一種用于藥物包載與緩釋的生物相容性交聯微納米材料及其構建工藝的制作方法

本發明涉及一種用于藥物包載與緩釋的生物相容性交聯微納米材料及其構建工藝。

背景技術：

表面包裹是一種對微納米粒子進行功能修飾的重要方法之一。使用合適的材料對對微納米粒子包裹后，其尺寸、表面帶電性、穩定性、膨脹系數等諸多性質與包裹前相比會有不同程度的改變。與此同時，包裹材料能有效的賦予微納米粒子特定的生物化學的性質，為微納米材料的功能化修飾提供便利。然而包裹材料的生物相容性將直接影響最終微納米材料的生物活性，包裹材料的可修飾性決定了微納米材料的修飾前景，因此尋找生物相容性良好，可修飾性強的包裹材料是首要的條件。

與表面包裹一樣，表面交聯也是對微納米粒子修飾的重要途徑。與包裹的方法不同的是，經包裹后，微納米粒子的粒徑通常會變大，而交聯后其粒徑通常會變小。重要的是，材料交聯后，其致密性的改變，造成了結構穩定性，親水性，生物可降解性，毒性等一系列理化活性和生物活性的改變，從而極大地拓寬了其在生物醫療方面等方面的運用。此外，材料的交聯程度可以很大程度上影響藥物的包載效率和藥物釋放行為。因此,表面交聯是提高微納米粒子載藥效率并使所包載在載體上的藥物實現緩釋和控釋的重要手段之一。

醛胺縮合是一種對帶氨基的生物材料常用的修飾方法，其中最常用的醛類交聯劑是戊二醛，但戊二醛屬于易燃易爆品，對環境和人體健康都有一定的危害與威脅。并且戊二醛交聯后的生物材料，在體內降解后會產生含醛基的中間體，會使細胞中的蛋白質變性，從而使材料的生物相容性變差。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，而提供一種用于藥物包載與緩釋的生物相容性交聯微納米材料，具有良好的親水性、生物相容性、穩定性、機械強度及拉伸強度，并且能保持部分原有的生理活性，有望在生物標記與示蹤、醫學顯像、診療一體化等領域得到更廣泛的應用，在生命健康與個性化醫療等方面產生良好的經濟與社會效益。

本發明的第二個目的是提供一種用于藥物包載與緩釋的生物相容性交聯微納米材料及其構建工藝，該工藝步驟簡單、條件溫和、工藝綠色環保、能耗少、無三廢及輻射與噪聲等污染，分離與提純工藝操作簡便，所得體系穩定易于保存，是一種微納米粒子高生物相容交聯的通用工藝。

為實現本發明的第一個目的，本發明的技術方案是以微納米粒子為基體，包裹材料為殼聚糖，交聯劑為京尼平。

進一步設置是所述的微納米粒子為聚丙烯酸酯微泡或聚丙烯酸酯納米粒子。

為實現本發明的第二個目的，本發明的技術方案包括以下步驟：

（1）殼聚糖包裹修飾方法，包含以下步驟：

a 將微納米粒子的水溶液與0.1~1.0的5%殼聚糖溶液混合 1~3小時，形成殼聚糖包裹的微納米粒子；

b 離心分離出殼聚糖包裹的微納米顆粒，用純水洗滌除去未包裹的殼聚糖；

c 濃集后得殼聚糖包裹的微納米粒子；

（2）京尼平交聯修飾方法，包含以下步驟：

d取殼聚糖包裹的微納米粒子溶液與0.05~0.5體積比的0.1摩爾每升平溶液混合1~24 小時；

e離心分離出交聯后的微納米粒子，用純水洗滌除去未反應的京尼平；

f濃集后得微納米材料。

本發明所述用于藥物包載與緩釋的生物相容性交聯微納米材料及其構建工藝，有效提高微納米粒子的生物相容性和穩定性，有效提高載藥效率并調節藥物釋放行為，有望在生物標記與示蹤、醫學顯像、診療一體化等領域得到更廣泛的應用，在生命健康與個性化醫療等方面產生良好的經濟與社會效益，該工藝步驟簡單、條件溫和、工藝綠色環保、能耗少、無三廢及輻射與噪聲等污染，分離與提純工藝操作簡便，所得體系穩定易于保存，是一種微納米粒子高生物相容交聯的通用工藝。

并且該工藝能有效地調節微納米材料的粒徑，能有效地調節微納米材料的表面電位，能有效地提高藥物包載的效率與緩釋速度。

其中，所選用包裹微納米粒子的殼聚糖來源豐富，是地球上僅次于纖維素的第二大可再生資源，也是自然界中唯一的天然陽離子高分子，具有良好的生物相容性、生物可降解性，并且它還具有抗凝血和抗菌的活性。此外，殼聚糖分子中含有大量的氨基和羥基，微納米材料經殼聚糖包裹后，其親水性會相應增強，生物相容性增強，穩定性提高。

京尼平是梔子苷經β-葡萄糖苷酶水解后的產物，是一種優良的天然生物交聯劑，可以與蛋白質、膠原、明膠和殼聚糖等交聯制作生物材料，如人造骨骼、傷口包扎材料等，其毒性遠低于戊二醛和其他常用化學交聯劑。此外，京尼平本身具有抗菌、抗炎、抗氧化、保護神經元以及有效控制II型糖尿病等生理活性。與微納米粒子交聯之后，京尼平不僅能增強生物材料的機械強度與拉伸強度，并且能保持部分原有的生理活性（如抗菌活性）。

下面結合說明書附圖和具體實施方式對本發明做進一步介紹。

附圖說明

圖1 不同體積比殼聚糖包裹聚丙烯酸酯納米粒子粒1至3小時后，聚丙烯酸酯納米粒子粒徑和電位的變化情況；

圖2不同體積比殼聚糖包裹聚丙烯酸酯微泡 3小時后，聚丙烯酸酯微泡粒徑和電位的變化情況；

圖3不同體積比京尼平交聯殼聚糖包裹的聚丙烯酸酯納米粒子1至20小時后，聚丙烯酸酯納米粒子粒徑和電位的變化情況；

圖4不同體積比京尼平交聯聚糖包裹的聚丙烯酸酯微泡1至20小時后，聚丙烯酸酯微泡粒徑和電位的變化情況；

圖5 a不同劑量的交聯劑將模型藥物鹽酸阿霉素用包載到聚丙烯酸酯微泡上后的包封率和包載率比較；

圖5 b模型藥物鹽酸阿霉素負載于不同交聯程度的聚丙烯酸酯微泡上48小時內的釋放曲線。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行具體的描述，只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限定，該領域的技術工程師可根據上述發明的內容對本發明作出一些非本質的改進和調整。

本發明所采用的制備原料均為商品獲得。

實施例1：分別取 4管1毫升聚丙烯酸酯納米粒子，依次加入0.1, 0.2, 0.4, 0.6毫升5%的殼聚糖溶液，同時混合1小時和3小時后，離心分離出聚丙烯酸酯納米粒子，并用純水洗滌未包裹的殼聚糖，濃集后將聚丙烯酸酯納米粒子重新分散于磷酸鹽（PPS）緩沖液中保存。用粒度儀測量交聯前后的粒徑和電位，結果如附圖1所示，包裹后聚丙烯酸酯納米粒子的粒徑和表面電位出現不同程度的改變。

實施例2：分別取 7管1毫升聚丙烯酸酯微泡，依次加入0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0毫升5%的殼聚糖溶液，同時混合3小時后，離心分離出微泡，并用純水洗滌未包裹的殼聚糖，濃集后將聚丙烯酸酯微泡重新分散于磷酸鹽（PPS）緩沖液中保存。用顆粒計數儀和粒度儀測量交聯前后的粒徑和電位，結果如附圖2所示包裹后聚丙烯酸酯微泡的粒徑和電位出現不同程度的改變。

實施例3：分別取 5管1毫升殼聚糖包裹的聚丙烯酸酯納米粒子，依次加入10, 50, 100, 250,500微升0.1摩爾每升的京尼平溶液，同時混合1小時，3小時候以及20小時后，離心分離出聚丙烯酸酯納米粒子，并用純水洗滌未未交聯的京尼平，濃集后將聚丙烯酸酯納米粒子重新分散于磷酸鹽（PPS）緩沖液中保存。用粒度儀測量交聯前后的粒徑和電位，結果如附圖3所示，交聯后聚丙烯酸酯納米粒子的粒徑和表面電位出現不同程度的改變。

實施例4：分別取4管1毫升殼聚糖包裹的聚丙烯酸酯微泡，依次加入5，10, 25, 50微升0.1摩爾每升的京尼平溶液，同時混合1小時、3小時候以及20小時后，離心分離出聚丙烯酸酯微泡，并用純水洗滌未未交聯的京尼平，濃集后將聚丙烯酸酯微泡重新分散于磷酸鹽（PPS）緩沖液中保存。用顆粒計數儀和粒度儀測量交聯前后的粒徑和電位，結果如附圖4所示，交聯后聚丙烯酸酯微泡的粒徑和電位出現不同程度的改變。

實驗例：分別取3管2毫升殼聚糖包裹的聚丙烯酸酯微泡，與 1 mg/L的模型藥物阿霉素混合后，依次加入0，40, 400微升0.05摩爾每升的京尼平溶液（依次記為m-0，m-40和m-400），混合24小時后，離心分離出載藥聚丙烯酸酯微泡，并用純水洗滌未未交聯的京尼平和未包裹的阿霉素，三者的包封率與載藥率如附圖5a所示, 隨著交聯劑京尼平量的增加，藥物的包載率和包封率均明顯增加；三者的釋藥結果如附圖5b 所示，隨著交聯劑的增加，藥物的釋放速度明顯減慢。

其中，本發明使用粒度儀檢測微納米粒子交聯前后粒徑與電位的變化，結果顯示微納米材料包裹殼聚糖后，粒徑出現變化，電位明顯升高，甚至電位從負電反轉為正電，而使用京尼平交聯后，微納米粒子的粒徑和電位均出現不同程度的降低，如圖1~4所示；使用京尼平交聯包載模型藥物鹽酸阿霉素到微納米材料中，比較了不同交聯劑對藥物包載效率的影響，并在藥物體外釋放的使實驗中比較了藥物在不同交聯度材料中的釋放行為，結果顯示增加交聯劑的量可以有效提高藥物的包載效率，如圖5a所示，而包載于交聯度高的材料中的藥物釋放過程更為緩慢，如圖5b所示。