一种聚乳酸基二元共聚物中空微球的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚乳酸基二元共聚物中空微球的 制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚乳酸（PLA)是一种以可再生资源(如植物秸杆、淀粉）为原料制备而成的绿色塑 料，由于具有良好的生物相容性和生物可降解性，使其在生物医用载药和膝盖软骨修复等 领域具有重大的应用价值。
[0003] 目前已公开化的制备聚乳酸微球方法主要有相分离法、乳化-溶剂挥发法、冷冻 法和喷雾法等。其中乳化-溶剂挥发法的应用最为广泛。其操作方法是将聚合物溶解在 有机溶剂中，然后再高速搅拌下将有机相加入水相进行乳化，随着溶剂的挥发，微球逐渐形 成。专利文献1公开了一种采用上述乳化-溶剂挥发法制备得到咖啡酸聚乳酸共聚物纳米 微球。该方法具体操作为：将聚乳酸共聚物和咖啡酸溶于有机溶剂中，作为有机相；在搅拌 条件下慢慢加入PVA水溶液，通过搅拌使有机溶剂挥发，离心、洗涤、冷冻干燥得到PLA共聚 物微球。然而有机溶剂在挥发过程中极易引起微球发生严重的体积收缩，导致微球尺寸不 可控。此外，该技术方法制备得到的微球多为实心结构，严重降低了载药量。除此之外，专 利文献2~4均公开了这种技术。这些制备方法都大量使用有机溶剂，在所制备的微球中不 可避免的会造成溶剂残留，作为药物载体使用存有严重的安全隐患问题。这在制备工艺和 环境保护上都制约了该技术方法的发展，同时当聚乳酸微球作为药物载体使用时残留的有 机溶剂还会带来安全隐患。针对以上不足，专利文献5采用相分离和乳化-溶剂挥发两者 结合的方法，制备得到了聚乳酸多孔微球。但是，所获得微球的孔隙率不高，负载能力仍不 能达到常规药物的载药要求。另外，大部分微球的的内外孔隙是相贯通的，所负载药物很容 易从孔隙中流失，导致药物无法达到精准缓释的效果。
[0004] 本发明针对上述研宄中存在有机溶剂残留、容易得到实心微球和载药量低的不 足，采用了蛋白酶K降解技术，制备了粒径分布均一，且具有中空结构的聚乳酸微球。此方 法避免了大量有机溶剂的使用，是一种全新的制备聚乳酸基二元共聚物中空微球的制备方 法。
[0005] 参考文献： 专利文献1 :中国专利，公开号CN101305985A 专利文献2:中国专利，公开号CN103834054A 专利文献3:中国专利，公开号CN102143996A 专利文献4:中国专利，公开号CN102211008A 专利文献5:中国专利，公开号CN1586704A。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对现有聚乳酸微球材料制备工艺复杂、结构不均一等缺点， 提供一种孔隙率高，制备工艺简单，粒径分布均一，且具有中空结构的聚乳酸微球的制备方 法。
[0007] 本发明提供的聚乳酸中空微球的制备方法，采用蛋白酶K选择性刻蚀技术，利用 材料晶区与非晶区两相结构上的差异，先对共聚物表面的非晶区进行刻蚀，随后晶区在蛋 白酶K溶液作用下内部发生降解，制备得到聚乳酸基二元共聚物中空微球，具体步骤为： (1) 制备聚乳酸二元共聚物薄膜； (2) 再把聚乳酸二元共聚物薄膜放入蛋白酶K溶液中进行刻蚀； (3) 将刻蚀过的薄膜从蛋白酶K溶液中取出，经干燥处理，即得到聚乳酸基二元共聚物 中空微球。
[0008] 其中，所述的聚乳酸基二元共聚物，为具有不同旋光性的L型丙交酯(左旋)(PLLA) 与三亚甲基碳酸酯（TMC)、乙交酯（GA)、聚己内酯（PCL)或聚乙二醇（PEG)等生物可降解材 料共聚形成的二元共聚物屮山^1?：、？山^^、？山\^^或？山\-?(^，以及0型丙交酯（右 旋）（PDLA)与三亚甲基碳酸酯（TMC)、乙交酯（GA)、聚己内酯（PCL)或聚乙二醇（PEG)等生 物可降解材料共聚形成的二元共聚物：PDLA-TMC、PDLA-GA、PDLA-PEG或PDLA-PCL。
[0009] 二元共聚物中，PLLA (或PDLA)单元的摩尔含量为75%~95% ;TMC、GA、PCL或PEG单 元的摩尔含量为5%~25%。优选PLLA (或TOLA)单元的摩尔含量为85~95%;了]\?：、64、？(^或 PEG单元的摩尔含量为5~15%。
[0010] 上述二元共聚物的数均分子量为I. ox l〇4~5. 0X105。
[0011] 本发明中，步骤（1)中所述制备聚乳酸二元共聚物薄膜，是将PLLA O3DLA)- (TMC、 GA、PEG、PCL)(即左旋聚乳酸基二元共聚物和右旋聚乳酸基二元共聚物：PLLA-TMC与 PDLA-TMC、PLLA-GA 与 PDLA-GA、PLLA-PEG 与 PDLA-PEG、PLLA-PCL 与 PDLA-PCL) 2 种二元共 聚物分别溶解于二氯甲烷中，一起倒入石英器皿中进行混合，再浇铸挥发成膜。其中，所述 溶剂二氯甲烷浓度为〇. 1~200 w/v%，优选1~5 w/v%。所述的两种二元共聚物的重量配比为 70 :30~30 :70,优选重量配比为 45 :55~55 :45。
[0012] 本发明中，步骤（2)中所述把聚乳酸二元共聚物薄膜放入蛋白酶K溶液中进行刻 蚀，是将制备好的薄膜放入蛋白酶K溶液中，在37°C恒温烘箱中进行降解，降解时间0~30 天，间隔时间每6小时到3天更换一次蛋白酶K溶液，于降解期间不同时间取样；优选降解 时间0~15天，间隔时间每6~12小时更换一次蛋白酶K溶液。
[0013] 其中，所述的蛋白酶K溶液的配制方法如下：先配制浓度为0. 01~0. 2mol/L的 Tris溶液和0· 01~0· 2mol/L的HCl溶液，取50~500mLTris溶液，加入HCl溶液，调pH值 至8. 6,形成Tris缓冲溶液。其中Tris溶液浓度优选0. 05~0. lmol/L，HCl溶液优选 0· 05~0. lmol/L。
[0014] 在配制Tris缓冲溶液后，分别称取I. 0~5· Omg蛋白酶K、I. 0~5· Omg叠氮化钠溶解 于5~50mL的pH为8. 6的Tris缓冲溶液中，配置成蛋白酶K溶液。
[0015] 本发明中，步骤（3)中所述干燥处理，可以将将刻蚀过的薄膜从蛋白酶K溶液中取 出，放入真空烘箱中进行干燥处理后。
[0016] 本发明中，上述优选条件在结合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各 较佳实施例。
[0017] 本发明的原料和试剂皆市售可得。
[0018] 本发明由于采用蛋白酶K降解法制备微球，与传统的采用乳化-溶剂挥发法制备 得到的微球相比。制备得到的微球具有中空结构，更有利于作为药物或细胞载体；并且，与 乳化-溶剂挥发法在操作过程中需要大量有机溶剂不同的是，采用降解法制备聚乳酸中空 微球有机溶剂用量小，制备工艺更加环保，且产物在使用时不存在残留溶剂这一安全隐患； 同时，该聚乳酸二元共聚物完全生物可降解。因此，本发明制备得到的聚乳酸基二元共聚物 微球具有极大的优势，可广泛应用于生物医用材料等领域，如可应用于生物医用载药和膝 盖软骨修复等。
【附图说明】
[0019] 图1是实施例I PLA80/GA20二元共聚物中空微球的SEM图。
[0020] 图2是实施例I PLA80/GA20二元共聚物中空微球的载药累积释放率-时间曲线。
[0021] 图3是实施例2 PLA85/PEG15二元共聚物中空微球的SEM图。
[0022] 图4是对比例9 PLA95/TMC5二元共聚物中空微球的SEM图。
[0023] 图5是对比例10 PLA80/GA20二元共聚物中空微球的SEM图。
【具体实施方式】
[0024] 下面给出实例，以对本发明进行具体的描述。但本发明并不受其限制，其中： 本发明制备的聚乳酸基二元共聚物中空微球，通过扫描电子显微镜（SEM)对微球表面 形貌和微观形态进行表征，SEM型号为FEGS-4800,加速样品表面喷金，加速电压为1KV，电 流为14. 7 μ A。采用高效液相色谱（HPLC)对微球的紫杉醇载药量和包封率进行表征，HPLC 型号为日本岛津公司LC-10A，配以SPD-10A紫外UV检测器和Dionex色谱柱，检测波长 227nm、流动相为乙腈/水（55:45,体积比)，流速为I. Oml/min。通过马尔文Zetasizer Nano 粒度电位分析仪对微球粒径的大小进行表征。
[0025] 实施例1 (1)称取分子量为5. OX 104g/mol、GA摩尔含量20%的PLLA-GA、H)LA-GA二元共聚物各 1. 5g分别加入到150ml的二氯甲烷中，搅拌2h使其完全溶解。再将两种溶液混合在一起， 室温下搅拌4h使其PLLA-GA溶液与TOLA-GA溶液混合均匀，常温下静置1周，待其溶剂挥 发完全成膜。
[0026] (2)配制浓度为 0· lmol/L 的 Tris 溶液 0· lmol/L 的 HCl 溶液，取 500mL0. lmol/L 的Tris溶液，加入0. lmol/L的HCl溶液，定容至1L，形成pH值8. 6的缓冲溶液。然后将 2. Omg蛋白酶K、2. Omg叠氮化钠溶解在IOmL缓冲溶液中，配制成蛋白酶K溶液。
[0027] (3 )将步骤（1)中制备好的薄膜放入蛋白酶K溶液中，在37 °C烘箱中进行降解，36 小时后取样、烘干，得到聚乳酸基二元共聚物中空微球。
[0028] 从表1中可以看到中空微球的载药量为7. 0%、包封