一种可降解水凝胶微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种可降解水凝胶微球及其制备方法和应用。该可降解水凝胶微球由星型大分子单体聚合而成；微球的粒径范围为50～1200μm。该微球为多孔结构含有大量载药位点，可以在临床手术时，快速实现配位载药。该微球可以实现广谱载药，载药量大，可同时载多种小分子化疗药，也可载多种大分子生物药。该微球的降解时间可调控，药物释放时间可控。该微球的弹性好，压缩70％而不破裂。压缩70％而不破裂。压缩70％而不破裂。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解水凝胶微球及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种可降解的大分子单体以及使用该单体制备的可降解水凝胶微球，同时也涉及该可降解水凝胶微球的制备方法和应用，属于高分子材料


技术介绍

[0002]介入治疗是利用医学影像设备(例如数字减影血管造影设备等)，在精准的引导下，向需要治疗的病变进行穿刺、插管及其它介入方式，通过人体自然孔道或微小的创口将特定的医疗器械导入人体病变部位进行微创治疗的一系列技术的总称，特点是微创、高效、并发症少、疗效好，已发展成为和外科、内科并列的第三大支柱性学科。栓塞治疗是介入治疗最常用的方法，其是指通过栓塞剂阻塞肿瘤供血靶动脉，使其坏死，同时传输药物进行治疗的介入治疗方法。栓塞剂材料的选择决定了介入栓塞的治疗效果。
[0003]目前，临床上主要使用的栓塞剂是不可降解的。不可降解的微球虽然具有栓塞功能和载药功能，尽管有效性和性能已在临床文献中得到证实。但在临床应用时仍存在以下问题：(1)药物释放速度问题：在药物释放时经常会存在药物突释的问题，前期药物释放量比较大。(2)侧枝循环问题：由于不可降解微球栓塞时间长，在肿瘤供血靶动脉被阻塞后，该部原有吻合支的血管扩张，形成旁路，使血液迂回地通过这些旁路，恢复了循环使癌细胞区域又重新得到足够的血液供应而不发生坏死，失去栓塞功能。(3)载体停留时间问题：对于不可生物降解的栓塞剂，药物完全释放后微球一直留在体内，患者通常也会对体内残留的异物表示担忧。
[0004]近年来，出现了天然的或合成的材料用于制备可降解栓塞剂。可降解栓塞剂是指在生物体内经水解、酶解等过程逐渐降解为低分子量化合物和小分子化合物，降解产物能排出体内或者参加体内正常新陈代谢而消失的材料。目前商品化的可降解微球还很少，存在降解时间短或降解时间不可控的问题，比如淀粉微球，降解时间仅为35～40分钟；明胶微球的降解时间为4～12周。因此降解时间可调控的、可以负载各种化疗药物、释药速率可控的栓塞微球备受关注。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一个可降解的星型大分子单体以及用这种大分子单体制备的水凝胶微球。大分子单体中含有可降解的单酯基和/或双酯基，以及亲水的PEG链段，通过调整酯键的比例和PEG的分子量来调控水凝剂微球的降解时间；另外在大分子单体中引入了带负电的离子基团，可通过静电作用吸附任何水溶性的带正电的药物；大分子单体为多臂的星形结构，在水凝剂微球中会形成相对大孔网络结构；有利于大分子生物药的物理吸附。因此该水凝胶微球可以实现广谱载药，载药量大，可同时载多种小分子化疗药，也可载多种大分子生物药；该水凝剂微球降解时间可调控，药物释放时间可控，可作为可降解栓塞剂和/或药物载体，在临床手术时，快速实现配位载药。
[0006]为实现上述目的，本专利技术包括如下的技术方案：
[0007]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种可降解水凝胶微球，该水凝胶微球由至少一种式I所示的可降解星型大分子单体聚合而成，水凝胶微球的粒径范围为50～1200μm；溶胀后水凝胶微球含水量90～99％，密度为1.01～1.15g/ml。该水凝胶微球为多孔结构；
[0008][0009]其中，R1,R2,R3,R4分别为H或Me；S为磺酸基或羧基及对应的钠盐或钾盐；n,m分别为20～1000中的正整数；a,b分别为0～100的整数；c为0～500的整数；d为0或1；e为2～4的整数；k为1～6中的整数。
[0010]本专利技术提供的可降解水凝胶微球由至少一种上述的可降解星型大分子单体通过聚合反应制备而成，该星形大分子单体为多臂结构，在链段中含有带负电的磺酸基或羧酸基、亲水性PEG链段、可降解的酯键和可聚合的双键。星型大分子单体中的酯键发生水解反应而断裂，进而带来微球的降解。
[0011]如上所述的可降解水凝胶微球，优选地，形成所述可降解水凝胶微球还可进一步包括亲水性单体和/或疏水性单体，以协助星形大分子单体来进行微球含水量和降解时间的调控。所述亲水性单体一般指含有羟基、氨基或者酰胺基等单体，以提高微球的亲水性和含水量，所述亲水单体包括但不限于丙烯酸
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羟乙酯、甲基丙烯酸
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羟乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸
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羟丙酯、甲基丙烯酸
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羟丙酯、N
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羟甲基丙烯酰胺、N
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三羟甲基丙烯酰胺、聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、2
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丙烯酰胺基
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甲基丙磺酸钠盐中的一种或多种。所述疏水单体一般是指具有疏水基团的单体，比如甲基、甲氧基、亚甲基、环氧基等，所述疏水单体包括但不限于丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、甘油单丙烯酸酯、甘油单甲基丙烯酸酯等。
[0012]亲水性单体和/或疏水性单体的选择要考虑其生物安全性，期望微球的降解产物不能引起对宿主的毒性或者伤害等副作用。亲水性单体和/或疏水性单体的投料比例可以是0～90wt％，5～40wt％更优，含量太低达不到调控微球性能的目的，太高会降低了星形大分子单体的比例，影响微球的降解性能和载药性能。
[0013]如上所述的可降解水凝胶微球，除了上述几种单体，还可加入其它可降解的交联剂以进一步调控微球的交联度和降解时间，所述交联剂包括但不限于聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酰胺；双(2
‑
甲基烯丙基)碳酸酯的一种或几种。
[0014]如上所述的可降解水凝胶微球，优选地，所述可降解星型大分子单体在微球中的比例为10～100wt％，优选30～100wt％。
[0015]如上所述的可降解水凝胶微球，优选地，所述可降解水凝胶微球可以通过静电作用吸附带正电的药物，比如盐酸多柔比星、盐酸表柔比星、盐酸伊立替康、盐酸博莱霉素、盐酸环磷酰胺等；也可通过氢键等吸附大分子药物，比如贝伐单抗、PD
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1、PD
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L1等。
[0016]另一方面，本专利技术提供一种用于制备可降解水凝胶微球的星型大分子单体，其是式I所示化合物。
[0017]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种可降解水凝胶微球的制备方法，该方法
包括：
[0018]A.将式I所示的可降解星型大分子单体、引发剂和极性溶剂配合成预聚物体系；
[0019]B.将分散剂和非极性溶剂混合得到油相体系；
[0020]C.将预聚物体系加入到油相体系中，搅拌速度为50～1000rpm，乳化20～120分钟，然后引发聚合1～50h得到微球中间体；
[0021]D.将步骤C得到的微球中间体进行清洗、分筛、灌装、干燥和灭菌，得到粒径均一的水凝胶微球。
[0022]如上所述的制备方法，优选地，所述引发剂为氧化还原引发剂、热分解引发剂。更优选地，所述引发剂为过硫酸盐
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亚硫酸氢盐、氯酸盐
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亚硫酸氢盐、过氧化氢...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解水凝胶微球，其特征在于由至少一种式I所示的可降解星型大分子单体聚合而成，水凝胶微球的粒径范围为50～1200μm；其中，R1,R2,R3,R4分别为H或Me；S为磺酸基或羧酸基及对应的钠盐或钾盐；n,m分别为20～1000中的正整数；a,b分别为0～100的整数；c为0～500的整数；d为0或1；e为2～4的整数；k为1～6中的整数。2.如权利要求1所述的可降解水凝胶微球，其特征在于：所述可降解水凝胶微球由至少一种式I所示的可降解星型大分子单体、亲水性单体和/或疏水性单体聚合而成；该亲水单体选自丙烯酸
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羟乙酯、甲基丙烯酸
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羟乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸
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羟丙酯、甲基丙烯酸
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羟丙酯、N
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羟甲基丙烯酰胺、N
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三羟甲基丙烯酰胺、聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠盐中的一种或多种；该疏水单体选自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、甘油单丙烯酸酯、甘油单甲基丙烯酸酯中的一种或多种。3.如权利要求2所述的可降解水凝胶微球，其特征在于：所述亲水性单体和/或疏水性单体在微球中比例为0～90wt％，优选5～40wt％。4.如权利要求2所述的可降解水凝胶微球，其特征在于：所述水凝胶微球由式I所示的可降解星型大分子单体、亲水性单体、疏水性单体和交联剂聚合而成，该交联剂选自聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酰胺和双(2
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甲基烯丙基)碳酸酯中的一种或几种。5.如权利要求1～4中任意一项所述的可降解水凝胶微球，其特征在于：所述可降解星型大分子单体在微球中的比例为10～100wt％，优选30～100wt％。6.如权利要求1～5中任意一项所述的可降解水凝胶微球，其特征在于：所述可降解水凝胶微球通过静电作用吸附带正电的药物，优选地，该带正电的药物为盐酸多柔比星、盐酸表柔比星、盐酸伊立替康、盐酸博莱霉素或盐酸环磷酰胺；和/或通过氢键吸附大分子药物，优选地，该大分子药物为贝伐单抗、PD
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1或PD
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L1。7.一种用于制备可降解水凝胶微球的星型大分子单体，其特征在于：其是式I所示化合物。8.如权利要求1～6中任意一项所述的可降解水凝胶微球的制备方法，其特征在于包括如下步骤：A.将式I所示的可降解星型大分子单体、引发剂和极性溶剂配合成预聚物体系；B.将分散剂和非极性溶剂混合得到油相体系；C.将预聚物体系加入到油相体系中，搅拌速度为50～1000rpm，乳化20～120分钟，然后引发聚合1～50h得到微球中间体；D.将步骤C得到的微球中间体进行清洗、分筛、灌装、干燥和灭菌，得到粒径均匀的水凝
胶微球。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述步骤A的操作为：将式I所示的可降解星型大分子单体、亲水性单体、疏水性单体、引发剂和极性溶剂配合成预聚物体系。10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述引发剂为氧化还原引发剂、热分解引发剂；优选地，所述引...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭平，杨华，石俊，
申请(专利权)人：苏州浩微生物医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：