一種聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球及其製備方法與流程

2023-05-06 22:15:37 1

本發明涉及一種同軸電噴技術製備pcl/黃連素的長效抗菌微球的方法，特別是涉及一種可以用於構建抗菌表面的製備方法，其釋放效果持久。

背景技術：

高分子微球是指直徑在納米級至微米級，形狀為球形或其他幾何形狀的高分子材料或高分子複合材料。其形貌可以是多種多樣的，包括實心、空心、多孔、啞鈴型、洋蔥型等。由於其特殊的尺寸和形貌，高分子微球材料具備其他材料所不具備的特殊功能，已經廣泛應用於納米技術、生物化學、電子信息、藥物釋放等領域。製備高分子微球的方法很多，可以大致分為兩種一種是以單體為原料的微球製備方法，如乳液聚合法、無皂乳液聚合法、分散聚合法等；另一種是以高分子為原料的微球製備方法，如乳液-固化法、單凝聚法、復凝聚法等。而隨著對納米纖維的開發和研究，靜電紡絲技術得以興起，並開始應用到高分子微球材料製備上來。目前已有研究者採用靜電噴塗技術製備出了高分子微球，和傳統微球製備方法相比，靜電噴塗製備聚合物微球具有以下優點：設備簡單，對製備環境要求低；微球本身帶有靜電荷從而可以很好的分散而不會團聚。

要想微球在其應用領域真正的發揮作用，必須實現微球結構的可控，而本發明則提供了控制微球結構的方法，採用同軸電噴技術製備了聚己內酯/黃連素殼核結構的抗菌微球，其直徑為納米或微米級，並且可以隨著聚己內酯的降解，抗菌作用的黃連素可持續釋放，為構建緩釋抗菌表面提供一個新的方法。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種直徑為納米或微米級、且可以隨著聚己內酯的降解，抗菌作用的黃連素可持續釋放聚己內酯/黃連素的殼/核結構的抗菌複合微球及其製備方法。

為了達到上述目的，本發明提供了一種聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球，其特徵在於，包括外殼以及設於外殼中的內核，所述的外殼包含聚己內酯，所述的內核包含黃連素。

優選地，所述的聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球的直徑範圍為60-800nm。

本發明還提供了上述的聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球的製備方法，其特徵在於，包括：配製含有聚己內酯的殼層電噴溶液和含有黃連素的核層電噴溶液；通過同軸靜電紡絲機進行同軸靜電噴射，在高壓電場力作用下，經牽伸和泰勒錐破裂成液滴並最終固化為核-殼結構，即為聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球。

優選地，所述的殼層電噴溶液中聚己內酯的濃度為2％-12％，聚己內酯溶液的溶劑為乙酸、二氯甲烷和n，n-二甲基甲醯胺中的至少一種。

優選地，所述的核層電噴溶液中黃連素的濃度為：0.2-5％，黃連素的溶劑為水。

優選地，所述的殼層電噴溶液的配製方法包括將聚己內酯和溶劑加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度30～80℃攪拌溶解，在真空度0.05～0.4mpa脫泡1～2小時，製成殼層電噴溶液。

優選地，所述的核層電噴溶液的配製方法包括將黃連素和溶劑加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度30～80℃攪拌溶解，製成核層電噴溶液。

優選地，所述的同軸靜電紡絲的條件為：電壓為5-30kv，接收距離為10-20cm，核層電噴溶液和殼層電噴溶液的推進速率之和為0.1-1.5ml/h，設定核-殼推進速率比γ為1∶6-6∶1。

優選地，所述的聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球的載黃連素的藥量為1-20％。

優選地，所述的聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球的藥物包埋率在90％以上。

優選地，在同軸靜電紡絲之後，將聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球烘乾，密封保存備用。

本發明以聚己內酯溶液為殼層電噴原液，黃連素的水溶液為芯層原液，利用同軸靜電紡絲機，靜電噴射形成聚己內酯/黃連素殼核複合液滴，在高壓電場作用下，發生牽伸和泰勒錐破裂，射流飛行過程中隨著溶劑揮發，微球固化而沉積到鋁箔上，從而製備得到具有教好分散性和穩定性的聚己內酯/黃連素複合微球。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1.本發明在同軸靜電紡絲過程中，電噴溶液經微量注射泵推動，同軸針頭處的兩相溶液，由於匯聚時間短，擴散係數低，在高壓電場作用下，發生牽伸和泰勒錐破裂，射流飛行過程中隨著溶劑揮發，微球固化而沉積到鋁箔上。本發明設備簡單，操作方便，對環境依賴性小。微球本身帶有靜電荷，能很好的分散而不會發生團聚。

2.本發明製備的抗菌微球，其原料具有較好的生物相容性。

3.本發明製備的抗菌微球，其微球大小尺度在微納範圍內可控，改變工藝條件可以得到不同尺度和形貌微球。具有製備方便，容易操作等優點。

4.本發明所使用的溶劑和非溶劑無毒或低毒，降低了對人體的傷害。

5.本發明中的抗菌微球在生物醫用等領域有著廣泛的應用前景。

6.通過本方法製得的聚己內酯/黃連素複合微球的直徑範圍為60-800nm，載黃連素的藥量為60％，藥物包埋率在90％以上，具有較好的抗菌持久性。

7.本發明中的抗菌微球可應用於醫療衛生、紡織品等領域。

附圖說明

圖1同軸電噴微球裝置及成型示意圖。

圖2為實施例2所得的聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球的電鏡圖片。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。

本發明中各原料份數除特殊說明外，均為重量份數。

本發明所採用的聚己內酯購自深圳博立生物材料有限公司，重均分子量4萬。

抗菌微球的載藥量和藥物包埋率的測定方法如下：

將黃連素用水稀釋成0，2，4，6，8，10，12μg/ml，在263nm波長處測定光吸收值，並以吸光值(a)為縱坐標，樣品濃度(c)為橫坐標繪製標準曲線圖，計算其回歸方程。稱量100mg載藥微球，溶解於5ml二氯甲烷中。加入5ml蒸餾水，將其在磁力攪拌器上混合(800r/min攪拌半小時)。靜置一小時，收集水相。5000r/min離心。取上清液用分光光度計測量263nm處的吸光度。將吸光度值代入回歸方程，計算出藥物的濃度。

載藥量＝實測微粒中藥物的質量/微粒的總質量×100％

藥物包埋率＝實測微粒中藥物的質量/藥物的投料質量×100％

緩釋性能測試

將黃連素用水稀釋成0，2，4，6，8，10，12μg/ml，在263nm波長處測定光吸收值，並以吸光值(a)為縱坐標，樣品濃度(c)為橫坐標繪製標準曲線圖，計算其回歸方程。每次稱取2mg的微球，放入透析袋(截留分子量為10000)中。再將透析袋放入有蓋的錐形瓶中，錐形瓶中盛有500ml超純水，在37℃培養，每隔一段時間取出1ml溶液，測量263nm處的吸光度，根據標準曲線計算黃連素濃度，同時在錐形瓶中補加等溫釋放液(同樣濃度的黃連素水溶液)1ml。通過公式計算累計釋放率：

累計釋放率(％)＝mt/m*100％

其中，mt為t時刻黃連素的累積釋放質量；m為載藥微球中黃連素的質量。

實施例1

一種聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球，包括外殼以及設於外殼中的內核，所述的外殼包含聚己內酯，所述的內核包含黃連素。

所述的聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球的製備方法為：

(1)將聚己內酯10g、二氯甲烷500g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度80℃攪拌溶解，在真空度0.2mpa脫泡1小時，製成殼層電噴溶液，。

(2)將黃連素10g、去離子水250g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度80℃攪拌溶解，製成核層電噴溶液。

(3)如圖1所示，採用同軸靜電紡絲機，將鋁箔2固定在接收器上，將上述的電噴溶液吸入注射器中，將注射器固定在注射泵1上，並調節推注位置，把高壓電源夾頭連接到同軸電噴針頭上，在電壓為30kv，接收距離為15cm，核層電噴溶液和殼層電噴溶液的推進速率之和為0.5ml/h，設定核-殼推進速率比γ為3∶1的條件下進行同軸靜電噴射，在高壓電場力作用下，經牽伸和泰勒錐破裂成液滴，射流飛行過程中隨著溶劑揮發，微球固化為核-殼結構並沉積到鋁箔上，最後將得到的電噴微球在60℃烘箱中乾燥3h後，獲得60-150納米尺度的抗菌微球成品，其載黃連素的藥量為60％，藥物包埋率為92％。在120h內，黃連素/聚己內酯的累計釋放率為5％。

實施例2

一種聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球，包括外殼以及設於外殼中的內核，所述的外殼包含聚己內酯，所述的內核包含黃連素。

所述的聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球的製備方法為：

(1)將聚己內酯10g、乙酸300g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度80℃攪拌溶解，在真空度0.2mpa脫泡1小時，製成殼層電噴溶液。

(2)將黃連素10g、去離子水200g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度80℃攪拌溶解，製成核層電噴溶液。

(3)如圖1所示，採用同軸靜電紡絲機，將鋁箔2固定在接收器上，將上述的電噴溶液吸入注射器中，將注射器固定在注射泵1上，並調節推注位置，把高壓電源夾頭連接到同軸電噴針頭上，在電壓為20kv，接收距離為10cm，核層電噴溶液和殼層電噴溶液的推進速率之和為0.5ml/h，設定核-殼推進速率比γ為1∶3的條件下進行同軸靜電噴射，在高壓電場力作用下，經牽伸和泰勒錐破裂成液滴，射流飛行過程中隨著溶劑揮發，微球固化為核-殼結構並沉積到鋁箔上，最後將得到的電噴微球在60℃烘箱中乾燥3h後，獲得200-500納米尺度的抗菌微球成品，如圖2所示，其載黃連素的藥量為30％，藥物包埋率為90％。在310h內，黃連素/聚己內酯的累計釋放率為8％。

實施例3

一種聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球，包括外殼以及設於外殼中的內核，所述的外殼包含聚己內酯，所述的內核包含黃連素。

所述的聚己內酯/黃連素的抗菌複合微球的製備方法為：

(1)將聚己內酯10g、n，n-二甲基甲醯胺200g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度80℃攪拌溶解，在真空度0.2mpa脫泡1小時，製成殼層電噴溶液。

(2)將黃連素10g、去離子水200g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度80℃攪拌溶解，製成核層電噴溶液。

(3)如圖1所示，採用同軸靜電紡絲機，將鋁箔2固定在接收器上，將上述的電噴溶液吸入注射器中，將注射器固定在注射泵1上，並調節推注位置，把高壓電源夾頭連接到同軸電噴針頭上，在電壓為15kv，接收距離為10cm，核層電噴溶液和殼層電噴溶液的推進速率之和為1.5ml/h，設定核-殼推進速率比γ為2∶1的條件下進行同軸靜電噴射，在高壓電場力作用下，經牽伸和泰勒錐破裂成液滴，射流飛行過程中隨著溶劑揮發，微球固化為核-殼結構並沉積到鋁箔上，最後將得到的電噴微球在60℃烘箱中乾燥3h後，獲得300-800納米尺度的抗菌微球成品，其載黃連素的藥量為40％，藥物包埋率為90％。在225h內，黃連素/聚己內酯的累計釋放率為7％。