一种载药二氧化硅栓塞微球及其制备方法
【专利摘要】本发明属于高分子材料和生物医学工程领域，具体涉及一种载药二氧化硅纳米栓塞微球及其制备方法。通过技术改进，将二氧化硅微球制备成微米级微球，并利用高效的Huisgen环加成反应将亲水性的聚乙二醇偶联到二氧化硅微球表面，形成一层中性亲水层，使得微球能稳定且均匀地分散在水性介质中，便于动脉栓塞术的手术操作；同时，二氧化硅栓塞微球具有纳米多孔结构，可吸附化学药物，达到在动脉栓塞的同时缓释药物治疗的目的，进一步提高疗效。本发明制备的栓塞微球具有良好的组织相容性，主要用于疾病的动脉栓塞术治疗，并特别适用于肝肿瘤的栓塞治疗，具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种载药二氧化硅栓塞微球及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子材料和生物医学工程领域，具体涉及一种载药二氧化硅栓塞微球及其制备方法。
【背景技术】
[0002]二氧化硅微球因其具有精细的内部结构及均匀光滑的表面特点在涂料、催化剂、光学、生物医学等领域有着广泛的应用。自1968年St^ber发明醇盐水解制备二氧化硅微球以来，其制备方法不断得到发展和完善。目前，制备二氧化硅微球的方法主要包括喷雾干燥法、聚合诱导胶体团聚法、溶胶凝胶法、生物微囊法等。由于其粒径大小可控、机械强度高、较好的化学稳定性及热稳定性、表面有着丰富的硅羟基而易于进行表面修饰等特点，使得它具有丰富的改性空间，从而在众多领域具有非常重要的应用。
[0003]动脉栓塞术是通过插入动脉导管将栓塞微球输到靶组织和靶器官的医疗技术。栓塞的目的是阻断对靶区的血供和营养。若靶组织物是肿瘤，则可使靶区的肿瘤细胞缺血坏死。栓塞微球一般较大，尺寸视栓塞部位不同而定，但一般都是微米级微球。动脉栓塞微球按材料分为可生物降解的和非生物降解的两大类。目前临床上常用的包括非降解的永久性栓塞微球，如聚乙烯醇Contour SE微球、三丙烯基明胶EmBosphere?微球等，以及可降解的海藻酸钠微球等；此外还有大量研究比较多的微球，如明胶、白芨、褐藻胶、白蛋白、聚乳酸、淀粉、壳聚糖、葡聚糖等材料制备的栓塞微球。目前尚未见到采用二氧化硅制备栓塞微球的报道。
[0004]Huisgen环加成 反应是点击化学中应用最广泛的一类反应。点击化学是2001年诺贝尔化学奖获得者美国化学家Sharpless提出的一种快速合成大量化合物的新方法。由于具有反应条件温和、产物收率高、速率快、产物易分离以及高度选择性等优点，为设计和合成各种用途的生物医用材料提供了便利的工具。
[0005]本发明拟将二氧化硅微球制备成用作栓塞治疗的栓塞微球，但考虑到当临床上为病人施行血管栓塞术时，二氧化娃微球不易稳定分散在注射液或碘化油显影液中，微球容易聚集成团，堵塞注射针头或栓塞导管，造成手术操作困难。本发明又对二氧化硅微球进行了表面亲水化改性，通过高效的Huisgen环加成反应将亲水性的聚乙二醇偶联到二氧化硅微球表面，形成一层中性亲水层，使得微球能稳定且均匀地分散在水性介质中，便于动脉栓塞术的手术操作；同时，二氧化硅栓塞微球具有纳米多孔结构，可吸附化学药物，达到在动脉栓塞的同时缓释药物治疗的目的，进一步提高疗效。本发明制备的栓塞微球具有良好的组织相容性，主要用于疾病的动脉栓塞术治疗，并特别适用于肝肿瘤的栓塞治疗，具有广阔的应用前景。
[0006]
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种载药二氧化娃栓塞微球及其制备方法。
[0007]本发明所提供的载药二氧化硅栓塞微球，所述的载药二氧化硅栓塞微球由多孔二氧化硅微球、聚乙二醇和药物组成，多孔二氧化硅微球构成栓塞微球的主体，药物吸附在二氧化硅微球的孔道内部，聚乙二醇通过化学键连接在栓塞微球表面，并形成一层亲水的保护层，栓塞微球中二氧化硅、聚乙二醇和药物的重量百分比如下:
组分重量百分比wt%
二氧化硅50~99
聚乙二醇I~50
药物0-35
其总重量满足100%。
[0008]本发明中，所述的二氧化硅微球为粒径分布较宽的二氧化硅材料构成的球形或类球形固体微球，微球直径范围在50~100 μ m、100^300 μ m,300^500 μ m内。
[0009]本发明中，所述的聚乙二醇的数均分子量为200-5000道尔顿。
[0010]本发明中，所述的药物为氟尿嘧啶、顺钼、阿霉素、紫杉醇等对肿瘤细胞具有生长抑制作用的药物中的任一种或几种的组合。
[0011]本发明还提供了一种载药二氧化硅栓塞微球的制备方法，具体步骤如下:
(I)将聚乙二醇单甲醚、炔基酸、N, N’-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶，溶解在无水氯仿或四氢呋喃中，惰性气体保护下室温搅拌反应30小时以上，过滤除去反应副产物，滤液浓缩后用冷乙醚沉淀数次，真空干燥后得到含端炔基的聚乙二醇。
[0012](2)将适量二氧化硅微球加入甲苯中，超声分散均匀，再加入适量硅烷偶联剂ΚΗ-560，在装有回流冷凝装置的反应器中，升温至5(Tl20°C，匀速搅拌反应5~12小时，离心分离后，用丙酮洗涤并离心分离3次`，常温真空干燥得到白色粉末；将该白色粉末加入溶剂N, N-二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，加入适量叠氮钠和氯化铵，50°C强力搅拌30小时以上；大量水洗并过滤除去无机盐，过滤后真空干燥，得到叠氮改性的二氧化硅微球。
[0013](3)将步骤(1)得到的产物溶解在水或四氢呋喃中，加入步骤(2)得到的产物，并在抗坏血酸钠/硫酸铜体系或五甲基二亚乙基三胺/溴化亚铜体系的催化条件下，50^700C反应20小时以上，过滤并大量水洗，真空干燥得到二氧化硅栓塞微球。
[0014](4)将步骤(3)得到的栓塞微球分散到溶解有药物的水或溶剂中，利用浓度梯度将药物吸附到微球孔道内部，过滤，冷冻干燥，得到所需的载药二氧化硅栓塞微球。
[0015]本发明中，所述的溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈、乙醚、己烷或异丙醇中的任一种或混合溶剂。
[0016]本发明的优点在于:将一般用作药物载体的二氧化硅纳米微球通过技术改进，制备成微米级大微球，并利用高效的Huisgen环加成反应将亲水性的聚乙二醇偶联到二氧化硅微球表面，形成一层中性亲水层，使得微球能稳定且均匀地分散在生理盐水、注射液、碘化油显影液和血液中，并且在血管中会因水合作用而体积增大，提高栓塞的效果；同时，二氧化硅栓塞微球具有纳米多孔结构，可吸附化学药物，达到在动脉栓塞的同时缓释药物治疗的目的，进一步提闻疗效。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1:为实施例2制备的二氧化硅栓塞微球的结构示意图。【具体实施方式】
[0018]以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0019]实施例1:
(I)称取8克聚乙二醇单甲醚2000、2.15克4-戊炔酸、2.48克N，N’ - 二环己基碳酰亚胺和0.732克4- 二甲氨基吡唆，溶解在IOOmL无水四氢呋喃中，氮气保护下室温搅拌反应35小时，过滤除去反应副产物，滤液浓缩后用大量冷乙醚沉淀3次，真空干燥后得到含端炔基的聚乙二醇6.5克。
[0020](2)将10克二氧化硅微球加入IOOmL甲苯中，超声分散10分钟，再加入4克硅烷偶联剂KH-560，在装有回流冷凝装置的反应器中，升温至80°C，匀速搅拌反应12小时，离心分离后，用丙酮洗涤并离心分离3次，常温真空干燥得到白色粉末；将该白色粉末加入IOOmL溶剂N，N- 二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，加入2克叠氮钠和1.6克氯化铵，50°C强力搅拌40小时；大量水洗并过滤除去无机盐，过滤后真空干燥，得到叠氮改性的二氧化硅微球9.8克。
[0021](3)取步骤(1)中制备的含端炔基的聚乙二醇2克溶解在SOmL水/正丁醇的混合溶剂中，加入步骤(2)制备的叠氮改性的二氧化硅微球9.8克，分散均匀，加入1.25克五水硫酸铜和0.87克五甲基二亚乙基三胺混合均匀，再加入2.97克抗坏血酸钠，氩气保护下50°C反应24小时，过滤并大量水洗，真空干燥得到二氧化硅栓塞微球11.2克。
[0022]经显微镜观察，所制备的二氧化硅栓塞微球具有规整的球形外观，粒径在100-300 μ m之间，微球在水、生理盐水和碘化油显影液等水性介质中分散良好，且能稳定分散5小时以上。`
[0023](4)将5-氟尿嘧啶溶解在二甲基亚砜溶剂中，配制成饱和溶液，将步骤(3)中制备的二氧化硅栓塞微球分散到该溶液中，匀速搅拌12小时，过滤后直接冷冻干燥，得到所需的负载5-氟尿嘧啶药物的二氧化硅栓塞微球，载药量8.3%。
[0024]实施例2:
(I)称取10克聚乙二醇单甲醚5000、1.56克3-羧基丙酸丙炔酯、1.24克N，N’ - 二环己基碳酰亚胺和0.366克4- 二甲氨基吡啶，溶解在50mL无水氯仿中，氩气保护下室温搅拌反应40小时，过滤除去反应副产物，滤液浓缩后用大量冷乙醚沉淀3次，真空干燥后得到含端炔基的聚乙二醇7.9克。
[0025](2)将8克二氧化硅微球加入80mL甲苯中，超声分散10分钟，再加入3克硅烷偶联剂KH-560，在装有回流冷凝装置的反应器中，升温至110°C，匀速搅拌反应9小时，离心分离后，用丙酮洗涤并离心分离3次，常温真空干燥得到白色粉末；将该白色粉末加入SOmL溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，加入1.6克叠氮钠和1.4克氯化铵，501:强力搅拌35小时；大量水洗并过滤除去无机盐，过滤后真空干燥，得到叠氮改性的二氧化硅微球7.8克。
[0026](3)取步骤(1)中制备的含端炔基的聚乙二醇5克溶解在IOOmL水/正丁醇的混合溶剂中，加入步骤(2)制备的叠氮改性的二氧化硅微球7.8克，分散均匀，氩气鼓泡30分钟，加入0.2克溴化亚铜和2.6克五甲基二亚乙基三胺，氩气抽填三次后，开始搅拌，并在氩气保护下60°C反应48小时，过滤并大量水洗，真空干燥得到二氧化硅栓塞微球12克。
[0027]经显微镜观察，所制备的二氧化硅栓塞微球具有规整的球形外观，粒径在300-500 μ m之间，微球在水、生理盐水和碘化油显影液等水性介质中分散良好，且能稳定分散5小时以上。
[0028](4)将盐酸阿霉素溶解在水中，配制成饱和溶液，将步骤(3)制备的二氧化硅栓塞微球分散到该溶液中，匀速搅拌12小时，过滤后直接冷冻干燥，得到所需的负载盐酸阿霉素药物的二氧化硅栓塞微球，载药量12.5%。
[0029]实施例3:
(1)称取12克聚乙二醇单甲醚1000、4.68克3-羧基丙酸丙炔酯、4.95克N，N’ - 二环己基碳酰亚胺和2.196克4-二甲氨基吡唆，溶解在IOOmL无水氯仿中，氩气保护下室温搅拌反应45小时，过滤除去反应副产物，滤液浓缩后用大量冷乙醚沉淀4次，真空干燥后得到含端炔基的聚乙二醇10.8克。
[0030](2)将30克二氧化硅微球加入250mL甲苯中，超声分散10分钟，再加入8克硅烷偶联剂KH-560，在装有回流冷凝装置的反应器中，升温至100°C，匀速搅拌反应10小时，离心分离后，用丙酮洗涤并离心分离3次，常温真空干燥得到白色粉末；将该白色粉末加入250mL溶剂N，N- 二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，加入4克叠氮钠和3.2克氯化铵，50°C强力搅拌48小时；大量水洗并过滤除去无机盐，过滤后真空干燥，得到叠氮改性的二氧化硅微球28.2克。
[0031](3)取步骤(1)中制备的含端炔基的聚乙二醇5克溶解在300mL水/正丁醇的混合溶剂中，加入步骤(2)制备的叠氮改性的二氧化硅微球28.2克，分散均匀，加入3.75克五水硫酸铜和2.60克五甲基二亚乙基三胺混合均匀，再加入8.91克抗坏血酸钠，氩气保护下60°C反应36小时，过滤并大量水洗，真空干燥得到二氧化硅栓塞微球31.5克。
[0032]经显微镜观察，所制备的二氧化硅栓塞微球具有规整的球形外观，粒径在50-100 μ m之间，微球在水、生理盐水和碘化油显影液等水性介质中分散良好，且能稳定分散5小时以上。
[0033](4)将紫杉醇溶解在乙酸乙酯-丙酮(1:1)混和溶剂中，配制成饱和溶液，将步骤
(3)制备的二氧化硅栓塞微球分散到该溶液中，匀速搅拌12小时，过滤后直接冷冻干燥，得到所需的负载紫杉醇药物的二氧化硅栓塞微球，载药量7.6%。
[0034]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种载药二氧化娃栓塞微球，其特征在于:所述的载药二氧化娃栓塞微球由多孔二氧化硅微球、聚乙二醇和药物组成，多孔二氧化硅微球构成栓塞微球的主体，药物吸附在二氧化硅微球的孔道内部，聚乙二醇通过化学键连接在多孔二氧化硅微球表面，并形成一层亲水的保护层，栓塞微球中二氧化硅、聚乙二醇和药物的重量百分比如下: 组分重量百分比wt% 二氧化硅50~99 聚乙二醇I~50 药物0-35 其总重量满足100%。
2.根据权利要求1所述的一种载药二氧化娃栓塞微球，其特征在于所述的二氧化娃微球为粒径分布较宽的二氧化娃材料构成的球形或类球形固体微球，微球直径范围在50~100 μ m、100~300 μ m 或 300~500 μ m 内。
3.根据权利要求1所述的一种载药二氧化硅栓塞微球，其特征在于所述的聚乙二醇的数均分子量为200~5000道尔顿。
4.根据权利要求1所述的一种载药二氧化娃栓塞微球，其特征在于所述的药物为氟尿嘧啶、顺钼、阿霉素或紫杉醇对肿瘤细胞具有生长抑制作用的药物中的任一种或几种的组入口 ο
5.一种如权利要求1所述的载药二氧`化硅栓塞微球的制备方法，其特征在于具体步骤如下: (1)按摩尔比例1:(2~6): (2~6): (I~3)称取聚乙二醇单甲醚、炔基酸、N，N’-二环己基碳酰亚胺和4- 二甲氨基吡啶，溶解在无水氯仿或四氢呋喃中，惰性气体保护下室温搅拌反应30小时以上，过滤除去反应副产物，滤液浓缩后用冷乙醚沉淀数次，真空干燥后得到含端炔基的聚乙二醇； (2)将适量二氧化硅微球加入甲苯中，超声分散均匀，再加入适量硅烷偶联剂KH-560，在装有回流冷凝装置的反应器中，升温至5(T120°C，匀速搅拌反应5~12小时，离心分离后，用丙酮洗涤并离心分离3次，常温真空干燥得到白色粉末；将该白色粉末加入溶剂N，N- 二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，加入适量叠氮钠和氯化铵，50°C强力搅拌30小时以上；大量水洗并过滤除去无机盐，过滤后真空干燥，得到叠氮改性的二氧化硅微球； (3)将步骤(1)得到的产物溶解在水或四氢呋喃中，加入步骤(2)得到的产物，并在抗坏血酸钠/硫酸铜体系或五甲基二亚乙基三胺/溴化亚铜体系的催化条件下，5(T70°C反应20小时以上，过滤并大量水洗，真空干燥得到二氧化硅栓塞微球； (4)将步骤(3)得到的栓塞微球分散到溶解有药物的水或溶剂中，利用浓度梯度将药物吸附到微球孔道内部，过滤，冷冻干燥，得到所需的载药二氧化硅栓塞微球。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述的溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈、乙醚、己烷或异丙醇中的任一种或混合溶剂。
【文档编号】A61P35/00GK103751857SQ201410028050
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】李建波, 冷俊昭, 任杰, 李茂全, 袁伟忠 申请人:同济大学