本發(fā)明涉及一種包裹載藥納米材料的高分子水凝膠栓塞微球及其制備方法和應用，屬于微球技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

納米藥物在體外研究中具有較好的動物實驗結(jié)果，但進入人體后仍然達不到預期的效果，主要原因是納米藥物在進入人體循環(huán)后被人體免疫系統(tǒng)干擾，難以發(fā)揮納米藥物的優(yōu)異性能。納米藥物在靜脈注射進入人體后需要經(jīng)過血液循環(huán)、穿越血管壁、滲透進入腫瘤組織等多個步驟，而在血液循環(huán)過程中就被大量消耗，實際被腫瘤組織利用的藥物比例極低。

公布號cn101953845a的發(fā)明描述了一種以超液態(tài)碘化油為載體，抗癌藥物為順鉑并加入自噬抑制劑的方法。中國專利028179676與018236316描述了一種使用紫杉醇油性組合物提高藥物在碘油中溶解性的方法，其問題在于碘油難以在機體中降解，無法進行二次栓塞。本發(fā)明使用可逐漸降解控釋的水凝膠微球，與有一定水溶性的納米藥物(化療藥物)相容性好，負載率較高，可達到藥物的緩釋與二次栓塞的效果。中國專利2012100122870使用反相懸浮聚合法制備了可用于腫瘤栓塞化療的微球，但不涉及納米藥物的輸運。公布號04780912a、cn104994841a與cn106659688a的發(fā)明均采用可生物降解的白蛋白與陰離子性高分子(葡聚糖硫酸酯、硫酸皮膚素、硫酸角質(zhì)素、硫酸軟骨素、硫酸乙酰肝素、肝素等)作為微球基質(zhì)，使用微流控方法或微膠囊造粒儀、乳化法等方法制備微球，利用陰離子性高分子的靜電引力負載水溶液中化療藥物，可以用于肝癌等實體腫瘤的栓塞化療。中國專利2012102579240中使用復乳化的方法形成w/o/w型的多囊脂質(zhì)體，粒徑為5-100μm，包裹有水溶性造影劑和抗腫瘤藥物，在制備栓塞微球的過程中可同時包裹藥物及水溶性造影劑(如碘海醇等)。但上述這些專利申請或公開都不涉及納米藥物，尤其是以納米顆粒為載體負載化療藥物的納米藥物體系在體內(nèi)的輸運。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中的納米藥物進入人體后，存在損耗高，利用率差，預期效果不夠理想的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是在于提供一種包裹載藥納米材料的高分子水凝膠栓塞微球及其制備方法和應用，所得高分子水凝膠栓塞微球能夠避免納米藥物在血管內(nèi)輸運過程中的損失，利用粒徑可控的栓塞微球通過介入的方法將納米藥物定點于腫瘤組織處釋放，以大大提高納米藥物的利用率，起到納米藥物化療與栓塞阻斷腫瘤供血的雙重作用。

技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種包裹載藥納米材料的高分子水凝膠栓塞微球，所述水凝膠栓塞微球以高分子材料為微球基體，其中包裹有負載藥物的納米材料。該水凝膠栓塞微球具有一定的力學強度和對血管壁的黏附力，可用于血管的特定位置的栓塞。

所述水凝膠栓塞微球的粒徑分布在30-1500微米之間。

所述高分子材料為聚合物類，選自白蛋白、明膠、白芨膠、褐藻膠、海藻酸鈉、葡聚糖、殼聚糖及其衍生物等中的一種。

所述納米材料為碳納米材料、無機納米材料或高分子納米顆粒等，選自化學修飾的氧化石墨烯或者介孔二氧化硅顆粒等。

所述藥物為腫瘤化療藥物，選自阿霉素、伊立替康、紫杉醇或順鉑等。

所述高分子材料的質(zhì)量占整個微球質(zhì)量的1-30％；所述納米材料中藥物與納米材料的重量比是0.1-0.9(藥物與納米材料重量比，就是通常說的載藥量為10-90％)。

所述包裹載藥納米材料的高分子水凝膠栓塞微球的制備方法，包括以下步驟：

將已有文獻報道的負載藥物的納米材料加入到含有高分子材料的溶液中，混合均勻作為水相，然后選取油相，利用微流控方法形成微液滴；

若高分子材料為明膠類物質(zhì)，則先將上述微液滴凝固，然后提取至水相，之后在水中加入交聯(lián)因子進行交聯(lián)，即得所述水凝膠栓塞微球；

若高分子材料為非明膠類物質(zhì)，則在生成上述微液滴的同時加入交聯(lián)因子進行交聯(lián)，然后提取至水相，即得所述水凝膠栓塞微球；

所述交聯(lián)因子為化學交聯(lián)，熱交聯(lián)或者光固化交聯(lián)。

所述微流控方法中，水相的流速是0.05-1ml/h；油相的流速是2-10ml/h。

所述包裹載藥納米材料的高分子水凝膠栓塞微球在制備治療腫瘤藥物中的應用。

本發(fā)明可以使用微流控方法、乳化交聯(lián)法、微膠囊造粒儀等方法制備載納米藥栓塞微球；

微流控方法中使用的芯片不僅可以是t型芯片，也可以是共流聚焦型等任何可生成微液滴類型的芯片；生成微液滴的微流控芯片中，一個流道其中為水相(分散相)，另外一個流道其中為油相(連續(xù)相)；連續(xù)相(油相)的成分可以是任何的難與水互溶且較穩(wěn)定的液體，如液態(tài)的烷烴、液體石蠟、硅油、中鏈甘油三酯等中的一種或多種的混合物；連續(xù)相(油相)中所使用的表面活性劑為hlb值在3-6的有助于生成油包水液滴型乳化劑，如司盤80、丙二醇單硬脂酸酯等等；分散相(水相)為明膠或白蛋白、白芨膠、褐藻膠、海藻酸鈉、葡聚糖、殼聚糖及其衍生物等的單一成分或混合成分的水溶液，且其中均勻分散有負載有藥物的納米材料；經(jīng)過微流控系統(tǒng)后得到分散在油相中的水相微球，分散比例是1:40至1:10；

如果分散相材料為明膠類物質(zhì)，其交聯(lián)過程為：選取明膠溶液濃度為5％-20％，其中均勻分散有1-50mg/ml的氧化石墨烯納米藥物，在35℃-55℃下生成油相中的微液滴后，在低于25℃以下的溫度下凝固，形成未交聯(lián)的明膠微球，提取該明膠微球至水相，之后在水中加入1-10％京尼平或醛類交聯(lián)劑進行交聯(lián)，即可得到在水中分散的載納米藥水凝膠栓塞微球；

如果分散相材料為非明膠類物質(zhì)，其交聯(lián)過程為：生成油相的微液滴的同時在體系中加入交聯(lián)因子成球，之后提取油相微球至水相即為載納米藥物的高分子水凝膠微球；所述交聯(lián)因子為化學交聯(lián)(如京尼平、戊二醛等)、熱交聯(lián)、光固化交聯(lián)等；

微球從油相至水相的轉(zhuǎn)移過程中，可使用互溶性介于水與油相之間且較穩(wěn)定不發(fā)生反應的溶劑，如使用短鏈烷烴和50％異丙醇(但不限于此類溶液)水溶液先后浸洗，提取油相微球至水相中，最終得到分散在水中的載納米藥物高分子水凝膠微球；

本發(fā)明所得微球可以降解，在胰酶等的作用下可以逐漸崩解釋放出其中的納米藥物；這種微球可以通過介入導管輸運到動物體內(nèi)，并聚集在血管局部，實現(xiàn)血管的栓塞，阻斷局部血流，切斷腫瘤組織供血，從而達到減少腫瘤組織局部營養(yǎng)供應，降低腫瘤組織生長速度的目的；在栓塞血管的同時，通過微球崩解釋放出納米藥物，利用納米藥物對腫瘤細胞的作用殺滅腫瘤細胞，從而達到消除腫瘤組織的目的；崩解后的微球逐漸被代謝、排泄，從而使血管復通，通過調(diào)節(jié)微球崩解速度和腫瘤組織殺滅的速度，可以消除腫瘤組織，同時避免永久栓塞對正常組織的影響；此外，崩解復通后的血管可以進行第二次栓塞(第一次栓塞以后，血管如果重新通暢，可以進行第二次栓塞，就是所謂的二次栓塞)，從而實現(xiàn)多次反復治療，最終徹底消除腫瘤組織；特別是用于有明確血供的實體腫瘤的治療，如原發(fā)性肝癌、轉(zhuǎn)移性肝癌、子宮肌瘤等。

本發(fā)明著眼于克服納米藥物在血管內(nèi)輸運過程中的損失，利用微球作為載體負載納米藥物，并利用微創(chuàng)介入的方法定點施放在肝癌供血血管，一方面栓塞血管，另一方面通過微球的崩解逐漸釋放出納米藥物，實現(xiàn)肝癌的栓塞化療。

技術(shù)效果：相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過微流控方法制備交聯(lián)的高分子水凝膠微球，可以有效控制微球的粒徑和粒徑分布，從而適應不同血管的栓塞需求。微球作為載體可以避免納米藥物在血管內(nèi)輸運過程中的影響，如被內(nèi)皮網(wǎng)狀系統(tǒng)吸收、經(jīng)肝/腎代謝、在血管中層積團聚等，從而提高納米藥物的利用率和治療效果。微球?qū)崿F(xiàn)血管栓塞可以提高局部藥物濃度并通過微球的崩解和納米藥物的藥物緩釋特征提供腫瘤組織局部的高濃度持續(xù)給藥，起到更好的腫瘤治療效果。

附圖說明

圖1：交聯(lián)的高分子水凝膠微球在顯微鏡下的照片；

圖2：含有納米藥物(dox@go)的微球照片；

圖3：微球經(jīng)導管輸運到動物體內(nèi)栓塞血管的造影效果。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例所描述的范圍。

實施例1：

交聯(lián)高分子水凝膠微球的制備方法：

第一步，微流控微液滴發(fā)生裝置的搭建：選用t型內(nèi)壁疏水的微流控芯片，雙通道注射泵，加熱裝置，搭建一組微流控系統(tǒng)；

第二步，配制連續(xù)相與分散相：

連續(xù)相(油相)：含4％的司盤80的液體石蠟；

分散相(水相)：含10％明膠的水溶液，使用微流控的溫度控制裝置加熱至45℃；

第三步，調(diào)試連續(xù)相的流速為所搭建微流控系統(tǒng)允許的最大值2.5ml/h，以達到最大的微球產(chǎn)出速度?？刂扑嗔魉贋?.056ml/h，即可微流道中形成單分散液滴，微球流出微通道后為室溫條件，溫度為20℃，明膠微球呈固態(tài)；

第四步，提取油相明膠微球至水相中，使用正辛烷和50％異丙醇水溶液先后提取交聯(lián)之前的明膠微球，將其轉(zhuǎn)移至水中；

第五步，在水中加入3％京尼平溶液于常溫下聚合，48h后交聯(lián)完成，如圖1所示。微球的粒徑約為60μm，呈完整的球形，粒徑分布非常均勻，呈單分散，且互相之間沒有粘連。將微球提取至存儲液(如pbs或生理鹽水等)中冷藏備用，即為分散于水中的高分子水凝膠微球。

實施例2：

含有石墨烯納米藥物的高分子水凝膠微球的制備方法：

第一步，微流控微液滴發(fā)生裝置的搭建：選用t型內(nèi)壁疏水的微流控芯片，雙通道注射泵，加熱裝置，搭建一組微流控系統(tǒng)；

第二步，配制連續(xù)相與分散相：

連續(xù)相(油相)：含4％的司盤80的液體石蠟；

分散相(水相)：含10％明膠的水溶液，其中加入2mg/ml的納米藥物(dox@go)(參照yang,x.y.,etal.,high-efficiencyloadingandcontrolledreleaseofdoxorubicinhydrochlorideongrapheneoxide.journalofphysicalchemistryc,2008.112(45):p.17554-17558.)，使用微流控的溫度控制裝置加熱至45℃；

第三步，調(diào)試連續(xù)相的流速為所搭建微流控系統(tǒng)允許的最大值2.5ml/h，以達到最大的微球產(chǎn)出速度?？刂扑嗔魉贋?.056ml/h，即可微流道中形成單分散液滴，微球流出微通道后為室溫條件，溫度為20℃，明膠微球呈固態(tài)；

第四步，提取油相明膠微球至水相中，使用正辛烷和50％異丙醇水溶液先后提取交聯(lián)之前的明膠微球，將其轉(zhuǎn)移至水中；

第五步，在水中加入4.5％京尼平溶液于常溫下聚合，24h后交聯(lián)完成，如圖2所示。提取至存儲液(如pbs或生理鹽水等)中冷藏備用，即為分散于水中的載納米藥物的高分子水凝膠微球。

圖2中的載納米藥高分子水凝膠微球，尺寸均一，對納米藥物的包裹率幾乎達到了100％，沒有造成藥物的浪費，且其中包裹的納米藥物(dox@go)在各個微球中分散較為均勻。

含有石墨烯納米藥物的高分子水凝膠微球的體內(nèi)介入：

動物模型為vx2肝癌模型。模型種植2-3周后，實驗兔術(shù)前禁食36h，禁水12h術(shù)前半小時肌肉注射青霉素80萬單位，地塞米松2mg，用戊巴比妥鈉(100mg/kg體重)靜脈注射麻醉。之后清理實驗兔右腿股處毛發(fā)，注射2％利多卡因3ml，按照無菌手術(shù)的原則于右腿股動脈處切開一約3cm的切口，2支絲線分別置于右股動脈近端和遠端的下方，結(jié)扎遠端絲線，使用18g穿刺針穿刺股動脈，待穿刺針的外鞘管進入血管腔，退出針芯，使用少量肝素抗凝后將外鞘管留作鞘，其尾部用三通帽封住。結(jié)扎近端絲線，固定外套管鞘。移除三通帽，用2.7f微導管進行穿刺到達腫瘤供血主動脈。將分散于生理鹽水中的載納米藥物的高分子水凝膠微球經(jīng)過導管灌注到目標血管。同時灌注水溶性造影劑碘海醇進行栓塞造影，栓塞終點為造影時未見明顯腫瘤血管。

使用股動脈穿刺方法將分散在生理鹽水中載納米藥水凝膠微球經(jīng)過導管輸送到目標血管后，栓塞血管的造影結(jié)果如圖3。圖中左圖栓塞前可見大量細小血管(深灰色陰影線)，右圖栓塞后只有較大的血管可見，在較大血管末端的小血管已經(jīng)被閉塞實現(xiàn)了栓塞。

實施例3：

與實施例2類似，但是其中使用的為負載伊立替康的納米藥物，得到包裹納米藥物的水凝膠微球；

實施例4：

與實施例2類似，但是其中使用的納米藥物為負載阿霉素的介孔二氧化硅顆粒，得到包裹納米藥物的水凝膠微球；

實施例5：

與實施例2類似，但是其中使用的高分子為殼聚糖，得到包裹納米藥物的水凝膠微球；

實施例6：

與實施例2類似，但是微流控芯片換為流動聚焦型芯片，得到包裹納米藥物的水凝膠微球。

實施例7：

與實施例2類似，但是其中使用的油相(連續(xù)相)為植物油，得到包裹納米藥物的水凝膠微球；

實施例8：

與實施例2類似，但是將油相中司盤80換為丙二醇單硬脂酸酯，得到包裹納米藥物的水凝膠微球；

實施例9：

與實施例2類似，但是交聯(lián)劑換為0.25％戊二醛溶液，得到包裹納米藥物的水凝膠微球。