一种核壳结构胶束微球及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及医药技术领域，特别是IPC分类号A61L29/12下的被覆导管的复合材料领域，更具体地，涉及一种核壳结构胶束微球及其制备方法和应用。

背景技术

微球制剂是近年发展起来的药物新剂型，其是通过将药物分散在基质材料中，形成球形颗粒，可通过注射或者介入手术给药。给药后，微球的骨架发生降解、溶蚀，被包裹的药物分子扩散出来，可以实现缓释或延后释放的效果。目前已经有多孔结构、核壳结构、实心结构等多种结构的微球制剂。

特别是如今通过可扩张球囊实施介入治疗已经在临床上获得了广泛使用，为了实现高靶向性的化学药物治疗，通常会对可扩张球囊的表面被覆药物涂层。但无论是注射剂型，还是可扩张球囊的药物涂层，都存在到达靶位置前在血液中就已损失的问题，导致药物的生物利用度大大降低；并且，微球制剂对药物的搭载大多是通过静电作用等分子间作用力，结合不够紧密，有时微球表面还含有部分药物，这就导致了突释现象的发生，不仅有产生不良反应的风险，还使药物的释放周期过短，不能起到长效的治疗效果。因此，开发一种结构稳定、具有良好缓释效果的微球成为当前药物制剂领域的迫切需求。

现有技术CN105106174B公开了一种由聚缩酮和聚乳酸-羟基乙酸共聚物制成的核-壳双层微球，可以解决突释的现象，但该微球粒径较大，对注射条件要求高，也不能适用于可扩张球囊的药物涂层，并且其释药比例较低，导致药物的生物利用度不高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种药物利用率高、制备简便、粒径较小、适用范围广、能够实现药物长期缓释的核壳结构胶束微球。

另一方面，本发明的目的还在于提供一种条件温和、工艺简便的上述核壳结构胶束微球的制备方法。

另一方面，本发明的目的还在于提供上述核壳结构胶束微球的应用。

为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种核壳结构胶束微球，其特征在于，所述核壳结构胶束微球的核为多个被共聚物包裹的药物分子，所述核壳结构胶束微球的壳由内到外依次为链状聚合物层和脂质层；所述共聚物呈网状结构；所述链状聚合物层为链状聚合物通过分子间作用力形成的网状结构。

优选地，所述核壳结构胶束微球的粒径为1～10μm。

优选地，所述脂质层由双亲性脂质构成，所述双亲性脂质的亲水端向壳内，亲脂端向壳外。

进一步优选地，所述双亲性脂质为大豆磷脂。

本发明中的核壳结构胶束微球具有双亲性脂质构成的外层，并设置成亲水端向壳内、亲脂端向壳外的形式；亲水端向壳内，一方面能够与亲水性内层亲和，形成较为致密的双层结构，防止内核药物分子扩散出来；另一方面在制备时借助相似的极性即可在溶剂中形成双层球壳，使得制备工艺简便。亲脂端向壳外，一方面在血液中输送时，与血液的极性差异较大，可以在壳外形成疏水表面，保护药物分子不会扩散在血液中，减少了输送过程中的药物损失，提高了药物的生物利用度；另一方面当微球与血管壁接触时，亲脂端与细胞膜的亲和性佳，其中尤以磷脂与细胞膜组成相似，相容性更好，脂质层与细胞膜相溶打开了药物输送的通道，实现了药物的释放，进一步提高了药物的利用率。特别是将本发明的核壳结构胶束微球用作可扩张药物球囊的药物涂层时，在靶位置通过球囊的扩张使微球和血管壁接触，脂质层与细胞膜的相溶还实现了药物在靶位置的驻留，提高了靶向性，减小了对健康组织的伤害，降低了不良反应。

优选地，所述链状聚合物为亲水性链状聚合物，包括PEG(聚乙二醇)、透明质酸、壳聚糖、典普罗胺、虫胶、单宁酸、聚丙交酯、PLGA(聚乳酸-羟基乙酸共聚物)中的一种或多种。

优选地，所述药物分子在核壳结构胶束微球中的质量分数为30％～50％。

优选地，所述脂质层和链状聚合物层的质量比为1～5：1。

本发明选择了亲水性的链状聚合物形成网状结构作为核壳结构胶束微球的内层壳，除了与双亲性脂质层的亲水端相亲和形成双层球壳外，当微球与血管壁相溶后，链状聚合物降解后将药物释放出来，防止药物发生突释，实现缓释或者延后释放的效果。本发明人还创造性地发现，通过调整脂质和亲水性链状聚合物的重量比例能够实现对微球的粒径和形貌的调控，本发明特异性选择了1～5：1的脂质：亲水性链状聚合物重量比，得到了形状较为规则的、粒径不大于10+0.5μm的尺寸适中的核壳结构胶束微球，使得此微球用作可扩张药物球囊的药物涂层成为可能，扩展了适用范围。同时，当本发明的核壳结构胶束微球用作可扩张药物球囊的药物涂层时，亲水性链状聚合物吸水使药物涂层更容易从球囊表面剥离，克服了涂层在球囊上残留过多导致药物利用率低的缺陷。

优选地，所述共聚物选自mPEG-PLGA嵌段共聚物、PEG-PLGA嵌段共聚物、PEG-透明质酸共聚物中的一种或多种。

优选地，所述mPEG-PLGA嵌段共聚物中mPEG(甲氧基聚乙二醇)的质量分数为0.1～5.0％；进一步优选地，为1％。

优选地，所述mPEG-PLGA嵌段共聚物中mPEG的数均分子量为550～2000，PLGA的数均分子量为5000～60000。

本发明特异性选择了数均分子量为550～2000的mPEG与数均分子量为5000～60000的PLGA组成的嵌段共聚物形成网状结构，将药物分子包裹起来，随着在靶位置的降解而释放药物，进一步实现了对药物释放速率的调节。本发明人还意外发现，mPEG占比越多，药物的释放速率越快，当mPEG的占比大于5wt％时，药物释放速率较快，甚至可能有突释发生；而当mPEG的占比为1wt％时，药物可以实现前期先快速释放提高血药浓度，后期释药速度放缓并几乎可以持续释药90天；如果mPEG的占比为0.1wt％，微球的释药速率又会更加缓慢，几乎呈线性，实现几乎匀速的稳定释放。基于该创造性发现，本发明的核壳结构胶束微球可以通过调整mPEG-PLGA嵌段共聚物中mPEG的占比被赋予不同的释药速率特性，以满足临床上实际使用中多种复杂的需求。

本发明另一方面提供一种上述核壳结构胶束微球的制备方法，包括如下步骤：

S1：将药物、共聚物溶于有机溶剂A中，混合均匀，充分溶解，静置2～8小时，得到混合液a；

S2：将脂质、链状聚合物溶于溶剂B，混合均匀得到混合液b；

S3：将混合液a加入混合液b中混合均匀，得到核壳结构胶束微球溶液

S4：将核壳结构胶束微球溶液干燥脱溶即得核壳结构胶束微球。

优选地，所述药物选自雷帕霉素、雷帕霉素衍生物、紫杉醇、肝素、水蛭素中的一种或多种。

优选地，按重量份计，所述药物为20～80重量份，脂质为10～70重量份，链状聚合物5～60重量份，共聚物5～60重量份。

优选地，所述有机溶剂A包括乙醇、异丙醇、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙腈、乙酸丁酯、乙醚、四氯化碳中的一种或多种。

优选地，所述溶剂B包括甲醇、乙醇、异丙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙腈、乙酸丁酯、乙醚、四氯化碳中的一种或多种。

优选地，所述有机溶剂A和溶剂B均为10000～25000重量份。

发明另一方面提供一种上述核壳结构胶束微球的应用，作为可扩张药物球囊的药物涂层或注射剂。

优选地，所述药物涂层的制备方法为包括如下步骤：将所述核壳结构胶束微球溶液通过超声雾化，形成雾滴，用氮气将雾滴喷涂至可扩张球囊导管的球囊表面，喷射过程中溶剂挥发，核壳结构胶束微球附着在球囊表面，形成药物涂层。

优选地，所述药物涂层的厚度为1～10微米。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明中的核壳结构胶束微球具有双亲性脂质构成的外层，能够防止内核药物分子扩散出来，并且在壳外形成疏水表面，减少了输送过程中的药物损失，提高了药物的生物利用度；

2.本发明选择双亲性脂质尤其是磷脂作为外层壳结构，与细胞膜的亲和性佳，与细胞膜相溶实现药物的释放，提高了药物的利用率；同时还能够实现药物在靶位置的驻留，提高了靶向性，降低了不良反应；

3.本发明选择了亲水性的链状聚合物形成网状结构作为核壳结构胶束微球的内层壳，防止药物发生突释，实现缓释或者延后释放的效果；

4.本发明通过调整脂质和亲水性链状聚合物的重量比例能够实现对微球的粒径和形貌的调控，特别是选择特定的1～5：1的脂质：亲水性链状聚合物重量比时可以获得形状较为规则的、粒径不大于10+0.5μm的微球，扩展了核壳结构胶束微球的适用范围；

5.本发明特异性选择了特定分子量的mPEG-PLGA嵌段共聚物形成网状结构，对药物分子进行包裹，进一步实现药物的缓释；

6.本发明还创造性发现了mPEG-PLGA嵌段共聚物中mPEG的占比与所得核壳结构胶束微球的药物释放速率之间的关系，通过调整mPEG-PLGA嵌段共聚物中mPEG的占比可以赋予微球不同的释药速率特性，以满足临床上实际使用中多种复杂的需求。

附图说明

图1为实施例2的核壳结构胶束微球的扫描电镜照片；

图2为实施例2的核壳结构胶束微球的光学显微镜下的形貌照片；

图3为对比例1的核壳结构胶束微球的光学显微镜下的形貌照片；

图4为mPEG-PLGA嵌段共聚物(黑色)包裹的药物分子(绿色)示意图；

图5为本发明核壳结构胶束微球的剖面结构示意图；

图6为mPEG质量分数为分别为0.1％(实施例1)、1％(实施例2)和5％(实施例3)的mPEG-PLGA嵌段共聚物制备得到的核壳结构胶束微球的药物释放率随时间的变化曲线图；

图7为mPEG质量分数为9％(对比例2)的mPEG-PLGA嵌段共聚物制备得到的核壳结构胶束微球的药物释放率随时间的变化曲线图；

附图标记1为脂质层，2为链状聚合物层，3为药物分子，4为网状结构的共聚物。

具体实施方式

实施例中所述的份均是指重量份。

实施例1

本实施例提供一种核壳结构胶束微球，所述核壳结构胶束微球的核为多个被网状结构的共聚物包裹的药物分子，所述核壳结构胶束微球的壳由内到外依次为链状聚合物形成的网状结构和脂质层。

所述脂质层由大豆磷脂构成，大豆磷脂的亲水端向壳内，亲脂端向壳外；

所述链状聚合物为PEG；

所述脂质层和链状聚合物形成的网状结构的质量比为3：2；

所述药物分子为雷帕霉素分子；

所述药物分子在核壳结构胶束微球中的质量分数为40％；

所述共聚物为mPEG-PLGA嵌段共聚物，其中mPEG的分子量为550，PLGA的分子量为60000，mPEG的质量分数为0.1％，所述mPEG-PLGA嵌段共聚物购自赢创特种化学(上海)有限公司；

本实施例还提供一种上述核壳结构胶束微球的制备方法，包括如下步骤：

S1：将雷帕霉素40份、mPEG-PLGA嵌段共聚物60份溶于20000份丙酮中，混合均匀，充分溶解，静置6小时，得到混合液a；

S2：将大豆磷脂60份、PEG40份溶于20000份乙酸乙酯，混合均匀得到混合液b；

S3：将混合液a加入混合液b中混合均匀，得到核壳结构胶束微球溶液

S4：将核壳结构胶束微球溶液喷雾干燥脱溶即得核壳结构胶束微球。

本实施例还提供一种上述核壳结构胶束微球的应用，作为可扩张药物球囊的药物涂层或注射剂；

所述药物涂层的制备方法为包括如下步骤：将所述核壳结构胶束微球溶液通过超声雾化，形成雾滴，用氮气将雾滴喷涂至可扩张球囊导管的球囊表面，喷射过程中溶剂挥发，核壳结构胶束微球附着在球囊表面，形成药物涂层。

所述药物涂层的厚度为10微米。

实施例2

本实施例提供一种核壳结构胶束微球及其制备方法和应用，其实施方式同实施例1，不同之处在于mPEG-PLGA嵌段共聚物中mPEG的质量分数为1％，所述mPEG-PLGA嵌段共聚物购自赢创特种化学(上海)有限公司；

本实施例的核壳结构胶束微球的粒径为2.5～10.5μm，扫描电镜照片如图1所示，光学显微镜下的形貌照片如图2所示；

实施例3

本实施例提供一种核壳结构胶束微球及其制备方法和应用，其实施方式同实施例1，不同之处在于mPEG-PLGA嵌段共聚物中mPEG的质量分数为5％，所述mPEG-PLGA嵌段共聚物购自赢创特种化学(上海)有限公司；

对比例1

本实施例提供一种核壳结构胶束微球及其制备方法和应用，其实施方式同实施例2，不同之处在于：所述脂质层和链状聚合物形成的网状结构的质量比为1：3，其光学显微镜下的形貌照片如图3所示。

对比例2

本对比例提供一种核壳结构胶束微球及其制备方法和应用，其实施方式同实施例2，不同之处在于所述mPEG-PLGA嵌段共聚物中mPEG的质量分数为9％，所述mPEG-PLGA嵌段共聚物购自济南聚福凯生物技术有限公司。

性能测试

药物释放测试：为了验证不同mPEG质量分数mPEG-PLGA嵌段共聚物制备的核壳结构胶束微球的缓释效果，通过动物实验测试。本次实验使用小型猪动物模型，分别在小型猪体内使用实施例1～3和对比例2中制备的药物涂层，设置0(即刻)、1天、7天、14天、30天、60天和90天时间节点。通过取下猪血管模型，对血管进行药物检测。

实验对象：小型猪动物模型，体重在25-45kg左右；

实验产品：实施例1～3和对比例2中的药物涂层，药物含量在1-10μg/mm

实验方案：

(1)每组选取7头猪动物模型，分别对应0天(即刻)、1天、7天、14天、30天、60天和90天时间节点。分别在每组猪动物模型的心脏血管RCA、LCX和LAD植入实施例1～3、对比例2中喷涂有药物涂层的可扩张球囊导管的球囊。

(2)0天(即刻)、1天、7天、14天、30天、60天和90天时间节点，将猪处死，取出血管进行药物含量检测。

实验结果：根据测得的药物含量绘制药物释放曲线(如图6和7所示)，纵坐标的药物释放比率为血管壁上药物的含量与植入前球囊表面的药物含量的比值。