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分享两亲嵌段共聚物胶束的制备方法特点及产品

作者:瑞禧生物 发布时间:2022-11-17 14:59:20 次浏览

两亲嵌段共聚物胶束:亲水性的外壳和亲脂性的内核组成,嵌段共聚物材料多为亲水-疏水共聚物,亲水部分为具有生物相容性的共聚物,疏水部分为具有生物降解性的共聚物。
胶束的制备方法
载体材料的选择
聚合物胶束的外壳是与外部环境直接接触的,外壳的性质将影响胶束在生物体内的分布,进而影响被包封药物的分布及药代动力学的参数。所以,亲水段的材料选择十分重要。分子量在1000-12000分子量的聚乙二醇是最常用的亲水段,在这个分子量内的聚乙二醇具有良好的水溶性,无毒性,非免疫原性,在于生物体研究领域有广泛应用。以聚乙二醇为亲水段的聚合物形成的胶束,由于聚乙二醇与水之间存在较强的氢键相互作用,在核周围可形成紧密的外壳,很好的阻止了疏水内核的水解和酶促降解。同时保护胶束不被网状内皮系统清除,
从而增加包封药物在血液循环系统中的存在时间,保持有效的血液浓度,减少药物次数。
胶束的内核是疏水药物的结合部位,疏水段的性质直接影响着胶束的稳定性、载药量及药物释放特性等。当亲水段一定时,增长疏水链则疏水性增强,形成胶束的CMC值明显降低。聚合物胶束型给药系统中,决定载药量的最主要因素是疏水段与药物分子之间的兼容性。该兼
容性可用Flory-Huggins作用参数(χsp )来衡量: χsp =(δs-δp )Vs /RT其中δs、δp 分别是溶质和疏水性聚合物的Scat-chard-Hildebrand溶度参数,Vs 是溶质的摩尔体积, R是气体常数, T是开尔文温度。当δs =δp 时,兼容性达到最大, 聚合物胶束的载药量也达到最大。此外,疏水段和药物分子之间的化合作用,以及疏水链的长短也会影响药物的载药量。由于药物分子性质各异,没有哪一种疏水段能最大限度地包封所有类型的药物。因此,需要从药物分子的性质出发,选择合适的聚合物载体来达到理想的输送。疏水段还影响着胶束释放药物的特性。例如,PEG-2000与不同链长的脂肪酸形成的复合物FA-PEG-FA,在水中自发形成稳定的胶束,疏水段(脂肪酸)由肉豆蔻酸(C14 )变化为硬脂酸(C18 ) ,再到二十四烷酸(C24 )时,所包封药物的释放速率明显减小,并且疏水段为C14酸的胶束释放药物时存在明显的突释现象。目前研究较多的疏水段包括可生物降解的聚酯和氨基酸等,如聚丙交酯(PLLA)、聚乙交酯(PGA)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸乙醇酸酯(PLGA)、聚天冬氨酸(PAsp )、聚卞基天冬氨酸( PBLA)和聚谷氨酸(PGlu)等。脂肪族聚酯易于水解,产物无毒、具有良好的生物兼容性;氨基酸作为核片段,易于化学修饰并且可利用物理协同作用和化学方法包封药物两者在抗肿瘤药物的输送系统中有广泛应用。近些年来,具有特殊敏感性如温敏性、pH敏感性的两亲聚合物受到人们的很大关注。温敏性聚合物在外界温度改变时会发生亲水性-疏水性的转化,此转化的温度称为低临界溶解温度(LCST)。例如,具有温敏性的N - 异丙基(NIPAAm)的LCST是32℃,外界温度高于32℃时该聚合物具有疏水性,温度低于32℃时则呈现亲水性。以N -异丙基丙稀酰胺为外壳的胶束,在靶部位可通过改变温度使其由亲水性转为疏水性,使药物迅速释放出来。
胶束的制备方法
化学结合法:
药物分子与聚合物的疏水链官能团在一定条件下发生化学反应,将药物共价结合在聚合物上,从而有效控制药物释放速度。此法需要合适的官能团方能进行
反应,应用受到一定限制。等合成了聚(DL-乳酸-共-羟乙酸)-b-聚乙二醇(PLGA-PEG) 共聚物,将阿霉素共价连接到PLGA 。化学结合法胶束载药量高于物理包埋法。
物理包裹法:
利用胶束疏水内核和难溶药物的疏水相互作用及氢键力,将药物增溶于聚合物胶束中。主要包括以下五种制备方法
空白胶束载药法:
   将嵌段共聚物先制备成空白胶束溶液,再将药物用合适的溶剂溶解加入空白胶束溶液中,平衡一段时间后药物进入胶束中,有机相挥发制备聚合物胶束的方法。
透析法
   指将嵌段共聚物和药物溶解在与水混溶的有机溶剂后装入透析袋中用水透析。该法为实验室制备聚合物胶束的常用方法。
   通过透析法制备了PNIPAAm-b-PMMA温敏型胶束,胶束载药量高达 55%,并在较高的温度下90%的药物被释放出来。(PNIPAAm-b-PMMA温敏型胶束在含水介质中透射电镜图象)
1. 乳化法
   指将药物溶解在与水不混溶的有机溶剂中,聚合物可以溶解在有机相或水相,在搅拌的条件下将有机相加入水相,然后抽真空将有机相挥发。
2. 溶剂挥发法
   指将药物和聚合物溶解于易挥发的有机溶剂中,再将有机溶剂挥去,形成聚合物药物膜,然后通过剧烈搅拌将膜重新分散在水中。
3. 冻干法
   指将药物和聚合物溶于可用于冻干的有机溶剂(一般是) 后,再与水混合,冻干后聚合物胶束分散于等渗的水性介质中。
静电作用法
利用药物与带相反电荷的聚合物胶束疏水区通过静电作用而紧密结合,制得 胶束。此法操作简单,所得胶束稳定,但条件不易满足,使用不多。
不同方法制备的聚合物胶束的释药特点
1、化学结合的胶束释药特点      
化学结合法制备的载药胶束主要通过两种方式释药:聚合物胶束降解后胶束结合药物的共价键断开释药;或胶束结合药物的共价键断开,然后药物从胶束扩散释药。体外释放实验表明,许多聚合物胶束体现出缓释的特点。
2、物理结合的胶束释药特点     
物理包埋法制备的胶束常常通过扩散作用释药。一般来说,物理包埋法制备的胶束比化学结合法制备的胶束释药更快,释药速度与3 个因素有关:
 (1)药物与疏水核的相容性良好的胶束核与药物相容性可明显地延缓药物的释放。将PEO-b-P(Asp) 疏水核引入饱和脂肪酸,结果包载的脂肪族药物两性霉素B 的溶血性降低,意味着药物的释放速度变小。
(2)氢键作用力胶束核与药物之间具有强的氢键作用力也可以延缓药物释放。制备了PDLLA 区含有游离羧基的PEO-PDLLA 胶束,并发现随着游离羧基浓度提高,药物载药量提高而释药速率降低,可能是因为胶束核和药物的氢键作用力增强所致。 
(3)载药量研究表明,药物的载药量也会对释药速率产生影响。阿霉素于聚丙交酯/ 聚乙二醇/ 聚丙交酯( PLLA-b-PEO-b-PLLA) 胶束中载药量为1 %和3 %时,分别在6、8 天释放了50 %、17 %的药物。
静电作用法制备的胶束      
静电作用法制备的胶束通过药物与生理介质中游离的离子或蛋白交换释药。强疏水的胶束核可加强核与药物的静电作用,通过使药物与介质中的离子交换受阻达到缓释。通过静电作用法制备了顺铂的PEO-b-P(Asp) 载药胶束,体外释药实验表明药物在20 h后释放了50 %。增加聚合物中疏水片段P(Asp) 的比例,药物释放速度进一步降低。采用更为疏水的聚氧-b-聚谷氨 酸(PEO-b-P(Glu) ) 作为载体,药物的释放持续了150 h。
利用树状聚合物单分子制备胶束
树状聚合物是两亲性分子,表面亲水,内部疏水,作用类似于胶束,每个胶束由单分子树状聚合物构成,因而称为单分子胶束。树状聚合物具有以下优点:能在较大的范围内和多种溶剂中保持分散状态,不聚集,不受临界胶束浓度的影响。以甲氨蝶呤(MTX) 为模型药物,研究了聚酰胺-胺型(PAMAM) 树状大分子与MTX的复合及体外释放。该复合物在pH = 7.4 ,10 m mol/L Tris-HCl中非常稳定,表现出明显的缓释效果。当溶液中的离子强度增加时,会破坏PAMAM-MTX复合物的稳定性,缓释作用部分或全部失去, 说明PAMAM树状大分子与MTX之间的相互作用属于静电作用。
利用嵌段的溶解能力的温度依赖性制备胶束
相当一部分嵌段共聚物在溶液中有热敏性, 具有LCST 相行为,超过此温度即 可形成具有壳-核的胶束结构。利用pHPMAmDL-b-PEG的温度依赖性,将pHPMAmDL-b-PEG溶于等渗的醋酸铵缓冲液中,紫杉醇溶于乙醇中加入缓冲液,加热到50℃后冷却就得到了紫杉醇聚合物胶束,胶束载药量达到 22%,体外释药实验表明药物在5、20h释放了30 %、70%。
二亲嵌段共聚物列表:
PS-b-PAA
polystyrene-block-poly(acrylic acid)
聚苯-b-聚丙烯酸
PS-b-PMMA
Polystyrene-block-Poly(methyl methacrylate)
聚苯乙-b-聚甲基丙烯酸甲酯
PS-b-PEG
Poly(styrene)-block-poly(ethylene glycol)
聚苯乙-b-聚乙二醇
PDLLA-b-PAA
Poly(D,L-lactide-block-acrylic acid)
DL型聚乳酸-b-聚丙烯酸
PGA-PEG-PGA
Polyglycolide-block-poly(ethylene glycol)-block-polyglycolide
聚乙交酯-b-聚乙二醇-聚乙交酯
PS-b-PDLLA
Poly(styrene)-b-poly(D,L-lactide)
聚苯-b-DL型聚乳酸
PS-b-PLLA
Poly(styrene)-b-poly(L-lactide)
聚苯乙-b-L型聚乳酸
mPEG-PEI
Methoxy poly(ethylene glycol)-b-polyethyleneimine
聚乙二醇-b-聚亚胺
PCL-b-PEI
Poly(ε-caprolactone)-b-polyethyleneimine
聚已内酯-b-聚亚胺
PLGA-b-PLL
Poly(lactide-co-glycolide)-b-poly(lysine-Z protected) 
聚乳酸-羟基乙酸-b-聚赖氨酸
PS-PPBD
Poly(styrene)-2-phenyl-2-propyl benzodithioate
mPEG-b-PGUA
Poly(ethylene glycol)-poly(glutamic acid)
聚乙二醇-b-聚谷氨酸
PGUA-PEG-PGUA
Poly(glutamic acid)-b-poly(ethylene glycol)-b-poly(glutamic acid)
聚谷氨酸-b-聚乙二醇-b-聚谷氨酸
mPEG-PLCL
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)  LA:CL 50:50
聚乙二醇-b-聚乳酸-聚已内酯
PLCL-PEG-PLCL,LA:CL 50:50
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-b-poly(lactide-co-caprolactone)
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇-b-聚乳酸-聚已内酯
PLCL-PEG-MAL
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-MAL  LA:CL 50:50
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇-马来酰亚胺
PLCL-PEG-NHS
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-NHS   LA:CL 50:50
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇-活化酯
PLCL-PEG-COOH
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-Acid   LA:CL 50:50
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇-羧基
PLCL-PEG-NH2
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-Amine   LA:CL 50:50
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇-氨基
PLCL-PEG-Folate
Poly(lactide-co-caprolactone)-b-poly(ethylene glycol)-Folate   LA:CL 50:50
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇-叶酸
PLAL-mPEG
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)   LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇
PLAL-PEG-PLAL
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)-Poly(lactide-co-allyl lactide) LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇-b-聚乳酸-聚烯丙基丙交酯
PLAL-PEG-NH2
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)-Amine  LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇-氨基
PLAL-PEG-COOH
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)-Acid  LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇-羧基
PLAL-PEG-MAL
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)-MAL  LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇-马来酰亚胺
PLAL-PEG-Folate
Poly(lactide-co-allyl lactide)-b-poly(ethylene glycol)-Folate  LA:AL 50:50
聚乳酸-聚烯丙基丙交酯-b-聚乙二醇-叶酸
PCLA-mPEG
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)  CL:LA  50:50
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇
PCLA-PEG-NH2
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)-Amine  CL:LA  50:50
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇-氨基
PCLA-PEG-MAL
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)-MAL  CL:LA  50:50
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇-马来酰亚胺
PCLA-PEG-COOH
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)-Acid  CL:LA  50:50
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇-羧基
PCLA-PEG-NHS
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)-NHS  CL:LA  50:50
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇-活化脂
PCLA-PEG-Folate
Poly(caprolactone-co-D,L-lactide-)-b-poly(ethylene glycol)-Folate  CL:LA  50:50
聚乳酸-聚已内酯-b-聚乙二醇-叶酸