医用高分子微球
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1、生物医用高分子材料的主要应用类型。
C1)与生物体组织不直接接触的材料这类材料用于制造虽在医疗卫生部门使用,但不直接与生物体组织接触的医疗器械和用品。
C2)与皮肤、粘膜接触的材料用这类材料制造的医疗器械和用品,需与人体肌肤与粘膜接触,但不与人体内部组织、血液、体液接触,因此要求无毒、无刺激,有一定的机械强度。
C3)与人体组织短期接触的材料这类材料大多用来制造在手术中暂时使用或暂时替代病变器官的人工脏器,C4)长期植入体内的材料用这类材料制造的人工脏器或医疗器具,一经植入人体内,将伴随人的终生,不再取出。
(5)药用高分子这类高分子包括大分子化药物和药物高分子。
2、生物医用高分子材料的生产对环境一般有哪些要求?生物医用高分子材料的生产对环境具有一定的要求,即通常所说的无尘、无菌要求,具有一定的空气洁净度。
3、医用高分子制品的消毒主要有哪些方法?目前医用高分子制品的消毒主要有消毒剂灭菌和辐射灭菌。
常用化学消毒剂按其杀灭微生物的效能可分为:高效消毒剂,如含氯或含碘消毒剂、过氧乙酸、过氧化氢、臭氧、甲醛、戊二醛和环氧乙烷等;中效消毒剂,如乙醇和煤酚皂溶液等;低效消毒剂,如洗必泰和新洁尔灭等。
辐射灭菌主要是用钻-60 (锢-137)和Y射线辐射灭菌。
4、医用高分子材料的性能有哪些特殊要求?(1)化学隋性,不会因与体液接触而发生反应(2)对人体组织不会引起炎症或异物反应(3)不会致癌(4)具有良好的血液相容性(5)长期植入体内不会减小机械强度(6)能经受必要的清洁消毒措施而不产生变性(7)易于加工成需要的复杂形状5、材料与生物体相互作用的主要类型有哪些?高分子材料与生物体的相互作用又叫生物相容性,是指植入生物体内的材料与肌体之间的适应性。
对生物体来说,植入的材料不管其结构、性质如何,都是外来异物。
出于本能的自我保护,一般都会出现排斥现象。
这种排斥反应的严重程度,决定了材料的生物相容性。
由于不同的高分子材料在医学中的应用目的不同,生物相容性又可分为组织相容性和血液相容性两种。
载体材料要求(1)一定机械强度,加工性能(2)生物相容性与生物降解性(3)根据使用要求,其它一些特殊性能,例如pH 响应性、靶向性等载体材料分类根据材料的来源:天然与合成高分子材料根据材料的降解性能:降解与非生物降解高分子材料根据材料在水中的溶解性:疏水与水溶性高分子材料根据材料对外界信号响应性:刺激响应与惰性材料根据材料化学结构分类(以疏水性生物降解材料为例)(1)聚酯:PLGA PCL聚碳酸酯等(2)聚酸酐(3)聚氨基酸(4)聚膦腈(5)聚磷酸脂典型非生物降解疏水性高分子:聚氨酯典型疏水性生物降解材料-1. 聚酯聚(丙交酯-材料,这主要归co-乙交酯)(PLGA是一类应用最早、最为广泛的合成疏水性生物生物降解聚酯的合成开环聚合(以聚乳酸PLA的合成为例)1.分子量可从几千到几百万广泛可调2.采用手性单体聚合可得到旋光性聚合物,具有很高的机械强度,可作为骨替代材料3.其它生物降解聚酯如聚已内酯、聚(三甲基碳酸酯)等均采用类似的合成路线缩合聚合:合成可生物降解塑料的方法,但目前还仅能得到低分子量的产物生物降解聚酯研究进展:PEG-b-PLA合成PEGb-PLA的性质:温敏性避免网状内皮系统的吞噬持续释放药物典型疏水性生物降解材料-2. 聚酸酐类开环聚合仅适用于环己二酸酐的聚合,其它环状酸酐例如琥珀酸酐、戊二酸酐由于环较稳定,还不能通过开环聚合得到聚酸酐。
所得聚已二酸酐分子量较低,一般在5,000 以下。
熔融缩聚1.除热不稳定、易成环二酸单体外,其它所有二酸均可通过这种方法聚合2.聚酸酐分子量与二酸结构以及聚合条件有关,单体柔性越大、真空度越高,聚合物分子量越大脱三甲基氯硅烷法溶液缩聚1.适用于热不稳定二酸单体2.聚酸酐分子量在几千左右微波聚合合成聚酸酐优点1 )无需真空2)反应时间短3)预聚-缩合一步完成聚(酰亚胺-酸酐)提高常规聚酸酐力学强度,有可能用作骨替代材料主链型高分子前体药物:水杨酸光交联聚酸酐单体与预聚物观察不到荧光主链中仅当亚甲基数为2的聚酸酐可发荧光苯环上取代基团对荧光激发与发射波长有影响荧光强度基本随聚合物分子量增大线性增强与其它二酸单体共聚,荧光波长会发生偏移,其中脂肪族二酸发生蓝移,而芳香二酸发生红移共聚物序列结构对荧光性质影响不大疏水性生物降解高分子材料的两种降解方式:本体降解表面降解降解方式的决定因素聚合物基质的水化速度(V hydr。
亮丙瑞林微球质量标准
亮丙瑞林微球是一种可注射的缓释制剂,主要用于治疗子宫内膜异位症、前列腺癌等疾病。
其质量标准通常包括以下几个方面:
1. 外观:亮丙瑞林微球应为白色至类白色的球形颗粒,无异物、无结块。
2. 粒度分布:微球的粒度分布应符合规定,通常要求粒径在10-30 微米之间。
3. 含量:亮丙瑞林微球的含量应符合规定,通常要求含量在90%以上。
4. 释放度:亮丙瑞林微球的释放度应符合规定,通常要求在24 小时内释放量不超过20%,在30 天内释放量不低于80%。
5. 酸碱度:亮丙瑞林微球的酸碱度应符合规定,通常要求pH 值在
6.0-8.0 之间。
6. 无菌检查:亮丙瑞林微球应符合无菌检查的要求,无细菌、真菌等微生物污染。
7. 热原检查:亮丙瑞林微球应符合热原检查的要求,无热原污染。
8. 其他:亮丙瑞林微球还应符合其他相关质量标准,如有关物质、水分、重金属等的限制。
以上是亮丙瑞林微球质量标准的一些基本要求,具体标准可能因不同的生产厂家和产品型号而有所不同。
在使用亮丙瑞林微球时,应
严格按照产品说明书和医生的建议使用,并注意产品的有效期和储存条件。
磁性高分子微球的最新进展和应用张先伟(浙江大学 化学工程与生物工程学系 聚合和聚合物工程研究所, 浙江 杭州 310027) 摘要:综述了磁性高分子微球的最新研究进展,介绍了包埋法、原位法、单体聚合法(各类乳液聚合、悬浮聚合、分散聚合以及活性/可控聚合)、界面沉积法及自组装法等磁性高分子微球的制备方法。
概述了磁性高分子微球在药物载体、固定化酶、生物磁分离、肿瘤磁热疗以及磁共振成像等领域的应用。
最后对磁性高分子微球未来的研究方向做了展望。
关键词:高分子微球;磁性微球;制备;应用中图分类号: TQ 31; TB332 文献标志码: A引言磁性高分子微球是指通过适当的方法使有机高分子与无机磁性颗粒(粒径在 10~100nm )相结合所形成的具有一定结构的复合微球。
由于兼有机材料的可塑性、易加工性和生物兼容性,又具备无机材料的刚性、磁响应性等特点,磁性高分子微球在精细化工、环境监测、固定化酶、靶向药物、免疫分析、细胞分离、化妆品等方面,高分子磁性微球有广阔的应用前景[1-3]。
目前,磁性高分子微球按照结构可以分为 4 类(图 1):(1)内核为磁性材料,壳为聚合物的核/壳式结构;(2)以高分子材料为核、磁性材料作为壳层的核/壳式结构;(3)内层、外层皆为高分子材料,中间层是磁性材料的夹心式结构;(4)微球整体为高分子材料,磁性物质混杂其中的结构。
目前,研究和应用比较多的是前面的 2种微球形态。
(1) (2) (3) (4)图 1 高分子磁性微球的 4 种模型高分子磁性微球的优势主要体现在以下 4 个特性上:(1)表面积效应和体积效应,由于微球的粒径非常小,导致其表面积与体积的比值急剧增大,从而使其表面能大大增加,在很多反应中表现出常规试剂不曾有的表面活性[4]。
(2)超顺磁效应,由于磁性材料的加入,磁性材料的超顺磁性也成功地引入到了高分子材料中。
(3)生物兼容性。
多数生物高分子如磁性物质高分子材料多聚糖,蛋白质类具有良好的生物兼容性[5]。
第一章绪论(重点,概念)1.与小分子化合物相比,高分子化合物的特点有哪些?P1(1)分子量大(2)分子似“一条长链”,且具有一定的长径比(3)分子量的多分散性(4)分子所存在的状态不同(5)固体聚合物具有一定的机械强度(6)高分子的难溶性2.高分子分子量的表示方法有哪几种?P3(1)数均分子量:按聚合物中含有的分子数目进行统计平均的分子量,高分子样品中所有分子的总重量除分子(摩尔)总数。
(2)重均分子量:按照聚合物的重量进行统计平均的分子量,i-聚体的分子量乘以其质量分数的加和。
(3)黏均分子量:用高分子的黏度来表示高分子的分子量的方法。
3.高分子的聚集态结构有哪几种?P5(1)非晶态结构:无熔点,包含玻璃态、高弹态和黏流态;玻璃化转变温度Tg &黏流温度Tf。
Tg是聚合物玻璃态与高弹态的转变点(2)晶态结构:结晶熔融温度Tm,是结晶高聚物的主要热转变温度,是聚合物由从固体到液体的临界温度。
(3)液晶态结构:兼有晶体和液体性质的过渡状态。
Tg和Tm是评价聚合物耐热性的重要指标。
4.生物医用高分子材料的主要应用类型有哪些?P10(1)直接治疗:生物组织、人工器官、一般医疗(2)医药和制剂:控制释放系统、血液制剂(3)检查和诊断:功能检查、生体检查5.生物医用高分子材料的生产对环境一般有哪些要求?P11无尘、无菌和一定的空气洁净度6.什么是无尘概念?如何进入无尘洁净室?P12无尘净化级别主要是根据每立方米空气中粒子直径大于划分标准的粒子数进入无尘洁净室,必须先进入无尘更衣室,穿上无尘帽、无尘口罩、无尘衣、静电防尘手套、无尘裤、无尘靴。
还应当洗手和消毒7.医用高分子制品的消毒主要有哪些方法?P15(1)消毒剂灭菌:高效、中效和低效消毒剂三类(2)辐射灭菌:主要是用钴-60(铯-137)γ-射线辐射灭菌(3)医用压力蒸汽灭菌一般不适合医用高分子制品(湿热空气:115度30min;121度20min;126度15min)8.常用化学消毒剂的类型、特点和原理是什么?P16A.环氧乙烷:常温常压下,为无色气体,可穿透玻璃纸;液体无色透明,具乙醚气味。
Embosphere微球在临床中的应用一、引言Embosphere微球,一种由明胶和白蛋白制成的微小球体,近年来在临床医学领域获得了广泛的应用。
由于其独特的物理和化学性质,Embosphere微球在血管栓塞、药物载体和组织工程等方面具有重要的应用价值。
本文将详细介绍Embosphere微球在临床中的应用及其优势。
二、Embosphere微球的性质和制备Embosphere微球是一种可生物降解的微球,由明胶和白蛋白制成。
这种微球具有较高的生物相容性,可以在体内降解,并且具有较好的药物释放性能。
通过特定的制备工艺,可以控制微球的形状、大小和药物负载量。
这些特性使得Embosphere微球在临床中具有广泛的应用。
三、Embosphere微球在临床中的应用1、血管栓塞:Embosphere微球可以作为血管栓塞剂,用于治疗各种血管疾病,如出血性脑血管病、肝血管瘤等。
通过栓塞病变血管,Embosphere微球可以有效地控制出血,减轻患者症状。
2、药物载体:Embosphere微球可以作为药物载体,用于输送抗肿瘤药物、抗生素等。
由于其具有较好的药物释放性能,可以将药物在体内缓慢释放,从而降低药物副作用,提高疗效。
3、组织工程:Embosphere微球可以作为组织工程材料,用于修复或替代受损的组织。
例如,在软骨修复中,Embosphere微球可以作为支架材料,与患者的自体细胞一起培养,形成新的软骨组织。
四、结论Embosphere微球作为一种生物相容性好、药物负载能力强、生物降解性好的生物材料,在临床医学中具有广泛的应用前景。
未来随着材料科学和生物医学工程的发展,Embosphere微球的应用领域将进一步拓展,为患者提供更加安全、有效的治疗选择。
高分子载体材料在药物传递系统中扮演着至关重要的角色。
其中,药用微球是一种由高分子材料制成的药物载体,可实现药物的控释和靶向输送。
本文将重点探讨高分子载体材料在药用微球中的应用及最新进展。
高分子微球,羟基磷灰石微球
高分子微球是一种由高分子材料制成的微小球状颗粒,通常具有良好的稳定性和可调控的物理化学性质。
这种微球可以用于药物输送、催化剂载体、吸附剂等领域。
高分子微球的制备方法多种多样,包括乳化聚合、溶剂挥发、凝胶化、自组装等技术。
而羟基磷灰石微球则是一种具有羟基磷灰石结构的微小球状颗粒,羟基磷灰石是一种生物活性玻璃陶瓷材料,具有良好的生物相容性和生物活性,可用于骨修复、组织工程等领域。
羟基磷灰石微球通常制备方法包括溶胶-凝胶法、沉淀法、喷雾干燥法等。
这两种微球在不同领域具有广泛的应用前景。
高分子微球可通过调控材料和结构来实现对药物释放速率的控制,从而用于缓释药物输送系统。
而羟基磷灰石微球则可以作为骨修复材料,通过控制微球的形貌和尺寸来调节其生物活性和机械性能,从而用于骨组织工程。
此外,这两种微球还可以在催化剂、吸附剂、生物传感器等领域发挥作用。
总的来说,高分子微球和羟基磷灰石微球都是具有广泛应用前景的功能性微球材料,它们在药物输送、组织工程、催化剂等领域
都有着重要的作用,对于微球的制备方法、性能调控以及应用研究仍有许多有待深入探讨的问题。
医用水胶体敷料的制备、性能及伤口应用效果作者:***来源:《粘接》2021年第09期摘要:针对传统敷料易粘附伤口,无法为创伤部位提供保护,无法抵抗外部细菌感染,进而导致组织再次损伤的问题,提出一种生物降解的抗菌医用水凝胶敷料,用于伤口愈合。
首先通过化学改性法制备海藻酸钠(OAlg),利用席夫碱交联反应制备水凝胶OAlg/CMCS;再利用乳化交联法制备载盐酸四环素明胶微球(TH/GMs)。
在水凝胶中加入不同浓度的TH/GMs,制备不同浓度的TH/GMs/Gel,性能测试结果表明,当TH/GMs为30mg/mL时,凝胶时间适宜;吸水溶胀和降解稳定性最好;最大压缩应力达到102.6MPa;压缩模量值达到8.18kPa;储能模量超过10kPa,弹性性能好,是一种结构良好,机械能力优异的医学敷料。
关键词:医用敷料;水凝胶;微球;席夫碱交联反应中图分类号:TQ437 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2021)09-0044-05Preparation, Properties and Wound Application Effect of Medical Hydrocolloid DressingLi Qiaolan(Wuhan NO.1 Hospital, Wuhan 430000, China)Abstract:In view of the problem that traditional dressings are easy to adhere to wounds, they can not provide protection for trauma sites, and can not resist external bacterial infection, and then cause tissue damage again. A biodegradable antibacterial medical hydrogel dressing is proposed for wound healing. Firstly, sodium alginate (OAlg) was prepared by chemical modification method, and hydrogel OAlg/CMCS was prepared by cross-linking reaction of Schiff base. Then,tetracycline gelatin microspheres (TH/GMs) were prepared by emulsion crosslinking method. Different concentrations of TH/GMs were added into the hydrogel to prepare TH/GMs/Gel with different concentrations. The performance test results show that when TH/GMs is 30mg/mL, the gel time is suitable, the water swelling and degradation stability are the best, the maximum compressive stress reaches 102.6MPa, the compression modulus reaches 8.18kPa, the storage modulus is over 10kPa, and the elastic property is good, so it is a medical dressing with good structure and excellent mechanical capability.Key words:medical dressing; hydrogel; microsphere; Schiff base crosslinking reaction現代医学技术逐年提高,药品和医用器械也走向现代化,但医用敷料却还停留在传统的纱布、绷带、棉花等物。
生物医用高分子材料的应用与发展生物材料也称为生物医学材料,是指以医疗为目的,用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料。
主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。
研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学,生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。
它涉及到物理学、化学、生物化学、病理学、血液学等多种边缘学科。
目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗等)。
由于医用高分子材料可以通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理和化学性质,以满足不同的需求,耐生物老化,作为长期植入材料具有良好的生物稳定性和物理、机械性能,易加工成型,原料易得,便于消毒灭菌,因此受到人们普遍关注,已成为生物材料中用途最广、用量最大的品种,近年来发展需求量增长十分迅速。
医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段,还没有能够建立在分子设计的基础上,以材料的结构与性能关系,材料的化学组成、表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据来研究开发新材料。
目前全世界应用的有90多个品种,西方国家消耗的医用高分子材料每年以10%~20%的速度增长。
随着人民生活水平的提高和对生命质量的追求,我国对医用高分子材料的需求也会不断增加。
1 医用高分子材料的特点及基本条件医用高分子材料需长期与人体体表、血液、体液接触,有的甚至要求永久性植入体内。
因此,这类材料必须具有优良的生物体替代性(力学性能、功能性)和生物相容性。
a·生物功能性:因各种医用高分子材料的用途而异,如:作为缓释药物时,药物的缓释性能就是其生物功能性。
b·生物相容性:医用高分子材料的生物相容性包括2个方面:一是材料反应,主要包括材料在生物环境中被腐蚀、吸收、降解、磨损和失效等;二是宿主反应,包括局部和全身反应,如炎症、细胞毒性、凝血、过敏、致畸和免疫反应等。
文章编号:1003—2843(2006)1—0084—04聚乳酸微球制备的初步研究廖戎(西南民族大学化学与环境工程保护学院,成都610041)摘 要:聚乳酸P LA (polylactide )是一种无毒、可生物降解的聚合物,它具有良好的生物相容性,在医药上有广泛的应用.通过实验研究了聚乳酸浓度,表面活性剂浓度以及两者的配料比对溶媒挥发法制备聚乳酸微球及微球粒经的影响.实验为进一步制备医用聚乳酸微球和类似的医用药剂做了有益的探索.关键词:聚乳酸微球;溶媒挥发法;微球粒径中图分类号:O631.4 文献标识码:A收稿日期:2005-10-28作者简介:廖戎(1956-),女,西南民族大学化学与环境保护工程学院教授.1 前言微球又称微球囊或者微囊,是利用天然的或者是合成的高分子材料将固体或液体药物包裹而成直径1-500μm 的微小胶球,微球外面一般呈球状实体或呈平滑的球状膜壳形、葡萄串形及表面平滑或折叠的不规则的结构等各种形状,其外形取决于微球材料的性质和材料凝聚的方式.在中医药上,芳香类中药中所含的挥发油沸点低,易挥发,又不溶于水,使得这种药物的使用很不方便,如果药物制成微囊剂可以解决这个问题,包裹后即可防止其挥发,又利于携带,便于服用.除此以外,微囊包封的药物还可以做缓释控制剂、靶向给药剂以及控释制剂[1].J ie Fu 等人在这方面做了比较详细的研究,探索证明了微球制剂可以在肌体内提供稳定的药物浓度.在医药上还有一些受温度和pH 值影响较大的药物,在动物体内会很快代谢掉甚至变性,这类药物的使用因此受到限制.若能以聚合包衣的方式把药物制作成用微球包裹的制剂,就可以让药物成功地进入体内或者避开胃酸的影响,从而增加药物的稳定性.微囊包裹的药物释放的速度主要是与微球粒径的大小有关,体外释放实验证明,球径越小,药物释放速度越快;因此可通过选择适当的微球大小和基质材料达到所期望的药物释放过程[2].通过控制释放速度,使血液中药物的浓度保持在一定的范围内,从而减少毒副作用.天然高分子在生物相容和生物降解方面有着优良的性质,来源于自然界、产量丰富、价格便宜、稳定无毒、成膜性或成球性好是最常用的医用微球材料,但是其降解不均匀以及一些特定的自然属性也限制了其使用的范围.近年来人工合成的可生物降解的高分子材料由于无毒无刺激性,成膜性或成球性很好,化学稳定性高,生物相容性好,可控性强,受到了高度重视,并广泛应用于医学领域的科学研究之中.例如,在药物缓释体系中,生物降解型聚酯是研究较多的材料,其中引人注目的是聚乳酸、聚羟基乙酸及其共聚物[3].聚乳酸是一种新型高分子聚合物,是以乳酸为单体经缩聚反应合成的生物可降解高分子材料.它无毒、无刺激性,具有良好的生物相容性,可生物降解吸收,强度高、可塑性好、易加工成型.聚乳酸在生物体内经过酶分解,最终形成二氧化碳和水.随着研究的开展,近年来国内也制备出了一批医用聚乳酸微球,如利福平聚/乳酸微球[4]、伊维菌素聚乳酸微球[5]、明胶聚乳酸微球[3]等等.聚乳酸微球制备方法主要有乳化-溶媒挥发法、乳化-溶媒萃取法、溶剂-非溶剂法、溶媒扩散法、界面沉积法、熔融法、化学聚合法、喷雾干燥法、喷雾包衣法等[6].在实际研究中常根据药物的理化性质、微球的粒径分布、微球的释药速度等要求,选择适当的制备方法.本实验主要研究溶媒挥发法制备聚乳酸微球,及影响制备聚乳酸微球粒径大小的因素.2 聚乳酸微球的制备实验2.1 实验仪器与试剂仪器:84-1型磁力搅拌器ZET ASI ZER粒径测试仪;SHB-3循环水式多用真空泵JA/603电子精密天平试剂:P LA聚乳酸(华阳医疗器械公司自制,纯度99.0%,99.9%);聚醚酚(分析纯,四川大学生物材料实验室提供);P VA聚乙烯醇(分析纯,广东西陇化工厂);氯仿(分析纯,广东西陇化工厂);乙酸乙酯(分析纯,广东西陇化工厂);二氯甲烷(分析纯,广东西陇化工厂);2.2 聚乳酸微球制备[6-9]室温下,在150mL锥形瓶中将聚乳酸(P LA)溶解到一定量的二氯甲烷中,聚乙烯醇水溶液(P VA)作为表面活性剂,盖上胶塞,,成小球形成乳状液;在一定搅拌速度下,连续搅拌2-3小时,聚乳酸小球在此条件下达到最小化.然后换上带玻璃管的胶塞,,待其挥发完毕,用5μm 纤维素滤纸过滤收集,然后在40℃干燥,,用粒度仪测定其粒径.在此制备微球的实验中,(P VA)的浓度及它们的配料比这3个重要因素,.我们将聚乳酸和聚醚酚分别溶于不同溶剂中作微球制备成球定性实验,,考察其成球的一些最基本的影响因素(见表1),由此选取微球制备实验的条件范围从表1的实验结果我们可以看出,微球的形成的条件是相当苛刻的,要求高纯度、成球性较好的高分子材料,而高纯度的聚乳酸可以满足这个要求.同时表面活性剂也是非常重要的,浓度太低不能满足要求,太低就无法形成稳定均一的乳液.由此我们初步选定实验条件:聚乙烯醇(P VA)浓度范围选择0.25%-2.0%,以2倍递增变化;聚乳酸(P LA)的浓度选择2.5%-10%,同样以2倍递增变化;P LA:P VA配比为1:1,1:2,1:3,分别做聚乳酸微球制备实验.表1 微球制备定性实验溶质及浓度溶剂表面活性剂及浓度溶液情况成球情况聚醚酚5%二氯甲烷P VA1%溶液呈黄色,瓶底有沉积,加热释出不能成球聚醚酚5%氯仿P VA1%溶液呈黄色,瓶底的沉积稍少,加热释出不能成球聚醚酚5%乙酸乙酯P VA1%不能溶解不能成球聚乳酸(99.9%)5%二氯甲烷P VA0%无色通明不能成乳状液,成球失败聚乳酸(99.9%)5%二氯甲烷P VA0.1%无色通明形成的乳状液不稳定,聚乳酸很快分相释出聚乳酸(99.9%)5%二氯甲烷P VA0.25%无色通明能形成稳定的乳状液,烘干后呈白色粉状手感柔软,显微观察显示已经成球聚乳酸(99.0%)5%二氯甲烷P VA1%溶液浑浊,加热不能消除不能成球聚乳酸(99.0%)2%二氯甲烷P VA1%溶液轻微的浑浊,加热不能消除不能成球3 结果分析与讨论3.1 聚乳酸浓度对微球粒径的影响按照前面的实验方法和实验条件,制备聚乳酸微球,考察聚乳酸浓度变化对微球颗粒直径的影响.表2 聚乳酸浓度对微球粒径的影响P VA浓度1%,配比1:2P LA浓度(%)2.55.07.510微球粒径(μm)73.488.699.6112.3由表2可以看出,聚乳酸浓度大,表面活性剂的量少,分散难度大,表面活性剂的隔阻作用减少,部分聚乳酸突破隔阻而粘合在一起聚合成更大的微球,聚乳酸微球的粒径就相应的增大了.同时,颗粒大的微球比表面能小,微球内包封的P VA扩散的路径较长,因而有比较完美的球形表面.3.2 聚乙烯醇浓度对微球粒径的影响按照前面的实验方法和实验条件,制备聚乳酸微球,考察聚乙烯醇浓度变化对微球颗粒直径的影响.表3 聚乙烯醇浓度对微球粒径的影响P LA浓度5%,配比1:2P VA浓度(%)0.250.500.751.001.251.501.752.00粒径(μm)151.9127.3113.993.486.180.278.270.5由表3数据可以看出,表面活性剂浓度大,使水相表面能变小,有机相表面能与水相表面能差异更大,形成的微球直径趋向于变小.同时,隔阻作用明显,微球的平均直径由此随着P VA浓度的升高而降低.3.3 P LA:P VA配比对微球粒径的影响按照前面的实验方法和实验条件,制备聚乳酸微球,考察P LA:P VA配比不同对微球颗粒直径的影响.表4 P LA:P VA配比对微球粒径的影响P LA浓度5%,P VA浓度1%P LA:P VA1:11:21:3粒径(μm)104.494.790.5表4显示,随着表面活性剂比例的增加,水相物质的量大,隔阻的作用明显,分散度加大,微球的直径趋向于变小,但是比例太大也会使得分散不均匀,微球颗粒直径分布不均匀,影响微球颗粒的平均粒径.由以上的实验可以看到,聚乳酸浓度、表面活性剂浓度以及它们之间的配料比对制备聚乳酸微球粒径的大小都有显著的影响.当表面活性剂浓度适中(1%),P LA:P VA配比为1:2,则聚乳酸浓度越大,制备的微球粒径越大.当聚乳酸浓度适中(5%),P LA:P VA配比为1:2,随着表面活性剂浓度增大,制备的微球粒径变小.当聚乳酸浓度适中(5%),表面活性剂浓度适中(1%),随着表面活性剂比例增加,制备的微球粒径越小.显然,我们可以通过控制聚乳酸浓度、表面活性剂浓度以及它们之间的配料比等因素,来制备所需粒径大小的聚乳酸微球.本实验为进一步制备医用聚乳酸微球和类似的医用药剂做了有益的探索.参考文献:[1] F U J I E,JE NN I FER F I EGE L,ER I C KRAULAND,et al.Ne w poly meric carriers for contr olled drug delivery foll owinginhalati on or injec2ti on[J].B i omaterials,2002(23):4425-4433.[2] 武莉,朱振峰,杨菁,等.影响微球药物释放因素的研究[J].生物医学工程与临床,2003,7(3):135-137.[3] 刘海峰,常津,张爽男,等.明胶-聚乳酸载药纳米微球的制备及其体外释药研究[J].中国生物医学工程学报,2003,22(2):178-182.[4] 李良,李国明,黎茂荣,等.利福平/聚乳酸微球的制备研究[J].华南师范大学学报:自然科学版,2003(3):102-107.[5] 王敏儒,陈杖榴,冯淇辉.伊维菌素聚乳酸微球的研制及其体外释药试验[J].中国兽医科技,1999,29(8):10-12.[6] 张万国.聚乳酸微球制备方法概况[J].上海医学院药学报,2000,11(1):17-20.[7] 俞显芳.含药聚乳酸微球的制备及体外释放研究[J].河南纺织高等专科学校学报,1999(2):17-22.[8] 杜兵,程详荣.聚乳酸及其共聚物微球的性质及应用[J].国外医学生物医学工程分册,2002,25(5):238-241.[9] JACOB B,OLDHAM D,BLA I SE P ORTER,et al.I nfluence changes in experi m ental parameters on size P LG A M icr os pheres[R].De2part m ent of O rthopedic Research Mayo Clinic200First St S W Rochester,M innes 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河北联合大学Hebei United University2008级《医用高分子》课程论文医用高分子微球姓名陈朝阳班级08应用化学学号02分数医用高分子微球陈朝阳(河北联合大学化工与生物技术学院,唐山,063009)摘要:本文对高分子微球的结构性能做了简要介绍,综述了生物医用高分子微球载体的制备方法、表面功能化途径以及生物活性物质的固定化方法,并对高分子微球在医学领域的应用作了概要介绍,最后对其性能及制备技术的改进和在生物医用及其他方面的应用发展前景做了简单预想。
关键词:高分子微球;功能化;生物活性物质;固定化;医学应用高分子微球是指直径在纳米级至微米级形状为球形或其它几何体的高分子材料或高分子复合材料。
生物医用高分子微球由载体、键合在微球表面上的功能基以及所固定的生物活性物质三部分组成。
可分为天然高分子微球和合成高分子微球两大类。
前者有聚多糖类和蛋白质后者多以苯乙烯、乙烯基吡啶、丙烯酸酯、丙烯酰胺及它们的衍生物为原料制备。
由于其分子结构的可设计性吸引了越来越多的科学工作者的兴趣,进而更加快了其开发应用的步伐。
可以通过选择聚合单体和聚合水平上来设计合成和制备,并且可以比较方便地控制其尺寸的大小和均一性,使之具有所需要的特定性能与功能。
这种微观结构和性能的可设计性,使得高分子微球在对材料特性要求较高的生物医学领域中显示出巨大的发展潜力。
与无机材料微球或来源于生物体的血球等相比,高分子微球除具有固相化载体特有的易于分离和提纯的优点外,还具有廉价、比表面积大、单分散性好、易于制备及功能化以及对生物体相容性可调、有利于研究与生物体成份相互作用等特点。
1. 高分子微球载体的制备天然高分子微球本身带有反应性基团,可直接用于生物活性物质的固定化。
合成高分子微球则必须通过如下方法引入功能基团:(1)功能单体共聚法。
即少量功能单体与主单体进行共聚的方法,有时可以加入交联剂以获得交联的微球;(2)微球载体表面修饰法。
其中,功能单体共聚由于易控制功能度及交联度,不易产生副产物而倍受青睐。
图1 生物医用高分子微球1.1 功能单体共聚法常用的功能单体有丙烯酸、丙烯醛、丙烯酰胺、乙烯基吡啶以及它们的衍生物。
实际应用中,高分子微球表面亲水-疏水结构的调控很重要,所以常将疏水性单体(如苯乙烯)与亲水性功能单体(如丙烯酸)共聚,有时还需加交联单体以获得交联型的高分子微球。
主要的聚合方法有悬浮聚合、沉淀聚合、分散聚合、乳液聚合等,各种方法所制得的微球体具有不同的尺寸范围。
高分子微球制备法中乳液聚合具有散热容易,同时可得到高的聚合速度和高的分子量,且以水为介质等优势而颇受欢迎。
但常规乳液聚合产物中由于残留乳化剂而影响其最终使用性能, 无皂乳液聚合则可以消除这一不利因素。
同时,由于无皂乳液聚合制备的微球比表面积大, 粒径分布均匀,表面洁净,并且表面的一些性质如亲水性、功能基团的数目和分布在一定程度上可以控制,因此在生物医学领域的应用越来越广泛。
功能单体的选择对于无皂乳液聚合微球表面特性非常重要,典型的表面功能基及其常用的功能单体:种子乳液聚合法近年来已成为制备高分子微球最重要、最常用的技术之一。
种子乳液聚合有如下优点:(1)可制备大粒径微球,目前通过种子溶涨方法可以获得数十微米的大粒径微球载体;(2)使功能基团集中分布于表层并且可以在粒子的表层引入新的功能基;(3)利用聚合过程中相分离形成非球形或不规则的粒子结构,从而为制备具有特种功能的高分子微球提供了有效途径。
在非均相聚合方法中,悬浮聚合法工艺简单,颗粒球形度好,而且可以得到微米级甚至毫米级的大粒径微球,用于高分子微球的制备具有显著的优点。
特别是反相悬浮聚合工艺,历史较长,技术成熟,应用广泛。
此外磁性高分子微球和高密度高分子微球也得到开发应用。
在实际制备高分子微球时,采用多步种子乳液聚合法制备,通过控制加料方式,制备不同形态的乳胶粒;还可利用无皂乳液聚合技术制备了单分散、表面洁净的乳胶粒。
分步异相凝聚法也是制备高分子微球常用方法图2分步异相凝聚法制备微球首先用乳液聚合法分别合成带有正电荷的小粒径高分子微球和带有负电荷的大粒径微球。
利用静电吸引,在溶液中将小微球吸附到大微球的表面,形成外表面较为粗糙的微球聚集体。
加热溶液至小微球的玻璃化温度之上。
这样,包附在大微球周围的小微球将凝结成连续层,整个微球体系的表面随着加热时间的增加而变得光滑,最终可制得核-壳型高分子微球(如图3所示)。
Okubo等用分步异相凝聚法制备了一系列亲水核-疏水壳的复合结构微球。
该法制备的高分子微球大小一般从亚微米级到微米级不等。
由于制备过程中往往加热温度较高,会导致活性物质的失活,所以此类微球一般只适合于作为生物活性物质的载体。
此外,线-球转变法也是制备高分子微球的重要方法由于交联的聚(N-异丙基丙烯酰胺)PNIPAAm水凝胶微球的流体动力学尺寸随温度变化而变化,同时微球表面的亲水-疏水性也随之发生变化。
可利用PNIPAAm的这一热敏特性,合成主链为PNIPAAm,支链为亲水性聚合物(如聚环氧乙烷PEO)的线状接枝共聚物。
该线状共聚物在加热至PNIPAAm的低临界溶解温度(LCST)之上时,水溶液中的PNIPAAm链因脱水而聚集在一起,成为疏水核,而水溶性的PEO支链分布在核的周围,成为亲水壳层,于是形成了核-壳结构的高分子微球,亲水的PEO层对微球起着稳定作用;当温度重新降低至LCST之下后,微球回复到原来的线状状态。
这一过程为可逆过程。
线状共聚物也可以是嵌段共聚物,通过改变溶剂或温度来选择性地降低某一嵌段部分的溶解性,从而通过线-球转变制备核-壳结构微球。
用线-球转变法制备的微球常用作药物靶向的载体。
1.2 微球载体表面修饰法对于具有一定生物医学功能的单体,可以用上述几种方法直接制备出具有医用功能的高分子微球,而对一些没有这类功能的高分子微球,则可以通过对微球,-CHO等)。
另外,表面进行功能化处理而使微球表面带有功能基团(如-COOH,-NH2为了得到特定形态的微球,还可以适当改变合成步骤和条件,或者对制备好的微球进行一些特殊处理,如为了得到多孔高分子微球,可以采用逐步碱/酸法或碱/冷法。
2.生物活性物质的固定化2.1 吸附法吸附法是通过范德华力将生物活性物质吸附到微球载体上,研究发现牛血蛋白(BSA)及人血蛋白(HAS)在疏水胶粒及离子型胶粒上的吸附时发现:吸附是很快且不可逆的过程,相对于静电作用而言,疏水部分相互作用在吸附中占主导地位, 蛋白质的吸附量依赖于实验条件、胶粒表面电荷密度和蛋白质的物理化学性质。
微球的表面特性如亲水性和非均相结构对于抑制非特异性吸附和提高胶体稳定性具有重要作用。
为此Okubo对P(St-HEMA微球的表面结构提出了三种模型如图3所示:图3 微球表面结构和抗体在其上的吸附状态( 阴影代表亲水性区域) (1)微球的表面大部分是疏水性的,抗体主要以尾朝下的形式被吸附,这种定向吸附可以保持抗体的免疫活性。
但由于HEMA在表面含量较少,未吸附抗体的空隙以疏水性为主,因此易发生非特异性吸附(对于目标蛋白质以外的其它蛋白质的吸附);(2)微球的表面大部分是亲水性的,HEMA成分覆盖了整个表面,因此可以完全抑制非特异性吸附,但抗体在这种大极性表面上是以侧向形式被吸附的,故无法发挥免疫活性。
而(3)微球的表面由于具有适当的亲疏水平衡以及非均相结构, 抗体在疏水性区域以尾朝下定向吸附保持了免疫活性,同时未吸附抗体的空隙是亲水性的,不仅避免了非特异性吸附而且提高了胶体稳定性,因而成为理想的免疫载体。
既然蛋白质在微球上的吸附主要是由疏水作用决定的,那么减少物理吸附的最好方法是调节微球表面的HLB值。
一些研究发现,还可以用HEMA、MAA、MMA、NIPAM、NIPAM/GMA等功能单体合成带有各种亲水壳层的核-壳型聚苯乙烯胶粒。
这种胶粒吸附蛋白质少,当蛋白质与功能高分子微球偶联时,可以减少伴随的物理吸附。
物理吸附操作简便,条件较温和,活力不易丧失,蛋白质的空间结构不易发生变化,但活性物质和高分子微球的相互作用较弱,两者之间易受外界条件如: pH值、温度、离子强度的影响而分离。
2.2 共价偶联法共价偶联法就是通过共价键将生物活性物质连接到微球载体上的方法。
尽管共价偶联操作较复杂,反应条件较剧烈,活力丧失较多,但由于活性物质与高分子微球是通过共价键牢固地结合在一起的,它可以大大延长微球的使用寿命,并且可设计定向偶联,因而成为目前的研究热点。
其又可分为:2.2.1 直接偶联法有些功能基团如-CHO、-CH2Cl容易与生物分子的-NH2反应,如通过氯甲基苯中的Cl原子发生亲核取代反应、或甲基丙烯酸缩水甘油酯功能化的胶粒中环氧乙烷基的开环反应,将生物分子共价偶联到功能高分子微球上。
-CHO极易与生物分子中的伯胺反应生成亚胺衍生物, 可以用硼氢化物将C=N双键还原成更稳定的C-N单键,Bale和Oenich等发现有还原剂存在时固定蛋白质更有效。
然而按Slomkowsky的结果,有Schiff碱生成的多齿结构固定蛋白质很稳定,放置数天也无蛋白质脱落现象。
2.2.2 间接偶联法当某些高分子微球上的功能基不能直接与生物分子上的功能基反应时,一般需要进行活化处理。
活化方法很多,主要有叠氮形成法、酸酐形成法、碳二亚胺法、酰氯法、烷基化或芳基化法、重氮化法、异脲键合法(异硫氰酸法、溴化氰法、氰脲酰氯法)等。
共价结合的氨基酸残基应当是生物分子活性所非必需的,否则会导致生物分子活力损失。
最典型的是胶粒表面-COOH的活化,目前主要有三种方法:a.酸酐形成法:本反应过程简单,无须对中间产物进行分离。
b. 碳二亚胺法:本方法原由Goodfriend提出,是最常用来连接生物活性物质与载体的方法碳二亚胺(R1N=C=NR2)是一种化学性质很活泼的试剂,能使氨基和羧基间脱水缩合而形成酰胺键。
水溶性的1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺等的出现, 使这一反应能成功应用于乳液体系中。
c. 活泼酯法:DCC为二环己基碳二亚胺。
本法是对碳二亚胺法的改进,其在导向药物的研究中得到了广泛的应用。
另外,在共价偶联时,为防止活性物质受到空间位阻而影响其活性,通常需先在载体上连一个!“空间臂”,这样可以使载体表面更柔软,以适应活性物质空间结构, 尽可能保留其活性。
常用的“空间臂”有戊二醛、1,6-二氨基己烷等。
任广智等的研究表明: 载体和酶之间的连接手臂越长,得到固定化酶活性越高。
2.3 包埋法包埋法是应用最为普遍的固定化技术,它是将生物活性物质固定在聚合物的三维空间网状结构中的方法。
包埋法分为两类:将生物活性分子结合到半透性凝胶微球的晶格中,称为晶格法;将生物活性分子包裹到半透性高分子胶囊中,称为微胶囊法。