雙水相法制備泊洛沙姆微球

雙水相法制備泊洛沙姆微球

親水聚合物微球在藥物的緩沖液中的應(yīng)用，尤其是在蛋白質(zhì)和多媒體藥物的傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用方面的廣泛研究。這類微球的制備大多基于W/O乳化技術(shù),但是制備中使用的表面活性劑難以除去,同時(shí)殘存的有機(jī)溶劑會(huì)影響蛋白和多肽類藥物的穩(wěn)定性。有些聚合物水溶液與多糖類或(和)無(wú)機(jī)鹽水溶液混合時(shí)發(fā)生相分離,形成雙水相體系(aqueoustwo-phasesystem),Franssen等利用這種相分離方法在完全水相的介質(zhì)中制備了葡聚糖等親水性聚合物微球。泊洛沙姆為聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物,其丙烯酰衍生物通過(guò)聚合反應(yīng)可形成化學(xué)交聯(lián)的水凝膠;這種衍生物水溶液也可以與多糖類和無(wú)機(jī)鹽水溶液能形成雙水相體系。實(shí)驗(yàn)研究了雙水相體系中制備交聯(lián)泊洛沙姆微球的方法,并探討其用作藥物釋放載體的可行性。1試劑與儀器泊洛沙姆188(Pluronic╋F68,BASF);泊洛沙姆407(Pluronic╋F127,BASF);右旋糖酐40(dextran40,藥用,鞍山第一制藥廠),無(wú)水硫酸鎂(分析純,上海試劑四廠),CMC-Na(分析純,上?；瘜W(xué)試劑站分裝廠),其它試劑為市售分析純?cè)噭FS—55傅立葉變換紅外光譜儀(Bruker,德國(guó)),ARX300核磁共振儀(Bruker,德國(guó))Amary1000B掃描電子顯微鏡(日本);光學(xué)顯微鏡(Olympus,日本);IPS500圖象分析系統(tǒng)(IBAS,德國(guó)),WFZ800—D3紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(北京第二光學(xué)儀器廠),79HW—1恒溫磁力攪拌(浙江樂(lè)城電器廠)。2方法和結(jié)果2.1甲基丙烯酰基的純化與干燥甲基丙烯酰氯由甲基丙烯酸與三氯化磷反應(yīng)制備,產(chǎn)物經(jīng)減壓蒸餾提純,bp94~96℃。稱取poloxamer2mmol于裝有回流裝置的250mL圓底燒瓶中,加入50mL干燥甲苯溶解,急速攪拌下加入三乙胺2mmol,緩慢加入甲基丙烯酰氯5mmol,45℃水浴加熱反應(yīng)2h,冷卻、過(guò)濾除去鹽酸三乙胺晶體。將濾液加入過(guò)量正己烷中沉淀出產(chǎn)物,然后將產(chǎn)物以少量甲苯溶解,通過(guò)Al2O3柱純化,以甲苯-甲醇(4∶1,V∶V)為流動(dòng)相,減壓蒸餾除去部分溶劑后重新以正己烷沉淀,產(chǎn)物在室溫下真空干燥48h。純化、干燥的poloxamer大單體為白色無(wú)定形粉末,收率約85%。大單體的FTIR譜(KBr壓片),1719cm-1,1638cm-1分別為甲基丙烯酰基中C==OC=Ο和C==CC=C的伸縮振動(dòng)峰。1H-NMR譜(溶劑CDCl3,內(nèi)標(biāo)TMS),δ=5.58,δ=6.13的弱峰為==CH2=CΗ2中兩質(zhì)子的共振吸收。由1H-NMR譜中質(zhì)子峰的積分值計(jì)算得大單體的端基轉(zhuǎn)化率為93.3%,大單體的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。2.2mgso4混合體系將泊洛沙姆188大單體,dextran40和無(wú)水MgSO4分別溶解在去離子水中,濃度為20%,30%和25%(W/W)。按不同比例將上述泊洛沙姆188大單體溶液和dextran40溶液混合,攪拌下緩慢加入MgSO4溶液,觀察體系為透明溶液、出現(xiàn)相分離和聚合物析出現(xiàn)象。上述水溶液的混合物在較大的濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)不相混溶兩相,兩相分別為大單體或dextran40濃度較高的水溶液。當(dāng)MgSO4濃度過(guò)大時(shí),大單體由溶液中析出?？紤]到分散后懸浮體系的穩(wěn)定性,體系的粘度較低,分散相與連續(xù)相的體積比合適等因素,制備微球的雙水相體系的初始組成中泊洛沙姆大單體、dextran40和MgSO4的濃度范圍分別為0.7%~3%,10%~20%和4%~10%W/W。2.3掃描電子顯微鏡觀察,引發(fā)大單體聚合將泊洛沙姆大單體水溶液與dextran-MgSO4水溶液置于碘量瓶中,恒速電磁攪拌得到以大單體水溶液為分散相,dextran水溶液為連續(xù)相的雙水相混合體系?；旌象w系靜置穩(wěn)定適當(dāng)時(shí)間后,加入引發(fā)劑(NH4)2S2O8和還原劑NaHSO3溶液,密閉容器。(NH4)2S2O8和NaHSO3反應(yīng)分解生成的自由基可以引發(fā)大單體聚合,聚合反應(yīng)于37℃持續(xù)30min。反應(yīng)后的混懸液加入去離子水稀釋后離心分離微球,重復(fù)水洗、離心過(guò)程,純化微球。以掃描電子顯微鏡觀察微球的表面形貌,用圖象分析系統(tǒng)測(cè)定微球的粒徑及粒徑分布。從微球的SEM照片(圖2)看出,微球形狀規(guī)則,表面較光滑,無(wú)大的孔隙。微球的粒徑分布較寬(表1)。雙水相體系初始組成中每一組分含量的變化,都會(huì)影響連續(xù)相和分散相的組成及粘度,造成微球體積的差別。dextran,MgSO4和大單體濃度增加,微球的平均粒徑較大(表1)。2.4平衡溶脹率的變化微球的溶脹實(shí)驗(yàn)以去離子水為溶脹介質(zhì),在光學(xué)顯微鏡下隨機(jī)選取20個(gè)微球,測(cè)定其干燥和溶脹平衡時(shí)的直徑,溶脹率(SR)為溶脹平衡微球的體積Vs與干燥微球的體積Vd的比值。交聯(lián)泊洛沙姆微球具有良好的親水性,其溶脹過(guò)程不出現(xiàn)高粘度凝膠層,與水接觸后,微球迅速吸水達(dá)到溶脹平衡。體系的初始組成不同,微球的平衡溶脹率也有差別;增加MgSO4的濃度,微球的平衡溶脹率明顯降低;dextran濃度的變化對(duì)平衡溶脹率無(wú)顯著影響(表1)。實(shí)驗(yàn)表明,溫度也是影響泊洛沙姆水凝膠平衡溶脹率的重要因素。為便于研究,以自由基溶液聚合方法制備了片狀的交聯(lián)泊洛沙姆水凝膠,平衡溶脹率定義為溶脹平衡凝膠的重量與干燥聚合物重量的比值。如圖3所示,隨著溶脹介質(zhì)溫度的升高,凝膠的平衡溶脹率降低。3水相中的微球a.根據(jù)熱力學(xué)的觀點(diǎn),在兩種水溶性聚合物和水組成的三元體系中,當(dāng)混合吉布斯自由能ΔGmix=ΔHmix-TΔSmix>0時(shí),體系出現(xiàn)相分離。泊洛沙姆大單體與較高濃度的dextran水溶液混合時(shí),可以形成雙水相系統(tǒng);但是,由于形成穩(wěn)定的相分離時(shí)聚合物濃度較高,造成體系的粘度過(guò)大,可以通過(guò)加入無(wú)機(jī)鹽(MgSO4)來(lái)減少體系中dextran的用量。由于MgSO4有很強(qiáng)的脫水作用,濃度過(guò)大使泊洛沙姆大單體從溶液中析出。dextran40,MgSO4和大單體的濃度適當(dāng)時(shí),能形成以泊洛沙姆大單體水溶液為分散相的穩(wěn)定懸浮體系,引發(fā)分散相中大單體的聚合,可以制備交聯(lián)泊洛沙姆微球,同時(shí),體系的粘度較低(<35mPa·s),容易離心分離產(chǎn)物。聚合過(guò)程持續(xù)攪拌往往引起微球形狀不規(guī)則和粘連,因此,在制備微球時(shí),首先通過(guò)電磁攪拌將體系分散為穩(wěn)定的乳液,靜置一定時(shí)間后加入引發(fā)劑,在聚合反應(yīng)過(guò)程中不再攪拌。b.改變雙水相體系的組成,聚合物在分散相和連續(xù)相之間重新分配。MgSO4和dextran濃度的增加雖然使懸浮介質(zhì)的粘度稍有增加,但同時(shí)體系中兩相的平衡組成也發(fā)生變化,溶劑水在連續(xù)相中的含量增大,相應(yīng)地,分散相中聚合物的濃度增加,粘度變大,因此微球的粒徑較大,基于同樣的原因,雙水相體系組成不同時(shí)所制備微球的溶脹率不同。c.隨著溶脹介質(zhì)溫度升高,泊洛沙姆的水合作用減弱,凝膠的平衡溶脹率降低,對(duì)于泊洛沙姆407溶脹率的降低更明顯?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整雙水相系統(tǒng)的初始組成和改變介質(zhì)的溫度,改變水凝膠的溶脹率,并進(jìn)一步引起溶脹聚合物網(wǎng)絡(luò)孔隙大小和藥物的擴(kuò)散速率的變化。d.通過(guò)在適當(dāng)濃度的藥物溶液中浸泡可以使微球載藥,以維生素B12為模型藥物(實(shí)驗(yàn)中微球的載藥量為3.6%)對(duì)微球的釋藥性質(zhì)進(jìn)行