一種可控釋放基因藥物的生物降解聚合物超細(xì)纖維的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種可控釋放基因藥物的生物降解聚合物超細(xì)纖維的制備方法，其作法是：先制成基因藥物／陽離子聚合物復(fù)合粒子的懸浮液，再將懸浮液分散于可生物降解聚合物與致孔劑聚合物的有機(jī)溶液中制備成乳液，將乳液通過高壓靜電紡絲的方法制備出攜載基因藥物的超細(xì)纖維。該法制得的超細(xì)纖維，基因藥物主要存在于纖維內(nèi)部、可生物降解聚合物以殼的形式包裹基因藥物復(fù)合粒子構(gòu)成核殼結(jié)構(gòu)纖維。該方法工藝簡單、成本低廉、重復(fù)性好，通過致孔劑聚合物的分子量和含量可以調(diào)控超細(xì)纖維制劑中基因突釋量、釋放速度、持續(xù)釋放時(shí)間等特征。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種可控釋放基因藥物的生物降解聚 合物超細(xì)纖維的制備方法。
技術(shù)介紹
核酸物質(zhì)如脫氧核糖核酸(DNA )、核糖核酸(RNA )和反義寡核苷酸(AS0N) 等作為基因治療藥物，在疾病治療和組織工程中顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)和潛力。但 是，這些核酸物質(zhì)穿透細(xì)胞膜的能力差，同時(shí)容易被核酸酶降解，經(jīng)靜脈注射 入體內(nèi)后，很快從血漿中被清除。因此常將基因藥物先與病毒載體或非病毒載 體結(jié)合形成納米粒子，再通過注射的方式進(jìn)入體內(nèi)。病毒載體由于其免疫原性 和潛在的致病性等安全隱患，正逐漸被非病毒載體所代替。而非病毒載體通過 注射的方式ii7v體內(nèi)后，血漿或血清中的調(diào)理素( opsonin)等易吸附著在非病 毒載體表面，并被巨噬細(xì)胞特異性識(shí)別后吞噬，不利于靶向到單核巨噬系統(tǒng)以 外的耙組織。目前，延長基因藥物在體內(nèi)的半衰期的有效途徑是用親水性、柔韌性好并 且不帶電的聚合物對(duì)與基因藥物結(jié)合的載體進(jìn)行修飾，或是將基因藥物包裹于 可生物降解的高分子材料中制備成納米或微米級(jí)微球后，在表面進(jìn)行親水性修 飾。申請(qǐng)?zhí)?00510023134. 6公布的"脾靶向DNA遞送系統(tǒng)，，中將聚乙二醇、聚 氧乙烯或聚氧乙烯丙烯共聚物與脂溶性高分子嵌段共聚，以水包油包水法、高 溫蒸發(fā)-低溫固化法制備包裹DNA的納米粒。這類方法的不足之處在于l)納 米粒或微球的制備過程較為復(fù)雜，基因藥物的包封率低，且基因藥物的結(jié)構(gòu)和 活性受到很大影響；2)釋放過程中均有較大的突釋現(xiàn)象。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種可控釋放基因藥物的生物降解聚合物超細(xì)纖維的 制備方法。該方法適應(yīng)性強(qiáng)，工藝簡單、成本低廉、重復(fù)性好。制得的可生物 降解聚合物超細(xì)纖維，可用于腫瘤及增生性疾病的治療、缺損組織的修復(fù)。其 基因藥物的包封率高、結(jié)構(gòu)完整性和生物活性能得到良好保持，可方便的對(duì)基因藥物的釋放進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，基因藥物的轉(zhuǎn)染和蛋白表達(dá)能力高。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是 一種可控釋放基因藥物的 生物降解聚合物超細(xì)纖維的制備方法，其步驟是A、 將基因藥物的水相溶液與陽離子聚合物的水相溶液混合得懸浮液，其中 陽離子聚合物中的氮的原子數(shù)與基因藥物中的磷的原子數(shù)的比值大于1;B、 將可生物降解聚合物與致孔劑溶于其有機(jī)溶劑中形成混合溶液；C、 將A步的懸浮液分散于B步的混合溶液中形成乳液，再將乳液以靜電紡 絲方法進(jìn)行紡絲、干燥后得到可控釋放基因藥物的生物降解聚合物超細(xì)纖維。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是一、 基因藥物的水相溶液與陽離子聚合物的水相溶液混合，帶負(fù)電荷的基 因藥物與帶正電荷的陽離子聚合物通過靜電吸附作用形成復(fù)合粒子懸浮液，再水型乳液，采用乳液電紡的方式，制備出以復(fù)合粒子為核層、可生物降解聚合 物為殼層的超細(xì)纖維制劑，基因藥物復(fù)合粒子絕大多數(shù)存在于纖維內(nèi)部，在釋 放過程中聚合物殼層可保護(hù)內(nèi)層基因藥物，避免酶、pH環(huán)境等對(duì)基因藥物的降 解和失活作用。實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明，本專利技術(shù)制得的載基因藥物超細(xì)纖維中所包裹的 基因藥物在整個(gè)釋放過程中均保持完整的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)活性。并且基因藥物的 攜載效率高，實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明，本專利技術(shù)制得的載基因藥物超細(xì)纖維的包封率可達(dá) 95%以上。同時(shí)，基因藥物以復(fù)合粒子的形式攜載并釋放出來，陽離子聚合物通過靜 電吸附作用與基因藥物分子形成穩(wěn)定的多聚復(fù)合物，不易被核酸酶降解；也使 基因藥物分子由伸展結(jié)構(gòu)壓縮為體積相對(duì)較小的壓縮結(jié)構(gòu)，可達(dá)納米級(jí)，易穿 透細(xì)胞膜，顯示出良好的納米尺度效應(yīng)；而且復(fù)合粒子帶正電荷，可與細(xì)胞表 面帶負(fù)電荷的受體結(jié)合，因此能有效地被細(xì)胞內(nèi)吞攝入介導(dǎo)基因轉(zhuǎn)移，可顯著 地提高轉(zhuǎn)染效率，提高對(duì)細(xì)胞核的靶向性。二、 本專利技術(shù)通過在可生物降解聚合物中添加致孔劑聚合物，致孔劑聚合物 在電紡溶劑和水環(huán)境下均具有豐支好的溶解性。纖維制劑在^妄觸水性環(huán)境條件下，藥物的復(fù)合粒子。因此，可通過采用不同種類、分子量和含量的致孔劑，可在 聚合物殼層中形成不同的釋放通道，控制基因藥物的釋放，以實(shí)現(xiàn)按需控制和調(diào)節(jié)基因藥物的釋放速度。實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明，在未添加致孔劑的纖維膜中，基因藥物復(fù)合粒子在15天內(nèi)僅釋放了 16%左右，釋放速度緩慢，藥物不能有效釋放； 在乳酸-聚乙二醇共聚物與致孔劑聚乙二醇以9: 1的比例制備的纖維膜中，基 因藥物復(fù)合粒子在12天釋放了近100%;在聚乳酸-聚乙二醇共聚物與致孔劑聚 乙二醇以2.3:1的比例制備的纖維膜中，基因藥物復(fù)合粒子在7天釋放了近麵。三、 本專利技術(shù)制備的基因藥物輸送系統(tǒng)中基因藥物存在于纖維內(nèi)部，釋放是 通過基因藥物的緩慢擴(kuò)散與殼層聚合物的降解完成，因此可顯著降低基因藥物 的早期突釋作用。實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明，基因藥物的突釋量(12小時(shí)的釋放量)可控 制在10°/。以內(nèi)。四、 本專利技術(shù)采用乳液靜電紡絲方法，無需特殊工藝和設(shè)備，其適應(yīng)性強(qiáng)， 工藝簡單、成本低廉、重復(fù)性好。上述的B步中的致孔劑為聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯 亞胺、明膠中的一種或一種以上的混合物。這些致孔劑均可同時(shí)溶解于水相和 電紡用有機(jī)溶劑，且均具有良好的生物相容性，可用于載基因藥物超細(xì)纖維中。上述的陽離子聚合物為聚乙烯亞胺、聚賴氨酸、聚組氨酸、殼聚糖、魚精 蛋白中的一種或一種以上的混合物。上述的陽離子聚合物都是近年來研究最為廣泛的非病毒基因載體，具有價(jià) 格低廉、穩(wěn)定性高、毒性低等優(yōu)點(diǎn)。上述的基因藥物為DNA、 RNA和ASON中的一種或一種以上的混合物。基因藥物是疾病治療和誘導(dǎo)組織再生的重要手段。DNA類藥物主要通過轉(zhuǎn)染 細(xì)胞，使細(xì)胞長期穩(wěn)定表達(dá)、分泌某種生物活性物質(zhì)，特異性作用于某類細(xì)胞 或組織上。RNA類基因藥物主要是外源或內(nèi)源性的雙鏈RNA,在核酸酶的作用下 生成小干擾RM,利用RNA干擾技術(shù)能特異性抑制致病基因的表達(dá)，具有高效和 多樣化的特征。反義寡核苷酸是針對(duì)特定的靶mRNA(DNA)的序列設(shè)計(jì)合成,通過 與靼DNA或者mRNA結(jié)合形成雙鏈雜交，阻止乾基因的復(fù)制或轉(zhuǎn)錄、在RNA水平 阻止蛋白質(zhì)翻譯和生成。但基因藥物本身不具備靶向功能，同時(shí)穿透細(xì)胞膜的 能力差，在生理環(huán)境中極不穩(wěn)定，而通過本專利技術(shù)方法與陽離子聚合物形成復(fù)合 粒子并進(jìn)而攜栽于纖維膜上形成高效安全的攜載和釋放體系，可拓展其在疾病 治療和誘導(dǎo)組織再生等方面的應(yīng)用中。例如， 一、以攜載基因藥物的靜電紡絲纖維作為組織工程支架應(yīng)用于缺損組織的修復(fù)，不僅可以為細(xì)胞的增殖、分化 提供類似于胞外基質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)，還可以通過轉(zhuǎn)染細(xì)胞使細(xì)胞分泌生長因 子，持續(xù)誘導(dǎo)周圍細(xì)胞的增殖分化。二、以攜載基因藥物的靜電紡絲纖維通過 埋植方法應(yīng)用于腫瘤及增生性疾病的治療，可以抑制癌基因的表達(dá)。上述的B步中的可生物降解聚合物為聚乳酸、聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚 乳酸-聚乙二醇共聚物、聚乳酸-聚e-己內(nèi)酯共聚物、聚e-己內(nèi)酯、聚磷酸酯、 聚》灰酸酯、聚酸酐的一種或一種以上的混合物。以上的可生物降解聚合物為現(xiàn)有成熟的可生物降解聚合物，用其制備可生 物降解聚合物纖維工藝簡單、成本低廉、重復(fù)性好、安全性高。 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 附圖說明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例一、二、三的方法分別制得的超細(xì)纖維膜的突釋實(shí)驗(yàn) 結(jié)果。圖中橫坐標(biāo)為孵育時(shí)間，縱坐標(biāo)為累積釋放百分比。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種可控釋放基因藥物的生物降解聚合物超細(xì)纖維的制備方法，其步驟是：　Ａ、將基因藥物的水相溶液與陽離子聚合物的水相溶液混合得懸浮液，其中陽離子聚合物中的氮的原子數(shù)與基因藥物中的磷的原子數(shù)的比值大于１；　Ｂ、將可生物降解聚合物和致孔劑溶于其有機(jī)溶劑中形成混合溶液；　Ｃ、將Ａ步的懸浮液分散于Ｂ步的混合溶液中形成乳液，再將乳液以靜電紡絲方法進(jìn)行紡絲、干燥后得到可控釋放基因藥物的生物降解聚合物超細(xì)纖維。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李孝紅，楊曄，何淑慧，程龍，王均，周紹兵，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西南交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：90[中國|成都]