一种高产率核壳结构载药PAN纳米纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高产率核壳结构载药PAN纳米纤维的制备方法，利用简单溶液体系，通过nanospider静电纺丝机进行静电纺丝制备凝胶纤维，将凝胶纤维真空干燥后得到核壳结构载药PAN纳米纤维，纤维直径在100‑800nm范围内。本发明专利技术制备的纺丝体系稳定，制备过程简单，无需添加乳化剂，成本较低，耗能少；同时该方法所得纤维的产率较高，每分钟可达0.5‑1g。本发明专利技术具有核壳结构的PAN纳米纤维的药物缓释性能较好，在药物缓释领域有着潜在的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于核壳结构载药纳米纤维的制备领域，具体的是涉及一种高产率核壳结构载药PAN纳米纤维的制备方法。
技术介绍
静电纺丝法制备的纳米纤维是一种良好的载药材料。传统的静电纺丝载药纤维制备方法是将药物和载体高分子混合在相同的溶剂中，利用单轴静电纺设备电纺制成载药纤维。这种方法对溶剂的要求较苛刻，使应用范围受到限制；且得到的纤维为普通一维结构，通常会导致药物仅分布在纤维表面而造成突释。现在常用的是利用同轴静电电纺技术和乳液静电电纺技术将静电纺丝纤维制备成双层(核/壳)结构。同轴静电电纺时，将核层和壳层材料溶液分别装在两个不同的注射器中，纺丝系统则由两个同轴但内径不同的毛细管组成。药物在核层，有利于保持药物的活性，依靠壳层结构实现对内部药物分子的控制释放。2002年，Loscer-tales首次报道了一种采用同轴电喷技术制备食物添加剂微/纳米胶囊的方法。随后，Huang将其发展为制备核/壳结构载药纳米纤维的同轴静电纺丝技术(JBiomedMaterResA2006,77,169)。公开号为CN101509153A的专利中公开了一种以同轴静电纺丝技术制备壳一芯结构药物纳米纤维的方法。公开号为CN101028521A的专利中公开了一种基于同轴电纺电纺超细核壳纤维的口服结肠定位给药制剂及制备方法。同轴电纺可制备具有特殊结构和功能的超细纤维，在很多领域都有潜在的应用价值。但是同轴电纺对纺丝过程中核、壳溶液的流出速度、纺丝温度及溶剂性质要求苛刻，溶剂挥发量大造成的针头堵塞，操作工艺复杂，核-壳纤维产率较低。乳液静电电纺是使用传统的单轴静电电纺设备进行纺丝，直接制备核/壳结构纳米纤维的技术。首先将两种不能相互混溶的溶液制备成稳定的乳状液(W/O)，然后将得到的乳液进行电纺，得到与同轴静电电纺相似的核/壳结构的静电纺丝纤维。乳液静电纺丝避免了同轴静电纺丝过程中常出现的内、外纺丝喷头不同轴，内、外轴溶剂选择困难以及溶剂挥发量大造成的针头堵塞等问题。但是乳液体系是热力学不稳定体系，不能自发形成，因此在乳液的制备过程中需要用高速搅拌、高压均质或超声等方法提供大量的能量，通过拉伸和碰撞使大液滴破裂成小液滴，从而形成乳液；在实际应用中要消耗较高的能源。例如，Xu利用高压均质制备了乳液，乳液静电纺得到核/壳结构盐酸阿霉素载药纳米纤维(EURJPHARMBIOPHARM2008,70,165)。这种方法制备的乳液体系动力学稳定性较差，长时间放置会出现明显的絮凝和聚结，若出现絮凝和聚结，则需要重新配置乳液，重新纺丝，不利用长时间纺丝，这些问题限制了乳液静电纺丝制备载药纤维的实际应用。并且乳液制备过程中，需要加入乳化剂稳定乳液，例如十二烷基磺酸钠、司班等表面活性剂或者纳米四氧化三铁、碳纳米管等纳米粒子作乳化剂。例如，公开号为CN101509154A的专利中就公开了一种以乳液静电纺丝技术制备壳一芯结构药物纳米纤维的方法；公开号为CN104947229A的专利中公开了一种以一种通过Pickering乳液静电纺丝制备核壳结构载药纳米纤维的方法，乳液的制备过程添加了乳化剂，而这些乳化剂普遍存在生物毒性、使用安全性和团聚等问题。而乳化剂的团聚会影响乳液稳定性，使纤维产率降低。迄今为止，还未见可用于规模化制备高产率核壳结构载药纤维方法的报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高产率核壳结构载药PAN纳米纤维的制备方法。本专利技术在室温搅拌下制备可纺性纺丝溶液，纺丝体系为稳定的简单溶液体系，无需添加乳化剂，反应条件温和，成本低，耗能少，操作简单，纤维产率高。术语说明PAN：聚丙烯腈。本专利技术的技术方案为：一种高产率核壳结构载药PAN纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：(1)将水溶性药物溶于去离子水中，制成浓度为10μg/mL-80mg/mL的均一药物水溶液；(2)称量聚丙烯腈(PAN)，用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)搅拌溶解，制成浓度为6-10wt％的聚丙烯腈(PAN)高分子均一溶液；(3)在搅拌状态下，将步骤(1)制得的均一药物水溶液逐滴加入步骤(2)制得的聚丙烯腈(PAN)高分子均一溶液中，药物水溶液和聚丙烯腈(PAN)高分子溶液的体积比为(0.02-1)∶1，溶液室温搅拌6-24h后停止搅拌，形成纺丝溶液；(4)将步骤(3)制得的纺丝溶液利用无针纺静电纺丝机进行静电纺丝制备凝胶纤维；(5)将步骤(4)制得的凝胶纤维50-90℃真空干燥6-8h即得到核壳结构载药PAN纳米纤维。根据本专利技术，优选条件如下：步骤(1)中的水溶性药物为盐酸四环素类水溶性抗生素、阿霉素、表阿霉素抗肿瘤类药物、水溶性维生素中的一种或几种混合物。步骤(1)中药物水溶液浓度为100μg/mL-60mg/mL。步骤(2)中所选纺丝高分子聚丙烯腈(PAN)的黏均分子量为70000-100000KDa。步骤(2)中聚丙烯腈(PAN)溶液浓度为7-9wt％。步骤(3)中药物水溶液和聚丙烯腈(PAN)高分子溶液的体积比为(0.04-0.08)∶1。步骤(3)中室温搅拌时间为8-20h。步骤(4)中所述的无针纺静电纺丝机为NSLAB500型nanospider静电纺丝机。步骤(4)中所述的静电纺丝的步骤及工艺条件是：首先将纺丝溶液加入到储液槽中，采用线型电极作为纺丝电极，圆柱电极作为接收电极，聚丙烯无纺布作为接收基底；纺丝电压为60-90kV，纺丝电极与接收器之间的接收距离为20-30cm，线性电极的转速为1-20r/min，环境温度为20-35℃下进行静电纺丝，得到凝胶纤维。进一步优选的，步骤(4)中静电纺丝工艺条件为：纺丝电压为65-85kV，纺丝电极与接收器之间的接收距离为22-28cm，线性电极的转速为5-15r/min。步骤(5)中凝胶纤维真空干燥温度为60-80℃。以上本专利技术制备方法中未特别说明的均按照现有技术。本专利技术制备高产率核壳结构载药PAN纳米纤维的方法，利用简单溶液体系，通过NSLAB500型nanospider静电纺丝机进行静电纺丝制备凝胶纤维，将凝胶纤维真空干燥后得到核壳结构的药物纳米纤维。本专利技术制备方法的技术特点及优良效果如下：1.本专利技术将均一药物水溶液逐滴加入聚丙烯腈(PAN)高分子均一溶液中后，室温搅拌，得到均一稳定纺丝溶液；通过静电纺丝直接将溶液一步电纺得到核壳结构的载药纤维。2.纺丝溶液的制备过程不需要加任何乳化剂。3.本专利技术制备的纺丝溶液体系和制备方法简单，制备过程耗能低；纺丝溶液均匀稳定，可长时间存放。4.利用NSLAB500型nanospider静电纺丝机进行静电纺丝，根据高分子溶液浓度，可调节纺丝电压、接收距离等条件，工艺简单易调。5.本专利技术产率高，核壳纳米纤维产量能达到每分钟约为0.5～1g。6.本专利技术制备的具有核壳结构的载药PAN纳米纤维的药物缓释性能较好，在药物缓释领域有着潜在的应用前景。附图说明图1为实施例4所得核壳结构的载药PAN纳米纤维的放大高倍TEM照片。图2为实施例5所得核壳结构的载药PAN纳米纤维的放大高倍SEM照片。图3为实施例5所得核壳结构的载药PAN纳米纤维的放大高倍TEM照片。图4为实施例6所得核壳结构的载药PAN纳米纤维的放大高倍SEM照片。具体实施方式下面结合实施例对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高产率核壳结构载药PAN纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将水溶性药物溶于去离子水中，制成浓度为10μg/mL‑80mg/mL的均一药物水溶液；(2)称量聚丙烯腈(PAN)，用N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)搅拌溶解，制成浓度为6‑10wt％的聚丙烯腈(PAN)高分子均一溶液；(3)在搅拌状态下，将步骤(1)制得的均一药物水溶液逐滴加入步骤(2)制得的聚丙烯腈(PAN)高分子均一溶液中，药物水溶液和聚丙烯腈(PAN)高分子溶液的体积比为(0.02‑1)∶1，溶液室温搅拌6‑24h后停止搅拌，形成纺丝溶液；(4)将步骤(3)制得的纺丝溶液利用无针纺静电纺丝机进行静电纺丝制备凝胶纤维；(5)将步骤(4)制得的凝胶纤维50‑90℃真空干燥6‑8h即得到核壳结构载药PAN纳米纤维。

【技术特征摘要】
1.一种高产率核壳结构载药PAN纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将水溶性药物溶于去离子水中，制成浓度为10μg/mL-80mg/mL的均一药物水溶液；(2)称量聚丙烯腈(PAN)，用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)搅拌溶解，制成浓度为6-10wt％的聚丙烯腈(PAN)高分子均一溶液；(3)在搅拌状态下，将步骤(1)制得的均一药物水溶液逐滴加入步骤(2)制得的聚丙烯腈(PAN)高分子均一溶液中，药物水溶液和聚丙烯腈(PAN)高分子溶液的体积比为(0.02-1)∶1，溶液室温搅拌6-24h后停止搅拌，形成纺丝溶液；(4)将步骤(3)制得的纺丝溶液利用无针纺静电纺丝机进行静电纺丝制备凝胶纤维；(5)将步骤(4)制得的凝胶纤维50-90℃真空干燥6-8h即得到核壳结构载药PAN纳米纤维。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的水溶性药物为盐酸四环素类水溶性抗生素、阿霉素、表阿霉素抗肿瘤类药物、水溶性维生素中的一种或几种混合物。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中药物水溶液浓度为100μg/mL-60mg/mL。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所选纺丝高分子聚丙烯腈(PAN)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平平，李微，梅贞，王子方，王延风，路文娟，吴忠玉，孙捷，杨晓霞，
申请(专利权)人：山东省医学科学院药物研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37