一种具有多孔壳层的PLGA/碳酸钙复合微球及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有多孔壳层的PLGA/碳酸钙复合微球及其制备方法，包括以下步骤：a、将PLGA溶解于二氯甲烷有机溶剂中，得到PLGA油相；将碳酸钙粉末添加到PLGA油相中，通过搅拌和超声处理后，得到有机/无机的均匀混合液；b、将葡萄糖酸内酯溶解于PVA水溶液中，得到酸性PVA水溶液；c、在搅拌条件下将步骤a得到的混合液分散到步骤b中的酸性PVA水溶液里，得到水包油的单乳液；d、在减压条件下继续搅拌，使油相液滴中的二氯甲烷挥发，得到固化的复合微球；e、收集步骤d中的微球，用去离子水洗涤，冷冻干燥即可。本法不引入成孔剂，制备的复合微球表面存在多孔结构，有利于细胞的生长。

权利要求

1.一种具有多孔壳层的PLGA/碳酸钙复合微球，其特征在于，该复合微球以PLGA和碳酸钙为主要材料，同时还以碳酸钙为成孔剂，该复合微球内部为实心结构，微球表面具有孔结构，微球直径为100~500um，孔径为1~10um。

2.一种具有多孔壳层的PLGA/碳酸钙复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将PLGA溶解于二氯甲烷有机溶剂中，得到PLGA油相；将碳酸钙粉末添加到PLGA油相中，通过搅拌和超声处理后，得到有机/无机的均匀混合液；

b、将葡萄糖酸内酯溶解于PVA水溶液中，得到酸性PVA水溶液；

c、在搅拌条件下将步骤a得到的混合液分散到步骤b中的酸性PVA水溶液里，得到水包油的单乳液；

d、在减压条件下继续搅拌，使油相液滴中的二氯甲烷挥发，得到固化的复合微球；

e、收集步骤d中的微球，用去离子水洗涤，冷冻干燥即可。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，步骤a中PLGA与二氯甲烷的质量体积比为

1/30～1/4g/ml；碳酸钙与PLGA的质量比为1/20～1/2。

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，步骤b的PVA水溶液中PVA与水的质量体积比为1/500～1/100g/ml；葡萄糖酸内酯和PVA的质量比为1/10～1/5。

5.根据权利要求2或3或4所述方法，其特征在于，所述PLGA分子量Mw=30～

10kDa,LA/GA=50/50。

6.根据权利要求2或3或4所述方法，其特征在于，步骤d中减压条件下搅拌的速率为

200～400rpm，搅拌时间为12～24h。

7.根据权利要求2或3或4所述方法，其特征在于，步骤e中冷冻干燥的温度为-24℃，时间为48小时。

8.根据权利要求2或3或4所述方法，其特征在于，步骤a中搅拌速度250～400rpm，搅拌时间为5～15min。

9.根据权利要求2或3或4所述方法，其特征在于，步骤a中超声功率250～350w，超声时间为5～15min。

说明书

一种具有多孔壳层的PLGA/碳酸钙复合微球及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种可降解复合微球的制备方法，具体是具备多孔壳层的PLGA/碳酸钙复合微球的制备方法。

背景技术

[0002] 聚乳酸乙醇酸共聚物（polylactic-glycolic acid，PLGA）是一种得到FDA批准的生物材料，具备良好的生物相容性和降解性。PLGA微球是各种药物和基因的良好载体，能够有效实现药物的缓释。然而PLGA本身的降解产物为酸性，有可能使所载的药物失活，在体内还可能引起免疫排斥反应。为了克服这一问题，人们常常在PLGA基体中复合HA、β-TCP等磷酸钙类物质。添加磷酸钙类物质不仅能中和PLGA的酸性降解产物，还能提高PLGA基体的力学性能和骨传导性。然而，磷酸钙类物质往往降解较慢，尤其是HA，生物降解性不理想。相比之下，碳酸钙的生物降解性很好。而且碳酸钙同样具备良好的生物相容性和骨传导性，能够与新生骨形成较好的结合面。许多研究也已经证明碳酸钙能够有效延缓聚酯类聚合物的降解。Ara M等（Ara M,Watanabe M,Imai Y.Biomaterials2002;23:24792483）证明碳酸钙能够有效抑制PLGA薄膜的降解；Kasuga T等（Kasuga T,Maeda H,Kato K,Nogami M,Hata K,Ueda M.Biomaterials2003;24:3247–3253）还证明碳酸钙不仅能提高PLGA的力学性能，而且能够促进PLGA的矿化。然而目前这些关于聚合物/碳酸钙复合物的研究多集中于碳酸钙组分对复合薄膜物化性能的影响，涉及聚合物/碳酸钙复合微球的研究还很少。

[0003] 目前用于骨修复的支架主要有两种类型：预成型支架和可注射支架。预成型支架力学性能和结构多样性较好，但需要通过手术植入，往往会给病人造成较大的创伤。可注射支架能在尽可能减少创伤的前提下植入体内，而且能够适应形状不规则的缺损部位。聚合物微球具备较好的力学性能、药物缓释性能以及有利于细胞生长的孔隙条件。因此，微球作为一种可注射支架的应用也越来越受到关注。钟延强等（CN200610118183.2）公开了VEGF缓释注射微球支架的制备。Kim TK等（Kim TK,Yoon JJ，Lee DS,Park TG.Biomaterials2006,27:152–159）制备了多孔PLGA可注射微球。许多研究表明在微球上构建孔结构有利于细胞在微球上的负载和生长，因此相比于传统实心微球，多孔微球更适合作为可注射支架。目前在聚酯类微球中构建孔结构往往需要添加其他组分作为成孔剂。高长有等（CN200410052981.0）公开了一种制备聚乳酸多孔微球的方法，通过在有机溶液中添加不良溶剂构建孔结构）；Yang Y等（YangY，Bajaj N,Xu P，Ohn K,Tsifansky MD,Yeo Y.Biomaterials2009;30:1947–1953）利用双乳液法，通过在内水相中添加碳酸氢铵制备了多孔PLGA微球。通过成孔剂构建孔结构需要彻底去除成孔剂，否则残留的成孔剂会对微球的实际应用产生不利影响。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有微球制备存在的不足，提供一种具有多孔壳层的PLGA/碳酸钙复合微球的制备方法。碳酸钙组分具备较好的生物降解性，而且可以中和PLGA的酸性降解产物。同时，碳酸钙组分可以在复合微球表面构建多孔结构，无需外加任何成孔剂。

[0005] 本发明另一目的在于提供上述方法制备的多孔壳层的PLGA/碳酸钙复合微球。

[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现：

[0007] 一种具有多孔壳层的PLGA/碳酸钙复合微球的制备方法，包括以下步骤：

[0008] a、将PLGA溶解于二氯甲烷有机溶剂中，得到PLGA油相；将碳酸钙粉末添加到PLGA油相中，通过搅拌和超声处理后，得到有机/无机的均匀混合液；

[0009] b、将葡萄糖酸内酯溶解于PVA水溶液中，得到酸性PVA水溶液；

[0010] c、在搅拌条件下将步骤a得到的混合液分散到步骤b中的酸性PVA水溶液里，得到水包油的单乳液；

[0011] d、在减压条件下继续搅拌，使油相液滴中的二氯甲烷挥发，得到固化的复合微球；

[0012] e、收集步骤d中的微球，用去离子水洗涤，冷冻干燥即可。

[0013] 优选地，步骤a中PLGA与二氯甲烷的质量体积比为1/30～1/4g/ml；碳酸钙与PLGA的质量比为1/20～1/2。

[0014] 优选地，步骤b的PVA水溶液中PVA与水的质量体积比为1/500～1/100g/ml；葡萄糖酸内酯和PVA的质量比为1/10～1/5。

[0015] 优选地，所述PLGA分子量Mw=30～10kDa,LA/GA=50/50。

[0016] 优选地，步骤d中减压条件下搅拌的速率为200～400rpm，搅拌时间为12～24h。

[0017] 优选地，步骤e中冷冻干燥的温度为-24℃，时间为48小时。

[0018] 优选地，步骤a中搅拌速度250～400rpm，搅拌时间为5～15min。

[0019] 优选地，步骤a中超声功率250～350w，超声时间为5～15min。

[0020] 上述方法制备的具有多孔壳层的PLGA/碳酸钙复合微球，以PLGA和碳酸钙为主要材料，同时还以碳酸钙为成孔剂，该复合微球内部为实心结构，微球表面具有孔结构，微球直径为100~500um，孔径为1~10um。

[0021] 本发明相对现有技术具备如下优点：

[0022] 本发明通过在PLGA微球中复合一种比磷灰石类物质具有更好生物降解性的碳酸钙来中和PLGA的酸性降解产物。同时利用碳酸钙组分在微球表面构建孔结构，无需引入外来的成孔剂，从而改善了微球制备方法，而且彻底避免了成孔剂的残留问题。本法得到的复合微球不仅形貌均一，而且微球表面分布着大量的规则开放小孔，形成一个多孔壳层，从而更有利于细胞在微球上的生长。

附图说明

[0023] 图1是实施例1中的微球表面电镜图；

[0024] 图2是实施例1中微球的内部截面图；

[0025] 图3是实施例2中微球的表面电镜图；

[0026] 图4是实施例3中微球的表面电镜图；

[0027] 图5是成骨瘤细胞在纯PLGA和本发明实施例1复合微球表面的增殖情况对比图。

具体实施方式

[0028] 实施例1

[0029] 称取1g PLGA（50/50,Mw=30kDa）溶解于20ml二氯甲烷中，得到20mlPLGA有机溶液。称取0.5g碳酸钙粉末加入到PLGA有机溶液中，在300rpm转速和300w超声功率下搅拌10min，得到PLGA/碳酸钙的混合液。称取5gPVA加入到500ml去离子水中，搅拌15min，之后加热到90℃使PVA溶解，冷却后得到PVA水溶液。称取0.5g葡萄糖酸内酯溶解于500ml PVA水溶液，得到酸性PVA水溶液。在350rpm搅拌条件下将PLGA/碳酸钙混合液逐滴加入到酸性PVA水溶液中，得到水包油的单乳液。在通风橱中持续搅拌（350rpm）该乳液20h，使乳液中的二氯甲烷挥发，油滴固化成球。收集所得微球，用去离子水洗涤3遍，在-24℃下冷冻干燥48小时，将干燥的微球储存。

[0030] 实施例2

[0031] 称取2g PLGA（50/50,Mw=30kDa）溶解于10ml二氯甲烷中，得到10mlPLGA有机溶液。称取0.2g碳酸钙粉末加入到PLGA有机溶液中，在300rpm转速和300w超声功率下搅拌10min，得到PLGA/碳酸钙的混合液。称取2gPVA加入到250ml去离子水中，搅拌15min，之后加热到90℃使PVA溶解，冷却后得到PVA水溶液。称取0.3g葡萄糖酸内酯溶解于PVA水溶液，得到酸性PVA水溶液。在400rpm搅拌条件下将PLGA/碳酸钙混合液逐滴加入到酸性PVA水溶液中，得到水包油的单乳液。在通风橱中持续搅拌（400rpm）该乳液20h，使乳液中的二氯甲烷挥发，油滴固化成球。收集所得微球，用去离子水洗涤3遍，在-24℃下冷冻干燥48小时，将干燥的微球储存。

[0032] 实施例3

[0033] 称取1g PLGA（50/50,Mw=30kDa）溶解于10ml二氯甲烷中，得到10mlPLGA有机溶液。称取0.05g碳酸钙粉末加入到PLGA有机溶液中，高在300rpm转速和300w超声功率下搅拌10min，得到PLGA/碳酸钙的混合液。称取2g PVA加入到250ml去离子水中，搅拌15min，之后加热到90℃使PVA溶解，冷却后得到PVA水溶液。称取0.4g葡萄糖酸内酯溶解于PVA水溶液，得到酸性PVA水溶液。在400rpm搅拌条件下将PLGA/碳酸钙混合液逐滴加入到酸性PVA水溶液中，得到水包油的单乳液。在通风橱中持续搅拌（250rpm）该乳液20h，使乳液中的二氯甲烷挥发，油滴固化成球。收集所得微球，用去离子水洗涤3遍，在-24℃下冷冻干燥48小时，将干燥的微球储存。