溶液和果胶溶液的体积比，聚乙烯醇-果胶混合溶液和油相的体积比，搅拌转速等工艺参数，制备得到不同粒径的栓塞微球，制备得到的栓塞微球的粒径范围为20～100 μm、100～300 μm、300～500 μm、500～700 μm、700～900 μm。

实施例1

（1）制备聚乙烯醇-果胶混合溶液：取质量浓度为10%的聚乙烯醇溶液10 mL，取质量浓度为10%的果胶溶液10 mL，搅拌混合均匀，搅拌速率为500 r/min，搅拌时间为8 h，静置去除气泡后，得到有一定黏度的聚乙烯醇-果胶混合溶液；

（2）乳化交联：量取0.5 mL乳化剂Span-80溶于50 mL连续相液体石蜡中搅拌均匀得油相，转速为1000 r/min，搅拌时间为20 min；在搅拌状态下，再将聚乙烯醇-果胶混合溶液滴加到油相中，搅拌速率为1000 r/min，搅拌时间为30 min，使其分散均匀，得到聚乙烯醇-果胶乳液。再将2 mL戊二醛、1 mL盐酸溶于5 mL***中得到交联剂溶液，然后将交联剂溶液滴加到上述聚乙烯醇-果胶乳液中反应，搅拌、转速为500 r/min，反应温度为50 ℃，反应时间为4 h；

（3）洗涤干燥筛分：反应结束后将反应液放入离心机中进行离心，将沉淀物反复用异丙醇、无水乙醇以及去离子水离心洗涤，然后冷冻干燥，得到聚乙烯醇-果胶栓塞微球。将聚乙烯醇-果胶栓塞微球进行筛分，得到粒径较均一的栓塞微球；

（4）载药：将1 g阿霉素溶于水中，取1 g聚乙烯醇-果胶微球溶于阿霉素溶液中搅拌，搅拌速率为300 r/min，制备聚乙烯醇-果胶/阿霉素载药栓塞微球。

本实施得到聚乙烯醇-果胶栓塞微球的扫描电子显微镜图的如图1所示，由图可知，得到的栓塞微球的球形度良好，且表面光滑。

此外，采用单一的聚乙烯醇溶液作为水相，按实施例1的制备方法得到聚乙烯醇栓塞微球；采用单一的果胶溶液作为水相，按实施例1的制备方法得到果胶栓塞微球，得到的聚乙烯醇栓塞微球的球形良好，而果胶栓塞微球不是完整的球形，那是因为果胶成球性差。

对聚乙烯醇-果胶栓塞微球（记为P-P）、聚乙烯醇栓塞微球（记为PVA）和果胶栓塞微球（记为Pectin）进行载药实验和溶胀实验。

载药实验：按步骤（4）进行载药；而三种栓塞微球载药过程中，载药量随时间变化的曲线图如图2所示。由图可知：相对于PVA，P-P具有较高的载药量，这是因为小分子果胶上有丰富的羧基，对阳离子药物具有更强的吸附能力，而单一聚乙烯醇溶液制备得到的PVA因为没有活性基团，吸附能力较差，而单一果胶溶液制备的Pectin具有超高的载药量。

溶胀率实验：将冷干后的P-P、PVA和Pectin放置于真空干燥箱中干燥，除去水分，再称取各微球的重量，然后将其浸泡在去离子水中进行溶胀，溶胀15min后取出微球，用吸水纸吸干微球表面附着的水，再次准确称量溶胀后各微球的重量并记录，然后计算得到P-P的溶胀率为189.3%，PVA的溶胀率218.5%，Pectin的溶胀率为162.7%。

由上述可知，虽然Pectin具有更高的载药量，但是其溶胀率明显低于P-P和PVA，并且也不易成球，所以不宜采用单一的果胶来制备微球；相对于PVA，P-P具有较高的载药能力，更适宜用来载药。

实施例2

（1）制备聚乙烯醇-果胶混合溶液：取质量浓度为12%的聚乙烯醇溶液5 mL，取质量浓度为10%的果胶溶液15 mL，搅拌混合均匀，搅拌速率为800 r/min，搅拌时间为8 h，静置去除气泡后，得到有一定黏度的聚乙烯醇-果胶混合溶液；

（2）乳化交联：量取0.5 mL 乳化剂Span-80溶于80 mL液体石蜡中搅拌均匀得油相，转速为800 r/min，搅拌时间为30 min；在搅拌状态下，再将聚乙烯醇-果胶混合溶液滴加到油相中，搅拌速率为1500 r/min，搅拌时间为30 min，使其分散均匀，得到聚乙烯醇-果胶乳液。再将2.4 mL戊二醛、1.2 mL盐酸溶于6 mL***中得到交联剂溶液，然后将交联剂溶液滴加到上述聚乙烯醇-果胶乳液中反应，搅拌、转速为600 r/min，反应温度为55 ℃，反应时间为3 h；

（3）洗涤干燥筛分：反应结束后将反应液放入离心机中进行离心，将沉淀物依次用异丙醇、无水乙醇以及去离子水离心洗涤，并重复多次，然后冷冻干燥，得到聚乙烯醇-果胶栓塞微球。将聚乙烯醇-果胶栓塞微球进行筛分，得到粒径较均一的栓塞微球；

（4）载药：将0.5 g阿霉素溶于水中，取2 g聚乙烯醇-果胶栓塞微球溶于阿霉素溶液中搅拌，搅拌速率为300 r/min，制备聚乙烯醇-果胶/阿霉素载药栓塞微球。

本实施得到聚乙烯醇-果胶栓塞微球的扫描电子显微镜图的如图3所示。

实施例3

（1）制备聚乙烯醇-果胶混合溶液：取质量浓度为20%的聚乙烯醇溶液2 mL，取质量浓度为8%的果胶溶液18 mL，搅拌混合均匀，搅拌速率为500 r/min，搅拌时间为8 h，静置去除气泡后，得到有一定黏度的聚乙烯醇-果胶混合溶液；

（2）乳化交联：量取0.8 mL 乳化剂Span-80溶于100 mL大豆油中搅拌均匀得油相，转速为500 r/min，搅拌时间为30 min；在搅拌状态下，再将聚乙烯醇-果胶混合液滴加到油相中，搅拌速率为3000 r/min，搅拌时间为20 min，使其分散均匀，得到聚乙烯醇-果胶乳液。再将1.6 mL戊二醛、0.8 mL盐酸溶于4 mL***中得到交联剂溶液，然后将交联剂溶液滴加到上述乳液中反应，搅拌、转速为600 r/min，反应温度为60℃，反应时间为5 h；

（4）载药：将1 g阿霉素溶于水中，取3 g聚乙烯醇-果胶栓塞微球溶于阿霉素溶液中脚本，搅拌速率为300 r/min，制备聚乙烯醇-果胶/阿霉素载药栓塞微球。

本实施得到聚乙烯醇-果胶栓塞微球的扫描电子显微镜图的如图4所示。

实施例4

（1）制备聚乙烯醇-果胶混合溶液：取质量浓度为20%的聚乙烯醇溶液18 mL，取质量浓度为8%的果胶溶液2 mL，搅拌混合均匀，搅拌速率为500 r/min，搅拌时间为8 h，静置去除气泡后，得到有一定黏度的聚乙烯醇-果胶混合溶液；

（2）乳化交联：量取0.6 ml 乳化剂Span-80溶于80 mL液体石蜡中搅拌均匀得油相，转速为600 r/min，搅拌时间为20 min；在搅拌状态下，再将聚乙烯醇-果胶混合液滴加到油相中，搅拌速率为1500 r/min，搅拌时间为20 min，使其分散均匀，得到聚乙烯醇-果胶乳液。再将1.8 mL戊二醛、0.9 mL盐酸溶于4.5 mL***中得到交联剂溶液，然后将交联剂溶液滴加到上述聚乙烯醇-果胶乳液中反应，搅拌、转速为1000 r/min，反应温度为65 ℃，反应时间为5 h；

（4）载药：将1.2 g阿霉素溶于水中，取2 g聚乙烯醇-果胶微球溶于阿霉素溶液中，搅拌速率为400 r/min，制备聚乙烯醇-果胶/阿霉素载药栓塞微球。

本实施得到聚乙烯醇-果胶栓塞微球的扫描电子显微镜图的如图5所示。

最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，所述果胶的分子量低于20000道尔顿，聚乙烯醇-果胶混合溶液中聚乙烯醇溶液和果胶溶液的体积比为1:10~10:1。

3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，所述植物油为大豆油、玉米油或橄榄油中的一种；油相中乳化剂和连续相的体积比为0.1:20~1:20。

4.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，聚乙烯醇-果胶混合溶液与油相的体积比为：1:100 ~ 30:100。

5.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，盐酸的浓度为0.1~5 mol/L，戊二醛、盐酸和***的体积比为2:1:5；***和聚乙烯醇-果胶乳液的体积比为0.2:10~1:10。

6.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球的制备方法，其特征在于，洗涤时，依次采用异丙醇、无水乙醇和去离子水洗涤，并重复多次。

7.一种聚乙烯醇-果胶栓塞微球，其特征在于，根据权利要求1~6所述的制备方法得到。

8.一种聚乙烯醇-果胶栓塞载药微球的制备方法，其特征在于，将水溶性抗肿瘤药物溶于水中得到抗肿瘤药物溶液，然后将权利要求7所述的聚乙烯醇-果胶栓塞微球置于抗肿瘤药物溶液中搅拌，搅拌速率为100~1000 r/min，聚乙烯醇-果胶栓塞微球吸附抗肿瘤药物后即得聚乙烯醇-果胶载药栓塞微球。

9.根据权利要求8所述的一种聚乙烯醇-果胶载药栓塞微球的制备方法，其特征在于，所述水溶性抗肿瘤药物包括但不限于盐酸阿霉素、奥沙利铂、伊立替康。

10.一种聚乙烯醇-果胶载药栓塞微球，其特征在于，根据权利要求9所述的制备方法得到。