聚丙交酯乙交酯聚乳酸纳米粒的制备及表征

聚丙交酯乙交酯聚乳酸纳米粒的制备及表征

以各种药物的解释和报道为基础的药物解释和主要载荷剂，如质脂体、束、微乳液、聚吡咯或纳米颗粒。其中，由于粒径小和面积大，对生物相似性纳米颗粒的研究受到了高度重视。生物降解材料聚乳酸(PLA)、乳酸与乙醇酸的共聚物聚丙交酯乙交酯(PLGA)是用于控制多种药物释放成功的载体之一。尽管制备PLA或PLGA微粒的技术已较成熟,但纳米粒制备技术仍处于研究之中。PLA或PLGA纳米粒的制备方法已有几种,如纳米沉淀法,双乳液均化法,乳化溶剂扩散法。但所有这些方法由于粒子的极大表面积易引起粒子聚集而使纳米粒的产率不高。本文报道一种在水相中制备PLA和PLGA纳米粒的新方法——二元溶剂分散(BSD)法。1实验方法1.1试剂PLA和PLGA(成都航利生物材料研究所),90%水解度和500聚合度的PVA-124为日本进口分装。所有其它试剂均为市售分析纯。1.2纳米粒的制备将0.2gPLA或PLGA溶于由丙酮和乙醇组成的8mL二元溶剂中,搅拌下将所得聚合物溶液滴加入40mL1%PVA水溶液中,搅拌速度为300r/min。减压蒸去丙酮和乙醇,悬浮分散液先于1000r/min低速离心除去聚集物,再在16000r/min速度下离心25min,沉淀用25mL蒸馏水洗涤。离心和洗涤重复3次以去除PVA及残余的丙酮和乙醇。将沉淀物超声分散于50mL蒸馏水中,真空下冷冻干燥得粉状纳米粒。纳米粒产率由下式计算:纳米粒产率=纳米粒质量PLA或PLGA质量×100%=纳米粒质量ΡLA或ΡLGA质量×100%。1.3粒径及粒径分布的测定Mastersizer2000激光散射粒径分析仪(MalvernInstrumentsLtd.Malvern,UK)测定纳米粒平均粒径和粒径分布。冻干纳米粒粒径经超声分散于蒸馏水后测定。用滴定法测定乙醇加入PLA和PLGA丙酮溶液后的浊点,具体步骤如下:将2mL不同浓度的PLA或PLGA丙酮液置于20mL试管中。摇动下滴加乙醇至丙酮液刚出现混浊,即PLA或PLGA刚刚开始沉淀时为终点。由此获得PLA或PLGA达浊点时乙醇占PLA和PLGA丙酮溶液的体积分数φ(eth)′。2结果与讨论2.1纳米粒产率与其他单体、种类的关系聚合物材料以及由它们制得的纳米粒的性质列于表1。从表中可看出,所有聚合物纳米粒的平均粒径均小于180nm并具有窄的粒径分布,聚合物分子量和单体比的差异对纳米粒粒径无显著影响。说明BSD法制备纳米粒不受单体比和聚合物种类等因素的影响。纳米粒产率和PLA或PLGA分子量的关系见图1。图中可见,PLGA纳米粒产率随分子量增加缓慢降低,在单体比相同时,纳米粒产率随分子量的增加而降低,这是由于在分散过程中,大分子量聚合物液滴的分散速度较慢,使粒子凝聚的可能性增加。PLA的分子量大于15000后,由于在分散过程中纳米粒的聚集导致其产率急剧下降。聚合物中较亲水部分随乙醇酸链段的增加而增大。因此,减少了纳米粒聚集的可能性从而使纳米粒产率提高,这是相同分子量但不同单体比聚合物纳米粒产率差异的原因。即使这样,BSD法不论聚合物为何种(Mw<15000时)仍能得到高产率(95%)的PLA和PLGA纳米粒。2.2乙醇体积分数图2是纳米粒产率与丙酮中加入的乙醇量φ(eth)的关系图。可见,不同的聚合物纳米粒产率均随乙醇体积分数的增大而提高,并当PLA,PLGA(75/25)和PLGA(50/50)的φ(eth)分别为45%、40%和20%时产率达最大值。由于乙醇较丙酮的极性大,二元溶剂中乙醇浓度的增加可加快PLA或PLGA液滴的扩散速度。但当φ(eth)增加到一定程度时,PLA或PLGA会从混合溶液中沉淀出来,不可能再滴加于水相中制备纳米粒。因此,需先滴定测定PLA或PLGA聚集沉淀时的乙醇体积分数,即φ(eth)′值,结果见图3。图中可见,φ(eth)′值随PLA和PLGA浓度的改变变化不大,但随所用聚合物的不同而有较大差异。PLA体系的φ(eth)′值高于PLGA(75/25)和PLGA(50/50)体系的φ(eth)′。这差异正是纳米粒产率达最大值时PLA体系中乙醇体积分数(45%),大于PLGA(75/25)体系中乙醇体积分数(40%)和PLGA(50/50)体系中乙醇体积分数(20%)的原因。当PLA或PLGA溶液滴加分散于PVA水溶液时,界面间的扰动瞬间产生极大的表面积,形成纳米级PLA或PLGA乳滴。接着,由于乙醇与PLA和PLGA的相溶作用力低于丙酮,乙醇优先由乳滴中扩散出去。然后丙酮开始扩散,乳滴中PLA或PLGA的浓度增加直到开始沉积,最后是PLA或PLGA完全固化形成纳米粒。由于沉积过程是同时瞬间完成的,即使温和搅拌也能获得均匀的纳米粒悬浮液。随φ(eth)值增加PLA和PLGA溶液的分散易于进行,可产生更多纳米级的乳滴并快速形成PLG和PLGA纳米粒而使纳米粒产率增大。但φ(eth)有一上限值,也就是前面所述的PLA或PLGA的φ(eth)′。因此,实验中φ(eth)与φ(eth)′的比值x(x=φ(eth)/φ(eth)′)与纳米粒产率有关。在丙酮/乙醇溶液中PLA(Mw25000)、PLGA(75/25,Mw15000)和PLGA(50/50,Mw15000)的φ(eth)′值分别为45.95%、42.86%和23.08%。x=1时意味二元溶剂组成与其浊点时组成一样的极限条件。2.3不同浓度eth纳米粒的粒径实验中发现,乙醇的加入不仅可提高纳米粒产率而且对纳米粒粒径有较大影响。图4是纳米粒粒径与二元溶剂的φ(eth)值的关系图,在所有实验中ω(PLA)或ω(PLGA)均固定为2.5%。从图中可看出,纳米粒粒径均随φ(eth)的增加而减小,并于PLA、PLGA(75/25)和PLGA(50/50)的φ(eth)分别为55%、40%和20%时粒径达最小值。φ(eth)值从0增加到20%,PLGA(50/50)纳米粒粒径由191nm降到162nm,随φ(eth)值从0增加到最大值,PLGA(75/25)和PLA纳米粒的粒径分别由271nm减小到170nm,231nm减小到131nm。这同样是由于乙醇的亲水性较丙酮大,随二元溶剂中乙醇浓度的增大可加速分散过程中PLA或PLGA乳滴的分散,有利于纳米粒的快速形成并避免因小粒子聚集成较大粒径纳米粒的产生。2.4不同分散稳定剂pva和pla在溶剂扩散挥发过程中,溶液体积逐渐减小而引起分散乳滴的粘度增加。这可能使乳滴在溶剂挥发的早期阶段发生凝聚和团集而影响纳米粒粒径和产率。加分散稳定剂于水相,可在乳滴表面形成薄的保护层以减小它们的凝聚。实验中固