專利名稱：一種聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放裝置及其釋放方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放裝置及其釋放方法，屬于藥物載體 及控制釋放領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚合物膠束因有可靠的生物安全性、小尺寸、可控的組成和降解速度，用于給藥載體 前景廣闊，特別適用于治療高危險疾病如腫瘤和肺結(jié)核的藥物，該類藥物毒性大，在藥物 達(dá)到耙向目標(biāo)之前要盡量減少其與健康組織的接觸，必須進(jìn)行包覆處理。兩親性嵌段共聚 物在水溶液中由于疏水相互作用能形成核殼結(jié)構(gòu)的球狀膠束，疏水鏈段聚集成內(nèi)核，親水 鏈段構(gòu)成外殼，膠束尺寸在納米級，作為藥物載體具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)疏水性內(nèi)核可包封 水溶性低的藥物；(2)親水性外殼可提供空間保護(hù)，降低蛋白吸附，減少巨噬細(xì)胞吞噬， 延長粒子在體內(nèi)的循環(huán)時間；(3)與小分子表面活性劑相比，聚合物的臨界膠束濃度(CMC) 低，在水溶液中離解速度慢，藥物在體內(nèi)停留時間較長。
在藥物釋放領(lǐng)域，希望藥物釋放的模式是脈沖、可控的，即定時、定位、定量。例如， 糖尿病患者的胰島素釋放，飯后通常需要高劑量。 一個重要的解決途徑是發(fā)展對外場如光, pH,電，磁等作出刺激響應(yīng)性的聚合物膠束，通過外場對膠束形態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)藥物 的可控釋放。但目前面臨以下挑戰(zhàn)(1)對外場刺激作出快速響應(yīng)的聚合物分子結(jié)構(gòu)的設(shè) 計(jì)和發(fā)現(xiàn)；(2)響應(yīng)性聚合物的結(jié)構(gòu)調(diào)控以及對外場刺激的響應(yīng)機(jī)制；(3)新型非侵入、 無損傷、快速遠(yuǎn)程響應(yīng)方式的探索。
超聲可用于產(chǎn)生新的化學(xué)反應(yīng)，加速化學(xué)反應(yīng)速率，輔助化學(xué)合成，稱之為聲化學(xué)。 由于超聲波本質(zhì)上為機(jī)械波，國際上也將聲化學(xué)納入力化學(xué)的研究范疇。聲化學(xué)中最重要 的非線性機(jī)制是聲空化，即液體中空化泡的形成、生長和崩潰，是導(dǎo)致聲化學(xué)效應(yīng)的根本 原因?？栈荼罎r，極短時間在空化泡周圍的極小空間內(nèi)將產(chǎn)生大約5000 'C的高溫和 108Pa的高壓，溫度變化率高達(dá)109 K/s，并伴隨強(qiáng)烈的沖擊波和時速高達(dá)400 km/h的射流， 這為在一般條件下難以實(shí)現(xiàn)或不可能實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)提供了一種新的非常特殊的物理化 學(xué)環(huán)境。
4高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)是通過特殊換能器將超聲波聲能聚焦于特定位置，形成高能量 超聲焦域，在焦域內(nèi)瞬間可達(dá)到60 10(TC的高溫，并產(chǎn)生空化、機(jī)械剪切作用等，導(dǎo)致 一系列物理、化學(xué)和生物學(xué)效應(yīng)，而對焦域外的地方無顯著影響。高強(qiáng)度聚焦超聲具有良 好的穿透性、定位性和能量沉積性。在醫(yī)學(xué)上，聚焦超聲治療是一種非侵入治療的新技術(shù)， 即在無需手術(shù)切開情況下，將體外發(fā)射的超聲波透過表面組織，在體內(nèi)組織內(nèi)聚焦產(chǎn)生效 應(yīng)。聚焦超聲已經(jīng)在臨床上用于腫瘤消融、殺死癌細(xì)胞等，因此聚焦超聲用于體內(nèi)可控的 藥物釋放是完全可能的。
在藥物釋放方面，超聲波是一種有前景的刺激作用方式，可用于藥物釋放的定時、定 位、定量控制。超聲波主要分為低頻超聲和高頻超聲，低頻超聲穿透深度較大，空化閥值 低。但低頻超聲波長很長，難以聚焦，另外低頻超聲穿過人體時產(chǎn)生的空化可能破壞正常 的身體組織。高頻超聲容易聚焦，僅僅在焦斑處聲強(qiáng)較高，而在其他區(qū)域，強(qiáng)度很低，可 為人體接受。超聲波用于藥物釋放概括起來主要有以下優(yōu)點(diǎn)(1)可為侵入和非侵入式； (2)能被聚焦，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；(3)與光刺激相比，穿透深度大；(4)通過改變超
聲參數(shù)可調(diào)控超聲作用位置和作用時間。
超聲波用于聚合物藥物釋放可追溯到1986年，Kost首次采用超聲促進(jìn)硝基苯胺等藥 物從生物降解的聚羥基乙酸中的釋放(J. Kost， K. Leong， R. Langer， Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1989,86,7663)，隨后不同的聚合物彈性體介質(zhì)/藥物復(fù)合體系被研究。近年來，超 聲波促進(jìn)藥物釋放的載體已從宏觀滲透到微觀， 一些微、納米尺寸的載體如聚電解質(zhì)微膠 囊、脂質(zhì)體、微乳液、聚合物膠束等被研究。(l.D.G.Shchukin,D. A.Gorin,H.Mmiwald, Langmuir 2006， 22， 7400; 2. A. Schroeder, Y. Avnir， S. Weisman, Y. Najajreh， A. Gabizon, Y. Talmon， J. Kost， Y. Barenholz, Langmuir 2007,23， 4019; 3. M. H. Lee， H. Y. Lin， H. C. Chen, J. L. Thomas, Langmuir 2008， 24 ， 1707. 4; G. A. Husseini， G. Myrup， W. G. Pitt， D. A. Christensen， N. Y. Rapoport， J. Control. Release 2000， 69， 43; 5. A. Marin, H. Sun, G. A. Husseini, W. G. Pitt, D. A, Christensen, H. Sun， N. Y. Rapoport, J. Control. Release 2002, 84， 39. 6. N. Y. Rapoport, Int. J. Pharm. 2004, 277,155. N. Rapoport, Prog. Polym. Sci" 2007, 32， 962.
值得注意的是，美國Rapoport和Pitt教授等利用超聲活化包覆藥物的聚合物膠束 PEO-PPO-PEO，促進(jìn)藥物釋放，用于腫瘤治療。他們還將超聲造影劑微泡與PEO-PPO-PEO 膠束混合，實(shí)現(xiàn)超聲診斷和藥物靶向釋放一體化(N. Rapoport, Z. G. Gao， A. Kennedy, J Natl CancerInst， 2007， 99,1095)。但他們的研究主要集中在PEO-PPO-PEO共聚物膠束，膠束種 類單一，超聲作用的方式以低頻為主，高頻特別是聚焦方式研究較少。高頻超聲空化閥值 高，空化效應(yīng)變?nèi)?，對聚合物作用的?qiáng)度小于低頻超聲，為了提高釋放效率，需要聚焦，
5同時需要發(fā)展一些具有快速超聲響應(yīng)能力的聚合物。
此外，在Rapoport等人的研究中，超聲與PEO-PPO-PEO膠束作用是一種物理擾動， 釋放與包覆是可逆的， 一旦超聲停止，藥物能夠迅速的被膠束重新包覆，導(dǎo)致在一定功率 下，釋放率存在一個平衡極限值，隨著超聲時間的增加，釋放率不再增加。例如分別在頻 率為20kHz，聲強(qiáng)為0.058W/cm2;67kHz,2.8 W/cm2和1.0MHz,7.2 W/cm2超聲作用下，DOX 從PEO-PPO-PEO共聚物膠束(牌號PluronicP-105)內(nèi)部的釋放率僅達(dá)到10°/。 (A. Marin， H. Sun, G. A, Husseini, W. G. Pitt， D. A. Christensen, H. Sun， N. Y. Rapoport， J. Control. Release 2002, 84， 39);采用適度交聯(lián)改性的PEO-PPO-PEO共聚物膠束(牌號 NanoDelivTM )，通過熒光檢測超聲釋放率僅為3% (G. A. Husseini, M. A. Diaz de la Rosa, T. Gabuji， Y. Zeng, D. A. Christensen, W. G. Pitt， J. Nanosci. Nanotech., 2007， 7, 1028)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種聚焦超聲-聚合物膠束藥物控釋放裝 置和釋放方法，其特點(diǎn)是通過構(gòu)建的聚焦超聲系統(tǒng)對具有超聲響應(yīng)性結(jié)構(gòu)的兩親性嵌段共 聚物的作用，實(shí)現(xiàn)聚焦超聲定位降解，使兩親性嵌段共聚物變成單親性或者親水疏水平衡 發(fā)生變化，膠束結(jié)構(gòu)瓦解，進(jìn)而使膠束內(nèi)的藥物從膠束內(nèi)核釋放。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。 聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放裝置由聚焦超聲系統(tǒng)和載藥聚合物膠束體系組成， 聚焦超聲系統(tǒng)由信號發(fā)生器通過功率放大器與聚焦超聲換能器連接，載藥聚合物膠束體系 由兩親性嵌段共聚物和藥物形成的復(fù)合膠束和介質(zhì)組成，載藥聚合物膠束內(nèi)設(shè)傳感器，傳 感器通過信號處理器與計(jì)算機(jī)連接。
聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放方法包括以下步驟
1. 通過透析法或選擇性溶劑蒸發(fā)法制備載藥聚合物復(fù)合膠束，聚合物濃度為0.05~100 mg/mL,藥物占嵌段聚合物的重量比例為0.001~10;
2. 在超聲波輻照下，聚合物膠束通過物理或化學(xué)變化對超聲進(jìn)行響應(yīng)，使得負(fù)載的疏 水性藥物或疏水性熒光染料從膠束中釋放出來；
3. 根據(jù)藥物釋放的需要，設(shè)定聚焦超聲的信號程序，經(jīng)功率放大器將信號發(fā)生器電功 率放大至20~500 W,再通過聚焦超聲換能器將電信號轉(zhuǎn)化為t幾械能信號，從而產(chǎn)生超聲 波，其中，信號發(fā)生器可產(chǎn)生正弦波、反弦波、脈沖波或連續(xù)波信號；聚焦超聲換能器由 凹球型或者陣列型壓電陶瓷組成，換能器頻率為200 KHz~20 MHz;
4. 開啟超聲波系統(tǒng)，調(diào)節(jié)功率為20-500W和頻率為200 KHz~20 MHz，將超聲波能量聚焦于載藥聚合物復(fù)合膠束所在位置，超聲作用時間為3 s 30min，藥物從膠束體系中釋 放出來，進(jìn)入病灶部位。
聚合物為具有親水/疏水結(jié)構(gòu)的兩親性嵌段聚合物，嵌段聚合物為聚乳酸/聚乙二醇共 聚物、聚己內(nèi)酯/聚乙二醇共聚物，含雙硫鍵或單硫鍵的聚乳酸/聚乙二醇共聚物、含雙硫 鍵或單硫鍵的聚己內(nèi)酯/聚乙二醇共聚物，聚氧乙烯/聚氧丙烯共聚物、聚氧乙烯/聚甲基丙 烯酸四氫吡喃酯共聚物、聚氧乙烯/聚甲基丙烯酸四氫呋喃酯共聚物、聚氧乙烯/聚芘甲基 丙烯酸甲酯或聚乙烯吡咯烷酮共聚物中的任一種。
藥物為姜黃素、紫杉醇、喜樹堿、阿霉素以及疏水性熒光染料尼羅紅、羅丹明或熒光 素FITC中任一種。
介質(zhì)為水溶液，體液，超聲體?；蛏锝M織中的任一種。
嵌段共聚物的數(shù)均分子量為2000~40000。
聚合物膠束粒子尺寸為20~500nm。
溶劑為四氫呋喃(THF) 、 二甲基亞砜(DMSO) 、 二甲基甲酰胺(DMF)或乙醇中 的任一種，溶劑對嵌段共聚物兩段的溶解具有選擇性，即該溶劑對嵌段共聚物的一段是良 溶劑，對另一段是不良溶劑。 性能測試
動態(tài)激光光散射(DLS)分析法
采用美國Brookhaven Instruments Co.的廣角動/靜態(tài)激光散射儀(BI-200SM)。粒度范 圍2nm-lpm;角度范圍8-126 o， ±0.01°;溫控范圍一20 80°C, ±0.1 。C;角度為 90°,溫度為25'C。
原子力顯微鏡分析法
采用美國Vecco Instruments公司的NanoScope Multimode & Explore掃描探針顯微鏡觀 測膠束形狀和尺寸。 熒光分析法
采用日本Hitachi Model F-4500 FL SpectropHotometer;測定增溶尼羅紅的聚合物膠束 溶液經(jīng)超聲處理不同時間后的熒光強(qiáng)度變化規(guī)律。激發(fā)和發(fā)射波長范圍200nm—卯0nm， 掃描速度30000 nm/min,濾光片430 nm。本實(shí)驗(yàn)選用疏水染料尼羅紅為熒光探針物質(zhì)， 550nm作為激發(fā)波長。疏水尼羅紅從聚合物膠束內(nèi)核被釋放出來進(jìn)入水相后，其熒光吸收 將被湮滅，因此可通過以下公式來估算尼羅紅的釋放率n/。release-(Io-It)/1()，其中Io為超聲 前在波長 600nm處的熒光發(fā)射峰強(qiáng)度；而It為超聲t分鐘后，在波長 600 nm處所記錄
7的熒光發(fā)射峰強(qiáng)度。 紫外分析
采用日本日立公司的UV-Vis3010型紫外-可見光分光光度計(jì)進(jìn)行聚焦超聲前后復(fù)合膠 束樣品的紫外吸收光譜的測定。掃描速度600nm/min,狹縫寬度1 nm。疏水姜黃素從 膠束的內(nèi)核被釋放出來進(jìn)入水相后，其紫外吸收被湮滅。因而可根據(jù)公式 n/。releaseKAo-At)/Ao，通過紫外吸收峰的強(qiáng)度估算了姜黃素的釋放量。其中Ao為超聲前波 長為 420 nm時的紫外吸收峰的強(qiáng)度；而At為室溫放置或超聲t分鐘后波長為 420 nm
時的紫外吸收峰的強(qiáng)度。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1) 本發(fā)明提供了一種遠(yuǎn)程、非侵入式調(diào)控藥物釋放的裝置和方法，解決了溫度、pH 值無法直接作用于組織以及光的穿透深度淺的問題；
2) 通過調(diào)控超聲的位置、功率、作用時間以及超聲方式，使藥物實(shí)現(xiàn)定位、定時和 定量釋放。
3) 本發(fā)明操作方便，可控性強(qiáng)，安全可靠。


圖1為聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放裝置示意圖
1信號發(fā)生器；2功率放大器；3聚焦超聲換能器；4介質(zhì)；5復(fù)合膠束；6傳 感器；7信號處理器；8計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做具體描述。有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對本發(fā) 明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根 據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例1:
聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放裝置由聚焦超聲系統(tǒng)和載藥聚合物膠束體系組成， 聚焦超聲系統(tǒng)由信號發(fā)生器1通過功率放大器2與聚焦超聲換能器3連接，載藥聚合物膠
束體系由兩親性嵌段共聚物和藥物形成的復(fù)合膠束5和介質(zhì)4組成，載藥聚合物膠束內(nèi)設(shè) 傳感器6，傳感器通過信號處理器7與計(jì)算機(jī)8連接。
聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放方法包括以下步驟-(1)聚乙二醇-b-聚乳酸(PEG-b-PLA) /熒光染料尼羅紅(NR)復(fù)合膠束的制備將10mg尼羅紅(NR)溶于50mL四氫呋喃(THF)中，配制成濃度為0.2mg/mL的 NR/THF溶液，然后將500 mg數(shù)均分子量為8000的PLA-b-PEG嵌段共聚物加入到5 mL NR/THF溶液中，并加熱使聚合物完全溶解，冷卻后將5 mL去離子水滴加到聚合物的THF 溶液中，攪拌，誘導(dǎo)膠束聚集并增溶尼羅紅。最后將溶液在溫度50 'C攪拌4h，室溫下再 攪拌過夜，以除去THF溶劑。所得膠束溶液的聚合物濃度為100mg/mL，藥物占嵌段聚合 物的重量比例為0.001。通過原子力顯微鏡(AFM)觀察復(fù)合膠束尺寸為 210nm，動態(tài)激 光光散射(DLS)測定為 500nm。
(2) PEG-b-PLA/NR復(fù)合膠束在聚焦超聲下的控制釋放
將制備的復(fù)合膠束溶液置于管狀反應(yīng)器中。開啟超聲波儀器，超聲發(fā)生器電功率為 160W,換能器頻率為l MHz,焦點(diǎn)距離為90 mm，超聲聲束聚焦于膠束溶液中。超聲空 化作用使PEG-b-PLA嵌段共聚物發(fā)生降解，進(jìn)而膠束結(jié)構(gòu)瓦解，尼羅紅從膠束內(nèi)核中不可 逆釋放。超聲作用15 min,通過熒光方法測試，尼羅紅的釋放率達(dá)到23%;超聲作用30 min， 尼羅紅的釋放率達(dá)到41%。
實(shí)施例2:
聚焦超聲裝置同實(shí)施例1
(1) 聚氧乙烯/聚甲基丙烯酸四氫吡喃酯共聚物(PE0112-b-PTHPMA164) /紫杉醇聚合 物膠束的制備
將2mg紫杉醇溶于50mL四氫呋喃(THF)中，配制成濃度為0.04 mg/mL的紫杉醇 /THF溶液，將丄3 mg PE0112-b-PTHPMA164嵌段共聚物溶于10 mL上述溶液中，攪拌下滴 加5mL蒸餾水。滴加完成后繼續(xù)攪拌3h，再向溶液中滴加15mL蒸餾水，此時未增溶進(jìn) 入膠束內(nèi)核的尼羅紅就會從溶液中析出，在溫度45 'C攪拌下除去THF或通過截留分子量 為8000-14400的透析袋將THF從體系中除去，最后過濾除去未增溶進(jìn)入膠束內(nèi)核的紫杉 醇。所得膠束溶液的聚合物濃度為0.065 mg/mL，藥物占嵌段聚合物的重量比例為0.12。 通過原子力顯微鏡(AFM)觀察復(fù)合膠束尺寸為 70nm，動態(tài)激光光散射(DLS)測定為 ~100跳
(2) PEOn2-b-PTHPMA,64/紫杉醇復(fù)合膠束在聚焦超聲下的釋放行為 將制備的膠束溶液置于管狀反應(yīng)器中。開啟超聲波儀器，超聲發(fā)生器電功率為200 W，
換能器頻率為lMHz，焦點(diǎn)距離為90mm，超聲聲束聚焦于膠束溶液中。超聲空化作用下 PEOm-b-PTHPMAi64嵌段共聚物發(fā)生降解，進(jìn)而膠束結(jié)構(gòu)瓦解，紫杉醇從膠束內(nèi)核中不可 逆釋放。超聲作用15 min，通過熒光方法測試，紫杉醇的釋放率達(dá)到~14%;超聲作用30min,紫杉醇的釋放率達(dá)到~39%。 實(shí)施例3:
聚焦超聲裝置同實(shí)施例1
(1) 聚氧化乙烯/聚甲基丙烯酸四氫呋喃酯類共聚物(PEOm-b-PTHFMA9o)/姜黃素復(fù) 合膠束的制備
稱取5mg姜黃素溶于干燥的50mL THF溶劑中，濃度為0.1mg/mL，將1 mg PEOn2-b-PTHFMA9o溶于10mL上述溶液中，攪拌下滴加10 mL蒸餾水。滴加完成后繼續(xù) 攪拌3h，再向溶液中滴加10mL蒸餾水，此時未增溶進(jìn)膠束內(nèi)核的姜黃素從溶液中析出， 在溫度45 'C攪拌下除去體系中的THF，最后過濾除去未增溶進(jìn)膠束內(nèi)核的姜黃素。所得 膠束溶液的聚合物濃度為0.05 mg/mL,藥物占嵌段聚合物的重量比例為0.8。通過原子力 顯微鏡AFM觀察復(fù)合膠束尺寸為 35 nm，動態(tài)激光光散射(DLS)測定為 75nm。
(2) PEOn2-b-PTHFMA9o虔黃素復(fù)合膠束在聚焦超聲作用下的釋放行為 將制備的復(fù)合膠束溶液置于管狀反應(yīng)器中。開啟超聲波儀器，超聲發(fā)生器電功率為
80W，換能器頻率為lMHz，焦點(diǎn)距離為90mm，超聲聲束聚焦于膠束溶液中。超聲空化 作用下PEOu2-b-PTHFMA9o嵌段共聚物發(fā)生降解，進(jìn)而膠束結(jié)構(gòu)瓦解，姜黃素從膠束內(nèi)核 中不可逆釋放。超聲作用30min,姜黃素的釋放率達(dá)到~22%。 實(shí)施例4:
聚焦超聲裝置同實(shí)施例1
(1) 聚己內(nèi)酯-b-聚乙二醇嵌段共聚物(PCL-b-PEG) /喜樹堿復(fù)合膠束系統(tǒng)的制備 將喜樹堿溶于二甲基亞砜(DMSO)中，制成濃度為0.02 mg/mL的喜樹堿/DMSO溶
液，然后將1 mg分子量為40000的PCL-b-PEG嵌段共聚物加入到5ml喜樹堿/DMSO溶 液中，攪拌下將50 mL水滴加到聚合物的DMSO溶液中，誘導(dǎo)膠束聚集并增溶喜樹堿。 最后用透析法除去DMSO溶劑。所得膠束溶液的聚合物濃度為0.02 mg/mL，藥物占嵌段 聚合物的重量比例為0.04。通過原子力顯微鏡AFM觀察復(fù)合膠束尺寸為 20nm,動態(tài)激 光光散射(DLS)測定為 50nm。
(2) PCL-b-PEG/喜樹堿復(fù)合膠束在聚焦超聲作用下的釋放行為 將制備的復(fù)合膠束溶液置于管狀反應(yīng)器中。開啟超聲波儀器，超聲發(fā)生器電功率為
20W，換能器頻率為lMHz,焦點(diǎn)距離為90mm，超聲聲束聚焦于膠束溶液中。超聲空化 作用下PCL-b-PEG嵌段共聚物發(fā)生降解，進(jìn)而膠束結(jié)構(gòu)瓦解，喜樹堿從膠束內(nèi)核中不可逆 釋放。超聲作用3 s,喜樹堿的釋放率達(dá)到~2%;超聲作用10min，喜樹堿的釋放率達(dá)到13%。
10實(shí)施例5:
聚焦超聲裝置同實(shí)施例1
(1) 含雙硫鍵的聚乳酸-b-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-S-S-PEG) /阿霉素(DOX)復(fù) 合膠束系統(tǒng)的制備
將DOX溶于THF中，制成濃度為0.1 mg/mL的DOX/THF溶液，然后將5 mg分子量 為2000的PLA-S-S-PEG嵌段共聚物加入到10ml DOX/THF溶液中，將50 mL水滴加到聚 合物的THF溶液中，攪拌，誘導(dǎo)膠束聚集并增溶DOX。在溫度45'C攪拌下除去體系中的 溶劑THF，最后過濾除去未增溶進(jìn)入膠束內(nèi)核的DOX。所得膠束溶液的聚合物濃度為0.1 mg/mL，藥物占嵌段聚合物的重量比例為0.11。通過原子力顯微鏡AFM觀察復(fù)合膠束尺 寸為 40nm，動態(tài)激光光散射(DLS)測定為 90nm。
(2) PLA-S-S-PEG/DOX復(fù)合膠束在聚焦超聲作用下的釋放行為 將制備的復(fù)合膠束溶液置于管狀反應(yīng)器中。開啟超聲波儀器，超聲發(fā)生器電功率為
500W，換能器頻率為lMHz，焦點(diǎn)距離為90mm,超聲聲束聚焦于膠束溶液中。超聲空 化作用下PLA-S-S-PEG嵌段共聚物發(fā)生降解，進(jìn)而膠束結(jié)構(gòu)瓦解，DOX從膠束內(nèi)核中不 可逆釋放。超聲作用1 min， DOX的釋放率達(dá)到~7%;超聲作用15 min， DOX的釋放率達(dá) 到26%。
實(shí)施例6:
聚焦超聲裝置同實(shí)施例1
(1) 含雙硫鍵的聚己內(nèi)酯-b-聚乙二醇嵌段共聚物(PCL-S-S-PEG) /NR復(fù)合膠束系統(tǒng) 的制備
將NR溶于THF中，制成濃度為15 mg/mL的NR/THF溶液，然后將1 mg分子量為 10000的PCL-S-S-PEG嵌段共聚物加入到10ml上述溶液中，加入使聚合物完全溶解，冷 卻后將10mL水滴加到聚合物的THF溶液中，攪拌，誘導(dǎo)膠束聚集并增溶NR。在溫度45 'C攪拌下除去體系中的溶劑THF，最后過濾除去未增溶進(jìn)入膠束內(nèi)核的NR。所得膠束溶 液的聚合物濃度為0.1 mg/mL，藥物占嵌段聚合物的重量比例為10。通過原子力顯微鏡 AFM觀察復(fù)合膠束尺寸為 65nm，動態(tài)激光光散射(DLS)測定為 120nm。
(2) PCL-S-S-PEG /NR復(fù)合膠束在聚焦超聲作用下的釋放行為-將制備的復(fù)合膠束溶液置于管狀反應(yīng)器中。開啟超聲波儀器，超聲發(fā)生器電功率為
120W,換能器頻率為lMHz,焦點(diǎn)距離為90mm，超聲聲束聚焦于膠束溶液中。超聲空 化作用下PCL-S-S-PEG嵌段共聚物發(fā)生降解，進(jìn)而膠束結(jié)構(gòu)瓦解，NR從膠束內(nèi)核中不可逆釋放。超聲作用5 min， NR的釋放率達(dá)到~12%;超聲作用30 min， NR的釋放率達(dá)到57%。 實(shí)施例7:
聚焦超聲裝置同實(shí)施例1
(1) 聚乙二醇-b-聚乳酸(PEG-b-PLA) /NR復(fù)合膠束的制備
將10mg尼羅紅(NR)溶于50mL四氫呋喃(THF)中，配制成濃度為0.2 mg/mL的 NR/THF溶液，然后將10 mg數(shù)均分子量為8000的PLA-b-PEG嵌段共聚物加入到5 mL NR/THF溶液中，并加熱使聚合物完全溶解,冷卻后將20 mL去離子水滴加到聚合物的THF 溶液中，攪拌，誘導(dǎo)膠束聚集并增溶尼羅紅。最后將溶液在溫度50 'C攪拌4h，室溫下再 攪拌過夜，以除去THF溶劑。所得膠束溶液的聚合物濃度為0.5mg/mL，藥物占嵌段聚合 物的重量比例為0.06。通過原子力顯微鏡(AFM)觀察復(fù)合膠束尺寸為 50nm，動態(tài)激光 光散射(DLS)測定為 120nm。
(2) PEG-b-PLA/NR復(fù)合膠束在聚焦超聲下的控制釋放 將制備的復(fù)合膠束溶液置于管狀反應(yīng)器中。開啟超聲波儀器，超聲發(fā)生器電功率為
200W，換能器頻率為1 MHz,焦點(diǎn)距離為90 mm，超聲聲束聚焦于膠束溶液中。超聲空 化作用使PEG-b-PLA嵌段共聚物發(fā)生降解，進(jìn)而膠束結(jié)構(gòu)瓦解，尼羅紅從膠束內(nèi)核中不可 逆釋放。超聲作用15 min，通過熒光方法測試，尼羅紅的釋放率達(dá)到27%;超聲作用30 min， 尼羅紅的釋放率達(dá)到52%。
權(quán)利要求
1.一種聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放裝置，其特征在于該裝置由聚焦超聲系統(tǒng)和載藥聚合物膠束體系組成，聚焦超聲系統(tǒng)由信號發(fā)生器(1)通過功率放大器(2)與聚焦超聲換能器(3)連接，載藥聚合物膠束體系由兩親性嵌段共聚物和藥物形成的復(fù)合膠束(5)和介質(zhì)(4)組成，載藥聚合物膠束內(nèi)設(shè)傳感器(6)，傳感器通過信號處理器(7)與計(jì)算機(jī)(8)連接。
2. —種聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1) 通過透析法或選擇性溶劑蒸發(fā)法制備載藥聚合物復(fù)合膠束，聚合物濃度為0.05~100 mg/mL，藥物占嵌段聚合物的重量比例為0.001~10;(2) 在超聲波輻照下，聚合物膠束通過物理或化學(xué)變化對超聲進(jìn)行響應(yīng)，使得負(fù)載的 疏水性藥物或疏水性熒光染料從膠束中釋放出來；(3) 根據(jù)藥物釋放的需要，設(shè)定聚焦超聲的信號程序，經(jīng)功率放大器將信號發(fā)生器電 功率放大至20~500 W，再通過聚焦超聲換能器將電信號轉(zhuǎn)化為機(jī)械能信號，從而產(chǎn)生超 聲波，其中，信號發(fā)生器產(chǎn)生正弦波、反弦波、脈沖波或連續(xù)波信號；聚焦超聲換能器由 凹球型或者陣列型壓電陶瓷組成，換能器頻率為200 KHz~20 MHz;(4) 開啟超聲波系統(tǒng)，調(diào)節(jié)功率為20 500W和頻率為200 KHz~20 MHz，將超聲波能 量聚焦于載藥聚合物復(fù)合膠束所在位置，超聲作用時間為3 s 30min，藥物從膠束體系中 釋放出來，進(jìn)入病灶部位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放方法，其特征在于聚合物 為具有親水/疏水結(jié)構(gòu)的兩親性嵌段聚合物，嵌段聚合物為聚乳酸/聚乙二醇共聚物、聚己 內(nèi)酯/聚乙二醇共聚物，含雙硫鍵或單硫鍵的聚乳酸/聚乙二醇共聚物、含雙硫鍵或單硫鍵 的聚己內(nèi)酯/聚乙二醇共聚物，聚氧乙烯/聚氧丙烯共聚物、聚氧乙烯/聚甲基丙烯酸四氫吡 喃酯共聚物、聚氧乙烯/聚甲基丙烯酸四氫呋喃酯共聚物、聚氧乙烯/聚芘甲基丙烯酸甲酯 或聚乙烯吡咯烷酮共聚物中的任一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放方法，其特征在于藥物為 姜黃素、紫杉醇、喜樹堿、阿霉素以及疏水性熒光染料尼羅紅、羅丹明或熒光素FITC中 任一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放方法，其特征在于介質(zhì)為 水溶液，體液，超聲體?；蛏锝M織中的任一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放方法，其特征在于嵌段共 聚物的數(shù)均分子量為2000~40000。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放方法，其特征在于聚合物 膠束粒子尺寸為20~500 nm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放方法，其特征在于溶劑為 四氫呋喃、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺或乙醇中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放裝置及其釋放方法。其特點(diǎn)是該裝置由聚焦超聲系統(tǒng)和載藥聚合物膠束體系組成，聚焦超聲系統(tǒng)由信號發(fā)生器(1)通過功率放大器(2)與聚焦超聲換能器(3)連接，載藥聚合物膠束體系由兩親性嵌段共聚物和藥物形成的復(fù)合膠束(5)和介質(zhì)(4)組成，載藥聚合物膠束內(nèi)設(shè)傳感器(6)，傳感器通過信號處理器(7)與計(jì)算機(jī)(8)連接。聚焦超聲-聚合物膠束可控藥物釋放方法是通過透析法或溶劑蒸發(fā)法制備載藥聚合物膠束，在超聲輻照下，聚合物膠束通過物理或化學(xué)變化對超聲進(jìn)行響應(yīng)，使負(fù)載的疏水性藥物從膠束中釋放出來，進(jìn)入病灶部位。
文檔編號A61K9/00GK101618013SQ200910060138
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者夏和生, 雋 宣, 張洪吉, 李永文, 杰 王 申請人:四川大學(xué)