分享兩親嵌段共聚物膠束的制備方法特點及產(chǎn)品
兩親嵌段共聚物膠束:親水性的外殼和親脂性的內(nèi)核組成,嵌段共聚物材料多為親水-疏水共聚物,親水部分為具有生物相容性的共聚物,疏水部分為具有生物降解性的共聚物。
?
膠束的制備方法
載體材料的選擇
聚合物膠束的外殼是與外部環(huán)境直接接觸的,外殼的性質(zhì)將影響膠束在生物體內(nèi)的分布,進(jìn)而影響被包封藥物的分布及藥代動力學(xué)的參數(shù)。所以,親水段的材料選擇十分重要。分子量在1000-12000分子量的聚乙二醇是最常用的親水段,在這個分子量內(nèi)的聚乙二醇具有良好的水溶性,無毒性,非免疫原性,在于生物體研究領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。以聚乙二醇為親水段的聚合物形成的膠束,由于聚乙二醇與水之間存在較強的氫鍵相互作用,在核周圍可形成緊密的外殼,很好的阻止了疏水內(nèi)核的水解和酶促降解。同時保護(hù)膠束不被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)清除,
從而增加包封藥物在血液循環(huán)系統(tǒng)中的存在時間,保持有效的血液濃度,減少藥物次數(shù)。
膠束的內(nèi)核是疏水藥物的結(jié)合部位,疏水段的性質(zhì)直接影響著膠束的穩(wěn)定性、載藥量及藥物釋放特性等。當(dāng)親水段一定時,增長疏水鏈則疏水性增強,形成膠束的CMC值明顯降低。聚合物膠束型給藥系統(tǒng)中,決定載藥量的最主要因素是疏水段與藥物分子之間的兼容性。該兼
?
容性可用Flory-Huggins作用參數(shù)(χsp )來衡量: χsp =(δs-δp )Vs /RT其中δs、δp 分別是溶質(zhì)和疏水性聚合物的Scat-chard-Hildebrand溶度參數(shù),Vs 是溶質(zhì)的摩爾體積, R是氣體常數(shù), T是開爾文溫度。當(dāng)δs =δp 時,兼容性達(dá)到最大, 聚合物膠束的載藥量也達(dá)到最大。此外,疏水段和藥物分子之間的化合作用,以及疏水鏈的長短也會影響藥物的載藥量。由于藥物分子性質(zhì)各異,沒有哪一種疏水段能最大限度地包封所有類型的藥物。因此,需要從藥物分子的性質(zhì)出發(fā),選擇合適的聚合物載體來達(dá)到理想的輸送。疏水段還影響著膠束釋放藥物的特性。例如,PEG-2000與不同鏈長的脂肪酸形成的復(fù)合物FA-PEG-FA,在水中自發(fā)形成穩(wěn)定的膠束,疏水段(脂肪酸)由肉豆蔻酸(C14 )變化為硬脂酸(C18 ) ,再到二十四烷酸(C24 )時,所包封藥物的釋放速率明顯減小,并且疏水段為C14酸的膠束釋放藥物時存在明顯的突釋現(xiàn)象。目前研究較多的疏水段包括可生物降解的聚酯和氨基酸等,如聚丙交酯(PLLA)、聚乙交酯(PGA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚乳酸乙醇酸酯(PLGA)、聚天冬氨酸(PAsp )、聚卞基天冬氨酸( PBLA)和聚谷氨酸(PGlu)等。脂肪族聚酯易于水解,產(chǎn)物無毒、具有良好的生物兼容性;氨基酸作為核片段,易于化學(xué)修飾并且可利用物理協(xié)同作用和化學(xué)方法包封藥物兩者在抗腫瘤藥物的輸送系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用。近些年來,具有特殊敏感性如溫敏性、pH敏感性的兩親聚合物受到人們的很大關(guān)注。溫敏性聚合物在外界溫度改變時會發(fā)生親水性-疏水性的轉(zhuǎn)化,此轉(zhuǎn)化的溫度稱為低臨界溶解溫度(LCST)。例如,具有溫敏性的N - 異丙基(NIPAAm)的LCST是32℃,外界溫度高于32℃時該聚合物具有疏水性,溫度低于32℃時則呈現(xiàn)親水性。以N -異丙基丙稀酰胺為外殼的膠束,在靶部位可通過改變溫度使其由親水性轉(zhuǎn)為疏水性,使藥物迅速釋放出來。
?
膠束的制備方法
化學(xué)結(jié)合法:
藥物分子與聚合物的疏水鏈官能團(tuán)在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將藥物共價結(jié)合在聚合物上,從而有效控制藥物釋放速度。此法需要合適的官能團(tuán)方能進(jìn)行
反應(yīng),應(yīng)用受到一定限制。等合成了聚(DL-乳酸-共-羥乙酸)-b-聚乙二醇(PLGA-PEG) 共聚物,將阿霉素共價連接到PLGA ?;瘜W(xué)結(jié)合法膠束載藥量高于物理包埋法。
物理包裹法:
利用膠束疏水內(nèi)核和難溶藥物的疏水相互作用及氫鍵力,將藥物增溶于聚合物膠束中。主要包括以下五種制備方法
空白膠束載藥法:
?? 將嵌段共聚物先制備成空白膠束溶液,再將藥物用合適的溶劑溶解加入空白膠束溶液中,平衡一段時間后藥物進(jìn)入膠束中,有機相揮發(fā)制備聚合物膠束的方法。
透析法
?? 指將嵌段共聚物和藥物溶解在與水混溶的有機溶劑后裝入透析袋中用水透析。該法為實驗室制備聚合物膠束的常用方法。
?? 通過透析法制備了PNIPAAm-b-PMMA溫敏型膠束,膠束載藥量高達(dá) 55%,并在較高的溫度下90%的藥物被釋放出來。(PNIPAAm-b-PMMA溫敏型膠束在含水介質(zhì)中透射電鏡圖象)
?
1.?乳化法
?? 指將藥物溶解在與水不混溶的有機溶劑中,聚合物可以溶解在有機相或水相,在攪拌的條件下將有機相加入水相,然后抽真空將有機相揮發(fā)。
2.?溶劑揮發(fā)法
?? 指將藥物和聚合物溶解于易揮發(fā)的有機溶劑中,再將有機溶劑揮去,形成聚合物藥物膜,然后通過劇烈攪拌將膜重新分散在水中。
3. 凍干法
?? 指將藥物和聚合物溶于可用于凍干的有機溶劑(一般是) 后,再與水混合,凍干后聚合物膠束分散于等滲的水性介質(zhì)中。
?
靜電作用法
利用藥物與帶相反電荷的聚合物膠束疏水區(qū)通過靜電作用而緊密結(jié)合,制得 膠束。此法操作簡單,所得膠束穩(wěn)定,但條件不易滿足,使用不多。
?
不同方法制備的聚合物膠束的釋藥特點
1、化學(xué)結(jié)合的膠束釋藥特點??????
化學(xué)結(jié)合法制備的載藥膠束主要通過兩種方式釋藥:聚合物膠束降解后膠束結(jié)合藥物的共價鍵斷開釋藥;或膠束結(jié)合藥物的共價鍵斷開,然后藥物從膠束擴散釋藥。體外釋放實驗表明,許多聚合物膠束體現(xiàn)出緩釋的特點。
?
2、物理結(jié)合的膠束釋藥特點?????
物理包埋法制備的膠束常常通過擴散作用釋藥。一般來說,物理包埋法制備的膠束比化學(xué)結(jié)合法制備的膠束釋藥更快,釋藥速度與3 個因素有關(guān):
?(1)藥物與疏水核的相容性良好的膠束核與藥物相容性可明顯地延緩藥物的釋放。將PEO-b-P(Asp) 疏水核引入飽和脂肪酸,結(jié)果包載的脂肪族藥物兩性霉素B 的溶血性降低,意味著藥物的釋放速度變小。
(2)氫鍵作用力膠束核與藥物之間具有強的氫鍵作用力也可以延緩藥物釋放。制備了PDLLA 區(qū)含有游離羧基的PEO-PDLLA 膠束,并發(fā)現(xiàn)隨著游離羧基濃度提高,藥物載藥量提高而釋藥速率降低,可能是因為膠束核和藥物的氫鍵作用力增強所致。?
(3)載藥量研究表明,藥物的載藥量也會對釋藥速率產(chǎn)生影響。阿霉素于聚丙交酯/ 聚乙二醇/ 聚丙交酯( PLLA-b-PEO-b-PLLA) 膠束中載藥量為1 %和3 %時,分別在6、8 天釋放了50 %、17 %的藥物。
靜電作用法制備的膠束??????
靜電作用法制備的膠束通過藥物與生理介質(zhì)中游離的離子或蛋白交換釋藥。強疏水的膠束核可加強核與藥物的靜電作用,通過使藥物與介質(zhì)中的離子交換受阻達(dá)到緩釋。通過靜電作用法制備了順鉑的PEO-b-P(Asp) 載藥膠束,體外釋藥實驗表明藥物在20 h后釋放了50 %。增加聚合物中疏水片段P(Asp) 的比例,藥物釋放速度進(jìn)一步降低。采用更為疏水的聚氧-b-聚谷氨 酸(PEO-b-P(Glu) ) 作為載體,藥物的釋放持續(xù)了150 h。
?
利用樹狀聚合物單分子制備膠束
樹狀聚合物是兩親性分子,表面親水,內(nèi)部疏水,作用類似于膠束,每個膠束由單分子樹狀聚合物構(gòu)成,因而稱為單分子膠束。樹狀聚合物具有以下優(yōu)點:能在較大的范圍內(nèi)和多種溶劑中保持分散狀態(tài),不聚集,不受臨界膠束濃度的影響。以甲氨蝶呤(MTX) 為模型藥物,研究了聚酰胺-胺型(PAMAM) 樹狀大分子與MTX的復(fù)合及體外釋放。該復(fù)合物在pH = 7.4 ,10 m mol/L Tris-HCl中非常穩(wěn)定,表現(xiàn)出明顯的緩釋效果。當(dāng)溶液中的離子強度增加時,會破壞PAMAM-MTX復(fù)合物的穩(wěn)定性,緩釋作用部分或全部失去, 說明PAMAM樹狀大分子與MTX之間的相互作用屬于靜電作用。
利用嵌段的溶解能力的溫度依賴性制備膠束
相當(dāng)一部分嵌段共聚物在溶液中有熱敏性, 具有LCST 相行為,超過此溫度即 可形成具有殼-核的膠束結(jié)構(gòu)。利用pHPMAmDL-b-PEG的溫度依賴性,將pHPMAmDL-b-PEG溶于等滲的醋酸銨緩沖液中,紫杉醇溶于乙醇中加入緩沖液,加熱到50℃后冷卻就得到了紫杉醇聚合物膠束,膠束載藥量達(dá)到 22%,體外釋藥實驗表明藥物在5、20h釋放了30 %、70%。
?
二親嵌段共聚物列表:
PS-b-PAA
polystyrene-block-poly(acrylic acid)
聚苯-b-聚丙烯酸
?
PS-b-PMMA
Polystyrene-block-Poly(methyl methacrylate)
聚苯乙-b-聚甲基丙烯酸甲酯
?
PS-b-PEG
Poly(styrene)-block-poly(ethylene glycol)
聚苯乙-b-聚乙二醇
?
PDLLA-b-PAA
Poly(D,L-lactide-block-acrylic acid)
DL型聚乳酸-b-聚丙烯酸
?
PGA-PEG-PGA
Polyglycolide-block-poly(ethylene glycol)-block-polyglycolide
聚乙交酯-b-聚乙二醇-聚乙交酯
?
PS-b-PDLLA
Poly(styrene)-b-poly(D,L-lactide)
聚苯-b-DL型聚乳酸
?
PS-b-PLLA
Poly(styrene)-b-poly(L-lactide)
聚苯乙-b-L型聚乳酸
?
mPEG-PEI
Methoxy poly(ethylene glycol)-b-polyethyleneimine
聚乙二醇-b-聚亞胺
?
PCL-b-PEI
Poly(ε-caprolactone)-b-polyethyleneimine
聚已內(nèi)酯-b-聚亞胺
?
PLGA-b-PLL
Poly(lactide-co-glycolide)-b-poly(lysine-Z protected)?
聚乳酸-羥基乙酸-b-聚賴氨酸
?
PS-PPBD
Poly(styrene)-2-phenyl-2-propyl benzodithioate
?
?
mPEG-b-PGUA
Poly(ethylene glycol)-poly(glutamic acid)
聚乙二醇-b-聚谷氨酸
?
PGUA-PEG-PGUA
Poly(glutamic acid)-b-poly(ethylene glycol)-b-poly(glutamic acid)
聚谷氨酸-b-聚乙二醇-b-聚谷氨酸
?
mPEG-PLCL
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)? LA:CL 50:50
聚乙二醇-b-聚乳酸-聚已內(nèi)酯
?
PLCL-PEG-PLCL,LA:CL 50:50
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-b-poly(lactide-co-caprolactone)
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇-b-聚乳酸-聚已內(nèi)酯
?
PLCL-PEG-MAL
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-MAL? LA:CL 50:50
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇-馬來酰亞胺
?
PLCL-PEG-NHS
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-NHS?? LA:CL 50:50
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇-活化酯
?
PLCL-PEG-COOH
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-Acid?? LA:CL 50:50
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇-羧基
?
PLCL-PEG-NH2
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-Amine?? LA:CL 50:50
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇-氨基
?
PLCL-PEG-Folate
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-Folate?? LA:CL 50:50
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇-葉酸
?
PLAL-mPEG
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)?? LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇
?
PLAL-PEG-PLAL
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)-Poly(lactide-co-allyl lactide) LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇-b-聚乳酸-聚烯丙基丙交酯
?
PLAL-PEG-NH2
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)-Amine? LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇-氨基
?
PLAL-PEG-COOH
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)-Acid? LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇-羧基
?
PLAL-PEG-MAL
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)-MAL? LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇-馬來酰亞胺
?
PLAL-PEG-Folate
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)-Folate? LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇-葉酸
?
PCLA-mPEG
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)? CL:LA? 50:50
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇
?
PCLA-PEG-NH2
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)-Amine? CL:LA? 50:50
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇-氨基
?
PCLA-PEG-MAL
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)-MAL? CL:LA? 50:50
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇-馬來酰亞胺
?
PCLA-PEG-COOH
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)-Acid? CL:LA? 50:50
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇-羧基
?
PCLA-PEG-NHS
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)-NHS? CL:LA? 50:50
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇-活化脂
?
PCLA-PEG-Folate
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)-Folate? CL:LA? 50:50
聚乳酸-聚已內(nèi)酯-b-聚乙二醇-葉酸
以上資料來自小編西安瑞禧生物(YQ2020.12)