一種聚氨基酸基水凝膠微膠囊的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚氨基酸基水凝膠微膠囊的制備方法，屬于生物藥物控釋材料【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明特點(diǎn)在于該微膠囊是以表面氨基化無機(jī)粒子為引發(fā)劑，引發(fā)氨基酸-N-羧酸酐的開環(huán)聚合，脫除保護(hù)基團(tuán)，通過側(cè)鏈帶氨基聚電解質(zhì)對(duì)接枝聚合物進(jìn)行交聯(lián)，酸刻蝕無機(jī)粒子模板，從而得到的一種粒徑均一、具有中空或多孔結(jié)構(gòu)的微膠囊，其粒徑范圍在150~1400nm左右。通過該方法能夠制備得到生物可降解、尺寸可控、穩(wěn)定均一的亞微米級(jí)聚氨基酸基水凝膠微膠囊。該聚電解質(zhì)微膠囊具有靈敏的pH、離子響應(yīng)性。利用這一特點(diǎn)，微膠囊可以實(shí)現(xiàn)芯材的包埋與釋放。此外，囊壁材料中含有的活性氨基和羧基端,可以通過共價(jià)鍵與藥物和靶向基團(tuán)等結(jié)合，在藥物控釋領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種聚氨基酸基水凝膠微膠囊的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚氨基酸基水凝膠微膠囊的制備方法，屬于生物藥物控釋材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]水凝膠微膠囊作為一類具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的藥物載體，由于其具有穩(wěn)定性較高，比表面積大，化學(xué)和3D物理結(jié)構(gòu)可調(diào)，在水中溶脹比率高和環(huán)境刺應(yīng)性(如pH、溫度、還原劑、酶等)等諸多優(yōu)點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注(J.K.0h, R.Drumright, D.J.Siegwart and K.Matyjaszewski, Prog.Polym.Sc1., 2008, 33, 448~477)。水凝膠微膠囊的制備方法有很多種，其中比較常規(guī)的有界面聚合和相分離技術(shù)。然而，這些技術(shù)制備得到的微膠囊由于存在一些常見的問題比如殼層包覆不均勻、團(tuán)聚、殘留有機(jī)溶劑等限制了其在藥物控釋領(lǐng)域的應(yīng)用。(Y.F.Fan, Y.N.Wang, Y.G.Fan, J.B.Ma Int.J.Pharm.2006,324，158~167)。
[0003]在這里，我們首次提出了一種在無機(jī)粒子上接枝帶羧基的聚氨基酸，再利用帶氨基的聚電解質(zhì)對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)，最后刻蝕無機(jī)粒子模板制備微膠囊的方法。該方法通過選用單分散性良好的無機(jī)粒子模板，控制無機(jī)粒子表面接枝率、交聯(lián)條件等，可得到粒徑均一、囊壁具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠微膠囊，并且能夠在納米尺度上實(shí)現(xiàn)對(duì)水凝膠微膠囊結(jié)構(gòu)、組成、形態(tài)、囊壁厚度的控制。所采用的聚氨基酸材料在降解過程中能夠釋放出天然的小分子氨基酸，因此材料具有良好的生物相容性，容易被機(jī)體吸收和代謝。兩種聚電解質(zhì)構(gòu)成的囊壁材料又賦予了微膠囊靈敏優(yōu)良的pH、離子響應(yīng)性。此外，囊壁材料中含有的活性氨基和羧基端，可以通過共價(jià)鍵與藥物和靶向基團(tuán)等結(jié)合，在藥物控釋領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種聚氨基酸基水凝膠微膠囊。
[0005]本發(fā)明的目的之二在于提供該水凝膠微膠囊的制備方法。
[0006]本發(fā)明方法是用預(yù)先制備的表面氨基化無機(jī)粒子引發(fā)氨基酸在其表面發(fā)生開環(huán)聚合，從而在無機(jī)粒子表面接枝上聚氨基酸；然后采用三甲基碘硅烷、三甲基氯硅烷或三甲基溴硅烷等具有類似結(jié)構(gòu)的脫保護(hù)劑脫去氨基酸上的芐基，得到無機(jī)粒子表面接枝聚氨基酸的復(fù)合粒子；通過側(cè)鏈上帶氨基的聚電解質(zhì)對(duì)復(fù)合粒子進(jìn)行交聯(lián)；最后將上述復(fù)合粒子浸泡在酸溶液中刻蝕無機(jī)粒子，得到內(nèi)部中空或多孔的聚氨基酸基水凝膠微膠囊；
根據(jù)上述反應(yīng)機(jī)理，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明一種制備上述的聚氨基酸基水凝膠微膠囊，其特征在于該方法的具體步驟為:
a.惰性氣氛下，將事先制備好的帶氨基無機(jī)粒子、氨基酸-N-羧酸酐以1: 1-1: 4的質(zhì)量比分散于二氧六環(huán)中，超聲分散0.5~1小時(shí)；在15~25°C溫度下攪拌反應(yīng)72小時(shí)，體系變得粘稠；將反應(yīng)液緩慢倒入無水乙醇中，有白色物質(zhì)析出；過濾，用無水乙醇洗滌，干燥，得到表面接枝上聚氨基酸酯的無機(jī)復(fù)合粒子；所述的無機(jī)粒子為二氧化硅、氧化鋅、羥基磷灰石、磷酸三鈣中的任一種；其結(jié)構(gòu)為多孔或?qū)嵭模叽绱笮?(Tl000nm ;所述的氨基酸為谷氨酸和天冬氨酸中的任一種；
b.將步驟a所得帶保護(hù)基團(tuán)的聚氨基酸酯無機(jī)復(fù)合粒子溶于二氯甲烷中，再以每
0.5^1.0 g復(fù)合粒子加入0.3、.5mL脫保護(hù)劑的比例加入脫保護(hù)劑，在35~40°C無水無氧避光反應(yīng)12~20小時(shí)，將反應(yīng)液倒入水飽和的石油醚中沉淀，抽濾，并用無水乙醚和去離子水沖洗，干燥可得白色粉體，即為聚氨基酸復(fù)合粒子，所述的脫保護(hù)劑為:三甲基碘硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基溴硅烷的任一種；
c.將步驟b所得聚氨基酸復(fù)合粒子溶于弱堿溶液中，按每30mg復(fù)合粒子加入4(T70mgN-羥基琥珀酸酐，將其pH值調(diào)為4飛之后，再加入9(Tl20mg 1- (3-二甲氨基丙基)_3_乙基碳二亞胺，反應(yīng)6~12h ；
d.另外將帶氨基聚電解質(zhì)溶于弱酸溶液中，過濾，獲得清液，并將其pH值調(diào)為3飛；備 用；
e.將步驟c所得聚氨基酸復(fù)合粒子的弱堿溶液逐滴加入到上述步驟d所得的帶氨基聚電解質(zhì)溶液中，這個(gè)過程中保持較高的攪拌速率；通過離心，水洗，得到白色粉狀物；產(chǎn)物中聚氨基酸與帶氨基聚電解質(zhì)的質(zhì)量比為1:0.f 1:1 ;所述的帶氨基聚電解質(zhì)為:殼聚糖、聚賴氨酸、聚丙烯酰胺的任意一種；
f.將3-5ml酸溶液加入到上述步驟e所得白色粉狀物中，以刻蝕無機(jī)粒子；超聲15飛Omins，通過離心，水洗，得到白色粉狀物；所述的酸溶液為二氯乙酸、三氟乙酸、氫氟酸、稀鹽酸、稀醋酸的任一種。
[0007]同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明在預(yù)先制備的無機(jī)粒子表面接枝聚氨基酸，采用側(cè)鏈帶氨基的聚電解質(zhì)作為交聯(lián)劑并刻蝕掉無機(jī)粒子，獲得的微膠囊具有非常好的單分散性，且尺寸可控，內(nèi)部中空，可用作藥物緩釋載體。囊壁材料為聚氨基酸，因此具有良好的生物相容性，在體內(nèi)能夠自行降解成氨基酸單體，降解產(chǎn)物能夠被機(jī)體吸收，不會(huì)產(chǎn)生毒副作用；通過調(diào)節(jié)單體與引發(fā)劑的比例，控制囊壁和芯材的比例；采用聚電解質(zhì)作為囊材，具有靈敏的pH、離子響應(yīng)性，可實(shí)現(xiàn)定向藥物釋放，具有廣闊的應(yīng)用前
旦
-5^ O
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0009]實(shí)施例一
1.二氧化硅接枝聚谷氨酸芐酯復(fù)合粒子的制備:
在干燥的IOOmL茄形瓶中加入平均直徑在200nm左右的氨基化二氧化硅粒子Ig,Y-芐基-L-谷氨酸-N-羧酸酐3g，新蒸的二氧六環(huán)60mL;抽真空通氮?dú)庋h(huán):3~5次，保持反應(yīng)瓶為氮?dú)鈿夥?，超聲分?.5~Ih; 15~25°C攪拌反應(yīng)2~3d，反應(yīng)液變?yōu)檎吵硪?。將反?yīng)液緩慢倒入無水乙醇中沉淀，此時(shí)有白色物質(zhì)析出；過濾，用無水乙醇洗滌，真空干燥，得
到二氧化硅/聚谷氨酸芐酯復(fù)合粒子。
[0010]2.采用三甲基碘硅烷脫保護(hù)制備二氧化硅接枝聚谷氨酸復(fù)合粒子:在干燥的IOOmL安培瓶中加入二氧化硅/聚谷氨酸芐酯復(fù)合粒子lg，溶于25mL新蒸的二氯甲烷中；抽真空通氮?dú)庋h(huán)3飛次，保持反應(yīng)瓶為氮?dú)夥諊?，在避光條件下加入0.3mL三甲基碘硅烷；40°C避光反應(yīng)20h ;將反應(yīng)液倒入水飽和的石油醚中沉淀，抽濾，并用無水乙醚和大量去離子水沖洗數(shù)遍后，干燥可得白色粉體，即為二氧化硅/聚谷氨酸復(fù)合粒子，接枝率為50.9%。
[0011 ] 3.采用殼聚糖交聯(lián)二氧化硅/聚谷氨酸復(fù)合粒子:
將25mg 二氧化硅/聚谷氨酸復(fù)合粒子溶于5ml 二甲基亞砜或弱堿溶液中，按每30mg復(fù)合粒子加入4(T70mg N-羥基琥珀酸酐，將其pH值調(diào)為4~6之后，再加入9(Tl20mg 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺，反應(yīng)6~12h ;將25mg殼聚糖溶于5ml弱酸溶液中，過濾，獲得清液，并將其PH值調(diào)為3飛；攪拌條件下，將二氧化硅/聚谷氨酸復(fù)合粒子的弱堿溶液逐滴加入到殼聚糖溶液中離心，水洗，得到白色粉狀物；將3飛ml氫氟酸溶液加入到白色粉狀物中，以刻蝕掉無機(jī)粒子；超聲15飛Omin，離心，水洗，得到的中空微膠囊，其粒徑為330~350nm。
[0012]實(shí)施例二
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，所不同的是:在步驟I中，加入單體Y-芐基-L-谷氨酸-N-羧酸酐的質(zhì)量為2g ;在步驟2中，加入三甲基碘硅烷的體積為0.18mL。其他試劑用量及操作條件不變。最后得到的殼聚糖/聚谷氨酸水凝膠微膠囊的粒徑為27(T310nm。
[0013]實(shí)施例三
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，所不同的是:在步驟2中，所用的脫保護(hù)劑為三甲基氯硅烷(0.3mL);在步驟3中，所用帶氨基聚電解質(zhì)為賴氨酸。其他試劑用量及操作條件不變。最后所得聚賴氨酸/聚谷氨酸水凝膠微膠囊的粒徑為32(T370nm。
`[0014]實(shí)施例四
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，所不同的是:在步驟3中，所用帶氨基聚電解質(zhì)為聚丙烯酰胺。其他試劑用量及操作條件不變。最后所得聚丙烯酰胺/聚谷氨酸水凝膠微膠囊的粒徑為 26(T300nm。
[0015]實(shí)施例五
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，所不同的是:在步驟I中，所用的二氧化硅粒徑為IOOnm ;在步驟2中，加入的單體為β -芐基-L-天冬氨酸-N-羧酸酐。其他試劑用量及操作條件不變。最后所得殼聚糖/聚天冬氨酸水凝膠微膠囊的粒徑為20(T240nm。
[0016]實(shí)施例六
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，所不同的是:在步驟I中，所用的無機(jī)粒子為直徑IOOnm的磷酸三鈣；步驟3中，加入的酸溶液為0.1M稀鹽酸。其他試劑用量及操作條件不變。最后所得殼聚糖/聚谷氨酸水凝膠微膠囊的粒徑為215~250nm。
[0017]實(shí)施例七
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，所不同的是:在步驟I中，所用的無機(jī)粒子為直徑300nm的氧化鋅；步驟3中，加入的酸溶液為0.1M稀醋酸。其他試劑用量及操作條件不變。最后所得殼聚糖/聚谷氨酸水凝膠微膠囊的粒徑為45(T550nm。
[0018]實(shí)施例八
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，所不同的是:在步驟I中，所用的無機(jī)粒子為直徑150nm的羥基磷灰石；步驟3中，加入的酸溶液為二氯乙酸。其他試劑用量及操作條件不變。最后所得殼聚糖/聚谷氨酸水凝膠微膠 囊的粒徑為22(T340nm。
【權(quán)利要求】
1.一種聚氨基酸基水凝膠微膠囊的制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟: a.惰性氣氛下，將事先制備好的帶氨基無機(jī)粒子、氨基酸-N-羧酸酐以1:1~1: 4的質(zhì)量比分散于二氧六環(huán)中，超聲分散0.5^1小時(shí)；在15~25°C溫度下攪拌反應(yīng)72小時(shí)，體系變得粘稠；將反應(yīng)液緩慢倒入無水乙醇中，有白色物質(zhì)析出；過濾，用無水乙醇洗滌，干燥，得到表面接枝上聚氨基酸酯的無機(jī)復(fù)合粒子；所述的無機(jī)粒子為二氧化硅、氧化鋅、羥基磷灰石、磷酸三鈣中的任一種；其結(jié)構(gòu)為多孔或?qū)嵭?，尺寸大小?(Tl000nm ;所述的氨基酸為谷氨酸和天冬氨酸中的任一種； b.將步驟a所得帶保護(hù)基團(tuán)的聚氨基酸酯無機(jī)復(fù)合粒子溶于二氯甲烷中，再以每.0.5^1.0 g復(fù)合粒子加入0.3、.5mL脫保護(hù)劑的比例加入脫保護(hù)劑，在35~40°C無水無氧避光反應(yīng)12~20小時(shí)，將反應(yīng)液倒入水飽和的石油醚中沉淀，抽濾，并用無水乙醚和去離子水沖洗，干燥可得白色粉體，即為聚氨基酸復(fù)合粒子，所述的脫保護(hù)劑為:三甲基碘硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基溴硅烷的任一種； c.將步驟b所得聚氨基酸復(fù)合粒子溶于弱堿溶液中，按每30mg復(fù)合粒子加入4(T70mgN-羥基琥珀酸酐，將其pH值調(diào)為4~6之后，再加入9(Tl20mg 1- (3- 二甲氨基丙基)_3_乙基碳二亞胺，反應(yīng)6~12h; d.另外將帶氨基聚 電解質(zhì)溶于弱酸溶液中，過濾，獲得清液，并將其pH值調(diào)為3飛；備用； e.將步驟c所得聚氨基酸復(fù)合粒子的弱堿溶液逐滴加入到上述步驟d所得的帶氨基聚電解質(zhì)溶液中，這個(gè)過程中保持較高的攪拌速率；通過離心，水洗，得到白色粉狀物；產(chǎn)物中聚氨基酸與帶氨基聚電解質(zhì)的質(zhì)量比為1:0.f 1:1 ;所述的帶氨基聚電解質(zhì)為:殼聚糖、聚賴氨酸、聚丙烯酰胺的任意一種； f.將3-5ml酸溶液加入到上述步驟e所得白色粉狀物中，以刻蝕無機(jī)粒子；超聲.15~6Omins，通過離心，水洗，得到白色粉狀物；所述的酸溶液為二氯乙酸、三氟乙酸、氫氟酸、稀鹽酸、稀醋酸的任一種。
【文檔編號(hào)】C08G69/10GK103735535SQ201410000687
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】顏世峰, 王滔滔, 孫園園, 張鑫, 李貴飛, 尹靜波 申請(qǐng)人:上海大學(xué)