静电喷雾技术制备海藻酸钙栓塞微球的研究

发布时间：2020-03-19 05:03

【摘要】：经导管肝动脉化疗栓塞术(transcatheter arterial chemoembolization,TACE)结合了靶向化学疗法的作用和动脉栓塞诱导的缺血性坏死的作用,具有低创伤、低风险、副作用小和治疗成功率高的特点,成为中晚期原发性肝癌治疗的首选疗法。随着TACE的发展,药物洗脱微球(drug-eluting bead,DEB)成为研究热点。海藻酸钠(NaAlg)是一种天然阴离子多糖,其良好的生物相容性、廉价易得、加工方便性、凝胶特性等,使得其在生物医用材料领域应用广泛。海藻酸钠凝胶微球具有良好的生物相容性、生物粘附性、无毒性和可降解性等,在临床栓塞剂的应用中具有广阔的前景。静电喷雾是一种仅涉及水相的操作简单且环保的技术,可通过操纵电喷雾参数,如电压和喷头的尺寸等,控制形成的颗粒的粒径和表面形貌,制备出一定粒径范围的微球。针对目前在海藻酸钙(CaAlg)凝胶微球基础研究方面的缺少以及在进行化疗栓塞时选取不同大小和性能的载药海藻酸钙栓塞微球方面缺少参考依据,本文旨在弥补此方向研究的缺少和提供相关参考依据。本文基于静电喷雾技术制备并用光学显微镜表征了各种不同粒径和形貌的CaAlg微球,研究了电喷雾参数,主要是电喷液NaAlg的型号(命名为126和128)、电喷液NaAlg的浓度、电喷液的进样速度、喷头的尺寸以及电压的变化与制备的海藻酸钙微球粒径及形貌的关系;并选择一定粒度范围的微球通过静电吸附法负载抗癌药物DOX(命名为DOX@CaAlg微球),用荧光分析仪测定吸附前后DOX溶液的浓度从而计算出微球吸附的药物含量,研究其载药行为;用直接释药法进行体外药物释放并研究载药微球的释放行为;进一步研究了空白CaAlg微球的生物相容性,DOX@CaAlg微球的细胞杀伤性以及CaAlg微球的灭菌工艺。研究结果如下:(1)CaAlg微球的制备和形貌表征结果表明,本法在一定电喷参数范围内制备的微球粒径为130~1600μm。电喷液浓度适中(2%,2.5%(w/w))时形成的微球圆润均匀,电喷液浓度过低易产生凸起和破碎的微球,电喷液浓度过高时在高电压下会形成椭圆型微球。电喷液浓度相同时,126型电喷液NaAlg制备的微球比128型电喷液NaAlg制备的微球粒径要小;电喷液NaAlg溶液的浓度越低(研究范围在1%、1.5%、2%、2.5%和3%(w/w)时)、电喷液NaAlg溶液进样速度越快(研究范围在0.5mL/h、1 mL/h、2 mL/h、4 mL/h、6 mL/h、10 mL/h、15 mL/h和20 mL/h时)、喷头的尺寸越小(研究范围在18G、22G、25G、28G和30G时),制备出来的微球粒径越小;在电喷液NaAlg浓度适中情况下,低电压区10 kV~16 kV制备的微球粒径差异不大,过渡区18 kV~22 kV制备的微球粒径差异大、不稳定,高电压区24 kV~30 kV制备的微球粒径重新稳定且变小。(2)CaAlg微球载药行为的研究表明,在相同投药量条件下,微球粒径越小,载药速率越快且最终包封率越高。探索的载药效率最优微球(粒径180μm)在最佳投药比例240 mg DOX/mL CaAlg微球时的最大载药量为182 mg DOX/mL CaAlg微球,包封率为63%。(3)DOX@CaAlg微球释放行为的研究表明,释放介质PBS的pH越低、载药微球粒径越小、载药微球的电喷液NaAlg浓度越低,则载药微球释放药物的速率越快且释放总量越高。(4)生物相容性实验结果表明空白CaAlg微球的生物相容性极好。(5)细胞杀伤性实验结果表明DOX@CaAlg微球载药量越高、微球粒径越小、微球的电喷液NaAlg浓度越低,则对BEL-7402细胞杀伤性越强。(6)空白CaAlg微球的灭菌工艺研究表明灭菌前后微球的质量差异不大,灭菌后微球的粒径明显变小。本论文的研究结果可为在进行化疗栓塞时选取不同大小和性能的载药海藻酸钙栓塞微球提供参考依据,以适应不同的栓塞需要,为载药海藻酸钙微球在化疗栓塞领域的应用奠定基础。
【图文】：

海藻酸钠,微球形,海藻酸钙,分子结构式

图1-1 展示了海藻酸钠分子结构式、海藻酸钙凝胶微球形成机制以及藻酸钙凝胶微球的蛋盒结构。由于 NaAlg 的阴离子本质，可用于结合阳离子电荷药物如盐酸阿霉素（DOX）等并控制其释放，海藻酸钠载药微球作为新型缓控释制剂的应用受到越来越多的关注[26][27]。海藻酸钠微球是指用海藻酸钠载体包裹或吸附药物、高分子或标记物而制成的球形或类球形微粒。海藻酸钠微球具有良好的生物相容性、生物粘附性、无抗原性、可降解特性和 pH 敏感性，可防止突释，，粒径适宜。海藻酸钠微球血管栓塞剂（KMG）是由中国食品药品监督管理局批准的由海藻酸钠组成的栓塞剂。海藻酸钠栓塞微球在临床栓塞剂的应用中具有广阔的前景[28][29]。

示意图,静电喷雾,微球,法制

通常微球直径约为 50~500 μm[35][36]。用于药物传递系统的制造微观或纳米颗粒的技术有乳化 - 蒸发法[37]，盐析/乳化法[38][39][40]，纳米沉淀法，离子凝胶化法，微流控技术[41]，复凝聚法和喷雾干燥法[42][43][44]，其中基于乳化的方法是最常用的。但这些方法在不同阶段往往都有些繁杂和耗时。相比于也能获得均匀微球的可控的微流控技术，电喷雾法操作更简便且在相同时间段内微球的产量要高 10 倍以上。电喷雾法具有一步合成的好处，可以通过调节电喷参数轻松地获得各种形貌和尺寸的微球，该过程仅涉及水相，不涉及额外的表面活性剂，环保且操作简单，可避免复杂的洗涤过程。电喷雾法对环境要求不高，在环境压力和温度下均可进行，而这个特点对于超敏和热敏功能材料来说至关重要。通过操纵电喷雾参数，如电压和喷丝头的尺寸等，可以轻易地控制颗粒的尺寸和表面形态，在良好有序的条件下形成单分散或近单分散的直径范围从纳米级到微米级的均匀微球[45]。静电喷雾法制备微球示意图如图 1-2 所示。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R943

【相似文献】