一种电荷引导的微纳米可黏附水凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于药用载体技术领域，提供了一种电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球及其制备方法与应用，该水凝胶微球制备方法如下：(1)以硼酸酯和葡聚糖反应形成两亲性嵌段共聚物，加入硬脂胺，得到以两亲性嵌段共聚物为核心的带正电荷的脂质体；(2)以透明质酸和甲基丙烯酸酐合成水凝胶，利用微流控装置，将水凝胶和脂质体混合，制备水凝胶微球，紫外光交联，形成交联水凝胶微球；(3)在交联水凝胶微球表面接枝多巴胺，获得电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球。本发明专利技术建立了一种高效的软骨粘附、软骨基质穿透、软骨细胞靶向的给药系统，解决了药物难以渗透软骨基质的难题，是一种极具潜力的软骨药物高效递送材料。软骨药物高效递送材料。软骨药物高效递送材料。

【技术实现步骤摘要】
一种电荷引导的微纳米可黏附水凝胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于药用载体
，具体涉及一种电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]众所周知，利用生物材料加载药物，配合生物材料的功能化，是提高药物疗效的主要途径。其中，提高药物利用率是生物材料最重要的功能之一，它可以减少药物的用量，减少药物的毒副作用。提高药物穿透组织的能力是目前提高药物利用率最重要的方法之一。常规生物材料(如水凝胶和静电纺丝)可有效地将药物渗透到病变部位，如具有良好渗透性的组织(如皮肤、粘膜、肌肉等)。然而，一些组织或器官(如肿瘤和大脑)由于其特殊的生物结构或组成，往往导致药物渗透困难。
[0003]软骨也同样面临着药物渗透困难的问题。软骨是一种没有血管、神经和淋巴的组织，其基质由胶原蛋白、纤维网和蛋白多糖组成。胶原纤维网络由大量的II型胶原和少量的
Ⅸ
型、
Ⅺ
型胶原组成，孔径为60～200nm，形成高密度的细胞外基质。蛋白多糖中存在大量的带负电荷的硫酸软骨素粘多糖链，使软骨基质具有很强的负静电屏障作用。因此，这两个巨大的屏障阻碍了软骨的药物渗透。目前，由于尚缺乏有效的给药系统来突破这些障碍，难以满足临床对软骨疾病药物疗效的需求。
[0004]设计合适的药物递送载体，是克服软骨给药两大障碍和实现有效给药的重点。目前，药物传递载体通常设计在纳米尺度上，以克服软骨基质的致密结构带来的给药障碍。Lin et al.设计了可降解的聚(n
‑/>异丙基丙烯酰胺)纳米颗粒，用于负载抗炎肽，使得软骨细胞摄入的纳米颗粒可以抑制软骨炎症。鉴于软骨基质的负电荷性质，人们在药物上修饰阳离子基团以增加其渗透性。Bajpayee et al.以带正电的亲和素作为模型药物，研究了电荷驱动的软骨运输和药物运输，证明了带正电的亲和素能更好地被软骨吸收，并且在软骨中停留的时间更长。此外，Bajpayee et al.通过将地塞米松前药与带正电的壳聚糖共价结合，使药物更好地渗透到软骨基质中。因此，使用带正电荷的纳米粒子修饰药物是克服两大软骨障碍的可能解决方案之一。然而，实验证明，纳米粒子可能引起的炎症反应和带正电荷的药物修饰导致的疗效降低或改变都是该方案的严重缺陷。
[0005]脂质体由于其高生物相容性、不易引起炎症反应、物理化学性质(如大小、导电性、渗透性)具有可塑性，目前已被认为是软骨药物的理想载体之一。Ji et al.使用饱和磷脂酰胆碱改性脂质体，负载抗炎药物，以达到持续药物释放和改善骨关节炎环境的润滑性的作用。此外，Elron
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Gross et al.应用载药地塞米松和双氯芬酸脂质体治疗软骨病表现出显著提高疗效，降低了药物初始剂量。Elsaid et al.使用罗丹明标记的脂质体来证明脂质体穿透软骨基质的能力，结果表明，细胞极化肽修饰的脂质体具有较强的软骨细胞结合能力。因此，带正电的脂质体载体可以克服软骨致密结构的阻碍和带负电的软骨，穿透软骨基质，实现药物的控释，是一种理想的软骨疾病药物纳米载体。
[0006]骨关节炎(OA)的发病机制之一是软骨细胞的氧化应激反应，导致软骨细胞凋亡，
软骨基质降解，关节软骨损伤加重。目前，有效的OA治疗方法之一，是向关节腔注射抗氧化剂，清除软骨细胞中的ROS(生物体内活性氧)。研究表明，当归多糖、姜黄素、没食子酸(GA)等抗氧化剂能显著抑制氧化应激诱导的软骨细胞凋亡，改善OA疾病的进展。然而，这些抗氧化剂具有化学活性，容易与滑液中所含成分发生反应，从而降低了药物对ROS的去除效率。此外，它们不能积极穿透软骨基质，这进一步降低了药物的效果。
[0007]使用含抗氧化剂的带正电荷脂质体可有效地实现药物渗透软骨基质。然而，关节腔内的纳米颗粒由于直径过小很容易被毛细血管和淋巴管清除，只有当净流入足够大时，才能确保在被清除前有足够的治疗药物浓度，而大剂量注射药物会增加药物的毒性副作用。可注射的水凝胶微球载体目前已被引入，以克服毛细血管和淋巴管的药物去除。如Yang et al.利用水凝胶的微球特性作为微米大小的颗粒，可以长时间停留在关节腔内，通过表面改性，水凝胶微球可在关节腔内起到轴承润滑作用。Zhang et al.将药物装入水凝胶微球中，既能防止药物被移除，又能控制药物的释放。适当大小的水凝胶微球可以最大限度地避免被血管或淋巴管清除，从而延长半衰期；然而，微米级粒子载体既不能穿透软骨，也不能与软骨结合，它悬浮在滑膜液中，不断将药物释放到关节腔内，不利于药物的利用。
[0008]因此，如何利用生物材料载体，延长抗氧化剂在关节腔内的滞留时间，同时使药物能穿透软骨基质并靶向软骨，是目前亟待突破的技术瓶颈。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的就是为了解决上述技术问题，从而提供一种电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球及其制备方法与应用。本专利技术创造性地构建了具有电荷导向的二级纳米结构的可注射黏附水凝胶微球。在电荷引导下，带正电荷的二级纳米结构从水凝胶微球中释放并渗透软骨，从而建立了一种高效的软骨粘附、软骨基质渗透、软骨细胞靶向的给药系统，解决了药物难以渗透软骨基质的难题。
[0010]本专利技术的目的之一是提供一种电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球的制备方法，其包括以下步骤：
[0011](1)以疏水性硼酸酯和亲水性葡聚糖进行接枝反应，形成两亲性嵌段共聚物，然后以硬脂胺作为脂质层调节电荷的阳性成分，得到以两亲性嵌段共聚物为核心的带正电荷的脂质体；
[0012](2)采用透明质酸和甲基丙烯酸酐合成水凝胶，利用微流控装置，将所述水凝胶和步骤(1)所得脂质体混合，制备水凝胶微球，进行紫外光交联，形成交联水凝胶微球；
[0013](3)在交联水凝胶微球表面接枝多巴胺，获得电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球。
[0014]由于软骨基质致密的结构和所携带的高密度负电荷的特点，均严重阻碍药物渗透进入软骨组织。目前，难以有效突破这些阻碍，进行软骨细胞靶向给药。本专利技术首次构建了一种具有电荷导向的二级纳米结构的可注射可黏附水凝胶微球，其是一种微/纳米组合水凝胶微球，本专利技术建立了一种高效的软骨粘附、软骨基质渗透、软骨细胞靶向的给药系统，很好解决了药物难以渗透软骨基质的难题。
[0015]本专利技术的水凝胶微球作为给药系统，在电荷引导下，带正电荷的二级纳米结构从水凝胶微球中释放出来并穿透软骨，而微球表面独特的多巴胺修饰结构可以将微球附着在
软骨表面。带正电的脂质体可携带药物穿透软骨基质，在ROS刺激下释放药物，作用于软骨细胞。在实施例中，本专利技术通过大鼠OA模型进一步验证了电荷引导微/纳米水凝胶微球对OA的作用。本专利技术的电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球可显著渗透软骨基质，提高GA疗效，抑制氧化应激诱导的软骨细胞凋亡，缓解OA进展。总的来说，电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球可以提供一种潜在的生物材料，用于软骨药物的高效输送。
[0016]本专利技术的上述合成方法中，首先，成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以疏水性硼酸酯和亲水性葡聚糖进行接枝反应，形成两亲性嵌段共聚物，然后以硬脂胺作为脂质层调节电荷的阳性成分，得到以所述两亲性嵌段共聚物为核心的带正电荷的脂质体；(2)采用透明质酸和甲基丙烯酸酐合成水凝胶，利用微流控装置，将所述水凝胶和步骤(1)所得脂质体混合，制备水凝胶微球，进行紫外光交联，形成交联水凝胶微球；(3)在所述交联水凝胶微球表面接枝多巴胺，获得所述电荷引导的微/纳米可黏附水凝胶微球。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述硼酸酯为4
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羟甲基苯硼酸频哪醇酯，所述硼酸酯与葡聚糖的质量比为2：1～4。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔文国，林峰，
申请(专利权)人：上海市伤骨科研究所，
类型：发明
国别省市：