專利名稱：一種醫(yī)用防粘連材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用防粘連材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
手術(shù)后的粘連一直是醫(yī)學(xué)上亟待解決的難題之一，絕大多數(shù)手術(shù)都涉及到組織間的粘連問題。粘連是結(jié)締組織纖維帶與相鄰的組織或器官結(jié)合在一起而形成的異常結(jié)構(gòu)， 大小可以從一片纖細的薄膜到稠密的血管疤痕。它不僅會引起嚴重的并發(fā)癥，如腸梗阻、癲癇、繼發(fā)性喉返神經(jīng)損傷等，還會增加再次手術(shù)的困難。研究表明產(chǎn)生粘連的根本原因是成纖細胞的增殖。目前針對組織粘連問題臨床上通常采用“短期屏障法”，即術(shù)后在容易發(fā)生粘連的部位植入隔離材料的方法解決。理想的防粘連材料應(yīng)具有如下特性良好的生物相容性、適宜的組織粘附性；能完全覆蓋創(chuàng)傷表面并且具有足夠的體內(nèi)存留時間；能降解吸收而不需二次手術(shù)將其取出； 既能有效防止粘連形成又不影響甚至促進傷口的正常愈合；此外還應(yīng)具有一定的機械強度而便于實施操作等。目前防粘連材料所采用的原料主要有殼聚糖、透明質(zhì)酸鈉、纖維素、聚四氟乙烯和硅橡膠等。然而這些材料卻存在著質(zhì)量不穩(wěn)定、受來源限制、傳播疾病、引起免疫反應(yīng)或是不能降解等缺點。脂肪族聚酯類材料是目前較為理想的生物醫(yī)用高分子材料之一，該類材料具有優(yōu)良的生物相容性、降解性以及可調(diào)節(jié)的力學(xué)強度和降解速度等。其中聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)和聚己內(nèi)酯(PCL)等聚合物已獲得美國FDA批準并廣泛應(yīng)用于臨床。近年來已經(jīng)有一些以脂肪族聚酯類材料用于預(yù)防粘連的相關(guān)專利和產(chǎn)品出現(xiàn)并取得了良好的效果(CN1436801A，CN1446544A, CN1670079, CN1241442，中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2009，13，9345)。聚乙二醇(PEG)是一種被美國FDA批準可用于食品、化妝美容品和藥物制劑的無毒聚合物。由于PEG具有良好的生物相容性、親水性以及防止蛋白質(zhì)吸附的特性，據(jù)報導(dǎo)PLA薄膜中PEG組分的引入可以有效的減少細胞在材料表面的粘附數(shù)目(Tissue engineering, 2003, 9，71)。研究表明PEG溶液或含PEG組分的凝膠具有良好的預(yù)防粘連作用并能有效的降低粘連發(fā)生率(Journal of Surgical Research, 1997，67，113 Journal of Surgery, 1998，176，76 Journal of Surgery, 1991，78，427 ； Biomaterials, 1995, 16, 1153)。因此以脂肪族聚酯和PEG為組分的高分子材料在醫(yī)用防粘連領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。然而目前醫(yī)用防粘連材料多以薄膜的形式應(yīng)用，因此對材料的力學(xué)強度和韌性有一定要求，此外薄膜型材料還存在操作不便以及粘附力差需額外固定等 缺點(Fertility and Sterility, 1998，69，403 ；Journal of Surgical Research 1998，78，118)。然而目前醫(yī)用防粘連材料多以薄膜的形式應(yīng)用，因此對材料的力學(xué)強度和韌性有一定要求。此外薄膜型材料還存在操作不便、粘附力差以及需額外固定等缺點。本發(fā)明以脂肪族聚酯和PEG的共聚物為作為醫(yī)用防粘連材料的原料，并且對材料提供了新的制備方法。該方法簡單易行、成本低廉，制備出的微球型和微球/凝膠型材料綜合性能突出。材料可以通過直接噴灑或是注射等方式置于病患部位，因此具有手術(shù)操作方便的特點。本發(fā)明為醫(yī)用防粘連材料領(lǐng)域提供了一種新的選擇，具有廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種醫(yī)用防粘連材料及其制備方法。本發(fā)明提供的醫(yī)用防粘連材料是以脂肪族聚酯與聚乙二醇(PEG)的共聚物為原料制備得到的微球或微球/凝膠復(fù)合體系，所述的脂肪族聚酯為聚己內(nèi)酯(PCL)、聚乳酸 (PLA)和聚羥基乙酸(PGA)中的至少一種。所述微球或微球/凝膠復(fù)合體系中的微球的直徑可以為5ηπΓ5πιπι，較佳為 IOmm 500mmo較佳地，所述脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物的平均分子量為20(Γ10，000，000， 其中聚酯鏈段與PEG鏈段的平均分子量之比為0. 0Γ 00000ο聚酯鏈段與PEG鏈段的平均分子量之比更佳為廣25。本發(fā)明提供的制備醫(yī)用防粘連材料的方法如下以帶有端羥基的聚乙二醇為引發(fā)劑，在辛酸亞錫(Sn (Oct) 2)的催化下通過己內(nèi)酯(CL)、丙交酯(LA)和乙交酯(GA)中的至少一種開環(huán)聚合得到脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物，以該脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物為原料制備得到微球或微球/凝膠復(fù)合體系，即為醫(yī)用防粘連材料。所述丙交酯可為左旋丙交酯(LLA)、右旋丙交酯(DLA)或者這兩種異構(gòu)體的混合。所述的帶有端羥基的聚乙二醇的一端帶有羥基，另一端可以帶有氨基、羧基、巰基和羥基中的一種。較佳地，所述脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物的平均分子量為20(Γ10，000，000， 其中聚酯鏈段與聚乙二醇鏈段的平均分子量之比為0. 0廣100000。制備以脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物為原料的微球的方法可以為乳液溶劑揮發(fā)法。較佳地，制備所述微球的具體步驟如下以水或二氯甲烷或乙酸乙酯為溶劑，配制質(zhì)量百分比濃度為0. 0Γ80%的共聚物溶液，將該共聚物溶液或者該共聚物溶液中加入內(nèi)水相形成的乳液加入到質(zhì)量百分比濃度為0. 00廣40%的分散劑溶液中，并以5(T80000rpm的轉(zhuǎn)速攪拌進行乳化，然后使溶劑揮發(fā)得到微球。所述微球/凝膠復(fù)合體系可以由所述脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物為原料分別制備的微球和凝膠混合均勻而得，所述微球與凝膠的質(zhì)量比為0. 05 =100^90 :100。制備以脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物為原料的凝膠可以采用如下方法將所述共聚物溶解于水中，然后4°C下放置Mh以上后得到，其中所述共聚物的質(zhì)量百分比濃度為0. 05、0%。根據(jù)需要還可在所述防粘連材料中加入藥物，如抗凝劑、止血劑、消炎藥、防粘連試劑等。所述藥物的添加可以在聚合物原料中直接共混加入藥物，或是在聚合物分子鏈上通過化學(xué)鍵和藥物，或是在微球或凝膠的制備過程中加入藥物。本發(fā)明提供的醫(yī)用防粘連材料具有良好的生物相容性、可調(diào)節(jié)的組織粘附性、降解速度以及力學(xué)強度和韌性，可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域并能夠滿足臨床上的多種需求。PEG良好的親水性使其具有不易被蛋白質(zhì)吸附的特性，而蛋白質(zhì)對細胞的粘附行為起著重要的調(diào)節(jié)作用。所以對于本發(fā)明提供的材料，PEG組分的引入可以減少細胞在材料表面的粘附，進而有效的降低組織間粘連的發(fā)生。材料的降解特性使其在手術(shù)初期起到防粘連作用，后期降解產(chǎn)生的水、二氧化碳和小分子單體以及剩余的PEG鏈段可被生物體吸收或是排出體外， 因而無需二次手術(shù)取出。此外可以通過改變化學(xué)組成、分子量、微觀聚集形態(tài)等因素來調(diào)節(jié)材料的降解速度以及力學(xué)強度和韌性用于滿足臨床上的多種實際需要。PEG組分良好的親水性還可以使吸附在材料表面的蛋白質(zhì)保持活性，賦予材料抗凝血性和潤滑隔離功能。本發(fā)明提供的防粘連材料以微球或微球/凝膠的形式應(yīng)用。其中微球的尺寸和形貌等特征可通過改變制備條件而調(diào)節(jié)。凝膠還具有溫度敏感性，在低溫下是溶膠，當(dāng)溫度升高時變成凝膠。凝膠的溶膠凝膠轉(zhuǎn)變點可以通過調(diào)節(jié)聚合物的化學(xué)組成來調(diào)節(jié)。與傳統(tǒng)薄膜型的防粘連材料相比，本發(fā)明提供的防粘連材料可以適應(yīng)創(chuàng)傷部位的不規(guī)則形狀并完全覆蓋創(chuàng)面，從而充分起到防粘連的作用。該材料在應(yīng)用時可以直接噴灑或注射到創(chuàng)傷部位， 具有操作簡單使用方便的優(yōu)點。材料可以單獨使用或是添加各種藥物后使用。藥物的添加可以賦予該防粘連材料多種功能如消炎、止血或是促進組織再生等。


圖1 為 PLA、PGA、PCL 及 PEG 的分子式； 圖2為PLLA-力-PEG的合成路線；
圖3為PLGA-力-PEG的合成路線； 圖4為PCL-PEG-PCL的合成路線；
圖5為PLA-力-PEG微球的掃描電鏡(SEM)結(jié)果，其中(a) PLLAlok-^-PEG2k ； (b) PLLA2tlk-A-PEG2k ； (c) PLLA5tlk-A-PEG2k ； (d) PLLA40k ；
圖6為不同組成的PLA-力-PEG微球的細胞毒性(MTT)結(jié)果；
圖7為人成骨肉瘤細胞MG-63在不同組成PLA-力-PEG微球上培養(yǎng)4 后的熒光顯微鏡
結(jié)果；
圖8為不同組成PCL-力-PEG微球?qū)εＱ宓鞍椎尼尫徘€。
具體實施例方式下面用附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。圖1表示了聚己內(nèi)酯(PCL)、聚乳酸 (PLA)、聚羥基乙酸(PGA)和聚乙二醇(PEG)的分子式。實施例1、PLLA-力-PEG的合成
在辛酸亞錫催化下(Sn(Oct)2),以端羥基聚乙二醇(PEG-OH)為引發(fā)劑引發(fā)LLA (左旋丙交酯)開環(huán)聚合得到兩親性嵌段共聚物PLLA-力-PEG。具體步驟如下向干燥的反應(yīng)瓶中加入0. Ig PEG-OH和0. 5g LLA，抽真空除氧后充入氬氣，加入2. 55ml Sn(Oct)2 ^ 甲苯溶液(濃度為0.982mol/L)和5mL甲苯作為溶劑，于110°C下反應(yīng)4 后得到產(chǎn)物 PLLA-力-PEG，合成路線見圖2。通過調(diào)節(jié)LLA的加入量以及PEG的分子量可以調(diào)節(jié)共聚物的組成及分子量。實施例2、PLGA-力-PEG的合成
在Sn (Oct) 2催化下以端羥基聚乙二醇(PEG-0H)為引發(fā)劑引發(fā)GA和LLA開環(huán)聚合得到兩親性嵌段共聚物PLGA-力-PEG。具體步驟如下向干燥的反應(yīng)瓶中加入0. Ig PEG-0H、 0. 5gGA和0. 5g LLA，抽真空除氧后充入氬氣，加入2. 55ml Sn (Oct) 2的甲苯溶液于160°C下反應(yīng)4 后得到產(chǎn)物PLGA-力-PEG，合成路線見圖3。通過調(diào)節(jié)LLA和GA的加入量以及PEG 的分子量可以調(diào)節(jié)共聚物的組成及分子量。實施例3、PCL-PEG-PCL 的合成
在Sn(Oct)2催化下以兩端帶羥基的聚乙二醇(HO-PEG-OH)為引發(fā)劑引發(fā)CL開環(huán)聚合得到兩親性三嵌段共聚物PCL-PEG-PCL。具體步驟如下向干燥的反應(yīng)瓶中加入0. Ig HO-PEG-OH和0. 5g CL，抽真空除氧后充入氬氣，加入2. 55ml Sn (Oct) 2的甲苯溶液(濃度為 0. 982mol/L)和5mL甲苯作為溶劑，于110°C下反應(yīng)48h后得到產(chǎn)物PCL-PEG-PCL，合成路線見圖4。通過調(diào)節(jié)CL的加入量以及PEG的分子量可以調(diào)節(jié)共聚物的組成及分子量。實施例4、PLA-力-PEG微球的制備和細胞粘附實驗 1.微球的制備
首先配制7. 5ml 0. 05g/ml的PLA-力-PEG的CH2Cl2溶液，將該溶液放置于超聲探頭下并浸于冰水浴中保持溫度，向聚合物溶液中注入預(yù)先配制好的0. 001g/ml的聚乙烯醇 (PVA)水溶液0. 5ml，同時用超聲波細胞粉碎機按照設(shè)定的參數(shù)(超聲功率為200W，超聲時間為4s，間隔時間為4s，共超聲30s)進行超聲乳化得到初乳液，然后于室溫下將初乳液逐滴加到正在機械攪拌的160mL，0. 0025g/ml的PVA水溶液中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2h， 待CH2Cl2揮發(fā)干凈后得到PLA-力-PEG微球，洗滌并收集。微球的掃描電鏡(SEM)結(jié)果如圖 5 所示，其中，橫列 a、b、c、d 分別表示如下(a) PLLAltlk-力-PEG2k ； (b) PLLA2tlk-力-PEG2k ； (c) PLLA50k-^-PEG2k ； (d)PLLA40ko縱列從左到右放大倍數(shù)增大，最左一列放大倍數(shù)為50，最右一列放大倍數(shù)為1000。2.微球的細胞毒性測試
MG63細胞復(fù)蘇傳代后，在對數(shù)生長期內(nèi)，用質(zhì)量百分比濃度為0. 25%的胰酶消化后吹散，用培養(yǎng)液調(diào)整至細胞密度為2X104/ml。向96孔板各孔中加入細胞懸液150ml，待細胞長至孔底面積的約90%時植入受試材料。剪去200ml槍頭細處，分別加入PLA與PEG含量不同的四組微球各50ml，于37°C下孵育并在培養(yǎng)的不同時間進行MTT測試，結(jié)果見圖6所示。結(jié)果表明所采用的四組微球均具有低的細胞毒性。3.微球的細胞粘附實驗
將消毒后的微球轉(zhuǎn)入M孔板，每孔加入150ml細胞濃度為5X104/ml的細胞懸液， 在37°C下培養(yǎng)4 后用移液槍移出少量微球均勻鋪在載玻片上，向載玻片上的樣品加入二醋酸酯熒光素(FDA)工作液(濃度為2mg/ml) 200ml，避光孵育^iin后置于熒光顯微鏡下觀察，結(jié)果如圖7所示，圖片去除了綠色熒光色，淺色斑點表示粘附的細胞。結(jié)果表明， PLLA-力-PEG微球表面粘附細胞的數(shù)目比PLLA明顯減少，且隨著PEG含量增加微球表面粘附的細胞數(shù)目明顯減少。實施例5、含牛血清蛋白(BSA)的PCL-力-PEG微球的制備及釋放行為
首先配制7. 5ml 0. 05g/ml的PCL-力-PEG的CH2Cl2溶液，將該溶液放置于超聲探頭下并浸于冰水浴中保持溫度，向聚合物溶液中注入預(yù)先配制好的0. 001g/mlPVA,25mg/ml BSA的PBS (pH7.4)溶液0. 5ml，同時用超聲波細胞粉碎機按照設(shè)定的參數(shù)(超聲功率為 200W，超聲時間為4s，間隔時間為4s，共超聲30s)進行超聲乳化得到初乳液，然后于室溫下將初乳液逐滴加到正在機械攪拌的160mL，0. 0025g/ml的PVA水溶液中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌池，待CH2Cl2揮發(fā)干凈后得到含有BSA的PLA-力-PEG微球，洗滌并收集。含BSA的不同組成的微球分別用PCL-BSA，PCL2tlk-力-PEGlk-BSA和PCLltlk-力-PEGlk-BSA表示。其中 PCL2tlk-力-PEGlk-BSA代表PCL段分子量為20000，PEG段分子量為1000的含BSA的共聚物微球。PCLltlk-力-PEGlk-BSA代表PCL段分子量為10，000, PEG段分子量為1000的含BSA的共聚物微球。稱取負載BSA的微球30mg放入IOml離心管中，向其中加入9mlPBS (pH7. 4)緩沖液，在37°C，120rpm轉(zhuǎn)速條件下振蕩，每隔一段時間，取出離心管，靜置后取3ml上清液待測，再重新補加:3mlPBS溶液，繼續(xù)釋放。不同組分的微球?qū)Φ鞍踪|(zhì)的釋放曲線如圖8所示， 結(jié)果表明微球的PEG含量越高其BSA的釋放速率低。實施例6、PLGA-PEG-PLGA溫度敏感型凝膠的制備
將3g分子量為6000的PLGA-PEG-PLGA充分溶解在IOml 二次蒸餾水中，4°C下放置24h后得到轉(zhuǎn)變溫度為37°C的凝膠型防粘連材料。
實施例7、PLGA-PEG-PLGA微球/凝膠復(fù)合材料的制備
將0. 3g分子量為6000的PLGA-PEG-PLGA微球分散在質(zhì)量百分比濃度為30% 的PLGA-PEG-PLGA的凝膠(制備方法參照實施例6)中，得到微球/凝膠復(fù)合型防粘連材料。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)用防粘連材料，其特征在于，是以脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物為原料制備得到的微球或微球/凝膠復(fù)合體系，所述的脂肪族聚酯為聚己內(nèi)酯、聚乳酸和聚羥基乙酸中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防粘連材料，其特征在于，微球或微球/凝膠復(fù)合體系中的微球的直徑為5ηπΓ5πιπι，所述原料為所述脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物，所述脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物的平均分子量為20(Γ10，000, 000，其中聚酯鏈段與PEG鏈段的平均分子量之比為0. 01 100000。
3.一種制備醫(yī)用防粘連材料的方法，其特征在于，以帶有端羥基的聚乙二醇為引發(fā)劑， 在辛酸亞錫的催化下通過己內(nèi)酯、丙交酯和乙交酯中的至少一種開環(huán)聚合得到脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物，以該脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物為原料制備得到微球或微球/ 凝膠復(fù)合體系，即為醫(yī)用防粘連材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的帶有端羥基的聚乙二醇的一端帶有羥基，另一端帶有氨基、羧基、巰基和羥基中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物的平均分子量為20(Γ10，000，000，其中聚酯鏈段與聚乙二醇鏈段的平均分子量之比為 0.01 100000。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述醫(yī)用防粘連材料為所述脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物為原料制備的微球，制備所述微球的方法為乳液溶劑揮發(fā)法。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，制備所述微球的具體步驟如下以水或二氯甲烷或乙酸乙酯為溶劑，配制質(zhì)量百分比濃度為0. 0Γ80%的共聚物溶液，將該共聚物溶液或者該共聚物溶液中加入內(nèi)水相形成的乳液加入到質(zhì)量百分比濃度為0. 00廣40%的分散劑溶液中，并以5(T80000rpm的轉(zhuǎn)速攪拌進行乳化，然后使溶劑揮發(fā)得到微球。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述醫(yī)用防粘連材料為微球/凝膠復(fù)合體系，以所述脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物為原料制備的凝膠，制備所述凝膠的方法為將所述共聚物溶解于水中，然后4°C下放置Mh以上后得到，其中所述共聚物的質(zhì)量百分比濃度為0. 05^80%,由所述脂肪族聚酯與聚乙二醇的共聚物為原料分別制備的微球和凝膠混合均勻而得，所述微球與凝膠的質(zhì)量比為0. 05 =100^90 :100。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種醫(yī)用防粘連材料及其制備方法。本發(fā)明提供的醫(yī)用防粘連材料是以脂肪族聚酯和聚乙二醇的共聚物為原料制備得到的微球、凝膠或微球/凝膠復(fù)合材料。本發(fā)明提供的醫(yī)用防粘連材料具有良好的生物相容性、可調(diào)節(jié)的組織粘附性、降解速度以及力學(xué)強度和韌性，并可復(fù)合多種藥物后使用，因此能夠滿足臨床上的多種需求。本發(fā)明提供的防粘連材料可以適應(yīng)創(chuàng)傷部位的不規(guī)則形狀并完全覆蓋創(chuàng)面，在應(yīng)用時具有操作簡單使用方便的優(yōu)點。
文檔編號C08J3/075GK102258813SQ20101018798
公開日2011年11月30日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者甘志華, 石旭東, 龍飛虎 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所