一種聚乳酸基二元共聚物中空微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚乳酸基二元共聚物中空微球的 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乳酸（PLA)是一種以可再生資源(如植物秸桿、淀粉）為原料制備而成的綠色塑 料，由于具有良好的生物相容性和生物可降解性，使其在生物醫(yī)用載藥和膝蓋軟骨修復(fù)等 領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用價值。
[0003] 目前已公開化的制備聚乳酸微球方法主要有相分離法、乳化-溶劑揮發(fā)法、冷凍 法和噴霧法等。其中乳化-溶劑揮發(fā)法的應(yīng)用最為廣泛。其操作方法是將聚合物溶解在 有機(jī)溶劑中，然后再高速攪拌下將有機(jī)相加入水相進(jìn)行乳化，隨著溶劑的揮發(fā)，微球逐漸形 成。專利文獻(xiàn)1公開了一種采用上述乳化-溶劑揮發(fā)法制備得到咖啡酸聚乳酸共聚物納米 微球。該方法具體操作為：將聚乳酸共聚物和咖啡酸溶于有機(jī)溶劑中，作為有機(jī)相；在攪拌 條件下慢慢加入PVA水溶液，通過攪拌使有機(jī)溶劑揮發(fā)，離心、洗滌、冷凍干燥得到PLA共聚 物微球。然而有機(jī)溶劑在揮發(fā)過程中極易引起微球發(fā)生嚴(yán)重的體積收縮，導(dǎo)致微球尺寸不 可控。此外，該技術(shù)方法制備得到的微球多為實(shí)心結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重降低了載藥量。除此之外，專 利文獻(xiàn)2~4均公開了這種技術(shù)。這些制備方法都大量使用有機(jī)溶劑，在所制備的微球中不 可避免的會造成溶劑殘留，作為藥物載體使用存有嚴(yán)重的安全隱患問題。這在制備工藝和 環(huán)境保護(hù)上都制約了該技術(shù)方法的發(fā)展，同時當(dāng)聚乳酸微球作為藥物載體使用時殘留的有 機(jī)溶劑還會帶來安全隱患。針對以上不足，專利文獻(xiàn)5采用相分離和乳化-溶劑揮發(fā)兩者 結(jié)合的方法，制備得到了聚乳酸多孔微球。但是，所獲得微球的孔隙率不高，負(fù)載能力仍不 能達(dá)到常規(guī)藥物的載藥要求。另外，大部分微球的的內(nèi)外孔隙是相貫通的，所負(fù)載藥物很容 易從孔隙中流失，導(dǎo)致藥物無法達(dá)到精準(zhǔn)緩釋的效果。
[0004] 本發(fā)明針對上述研宄中存在有機(jī)溶劑殘留、容易得到實(shí)心微球和載藥量低的不 足，采用了蛋白酶K降解技術(shù)，制備了粒徑分布均一，且具有中空結(jié)構(gòu)的聚乳酸微球。此方 法避免了大量有機(jī)溶劑的使用，是一種全新的制備聚乳酸基二元共聚物中空微球的制備方 法。
[0005] 參考文獻(xiàn)： 專利文獻(xiàn)1 :中國專利，公開號CN101305985A 專利文獻(xiàn)2:中國專利，公開號CN103834054A 專利文獻(xiàn)3:中國專利，公開號CN102143996A 專利文獻(xiàn)4:中國專利，公開號CN102211008A 專利文獻(xiàn)5:中國專利，公開號CN1586704A。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有聚乳酸微球材料制備工藝復(fù)雜、結(jié)構(gòu)不均一等缺點(diǎn)， 提供一種孔隙率高，制備工藝簡單，粒徑分布均一，且具有中空結(jié)構(gòu)的聚乳酸微球的制備方 法。
[0007] 本發(fā)明提供的聚乳酸中空微球的制備方法，采用蛋白酶K選擇性刻蝕技術(shù)，利用 材料晶區(qū)與非晶區(qū)兩相結(jié)構(gòu)上的差異，先對共聚物表面的非晶區(qū)進(jìn)行刻蝕，隨后晶區(qū)在蛋 白酶K溶液作用下內(nèi)部發(fā)生降解，制備得到聚乳酸基二元共聚物中空微球，具體步驟為： (1) 制備聚乳酸二元共聚物薄膜； (2) 再把聚乳酸二元共聚物薄膜放入蛋白酶K溶液中進(jìn)行刻蝕； (3) 將刻蝕過的薄膜從蛋白酶K溶液中取出，經(jīng)干燥處理，即得到聚乳酸基二元共聚物 中空微球。
[0008] 其中，所述的聚乳酸基二元共聚物，為具有不同旋光性的L型丙交酯(左旋)(PLLA) 與三亞甲基碳酸酯（TMC)、乙交酯（GA)、聚己內(nèi)酯（PCL)或聚乙二醇（PEG)等生物可降解材 料共聚形成的二元共聚物屮山^1?：、？山^^、？山\^^或？山\-?(^，以及0型丙交酯（右 旋）（PDLA)與三亞甲基碳酸酯（TMC)、乙交酯（GA)、聚己內(nèi)酯（PCL)或聚乙二醇（PEG)等生 物可降解材料共聚形成的二元共聚物：PDLA-TMC、PDLA-GA、PDLA-PEG或PDLA-PCL。
[0009] 二元共聚物中，PLLA (或PDLA)單元的摩爾含量為75%~95% ;TMC、GA、PCL或PEG單 元的摩爾含量為5%~25%。優(yōu)選PLLA (或TOLA)單元的摩爾含量為85~95%;了]\?：、64、？(^或 PEG單元的摩爾含量為5~15%。
[0010] 上述二元共聚物的數(shù)均分子量為I. ox l〇4~5. 0X105。
[0011] 本發(fā)明中，步驟（1)中所述制備聚乳酸二元共聚物薄膜，是將PLLA O3DLA)- (TMC、 GA、PEG、PCL)(即左旋聚乳酸基二元共聚物和右旋聚乳酸基二元共聚物：PLLA-TMC與 PDLA-TMC、PLLA-GA 與 PDLA-GA、PLLA-PEG 與 PDLA-PEG、PLLA-PCL 與 PDLA-PCL) 2 種二元共 聚物分別溶解于二氯甲烷中，一起倒入石英器皿中進(jìn)行混合，再澆鑄揮發(fā)成膜。其中，所述 溶劑二氯甲烷濃度為〇. 1~200 w/v%，優(yōu)選1~5 w/v%。所述的兩種二元共聚物的重量配比為 70 :30~30 :70,優(yōu)選重量配比為 45 :55~55 :45。
[0012] 本發(fā)明中，步驟（2)中所述把聚乳酸二元共聚物薄膜放入蛋白酶K溶液中進(jìn)行刻 蝕，是將制備好的薄膜放入蛋白酶K溶液中，在37°C恒溫烘箱中進(jìn)行降解，降解時間0~30 天，間隔時間每6小時到3天更換一次蛋白酶K溶液，于降解期間不同時間取樣；優(yōu)選降解 時間0~15天，間隔時間每6~12小時更換一次蛋白酶K溶液。
[0013] 其中，所述的蛋白酶K溶液的配制方法如下：先配制濃度為0. 01~0. 2mol/L的 Tris溶液和0· 01~0· 2mol/L的HCl溶液，取50~500mLTris溶液，加入HCl溶液，調(diào)pH值 至8. 6,形成Tris緩沖溶液。其中Tris溶液濃度優(yōu)選0. 05~0. lmol/L，HCl溶液優(yōu)選 0· 05~0. lmol/L。
[0014] 在配制Tris緩沖溶液后，分別稱取I. 0~5· Omg蛋白酶K、I. 0~5· Omg疊氮化鈉溶解 于5~50mL的pH為8. 6的Tris緩沖溶液中，配置成蛋白酶K溶液。
[0015] 本發(fā)明中，步驟（3)中所述干燥處理，可以將將刻蝕過的薄膜從蛋白酶K溶液中取 出，放入真空烘箱中進(jìn)行干燥處理后。
[0016] 本發(fā)明中，上述優(yōu)選條件在結(jié)合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上可任意組合，即得本發(fā)明各 較佳實(shí)施例。
[0017] 本發(fā)明的原料和試劑皆市售可得。
[0018] 本發(fā)明由于采用蛋白酶K降解法制備微球，與傳統(tǒng)的采用乳化-溶劑揮發(fā)法制備 得到的微球相比。制備得到的微球具有中空結(jié)構(gòu)，更有利于作為藥物或細(xì)胞載體；并且，與 乳化-溶劑揮發(fā)法在操作過程中需要大量有機(jī)溶劑不同的是，采用降解法制備聚乳酸中空 微球有機(jī)溶劑用量小，制備工藝更加環(huán)保，且產(chǎn)物在使用時不存在殘留溶劑這一安全隱患； 同時，該聚乳酸二元共聚物完全生物可降解。因此，本發(fā)明制備得到的聚乳酸基二元共聚物 微球具有極大的優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域，如可應(yīng)用于生物醫(yī)用載藥和膝 蓋軟骨修復(fù)等。
【附圖說明】
[0019] 圖1是實(shí)施例I PLA80/GA20二元共聚物中空微球的SEM圖。
[0020] 圖2是實(shí)施例I PLA80/GA20二元共聚物中空微球的載藥累積釋放率-時間曲線。
[0021] 圖3是實(shí)施例2 PLA85/PEG15二元共聚物中空微球的SEM圖。
[0022] 圖4是對比例9 PLA95/TMC5二元共聚物中空微球的SEM圖。
[0023] 圖5是對比例10 PLA80/GA20二元共聚物中空微球的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面給出實(shí)例，以對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述。但本發(fā)明并不受其限制，其中： 本發(fā)明制備的聚乳酸基二元共聚物中空微球，通過掃描電子顯微鏡（SEM)對微球表面 形貌和微觀形態(tài)進(jìn)行表征，SEM型號為FEGS-4800,加速樣品表面噴金，加速電壓為1KV，電 流為14. 7 μ A。采用高效液相色譜（HPLC)對微球的紫杉醇載藥量和包封率進(jìn)行表征，HPLC 型號為日本島津公司LC-10A，配以SPD-10A紫外UV檢測器和Dionex色譜柱，檢測波長 227nm、流動相為乙腈/水（55:45,體積比)，流速為I. Oml/min。通過馬爾文Zetasizer Nano 粒度電位分析儀對微球粒徑的大小進(jìn)行表征。
[0025] 實(shí)施例1 (1)稱取分子量為5. OX 104g/mol、GA摩爾含量20%的PLLA-GA、H)LA-GA二元共聚物各 1. 5g分別加入到150ml的二氯甲烷中，攪拌2h使其完全溶解。再將兩種溶液混合在一起， 室溫下攪拌4h使其PLLA-GA溶液與TOLA-GA溶液混合均勻，常溫下靜置1周，待其溶劑揮 發(fā)完全成膜。
[0026] (2)配制濃度為 0· lmol/L 的 Tris 溶液 0· lmol/L 的 HCl 溶液，取 500mL0. lmol/L 的Tris溶液，加入0. lmol/L的HCl溶液，定容至1L，形成pH值8. 6的緩沖溶液。然后將 2. Omg蛋白酶K、2. Omg疊氮化鈉溶解在IOmL緩沖溶液中，配制成蛋白酶K溶液。
[0027] (3 )將步驟（1)中制備好的薄膜放入蛋白酶K溶液中，在37 °C烘箱中進(jìn)行降解，36 小時后取樣、烘干，得到聚乳酸基二元共聚物中空微球。
[0028] 從表1中可以看到中空微球的載藥量為7. 0%、包封