已知plga-cooh(聚乳酸羟基乙酸)不溶于水,当它以微球形态分散在水中时,其羧基聚苯乙烯微球会电离吗

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载辛伐他汀PLGA缓释微球的制备及表征
他汀类药物能诱导成骨细胞和骨髓细胞中的BMP-2基因的表达,具有促进成骨的作用[1]。辛伐他汀口服给药经过肝脏首过代谢,生物利用度很低,骨组织的吸收更少,远远达不到骨形成部位所需要的剂量;而大量应用辛伐他汀却会对肝脏、肌肉组织等有毒、副作用,因此,常规用药方法已经不能满足应用辛伐他汀促进成骨实验和临床应用的要求 。可以长期释放辛伐他汀又能保持其生物活性的缓释制剂的研究将具有重要的理论意义和应用前景[2]。载药微球已开始应用于组织工程支架,并取得了一定的促进细胞生长、增殖及组织修复效果[3,4],但尚未有关于载辛伐他汀缓释制剂方面研究的报道。可生物降解聚合物载体材料生物相容性良好,在体内较稳定,可生物降解吸收,降解速率及周期可调控,是一种理想的载体材料。其中PLGA应用较广,作为载体、支架已经应用于骨、皮肤和神经等组织再生工程,效果很好。本研究拟利用PLGA制备载辛伐他汀缓释微球,作为应用辛伐他汀的新形式。1. 材料辛伐他汀(美国默克公司);聚乳酸-羟基乙酸(PLGA),购自山东岱罡生物制品公司;聚乙烯醇(PVA),二氯甲烷(CH2CL2),Tween-80,氯化钠(NaCl),均为分析纯,北京化工厂。光学显微镜(Olympus),扫描电子显微镜(SEM)(JEOL JEM-6700F),红外光谱仪(FTIR)Nicolet Avatar360型,紫外-可见光光度计Lambda800,动态光粒子尺寸分析仪Zetasizer-nanozs。2. 方法2.1& PLGA空白微球的制备将0.09克PLGA溶解于3ml二氯甲烷中,使成为均匀混合液,缓慢加入到700rpm搅拌中的30ml 1.5%PVA水溶液(含2%Tween80)中,继续搅拌1.5小时,37℃减压旋转蒸发1小时,除净有机溶剂,18000rpm离心,去离子水洗3次,真空干燥48小时,得到白色粉末。2.2& PLGA载辛伐他汀微球的制备载辛伐他汀微球按如下步骤制备:(1)将PLGA与辛伐他汀按质量比3:1共同溶解于二氯甲烷中,形成均匀的分散液;(2)1.5%的PVA水溶液加入吐温80(2%体积比)和氯化钠,700rpm电动搅拌,持续30分钟;(3)将(1)溶液缓慢加入到(2)溶液中,700rpm,连续搅拌1.5小时;(4)37℃减压蒸发1小时,以充分去除微球中的有机溶剂,18000rpm离心10分钟、水洗、真空干燥48小时,获得载辛伐他汀微球粉末。2.3& PLGA载辛伐他汀微球及空白微球的检测分别取干燥的PLGA载辛伐他汀微球及空白微球粉末0.01g,超声分散到2ml去离子水中,分别滴在载玻片、硅片上,真空干燥,相应处理后,通过光学显微镜和扫描电镜观察微球表面形态;其余分散液应用动态光粒子尺寸分析仪测定微球粒径。取干燥的载辛伐他汀微球粉末0.03g,加入1ml乙腈和2ml 0.1M磷酸盐缓冲液,24小时后,紫外-可见光光度仪检测、分析,以确定辛伐他汀是否包入微球及计算载药量、包封率。计算方法:理论载药量=药物总量/ 药物与聚合物总量*100%;实际载药量=微球内的药物总量/微球总量*100% ;包封率=实际载药量/理论载药量*100% 。2.4& PLGA载辛伐他汀微球中药物的释放分别取干燥的PLGA7525载辛伐他汀微球(表2,6号)、PLGA5050载辛伐他汀微球(表2,3号)及空白微球PLGA7525(表1,2号)、PLGA5050(表1,4号)粉末各0.015g,用5ml等张磷酸盐缓冲液(pH7.4)分散,37℃水浴;于1,3,5,7天,2-8周,分别取3ml上清液,用新鲜磷酸盐缓冲液3ml补足原液;紫外-可见光光度计Lambda800检测各试样于238nm处的吸收值,通过标准曲线方程求出各试液中辛伐他汀浓度,计算出累积释放量,确定各组载药微球的辛伐他汀释放曲线。通过标准曲线方程,溶液中辛伐他汀的浓度(C)的计算方程式为C=(A-0.02918)/0.01096(10-6g/ml),A为各时间点测得的被检测溶液的紫外吸收值。3. 结果3.1& PLGA空白微球的特点 PLGA可制备成不同粒径的微球,微球为圆形,表面光滑,大小不一(图1B、C)。平均粒径范围从358nm到1768nm,可满足制备不同降解速率载药微球的需要。空白微球的粒径随分子量的增加而递减(表1),这为后面制备不同粒径及药物释放速率的载辛伐他汀微球提供了载体材料的选择依据。表1& PLGA空白微球特点Tab1 Characteristics of empty PLGA microspheres编号聚合物、分子量&& 聚合物量(g)平均粒径(nm)1PLGA7525,1w0.217682PLGA7525,2w0.212583PLGA5050,1w0.28694PLGA5050,2w0.2358从表1中可以看出,应用PLGA制备的空白微球的粒径随分子量的增加而递减,粒径范围较宽,所制备的载药微球的药物释放速率范围也应该较大。以PLGA制备的微球,为较规则的圆形,表面光滑,粒径不同,这恰好可以满足不同载药量、药物释放速率及释放周期的微球制备要求,所制备的载药微球在应用中可保持药物持续、长效释放。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&C&&&A&&&B&&A&&B&&&&图1& 光镜下辛伐他汀在去离子水中的形态(50X)(A)、PLGA5050 空白微球的光镜照片(50X)(B)和SEM照片(C)&Fig 1 &Sim dispersed in H2O(50X)、PLGA5050 empty microspheres under optical microscope (50X)(B) and SEM(C)3.2& PLGA载辛伐他汀微球的特点光镜下,以PLGA制备的载辛伐他汀微球为圆形,表面光滑,大小不一(图2A、B)。平均粒径范围从213nm到8430nm,微球的详细参数见表2。因辛伐他汀不溶于水,将其超声处理后可在去离子水中表现为分散的晶体形态,不规则分布,无载药微球的规则形态,而且微球制备过程中的液相中也未见类似的晶体形态结构(图1A),可在一定程度上说明辛伐他汀已被包入聚合物微球中。SEM观察,微球表面形态均为球形,粒径大小不一,表面光滑、圆整,无粘连;有的微球表面可见有微孔(图2B)。表2& PLGA载辛伐他汀微球的特点Tab 2 Characteristics of PLGA microspheres loaded-Sim编号PVA溶液(ml)二氯甲烷(ml)聚合物&聚合物:辛伐他汀微球平均粒径(nm)载药量(%)包封率(%)1151.5PLGA505010:184300.9910.972151.5PLGA50505:119302.4817.333151.5PLGA50503:12133.6218.094303PLGA752510:132232.5530.565303PLGA75255:114007.0535.276303PLGA75253:139110.1740.673.3 PLGA载辛伐他汀微球释放辛伐他汀的检测结果在37℃水浴,pH7.4 PBS环境中,辛伐他汀释放曲线显示,微球中辛伐他汀的释放特点接近零级释放动力学特征,说明所制备的载辛伐他汀微球具有缓释性,释放时间达8周以上。PLGA载辛伐他汀缓释微球的辛伐他汀释放速率可通过选择不同聚合比例的PLGA来调节。PLGA7525载辛伐他汀微球的辛伐他汀释放特点如图2C所示,辛伐他汀从微球中释放的速率较平缓,表现为3相释放,具有显示药物缓释的平台期。&C&&&B&&&A&&&&&& 图2 PLGA7525,聚合物/辛伐他汀=3:1,载辛伐他汀微球光镜(A)( 100X)、SEM照片(B)和辛伐他汀释放曲线(C)Fig2 PLGA microspheres loaded-Sim (PLGA7525,polymer/Sim=3:1) under optical microscope(100X)(A)、SEM(B) and release curve of Sim(C)4.&&&& 讨论辛伐他汀等他汀类药物,属于羟甲基戊二酰辅酶A(HMG -COA)还原酶的抑制剂,常温下为白色粉末,难溶于水,易溶于有机溶剂。临床上已被广泛应用于降低血胆固醇和低密度脂蛋白(LDL)。近年来研究发现,以辛伐他汀为主的他汀类药物可促进成骨细胞的增殖,促进骨组织形成。辛伐他汀可激活BMP-2启动子,可靶向选择性地作用于骨组织,对有治疗效果[1],并且对骨形成和骨矿化有积极作用,而且可降低发生的风险,另有研究发现,辛伐他汀可抑制骨丧失,促进皮质骨形成,细胞学研究发现,辛伐他汀可促进骨髓基质细胞向成骨细胞分化,抑制向脂肪细胞分化。动物体内实验证实,辛伐他汀可加速局部的修复[5],进一步研究发现辛伐他汀具有诱发调控血管形成、成骨细胞分化和骨形成的相关生长因子VEGF、BMP-2、Cbfa1早期表达的作用[6]。辛伐他汀还具有抑制破骨细胞性骨吸收的作用[7]及增强巨噬细胞免疫功能、抑菌效应[8]等。本研究即应用辛伐他汀的促进骨形成、抑制骨吸收及炎症反应的积极作用,将其制备成适合应用的成骨材料。但是辛伐他汀在应用时还有嗜肝性,肌毒性[9],特别是在较大剂量、长期服用的情况下,其毒、副作用较大;而且多次用药患者的顺应性较差,加之价格较昂贵,临床应用中患者的经济负担较重。因此,研制具有缓释、控释效果以提高生物利用度的载辛伐他汀缓释制剂,将具有潜在的应用前景。缓释、控释药物剂型具有可改变药物溶出速度,维持稳定的血药浓度;抗氧化、提高功能药物的稳定性,减少破坏;消除不良气味;促进功能药物的固位,减少挥发性成分的流失;减少药物用量,降低对机体的刺激等优点。这也正是本研究所预期制备的载辛伐他汀缓释、控释制剂的目标。PLA及其共聚物是一类合成可生物降解性高分子材料,无毒、无刺激性,不溶于水,溶于有机溶剂。具有优良的生物相容性、骨传导性,强度高,可塑性好,易加工成型。在生物体内经过酶分解,产物进入三羧酸循环,最终形成二氧化碳和水,经肺、肾、皮肤排泄,不污染环境,被认为是最有发展前景的可生物降解高分子材料,并作为载体材料已应用于部分亲水性、疏水性及大分子药物适用剂型的制备。PLA和PLGA是FDA批准的体内可生物降解材料,并已有一些相应产品上市。聚合物微球是指直径在纳米级至微米级,形状为球形或其他几何体的高分子材料或高分子复合材料。本研究拟制备PLGA载辛伐他汀缓释微球,以期达到有效发挥辛伐他汀促进成骨的积极作用,并减少用药次数、用药总量,从而达到有效降低消耗,控制毒、副作用的预期效果。本研究首先利用不同分子量和聚合比例的PLGA分别制备空白微球。实验发现,微球为球形,粒径大小不一,表面光滑、圆整,无粘连。随着载体材料分子量的增加,微球粒径有减小趋势,这可能是由于分子链较长的情况下更易于成球,而且更紧密的缘故[10]。聚合物比例不同、分子质量不同,降解速率也不同。如丙交酯与乙交酯摩尔比为75:25 的共聚物的降解周期为1个月,而摩尔比为85:15的共聚物需3个月完全降解,微球的降解速率与粒径呈负相关关系[11],这为本研究进一步制备不同粒径、药物释放速率的聚合物载辛伐他汀微球奠定了前期基础。根据PLGA空白微球的制备经验制备了不同粒径和载药量的PLGA载辛伐他汀微球。光镜下,微粒为规则的球形,粒径大小不一,表面光滑、圆整,无粘连;SEM下观察,微球表面光滑、圆整,有的微球表面可见有微孔。由于聚合物的降解释放药物需要一定时间,因此这些微孔的存在,可在微球尚未降解前,通过这些微孔首先扩散释放部分药物,发挥药效。随着载体材料分子量的增加,微球粒径减小,这与空白微球的表现规律相同。随着辛伐他汀与载体材料用量比例的增加,载辛伐他汀微球的粒径减小,包封率增高,这可能是由于辛伐他汀分子单元的增加而形成了更多的微球,辛伐他汀得到有效地包封,流失到水相中的更少有关。PLGA载辛伐他汀微球的体外释放曲线显示,辛伐他汀具有3相释放特征,包括扩散,微球降解以及控制扩散阶段。I相释放起始于未被PLGA包封的基质间隙、微孔的药物扩散释放;随着PLGA的降解,被包封的辛伐他汀逐步释放出来,这同时伴随着基质间隙、新的微孔的药物扩散释放,既Ⅱ、Ⅲ相是合并出现的,文献报道的载药微球释放特征也存在这样的情况[12]。微球在降解释放辛伐他汀药物后,体积逐渐变小,所占据的空间逐渐变小,这也是与组织修复要求相应增大的空间相互协调的,这正是本研究选择可生物降解性载体材料的目的所在,既保护和调控释放功能药物,又具有一定的传导性成骨作用,在完成其作用后又适时地消失,不留任何残骸;可根据组织修复及操作需要随意与其他材料(包括支架)、溶剂、赋形剂等预先复合加工制成不同释放速率、释药周期的微球基本单元及进一步方便应用的剂型,适用范围广泛。参考文献[1] Tanigo T, Takaoka R, Tabata Y. 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聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物PLGA 的研究进展及微球制备中分散剂的选择1
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&&聚​(​乳​酸​-​羟​基​乙​酸​)​共​聚​物​P​L​G​A​ ​的​研​究​进​展​及​微​球​制​备​中​分​散​剂​的​选​择​1
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