三嵌段溫敏性聚酯聚乙二醇共聚物PLGA-PEG-PLGA的合成及應(yīng)用.pdf

1、溫敏性高分子水凝膠是當(dāng)今研究熱點(diǎn)之一，目前常用的有：聚N-異丙烯酰胺嵌段共聚物水凝膠、聚乙烯醚嵌段共聚物水凝膠、聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烯嵌段共聚物水凝膠和聚乙二醇/聚酯嵌段共聚物水凝膠。本文采用聚乙二醇/聚酯嵌段共聚物PLGA-PEG-PLGA為材料，充分應(yīng)用該材料的溫敏成膠性質(zhì)，即常溫下成液體，遇生理溫度快速變成凝膠的特性，將其應(yīng)用到眼部和腫瘤局部注射，以期達(dá)到延長(zhǎng)眼部作用時(shí)間、提高藥物在房水中的濃度，同時(shí)使藥物濃集在腫瘤部位并緩慢釋藥

2、、安全的治療目的。本研究以PLGA-PEG-PLGA為溫敏水凝膠材料，分別制備了溫敏性妥布霉素/地塞米松眼用原位凝膠和多烯紫杉醇溫敏原位凝膠緩釋注射劑，并進(jìn)行了體外特性研究和體內(nèi)評(píng)價(jià)。 采用開(kāi)環(huán)聚合方法，以PEG1000和PEG1500混合物(1：1)為引發(fā)劑，二乙基己酸亞錫為催化劑，PEG/PLGA=3：7條件下，使不同比例的L-2LA和GA單體無(wú)規(guī)共聚，合成了系列LA/GA比例(5/1，7/1，9/1)的溫敏可逆凝膠化的PL

3、GA-PEG-PLGA聚合物，掌握了合成過(guò)程中的關(guān)鍵影響因素，平均收率85％以上。該聚合物的水溶液具有溫度依賴性的sol-gel和gel-precipitate可逆雙相相轉(zhuǎn)變行為。 采用1H-NMR，GPC對(duì)三嵌段聚合物PLGA-PEG-PLGA的結(jié)構(gòu)和分子量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明該聚合物分子量可控，分布范圍窄，不存在未反應(yīng)完全的單體及其他產(chǎn)物，純度較高。采用試管倒置法測(cè)試相變溫度，結(jié)果表明，所合成三個(gè)比例嵌段聚合物在遇到生理溫度均

4、能產(chǎn)生凝膠，且溶液-凝膠轉(zhuǎn)變溫度Tsol-gel隨LA/GA比例的增加而降低，同時(shí)也隨聚合物濃度的增大而降低，這一趨勢(shì)與報(bào)道一致。 用電鏡跟蹤相變過(guò)程，探討了從溶液到凝膠，以及凝膠到沉淀、再到溶液的相變機(jī)理，驗(yàn)證了PLGA-PEG-PLGA聚合物隨溫度的相變過(guò)程完全是物理化的膠束自組裝聚集的過(guò)程，即隨著溫度升高，膠束的聚集到一定程度成為凝膠，當(dāng)溫度進(jìn)一步升溫，膠束脫水，膠束之間的作用力減弱，產(chǎn)生沉淀，當(dāng)溫度恢復(fù)到室溫，粒子聚集力

5、量減弱，聚集的膠束完全散開(kāi)，慢慢恢復(fù)到原狀，測(cè)定粒度為57.50±34.77nm。 采用動(dòng)態(tài)光散射法測(cè)定膠束粒徑大小，結(jié)果表明，20 wt％聚合物(5/1)、聚合物(7/1)、聚合物(9/1)平均粒徑分別為54.3±21.2nm、49.12±31.7nm、66.57±41.72nm。膠束聚集主要來(lái)自聚合物嵌段中疏水性部分的驅(qū)動(dòng)力，LA/GA比例越大，疏水性PLGA在嵌段中分子量占有的比例越大，膠束粒子(核)也越大，膠束聚集速度也

6、越快，聚合物粒徑“尺寸”增加的速度隨LA/GA比例增大而加快。采用探針芘測(cè)定聚合物(5/1)的臨界膠束濃度(CMC)為0.002wt％。 采用動(dòng)態(tài)流變法研究了凝膠體系的粘彈性變化，溫度-粘度曲線充分顯示了聚合物從sol-gel，然后轉(zhuǎn)向沉淀的過(guò)程，也充分反映了PLGA-PEG-PLGA反轉(zhuǎn)熱敏性。研究了不同LA/GA比例、聚合物濃度、載藥量、電解質(zhì)以及pH對(duì)聚合物凝膠的粘度和彈性模量的影響，結(jié)果表明，隨著LA/GA比例增加、聚合

7、物濃度的增加，相變溫度降低，聚合物成膠后的粘度及彈性模量都增加；載藥后聚合物的相變溫度降低，粘度及彈性模量均增大，載藥后膠束的“尺寸”也增大；pH為5.0-7.4不影響凝膠的粘彈性；電解質(zhì)顯著影響凝膠的粘彈性，使相變溫度降低、粘度和彈性模量增加，電鏡下的膠束呈現(xiàn)環(huán)狀排列，膠束離子聚集，表面自由能降低，由此推測(cè)可能是電解質(zhì)中的多種離子(Na+，Cl-，PO-43等)所致，這一現(xiàn)象未見(jiàn)報(bào)道。 用物理混合法考察聚合物對(duì)難溶性化合物的增

8、溶作用，結(jié)果顯示不同濃度的PLGA-PEG-PLGA(5/1)聚合物溶液能使尼莫地平(NMP)溶解度增大200～500倍，使激素藥物醋酸環(huán)丙孕酮(CPA)的溶解度提高14～24倍，濃度為20wt％聚合物(5/1)使地塞米松(DXA)的增溶效果達(dá)到25倍，為后期藥物的開(kāi)發(fā)提供了數(shù)據(jù)支持。實(shí)驗(yàn)證明聚合物溶液呈酸性，pH在2-3之間，這些來(lái)源于PLGA的酸性特質(zhì)。 采用MTT法考察聚合物的體外生物相容性，結(jié)果表明，濃度為0.5-10m

9、g/mL的PLGA-PEG-PL，GA(5/1)對(duì)成纖維細(xì)胞NIH3T3的生長(zhǎng)活力無(wú)影響，說(shuō)明該聚合物生物相容性良好。 利用PLGA-PEG-PLGA聚合物的溫敏成膠性和兩親性，制備眼用凝膠，以提高藥物在眼部的濃度，這一應(yīng)用未見(jiàn)報(bào)道。以PLGA-PEG-PLGA聚合物為載體，篩選合適體外釋放條件，考察聚合物濃度、LA/GA比例對(duì)藥物在凝膠中釋放的影響，采用聚合物(5/1)為載體制備了地塞米松(DXA)/妥布霉素/(TB)眼用凝膠

10、，體外釋放呈現(xiàn)24小時(shí)緩釋。采用微滲析技術(shù)采集房水，LS/MS/MS測(cè)定房水中的藥物濃度，考察DXA/TB溫敏凝膠在兔前房中的藥動(dòng)學(xué)，結(jié)果表明，以PLGA-PEG-PLGA為基質(zhì)的溫敏凝膠，與眼藥水(含0.5 wt％HA-Na)相比，平均滯留時(shí)間(MRT)約為3.81 h左右，Tmax為1.58 h，最大峰濃度為126.3 ng/mL，AUCO-6h為447.8(ng·h/mL)；對(duì)照的眼藥水(含0.5 wt％HA-Na)，DXA最大峰

11、濃度僅為17.61．ng/mL，AUC為55.17 ng-h/mL，Tmax為1.67 h，從而DXA溫敏凝膠在房水中的AUC0-6h是對(duì)照眼藥水的8.12倍。由此說(shuō)明PLGA-PEG-PLGA此類具有兩親性的聚合物，能有效改善脂溶性藥物的親水性，促進(jìn)了藥物穿透角膜的能力，同時(shí)PLGA-PEG-PLGA具有溫敏成膠性，其對(duì)眼部的粘附性增加了藥物在眼部的滯留時(shí)間，減少藥物的流失，從而提高藥物在兔眼前房中的濃度，提高治療效果。本實(shí)驗(yàn)證明PL

12、GA-PEG-PLGA能改善難溶性藥物親水性以及遇到生理溫度的溫敏成膠能力，為開(kāi)發(fā)眼用溫敏原位凝膠提供了一種有效載體，值得進(jìn)一步推廣。 利用PLGA-PEG-PLGA聚合物的溫敏成膠性、緩釋特性及增溶特性，嘗試難溶性多烯紫杉醇(DTX)的局部腫瘤緩釋給藥，以期達(dá)到3周給藥一次、減少毒副作用的用藥效果。聚合物對(duì)DTX的增溶效果隨聚合物的濃度增加而增加，隨LA/GA比例的增加而減小。物理混合下，PLGA-PEG-PLGA可使DTX溶

13、解度從6.85μg/mL增加到3.78 mg/mL，而溶劑法使DTX溶解度增加到20.9mg/mL，增幅達(dá)3000倍。動(dòng)態(tài)光散射(DLS)測(cè)定結(jié)果及透射電鏡(TEM)觀察結(jié)果表明：載藥后膠束粒徑增加，粒度分布更寬，膠束聚集加速。X-ray測(cè)定結(jié)果表明，DTX在聚合物中完全以分子狀態(tài)存在?？疾炝薒A/GA比例、聚合物濃度以及載藥量大小對(duì)緩釋注射劑的體外釋放影響，結(jié)果表明體外釋放隨著LA/GA比例增加而減慢，同時(shí)，隨聚合物濃度以及載藥量的增

14、加，釋放速度有所減慢。 制備了體外緩釋20天以上的DTX溫敏凝膠注射劑，將該制劑注射到大鼠體內(nèi)可明顯看到原位凝膠的快速形成。同時(shí)，與陰性對(duì)照組(Control)相比，連續(xù)3周大鼠尾靜脈(20mg/Kg)注射給藥的相對(duì)腫瘤增殖率T/C(％)為26.77(p＜0.01)；DTX緩釋凝膠瘤內(nèi)注射給藥10mg/kg、20mg/kg、40mg/kg，對(duì)人肺腺癌A-549裸小鼠移植瘤有較強(qiáng)的生長(zhǎng)抑制作用，23天時(shí)T/C(％)分別為38.81

15、(p＜0.01)、39.11(p＜0.01)、23.48(p＜0.01)，均小于40％，屬于有效范圍；尾靜脈連續(xù)3周給藥，每周一次給藥20mg/kg，雖然藥效強(qiáng)，但毒性也大，與空白對(duì)照相比，體重顯著降低(p＜0.01)。觀察藥注射部位周?chē)M織未發(fā)現(xiàn)劇烈的炎癥反應(yīng)，進(jìn)一步表明PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物水凝膠具有良好的生物相容性。顯然，DTX溫敏凝膠從10mg/kg，20/kg到40mg/kg三個(gè)劑量，在3周內(nèi)均有效，且呈良好的

16、劑量依賴性。 分別以尾靜脈注射一次給藥DTX(20mg/kg)、實(shí)體瘤局部一次注射DTXPLGA-PEG-PLGA凝膠劑(20mg/kg)，初步考察了DTX對(duì)小鼠A-549人肺癌肉瘤的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)，結(jié)果顯示靜脈給藥后，15min測(cè)得血藥濃度為1978ng/mL，而后1h內(nèi)即在迅速下降，12h后未檢測(cè)到藥物濃度，t1/2為0.44h；而實(shí)體瘤給藥后，在81.6h達(dá)到最大峰濃度14.03ng/mL，t1/2為199.2h，藥物緩慢進(jìn)入

17、到全身的量極低，不到10％，在25天時(shí)，仍然能檢測(cè)到微量的藥物，具有緩釋作用。這一實(shí)驗(yàn)，雖然無(wú)法直觀地反映藥物在腫瘤部位的吸收情況和藥動(dòng)學(xué)特征，但能側(cè)面反映藥物在腫瘤部位的集中以及緩釋程度。PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物不僅可以作為多烯紫杉醇緩釋注射劑的載體，也可作為其他藥物的緩釋載體，為進(jìn)一步臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 因此證明，PLGA-PEG-PLGA可以作為長(zhǎng)期給藥的藥物傳輸載體，其制備工藝簡(jiǎn)單，也沒(méi)有微球制劑的通針性問(wèn)