以同軸共紡技術製備具有殼-芯結構有機金屬抗癌藥物微/納米纖維的方法
2023-05-21 22:10:51 1
專利名稱：以同軸共紡技術製備具有殼-芯結構有機金屬抗癌藥物微/納米纖維的方法
技術領域：
本發明屬於納米藥物技術領域，具體涉及一種以同軸共紡技術製備具有殼-芯結構有機 金屬抗癌藥物微/納米纖維的方法。
背景技術：
癌症是嚴重危害人類健康的主要疾病之一，攻克癌症一直是世界矚目的研究課題。眾 多有機金屬抗癌藥因水溶性低、作用持續時間短、細胞毒性大等缺點而在使用上受到了限 制。納米材料由於其不同於體材料和單個分子的優良性能而引起人們的高度重視。對金屬 抗癌藥物經過微細化後，可以很好地提高其生物利用度，減少藥物的毒副作用。
電紡絲技術是直接製備納米纖維最重要、最有效的方法之一。靜電紡絲過程設備簡單， 條件溫和，而且還可以通過改變製備條件影響材料的結構，達到控制藥物釋放量和速率的 目的。採用同軸電紡技術，更可製備出殼-芯結構的微/納米纖維，將藥物包覆在納米纖維 的芯部，外層為可降解的材料。這種方式製備的得到的納米纖維可作為一種新型的藥物載 體，它極大的比表面積可使藥物更容易被人體吸收。Verreck等報導認為特別是對於水中溶 解度較低的藥物，超細纖維作為其釋放載體，可以大大提高藥物的生物利用度。同時，利 用該方法還可達到藥物的控制釋放。目前，還沒有關於用靜電紡絲技術對有機金屬抗癌藥 物進行微納米化以達到藥物的控制釋放和提高抗癌性能的研究報導。
發明內容
本發明的目的在於提出一種簡易、方便的以同軸共紡技術製備殼-芯結構有機金屬抗癌 藥物微/納米纖維的方法。
本發明提出的以同軸共紡技術製備殼-芯結構有機金屬抗癌藥物微/納米纖維的方法，
具體步驟如下
(1) 溶液配製配製以二氯甲垸為溶劑的質量分數為0.1-2.0wt。/。的芯質溶液A，置於玻
璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌1.5-2.5h，至完全溶解；配製以二氯甲烷為溶劑的質量分 數為2.0-8.0 wt。/。的殼質溶液B，置於玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌1.5-2.52 h，至完全 溶解；
(2) 紡絲過程如圖1所示，採用同軸電紡裝置進行紡絲，Teflon管(鐵氟龍管)l 一端通 過不鏽鋼針2與第一儲液管7相連，另一端與內噴針9連接，第一儲液管7另一端連接注 射泵3，內噴針9與噴頭6相連，內噴針9一側設有外噴針10，外噴針10連接第二儲液
管8，收集屏5接地，置於噴頭6正下方，高壓靜電發生器4連接到不鏽鋼針2上；首先 將芯質溶液A儲於第一儲液管7中，殼質溶液B儲於第二儲液管8中，在高壓靜電發生器 4施加電壓的情況下，芯質溶液A由內噴針9噴出，殼質溶液B由外噴針10噴出，經過 噴頭6後再從收集屏5上，得到所需產品；控制環境溫度為18-20°C;環境溼度45%-50%; 收集屏的間距為14-15釐米；電壓為15-20KV;內噴針的質量流速為0.5-6 mL/h;外噴針 的質量流速為5-8 mL/h。
其中，所述溶液A和溶液B分別為下述溶液
溶液A為二氯二茂鈦的二氯甲垸溶液，溶液B為左旋聚乳酸(PLLA)的二氯甲烷溶 液；或者
溶液A為順鉑的二氯甲垸溶液(順鉑先用N,N-二甲基甲醯胺完全溶解，然後將溶液 加入到一定體積的二氯甲垸中)，溶液B為左旋聚乳酸(PLLA)的二氯甲烷溶液。
本發明中，步驟(1)中所述殼質溶液B中，在二氯甲烷為溶劑中PLLA的質量比為5 wt^時的電紡效果較好，很容易在短時間紡出面積較大、厚度較高的納米纖維膜。
本發明中，步驟(2)中所述收集屏處收集產物纖維。
本發明中，所得產品可以選用XRD、 TEM、 SEM、 TG等手段對其結構和形貌進行表 徵。本發明中，所得產品的抗癌性能可通過MTT法測定。
本發明的機理為在同軸電紡中，芯質與殼質的液體分別在兩個不同的注射器中，對 內外兩層的液體施加高壓，由於溶劑的快速揮發，噴出的液體能形成極細噴霧並迅速固化 而轉變成直徑達到微米以下或納米級的超細纖維，由接地的收集屏收集。因為紡絲過程中 的兩液體在噴口出接觸的時間短和聚合物的擴散係數比較低的原因，在固化之前它們不會 混合到一起，因而固化成為超細同軸納米纖維。
本發明具有以下優點
1、 在製備過程中，條件溫和，生產成本較低。
2、 由於本發明只需要通過控制藥物含量、電壓、內外噴針流速等條件便可控制產物 的藥物含量、殼層厚度、微/納米纖維粗細等，因此進一步的研究有望實現藥物的定位、定 時釋放。同時有望為某些藥物的口服送藥提夠一種新的載體。
3、 利用本發明方法可在短時間紡出面積較大、厚度較高的微/納米藥物纖維膜。具有 藥物回收率高、產物單次產量大、產物易於保存等優點，對工業應用來說很有價值，並期 望能推廣到大規模應用。.
圖1為實驗中所用的同軸電紡裝置示意圖。
圖2為實施例1-4中得到的四種微米/納米纖維的SEM照片。其中，(a)為實施例1 的SEM照片，(b)為實施例2的SEM照片，(c)為實施例3的SEM照片，(d)為實施例4的 SEM照片。
圖3為實施例1-4中得到的四種微米/納米纖維的TEM照片。其中，(a)為實施例1 的TEM照片，(b)為實施例2的TEM照片，(c)為實施例3的TEM照片，(d)為實施例4的 TEM照片。
圖4為原料二氯二茂鈦(A)， PLLA纖維(B)及載有二氯二茂鈦的PLLA纖維(C) 的TG圖。
圖5為電紡製備的納米纖維膜的體外藥物釋放曲線(37°C， pH7.4PBS)。其中，曲線 a為在不加蛋白酶K的情況下纖維膜釋放二氯二茂鈦的性能，曲線b為在加10 mg/L蛋白 酶K的情況下纖維膜釋放二氯二茂鈦的性能，曲線c為在加50 mg/L蛋白酶K的情況下 纖維膜釋放二氯二茂鈦的性能。
圖6為MTT法的實驗結果(纖維膜釋放的二氯二茂鈦濃度為8.0和16.0 mg/L，分別 表示為PLLA8和16)
圖中標號l為Teflon管，2為不鏽鋼針，3為注射泵，4為高壓靜電發生器，5為收 集屏，6為噴頭，7為第一儲液管，8也為第二儲液管，9為內噴針，IO為外噴針。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步描述本發明。
實施例l:
1) 用分析天平精確量取PLLA (在二氯甲垸溶劑中PLLA的質量比為5wt^)溶質與 二氯甲烷溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(芯質 溶液A)。用分析天平精確量取二氯二茂鈦(二氯二茂鈦質量比為0.4wtX)溶質與二氯甲 烷溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(殼質溶液B)。
2) 將芯質溶液A加到第一儲液管7中，殼質溶液B加到第二儲液管8中，在高壓靜 電發生器施加電壓的情況下，芯質溶液A由內噴針噴出，殼質溶液B由外噴針噴出。經過 噴頭6後，收集屏處收集產物纖維。控制環境溫度為18-20°C;環境溼度45%-50%;收集 屏的間距為14-15釐米。電壓為18.0KV;內噴針的質量流速為3.0mL/h;外噴針的質量流 速為6.0mL/h。得到的產物為微米級，尺寸範圍為U00-1400nm。
3) 所得產品用XRD、 TEM、 SEM、 TG等手段對其結構和形貌進行表徵；通過二氯 二茂鈦的紫外-可見吸收光譜測量藥物體外釋放情況；用MTT法研究其抗癌性能。TEM的 結果(圖3)說明了產物具有同軸的殼-芯結構。圖5表明該體系有較好的控制二氯二茂鈦的釋放作用。圖6表明該體系釋放的二氯二茂鈦仍然具有較好的抗癌性能。
實施例2:
1) 用分析天平精確量取PLLA (在二氯甲烷溶劑中PLLA的質量比為5wt^)溶質與 二氯甲烷溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(芯質 溶液A)。用分析天平精確量取二氯二茂鈦(二氯二茂鈦質量比為0.4wt^)溶質與二氯甲 垸溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(殼質溶液B)。
2) 將芯質溶液A加到第一儲液管7中，殼質溶液B加到第二儲液管8中，在高壓靜 電發生器施加電壓的情況下，芯質溶液A由內噴針噴出，殼質溶液B由外噴針噴出。經過 噴頭6後，收集屏處收集產物纖維。控制環境溫度為18-20°C;環境溼度45%-50%;收集 屏的間距為14-15釐米。電壓為18.0KV;內噴針的質量流速為6.0mL/h;外噴針的質量流 速為6.0mL/h。收集屏處收集產物纖維。得到的產物為微米級，尺寸範圍為1500-1800nm。
3) 所得產品用XRD、 TEM、 SEM、 TG等手段對其結構和形貌進行表徵；通過二氯 二茂鈦的紫外-可見吸收光譜測量從標準曲線中讀出藥物體外釋放量；用MTT法研究其抗 癌性能。
實施例3:
1) 用分析天平精確量取PLLA (在二氯甲垸溶劑中PLLA的質量比為5wt^)溶質與 二氯甲垸溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(芯質 溶液A)。用分析天平精確量取二氯二茂鈦(二氯二茂鈦質量比為0.6wtX)溶質與二氯甲 垸溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(殼質溶液B)。
2) 將芯質溶液A加到第一儲液管7中，殼質溶液B加到第二儲液管8中，在高壓靜 電發生器施加電壓的情況下，芯質溶液A由內噴針噴出，殼質溶液B由外噴針噴出。經過 噴頭6後，收集屏處收集產物纖維。控制環境溫度為18-20°C;環境溼度45%-50%;收集 屏的間距為14-15釐米。電壓為19.0KV;內噴針的質量流速為6.0mL/h;外噴針的質量流 速為3.0mL/h。收集屏處收集產物纖維。得到的產物為納米級，尺寸範圍為220-300nm。
3) 所得產品用XRD、 TEM、 SEM、 TG等手段對其結構和形貌進行表徵；通過二氯 二茂鈦的紫外-可見吸收光譜測量從標準曲線中讀出藥物體外釋放量；用MTT法研究其抗 癌性能。(見附圖)
實施例4:
1)用分析天平精確量取PLLA (在二氯甲烷溶劑中PLLA的質量比為6wt%)溶質與 二氯甲垸溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(芯質 溶液A)。用分析天平精確量取二氯二茂鈦(二氯二茂鈦質量比為0.6wtX)溶質與二氯甲
垸溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(殼質溶液B)。
2) 將芯質溶液A加到第一儲液管7中，殼質溶液B加到第二儲液管8中，在高壓靜 電發生器施加電壓的情況下，芯質溶液A由內噴針噴出，殼質溶液B由外噴針噴出。經過 噴頭6後，收集屏處收集產物纖維。控制環境溫度為18-20°C;環境溼度45%-50%;收集 屏的間距為14-15釐米。電壓為19.0KV;內噴針的質量流速為6.0mL/h;外噴針的質量流 速為6.0mL/h。收集屏處收集產物纖維。得到的產物為納米級，尺寸範圍為1900-460nm。
3) 所得產品用XRD、 TEM、 SEM、 TG等手段對其結構和形貌進行表徵；通過二氯 二茂鈦的紫外-可見吸收光譜測量從標準曲線中讀出藥物體外釋放量；用MTT法研究其抗 癌性能。
實施例5:
1) 用分析天平精確量取PLLA (在二氯甲垸溶劑中PLLA的質量比為5wt%)溶質與 二氯甲烷溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(芯質 溶液A)。用分析天平精確量取順鉑(順鉑質量比為0.2wtX)溶質，先用N,N-二甲基甲醯 胺完全溶解，然後將溶液加入到一定體積的二氯甲烷中，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌 器作用下攪拌約2h至完全溶解(殼質溶液B)。
2) 將芯質溶液A加到第一儲液管7中，殼質溶液B加到第二儲液管8中，在高壓靜 電發生器施加電壓的情況下，芯質溶液A由內噴針噴出，殼質溶液B由外噴針噴出。經過 噴頭6後，收集屏處收集產物纖維。控制環境溫度為18-2CTC;環境溼度45%-50%;收集 屏的間距為14-15釐米。電壓為16.4KV;內噴針的質量流速為3.0mL/h;外噴針的質量流 速為6.0mL/h。收集屏處收集產物纖維。
3) 所得產品用XRD、 TEM、 SEM、 TG等手段對其結構和形貌進行表徵；通過二氯 二茂鈦的紫外-可見吸收光譜測量從標準曲線中讀出藥物體外釋放量；用MTT法研究其抗 癌性能。
實施例6:
1) 用分析天平精確量取PLLA (在二氯甲垸溶劑中PLLA的質量比為5wt^)溶質與 二氯甲垸溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(芯質 溶液A)。用分析天平精確量取順鉑(順鉑質量比為0.2wt^)溶質，先用N,N-二甲基甲醯 胺完全溶解，然後將溶液加入到一定體積的二氯甲垸中，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌 器作用下攪拌約2h至完全溶解(殼質溶液B)。
2) 將芯質溶液A加到第一儲液管7中，殼質溶液B加到第二儲液管8中，在高壓靜 電發生器施加電壓的情況下，芯質溶液A由內噴針噴出，殼質溶液B由外噴針噴出。經過 噴頭6後，收集屏處收集產物纖維。控制環境溫度為18-20°C;環境溼度45%-50%;收集 屏的間距為14-15釐米。電壓為14.0KV;內噴針的質量流速為3.0mL/h;外噴針的質量流 速為6.0mL/h。收集屏處收集產物纖維。
3)所得產品用XRD、 TEM、 SEM、 TG等手段對其結構和形貌進行表徵；通過二氯 二茂鈦的紫外-可見吸收光譜測量從標準曲線中讀出藥物體外釋放量；用MTT法研究其抗 癌性能。
實施例7:
1) 用分析天平精確量取PLLA (在二氯甲垸溶劑中PLLA的質量比為5wt^)溶質與 二氯甲垸溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(芯質 溶液A)。用分析天平精確量取順鉑(順鉑質量比為0.2wt^)溶質，先用N,N-二甲基甲醯 胺完全溶解，然後將溶液加入到一定體積的二氯甲烷中，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌 器作用下攪拌約2h至完全溶解(殼質溶液B)。
2) 將芯質溶液A加到第一儲液管7中，殼質溶液B加到第二儲液管8中，在高壓靜 電發生器施加電壓的情況下，芯質溶液A由內噴針噴出，殼質溶液B由外噴針噴出。經過 噴頭6後，收集屏處收集產物纖維。控制環境溫度為18-20°C;環境溼度45%-50%;收集 屏的間距為14-15釐米。電壓為16.4KV;內噴針的質量流速為3.0mL/h;外噴針的質量流 速為5.0mL/h。收集屏處收集產物纖維。
3) 所得產品用XRD、 TEM、 SEM、 TG等手段對其結構和形貌進行表徵；通過二氯 二茂鈦的紫外-可見吸收光譜測量從標準曲線中讀出藥物體外釋放量；用MTT法研究其抗 癌性能。
實施例8:
1) 用分析天平精確量取PLLA (在二氯甲烷溶劑中PLLA的質量比為5wt%)溶質與 二氯甲烷溶劑後，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌約2h至完全溶解(芯質 溶液A)。用分析天平精確量取順鉑(順鉑質量比為0.2wt^)溶質，先用N,N-二甲基甲醯 胺完全溶解，然後將溶液加入到一定體積的二氯甲烷中，置於乾淨的玻璃皿內在磁力攪拌 器作用下攪拌約2h至完全溶解(殼質溶液B)。
2) 將芯質溶液A加到第一儲液管7中，殼質溶液B加到第二儲液管8中，在高壓靜 電發生器施加電壓的情況下，芯質溶液A由內噴針噴出，殼質溶液B由外噴針噴出。經過 噴頭6後，收集屏處收集產物纖維。控制環境溫度為18-20°C;環境溼度45%-50%;收集 屏的間距為14-15釐米。電壓為16.4KV;內噴針的質量流速為6.0mL/h;外噴針的質量流 速為6.0mL/h。收集屏處收集產物纖維。
3)所得產品用XRD、 TEM、 SEM、 TG等手段對其結構和形貌進行表徵；通過二氯 二茂鈦的紫外-可見吸收光譜測量從標準曲線中讀出藥物體外釋放量；用MTT法研究其抗 癌性能。
權利要求
1、一種以同軸共紡技術製備殼-芯結構有機金屬抗癌藥物微/納米纖維的方法，其特徵在於具體步驟如下①溶液配製配製以二氯甲烷為溶劑的質量分數為0.1-2.0wt％的芯質溶液A，置於玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌1.5-2.5h，至完全溶解；配製以二氯甲烷為溶劑的質量分數為2.0-8.0wt％的殼質溶液B，置於玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌1.5-2.52h，至完全溶解；②紡絲過程採用同軸電紡裝置進行紡絲，Teflon管(1)一端通過不鏽鋼針(2)與第一儲液管(7)相連，另一端與內噴針(9)連接，第一儲液管(7)另一端連接注射泵(3)，內噴針(9)與噴頭(6)相連，內噴針(9)一側設有外噴針(10)，外噴針(10)連接第二儲液管(8)，收集屏(5)接地，置於噴頭(6)正下方，高壓靜電發生器(4)連接到不鏽鋼針(2)上；首先將芯質溶液A儲於第一儲液管(7)中，殼質溶液B儲於第二儲液管(8)中，在高壓靜電發生器(4)施加電壓的情況下，芯質溶液A由內噴針(9)噴出，殼質溶液B由外噴針(10)噴出，經過噴頭(6)後再從收集屏(5)上，得到所需產品；控制環境溫度為18-20℃；環境溼度45％-50％；收集屏的間距為14-15釐米；電壓為15-20KV；內噴針的質量流速為0.5-6mL/h；外噴針的質量流速為5-8mL/h；其中，所述溶液A和溶液B分別為下述溶液溶液A為二氯二茂鈦的二氯甲烷溶液，溶液B為左旋聚乳酸的二氯甲烷溶液；或者溶液A為順鉑的二氯甲烷溶液，溶液B為左旋聚乳酸的二氯甲烷溶液。
全文摘要
本發明屬於納米藥物技術領域，具體涉及一種以同軸共紡技術製備殼-芯結構有機金屬抗癌藥物微/納米纖維的方法。具體步驟為分別配製芯質溶液A和殼質溶液B，置於玻璃皿內在磁力攪拌器作用下攪拌，至完全溶解。將芯質溶液A加到第一儲液管中，殼質溶液B加到第二儲液管中，在高壓靜電發生器施加電壓的情況下，芯質溶液A由內噴針噴出，殼質溶液B由外噴針噴出，經過噴頭後，收集屏處收集產物纖維。控制環境溫度為18-20℃；環境溼度45％-50％；收集屏的間距為14-15釐米；電壓為15-20KV；內噴針的質量流速為0.5-6ml/h；外噴針的質量流速為5-8ml/h。收集屏處收集產物纖維。本發明反應穩定，操作簡單易控制，成本低廉無汙染，產物分布均勻，不易團聚，純度高，易於工業化。
文檔編號A61K33/24GK101342141SQ200810041899
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月20日 優先權日2008年8月20日
發明者丁亞平, 吳慶生, 平 陳 申請人:同濟大學