一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法

1.本发明涉及生物功能高分子材料的技术领域，特别涉及一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法。


背景技术：

2.目前，市面上以可降解生物材料聚乳酸、聚己内酯和聚乳酸-羟基乙酸(plla、pcl和plga)为原料制成的微球注射剂主要被用于医疗美容，例如以plla微球为主要成分的童颜针，其作用原理是：利用plla在代谢过程中产生的乳酸，通过刺激纤维母细胞的增殖和胶原蛋白的再生，以达到抗衰老的效果。在过去十年中，随着真皮填充剂的需求逐渐增加，pcl由于可在保持皮肤弹性的同时，还能通过微球刺激胶原蛋白的生成，已受到广泛关注。2021年，以pcl微球为核心成分的华东医药少女针获批，其主要作用是刺激皮肤内成纤维细胞增殖和胶原蛋白的生成，在脸部形成有效的支撑及弹性效果。但目前plcl微球注射剂在该领域上的应用还有待研究。
3.由于良好的生物相容性和生物可降解性，可降解聚合物被用于组织修复和再生。聚乳酸和聚己内酯均可被人体吸收，并降解为小分子量的水和二氧化碳，最终随循环代谢排出体外。目前，聚乳酸和聚己内酯都已被美国食品药品监督管理局(fda)批准。但是聚乳酸和聚己内酯在力学性能上各不相同，聚乳酸强度高但韧性差，聚己内酯韧性好但强度低，不同的力学性能使其应用受限。共聚是改善聚合物性能的方法之一，聚乳酸和聚己内酯能通过共聚达到性质互补的目的，可有效扩大其应用范围。医疗器械植入到人体动态的机械环境后，为了保持良好的宏观性能，需要适用持续收缩和放松的状态，而聚乳酸己内酯共聚物良好的弹性可以满足这一需求。另外由于聚乳酸己内酯共聚物表面具有疏水特性，这会极大阻碍细胞在材料表面的黏附。
4.微球作为组织工程的理想工具，其较高的比表面积和粗糙的表面形态可以提供较好的细胞黏附力，能促进细胞在微球表面黏附、增殖和分化。微球在药物输送、多相骨修复和组织工程支架等领域展现出极大应用价值，将聚乳酸基共聚物制成微球已受到广泛关注。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，形状均匀，通过加入致孔剂，并浸泡涂层溶液后，获得可生物降解且表面细胞黏附性好的可降解微球，能够促进胶原蛋白再生，在一定时间内持续改善皮肤衰老。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，包括：
6.s1、将医用级单体与催化剂、小分子引发剂混合，无水无氧开环聚合得到共聚物；
7.s2、提纯共聚物，干燥后溶于溶剂中得到油相，等待油相溶解均匀；
8.s3、制备水相，等待水相溶解均匀；
9.s4、制备致孔剂水溶液，并滴加至溶解好的油相中，混合均匀后得到混合溶液；
10.s5、将混合溶液滴加到水相溶液中，经乳化挥发得到微球；
11.s6、冲洗并收集微球，冷冻干燥后得到种类及形貌各不相同的微球；
12.s7、将微球浸入涂层溶液后，充分浸泡，得到表面覆盖涂层的聚乳酸基共聚物微球。
13.优选的，步骤s1中医用级单体种类为：左旋丙交酯，右旋丙交酯，ε-己内酯，乙交酯，或其组合。
14.优选的，步骤s1中催化剂种类为：辛酸亚锡。
15.优选的，步骤s1中引发剂种类为乙二醇、聚乙二醇，或其组合。
16.优选的，步骤s1中各组分按物料比包括：单体：10-100份；引发剂：0.1-50份；催化剂：0.01-10份。
17.优选的，步骤s1中将两种医用级单体与催化剂、引发剂混合，在无水无氧环境中，温度为100-180℃的条件下，聚合反应6-30小时。
18.优选的，步骤s2中聚乳酸共聚物种类为：左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸、聚乳酸己内酯、聚乳酸-乙二醇共聚物、聚乳酸-聚乙二醇共聚物。所述聚乳酸共聚物的分子量为：100kda-400kda。
19.优选的，步骤s2中溶剂种类为：二氯甲烷、三氯甲烷。油相的浓度为：6％-20％(w/v)。
20.优选的，步骤s3中水相溶液种类为：聚乙烯醇(pva)。所述水相溶液浓度为：0.1％-0.5％(w/v)。
21.优选的，步骤s4中致孔剂按种类包括：碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸镁，或其组合。致孔剂水溶液的浓度为0.1％-1.5％(w/v)。
22.优选的，步骤s4中混合溶液的两种溶液比例为1:1-1:2(v/v)。
23.优选的，步骤s5中形成乳液的两种溶液水油比为1:2-1:10(v/v)，在转速为100-300转/分钟的机械搅拌条件下，乳化1-3小时。
24.优选的，步骤s5中在转速为100-300转/分钟的机械搅拌条件下，揭盖挥发6-30小时。
25.优选的，步骤s7中涂层按种类包括：丝素蛋白、壳聚糖、明胶、胶原蛋白，或其组合；溶剂选用浓度为5％-15％(v/v)的乙醇溶液。涂层溶液的浓度为10％-40％(w/v)。
26.优选的，步骤s7中微球在10-40℃下，浸泡涂层溶液0.5-5小时。
27.本发明与现有技术相比，其有益效果是：
28.(1)所制微球呈球形至椭圆形，尺寸范围为150-350μm，植入人体后可完全降解，降解产物对人体无害，且能随正常代谢排出体外。
29.(2)通过调节聚乳酸基共聚物和致孔剂的比例，获得表面微突呈麦穗花状的突刺微球，有效提高微球表面的细胞黏附性。
30.(3)突刺微球表面覆盖不同种类涂层，极大改善聚乳酸基共聚物的亲水性，大幅提升微球表面的细胞黏附率。
附图说明
31.图1为根据本发明的可降解聚乳酸己内酯微球的制备方法的聚乳酸己内酯共聚物的核磁共振氢谱图；
32.图2为根据本发明的可降解聚乳酸己内酯微球的制备方法的实心微球和突刺微球的扫描电镜图像；
33.图3为根据本发明的可降解聚乳酸己内酯微球的制备方法的实心微球、突刺微球和丝素蛋白涂层微球与l929细胞共培养3天后的激光共聚焦图像。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.参照图1-3，一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，包括：
36.s1、将医用级单体与催化剂、小分子引发剂混合，无水无氧开环聚合得到共聚物；
37.s2、提纯共聚物，干燥后溶于溶剂中得到油相，等待油相溶解均匀；
38.s3、制备水相，等待水相溶解均匀；
39.s4、制备致孔剂水溶液，并滴加至溶解好的油相中，混合均匀后得到混合溶液；
40.s5、将混合溶液滴加到水相溶液中，经乳化挥发得到微球；
41.s6、冲洗并收集微球，冷冻干燥后得到种类及形貌各不相同的微球；
42.s7、将微球浸入涂层溶液后，充分浸泡，得到表面覆盖涂层的聚乳酸基共聚物微球。
43.进一步的，步骤s1中医用级单体种类为：左旋丙交酯，右旋丙交酯，ε-己内酯，乙交酯，或其组合。
44.进一步的，步骤s1中催化剂种类为：辛酸亚锡。
45.进一步的，步骤s1中引发剂种类为乙二醇、聚乙二醇，或其组合。
46.进一步的，步骤s1中各组分按物料比包括：单体：10-100份；引发剂：0.1-50份；催化剂：0.01-10份。
47.进一步的，步骤s1中将两种医用级单体与催化剂、引发剂混合，在无水无氧环境中，温度为100-180℃的条件下，聚合反应6-30小时。
48.进一步的，步骤s2中聚乳酸共聚物种类为：左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸、聚乳酸己内酯、聚乳酸-乙二醇共聚物、聚乳酸-聚乙二醇共聚物。所述聚乳酸共聚物的分子量为：100kda-400kda。
49.进一步的，步骤s2中溶剂种类为：二氯甲烷、三氯甲烷。油相的浓度为：6％-20％(w/v)。
50.进一步的，步骤s3中水相溶液种类为：聚乙烯醇(pva)。所述水相溶液浓度为：0.1％-0.5％(w/v)。
51.进一步的，步骤s4中致孔剂按种类包括：碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸镁，或其组合。致孔剂水溶液的浓度为0.1％-1.5％(w/v)。
52.进一步的，步骤s4中混合溶液的两种溶液比例为1:1-1:2(v/v)。
53.进一步的，步骤s5中形成乳液的两种溶液水油比为1:2-1:10(v/v)，在转速为100-300转/分钟的机械搅拌条件下，乳化1-3小时。
54.进一步的，步骤s5中在转速为100-300转/分钟的机械搅拌条件下，揭盖挥发6-30小时。
55.进一步的，步骤s7中涂层按种类包括：丝素蛋白、壳聚糖、明胶、胶原蛋白，或其组合；溶剂选用浓度为5％-15％(v/v)的乙醇溶液。涂层溶液的浓度为10％-40％(w/v)。
56.进一步的，步骤s7中微球在10-40℃下，浸泡涂层溶液0.5-5小时。
57.实施例1
58.聚乳酸己内酯共聚物(plcl)的合成
59.首先按摩尔比n
l-la
:n
ε-cl
＝50:50的比例称取医用级l-丙交酯和ε-己内酯。
60.称取一定量的辛酸亚锡，辛酸亚锡的质量为两单体总质量的1/1000。
61.将称量好的单体和催化剂置于圆底烧瓶中，加塞密封。
62.将装有单体原料和催化剂的反应烧瓶在室温下进行磁力搅拌，通入氩气升温至140℃，反应24小时。
63.反应结束后，产物用二氯甲烷和无水乙醇溶解沉淀提纯，重复操作多次，放入真空干燥箱干燥，温度设置为40℃，干燥后得到聚乳酸己内酯(plcl)无规共聚物样品。
64.实施例2
65.plcl微球的制备
66.称取3g自制的plcl，溶于20ml二氯甲烷中制备油相，配置浓度为0.5％的聚乙烯醇(pva)水溶液200ml作为水相。
67.油相和水相各自完全溶解后，在转速为200转/分钟的机械搅拌下，将plcl溶液逐滴加入200ml0.5％pva水溶液中，充分乳化后揭盖挥发16-20小时，搅拌结束。
68.用超纯水冲洗并抽滤微球至无泡沫产生，收集微球后冷冻干燥，得到plcl实心微球。
69.实施例3
70.plcl突刺微球的制备
71.称量3g自制的plcl，溶于20ml二氯甲烷中制备油相，配置浓度为0.5％的聚乙烯醇(pva)水溶液200ml作为水相。
72.配置浓度为1％的碳酸氢铵水溶液10ml,混合均匀后滴加至pva水溶液中乳化挥发。油相和水相各自完全溶解后，在转速为200转/分钟的机械搅拌下，将plcl溶液逐滴加入200ml0.5％pva水溶液中，充分乳化后揭盖挥发16-20小时，搅拌结束。
73.用超纯水冲洗微球并抽滤至无泡沫产生，收集微球后冷冻干燥，得到plcl突刺微球。
74.称量1g丝素蛋白(sf)并溶于10ml浓度为10％的乙醇溶液中，将plcl突刺微球加入至sf溶液中，在25℃下充分浸泡1h，得到带有sf涂层的plcl突刺微球。
75.实施例4
76.聚合物plcl的结构表征
77.用核磁氢谱仪(ascend600，bruker公司)对自制的plcl进行结构表征。
78.图1为plcl的核磁共振氢谱图
79.plla高分子链段上的甲基(δ＝1.57ppm)和次甲基(δ＝5.16ppm)信号在不同摩尔比单体投料的plcl氢谱图上均可找到，位于己内酯链段最中间的亚甲基(-ch2)在δ＝1.38ppm处，靠近最中间的两个亚甲基(-ch2)，由于其所处的位置，左右两侧连接的均为亚甲基(-ch2)，化学环境相差不大，其峰值均在δ＝1.65处，靠近羰基(-c＝o)的亚甲基(-ch2)的信号峰在δ＝2.31ppm处，靠近羰基另一侧的亚甲基(-ch2)化学位移则在δ＝4.07ppm处。
80.实施例5
81.plcl微球的表面形貌分析
82.用扫描电子显微镜(sem，s-3400n，日立公司)表征plcl微球的微观形貌。
83.图2为plcl实心微球和突刺微球的表面形貌
84.plcl实心微球接近球形，表面整体光滑，但部分微突起或凹陷。plcl突刺微球整体呈现均匀的球形，表面有大量突起的小球，这部分突起的小球由麦穗花样的共聚物组成且存在微小孔。小孔主要由乳化过程中致孔剂造成，造成这一现象的原因是：plcl中pcl链段的无定形结构在致孔剂的作用下，通过多端点在微球表面隆起，并在鼓起的小球上多点微释放气体，造成呈麦穗花状的突刺。这种独特的突刺结构可以为组织工程中药物的负载提供更多的空间，也为细胞的附着提供更多的点，有利于细胞的黏附。
85.实施例6
86.plcl微球的细胞相容性评价
87.用激光共聚焦显微镜(a1r，尼康公司)表征plcl微球的细胞相容性。
88.图3为实心微球、突刺微球和丝素蛋白涂层微球培养l929细胞共培养3天后的激光共聚焦图像
89.将plcl实心微球、突刺微球和丝素蛋白涂层的突刺微球(pm、psm和pssm)与l929细胞共培养3天。结果表明，实心微球上的细胞最少，这主要是因为其光滑的表面结构和较差的亲水性不利于细胞的黏附，突刺微球凹凸不平的表面虽然有利于细胞的黏附，但其亲水性差，表面不能较好地黏附细胞。通过丝素蛋白涂层改性后的微球，大大提高了微球的细胞黏附性，并且细胞在微球表面铺展情况较好，这说明经丝素蛋白改性后的突刺微球具有优异的细胞相容性。
90.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：
1.一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将医用级单体与催化剂、小分子引发剂混合，无水无氧开环聚合得到共聚物；s2、提纯共聚物，干燥后溶于溶剂中得到油相，等待油相溶解均匀；s3、制备水相，等待水相溶解均匀；s4、制备致孔剂水溶液，并滴加至溶解好的油相中，混合均匀后得到混合溶液；s5、将混合溶液滴加到水相溶液中，经乳化挥发得到微球；s6、冲洗并收集微球，冷冻干燥后得到种类及形貌各不相同的微球；s7、将微球浸入涂层溶液后，充分浸泡，得到表面覆盖涂层的聚乳酸基共聚物微球。2.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸基共聚物微球可通过调节聚乳酸基共聚物溶液和致孔剂的比例进行改性，获得形状均匀，且表面呈现明显不同形貌的可降解微球，微球通过浸泡涂层溶液后，表面能够覆盖涂层。3.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s1中医用级单体种类为：左旋丙交酯，右旋丙交酯，ε-己内酯，乙交酯，或其组合。4.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s1中催化剂种类为：辛酸亚锡。5.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s1中引发剂种类为：乙二醇、聚乙二醇，或其组合。6.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s1中各组分按物料比包括：单体：10-100份；引发剂：0.1-50份；催化剂：0.01-10份。7.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s1中将一种或两种医用级单体与催化剂、引发剂混合，在无水无氧环境中，温度为100-180 ℃的条件下，聚合反应6-30小时。8.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s2中聚乳酸共聚物种类为：左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸、聚乳酸己内酯、聚乳酸-乙二醇共聚物、聚乳酸-聚乙二醇共聚物。所述聚乳酸共聚物的分子量为：100kda-400kda。9.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s2中溶剂种类为：二氯甲烷、三氯甲烷。油相的浓度为：6%-20%（w/v）。10.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s3中水相溶液种类为：聚乙烯醇（pva）。所述水相溶液浓度为：0.1%-0.5%（w/v）。11.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s4中致孔剂按种类包括：碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸镁，或其组合。致孔剂水溶液的浓度为0.1%-1.5%（w/v）。12.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s4中混合溶液的两种溶液比例为1:1-1:2（v/v）。13.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s5中形成乳液的两种溶液水油比为1:2-1:10（v/v），在转速为100-300转/分钟的机械搅拌条件下，乳化1-3小时。
14.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s5中在转速为100-300转/分钟的机械搅拌条件下，揭盖挥发6-30小时。15.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s7中涂层按种类包括：丝素蛋白、壳聚糖、明胶、胶原蛋白，或其组合。溶剂选用浓度为5%-15%（v/v）的乙醇溶液。涂层溶液的浓度为10%-40%（w/v）。16.如权利要求1所述的一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，其特征在于，步骤s7中微球在10-40℃下，浸泡涂层溶液0.5-5小时。

技术总结
本发明公开了一种可降解聚乳酸基共聚物微球的制备方法，包括：聚乳酸基共聚物为原料，采用微乳液法，制备聚乳酸及其不同共聚物种类的微球。本发明通过调节聚乳酸基共聚物与致孔剂的比例，获得具有不同表面形貌的微球。进一步将制备的微球浸泡在溶液中，使微球表面覆盖涂层，大幅提高了微球的细胞黏附性，使其能够促进成纤维细胞的生长和增殖。本发明所获得的微球形状均匀，通过加入致孔剂，并通过浸泡溶液在微球表面覆盖涂层，使其具有优异的生物相容性及良好的表面细胞黏附性，可促进胶原蛋白再生，在一定时间内持续改善皮肤衰老。在一定时间内持续改善皮肤衰老。在一定时间内持续改善皮肤衰老。


技术研发人员：刘昌胜 李玉林 刘方睿 罗陈敏 陶紫薇 连睿贤
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/9