一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410558225.9

申请日:

20141021

公开号:

CN104383611A

公开日:

20150304

当前法律状态:

有效性:

失效

法律详情:

IPC分类号:

A61L31/16,A61L31/10,A61L31/14,A61L29/08,A61L29/14,A61L29/16,A61L27/34,A61L27/54,A61L27/56

主分类号:

A61L31/16,A61L31/10,A61L31/14,A61L29/08,A61L29/14,A61L29/16,A61L27/34,A61L27/54,A61L27/56

申请人:

浙江大学

发明人:

计剑,任科峰,陈夏超

地址:

310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号

优先权:

CN201410558225A

专利代理机构:

杭州天勤知识产权代理有限公司

代理人:

胡红娟

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内容摘要

本发明公开了一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,主要包括以下步骤:(1)利用聚电解质层状组装方法制备涂层;(2)将涂层进行酸处理产生微孔结构;(3)将涂层冷冻干燥固定微孔结构;(4)将微孔结构涂层浸入药物溶液进行药物负载;(5)将载药涂层进行水蒸气处理,闭合涂层中的微孔,实现药物的包埋负载。该方法制备得到的聚电解质涂层具有微孔结构,可进行多种类型药物的同时负载,且负载过程简便,负载量可控。

权利要求书

1.一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)配制碱性的聚阳离子电解质水溶液和酸性的聚阴离子电解质水溶液;(2)将基底材料在聚阳离子电解质水溶液中浸泡后,水溶液冲洗;再放入聚阴离子电解质水溶液中浸泡后,水溶液冲洗;该步骤重复5~500次后得到聚电解质涂层;(3)将聚电解质涂层浸入酸性水溶液中处理,取出后冷冻干燥,获得具微孔结构的聚电解质涂层;(4)将具微孔结构的聚电解质涂层浸入药物溶液中,获得负载药物的涂层;(5)将负载药物的涂层放置在水蒸气环境中处理,获得微孔闭合的载药涂层。 2.如权利要求1所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,其特征在于,所述的聚阳离子电解质水溶液的pH值为8~11,聚阴离子电解质水溶液的pH值为2~6。 3.如权利要求1所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,其特征在于,所述酸性水溶液的pH值为2~6。 4.如权利要求1所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,其特征在于,聚电解质涂层浸入酸性水溶液的时间为10分钟~200分钟。 5.如权利要求1所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,其特征在于,所述冷冻干燥的温度为-20℃~-80℃,时间为1~20小时。 6.如权利要求1所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,其特征在于,水蒸气环境的湿度为70~100%,处理时间为1~48小时。 7.如权利要求1所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,其特征在于,所述的聚阳离子电解质为硫酸鱼精蛋白、聚赖氨酸、壳聚糖、聚乙烯亚胺、聚丙烯胺盐酸盐或聚二烯丙基二甲基铵盐酸盐。 8.如权利要求1所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,其特征在于,所述的聚阴离子电解质为聚丙烯酸、透明质酸、肝素、聚苯磺酸钠或海藻酸钠。

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用材料领域,具体涉及一种利用聚电解质组装制备 载药涂层的方法。

背景技术

在医疗器械和植入体等表面构建载药超涂层,通过药物释放可实现疾 病治疗、预防、抗菌、提高界面生物相容性等功能。

层状组装方法通过相互作用的两种物质在基底上的交替吸附构建超 涂层,具有操作简单、条件温和、对基底无选择性等优点。该方法作为一 项构建功能涂层技术已经在生物医用、光电元件、人工智能等多个前沿领 域得到了广泛深入的研究及应用。

聚电解质也称高分子电解质,是一类线型或支化的合成和天然水溶性 高分子,其结构单元上含有能电离的基团。通常,聚电解质具有大量的带 电基团,根据带电基团的不同,可以分为聚合物酸、聚合物碱和两性聚合 物。溶解时,聚合物酸的质子离去形成聚合物阴离子,聚合物碱能接受质 子形成聚合物阳离子。

授权公告号为CN102319662B的专利申请公开了一种基于层层组装技 术制备自修复聚电解质涂层的方法,其步骤如下:A.将聚阳离子构筑基元 和聚阴离子构筑基元分别溶于溶剂配成一定浓度、一定pH值的溶液;B. 将处理后的基底浸入到聚阳离子溶液中1~30分钟,然后将基底从聚阳离子 溶液中取出,水洗除去基底表面物理吸附的物质后经N2吹干;C.将步骤B 的基底再浸入到聚阴离子溶液中1~30分钟,然后将基底从聚阴离子溶液中 取出,水洗除去基底表面物理吸附的物质后经N2吹干,从而完成一个沉积 周期涂层的制备;D.重复步骤B、C,从而在基底上制备得到多个沉积周 期的自修复聚电解质涂层。其中,聚阳离子为聚烯丙基胺盐酸盐、聚乙烯 基亚胺、明胶、聚四乙烯基吡啶、聚二烯丙基二甲基胺盐酸盐、壳聚糖、 聚L-赖氨酸、聚苯胺中的一种或几种;聚阴离子为聚丙烯酸、聚苯乙烯磺 酸钠、海藻酸钠、透明质酸、磺化聚醚醚酮、磺化葡聚糖中的一种或几种; 溶剂为水、乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或氯仿。

EP20028471A1公开了一种带有至少两种相反电荷的聚合物层,药物 以共价键的形式结合于聚合物的某一层或者两层上。EP20169571A1公开 了一种层层组装的涂层技术,其中药物涂层至少含有两层具有相反电荷的 聚电解质,药物通过共价键与其结合。

在生物医用领域,构建载药涂层是层状组装方法的重要应用之一。然 而,不同类型药物的负载往往采取不同的方法:亲水性药物通常与涂层有 较强的相互作用,因而比较容易在预先组装的涂层内产生富集;而疏水性 药物的负载比较困难,通常需要对药物或涂层进行预处理,造成步骤繁琐, 即包括多步合成、提纯等步骤,而且所适用的药物种类和数量均有限。

因此,如何能够在聚电解质构建涂层方法的基础上,进行技术的改进, 以解决上述涂层负载药物的种类和数量受限的问题,是目前的一个重要研 究方向。

发明内容

本发明提供了一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,该方法制 备得到的聚电解质涂层具有微孔结构,可进行多种类型药物的同时负载, 且负载过程简便,负载量大且可控。

本发明的具体实施方案如下:

一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,包括以下步骤:

(1)配制碱性的聚阳离子电解质水溶液和酸性的聚阴离子电解质水 溶液;

(2)将基底材料在聚阳离子电解质水溶液中浸泡后,水溶液冲洗; 再放入聚阴离子电解质水溶液中浸泡后,水溶液冲洗;该步骤重复5~500 次后得到聚电解质涂层;

(3)将聚电解质涂层浸入酸性水溶液中,取出后冷冻干燥,获得具 微孔结构的聚电解质涂层;

(4)将具微孔结构的聚电解质涂层浸入药物溶液中,获得负载药物 的涂层;

(5)将负载药物的涂层放置在水蒸气环境中,获得微孔闭合的载药 涂层。

涂层酸溶液处理形成微孔结构的原理是聚电解质的相分离:在酸性环 境下,聚电解质的电荷密度将发生变化,由此导致涂层中聚阳离子和聚阴 离子链段发生移动和重组,最终涂层内形成微孔。

具微孔结构的聚电解质涂层载药的原理:药物溶液通过毛细作用浸润 填充到微孔中。

多孔涂层通过水蒸气处理,实现微孔闭合的原理是:水分子能够促进 聚电解质链段运动,水蒸气环境下,涂层倾向于表面能最低,导致涂层内 微孔闭合。可通过水蒸汽浓度或处理时间实现微孔闭合的程度。

所述聚阳离子电解质水溶液的pH值为8~11,聚阴离子电解质水溶液的 pH值为2~6。

所述酸性水溶液的pH为2~6,可通过改变酸溶液的pH值对微孔的尺寸 进行调控,从而控制载药量,优选2.5~5.0。

所述聚阳离子电解质可以为人工合成或天然带正电荷的聚电解质,作 为优选,所述的聚阳离子电解质为硫酸鱼精蛋白、聚赖氨酸、壳聚糖、聚 乙烯亚胺、聚丙烯胺盐酸盐或聚二烯丙基二甲基铵盐酸盐。优选聚乙烯亚 胺,其摩尔分子量为1,000~100,000,更优选为20,000~50,000。

所述聚阴离子电解质可以为人工合成或天然带负电荷的聚电解质,作 为优选,所述的聚阴离子电解质为聚丙烯酸、透明质酸、肝素、聚苯磺酸 钠或海藻酸钠。优选聚丙烯酸,其摩尔分子量为50,000~500,000,更优选 为100,000~200,000。

作为优选,所述聚阳离子电解质溶液或聚阴离子电解质溶液的浓度为 0.1~10mg/ml。

浸泡时间的长短可调控微孔的尺寸,从而控制载药量。步骤(2)中 所述浸泡的时间为1~60分钟,优选5~20分钟。作为优选,步骤重复的次数 为10~100次。

步骤(3)中,聚电解质涂层浸入酸性水溶液的时间为10~200分钟, 优选30~90分钟。所述冷冻干燥的温度为-20℃~-80℃,时间为1~20小时。

步骤(4)中聚电解质涂层浸入药物溶液的时间为30秒~100分钟,优 选1~10分钟。所述药物的类型没有限定,亲水性、疏水性或亲油性等均可, 所述药物可以配置成溶液或者悬浮液。

步骤(5)中涂层放置在水蒸气环境中,湿度为70~100%,优选90~100%; 处理时间为1~48小时,优选2~5小时。

本发明在利用聚电解质构建涂层的基础上,通过酸性水溶液对聚电解 质涂层进行改性,获得具有微孔结构的聚电解质涂层,该涂层可负载多种 类型的药物,且负载过程简单,负载量大,无需化学共价接枝,也无需特 殊的仪器设备;将负载药物后的涂层置于水蒸气环境后涂层的微孔即可闭 合,可以使药物与涂层之间结合更为紧密,从而提高疏水性药物的负载量 和稳定性;解决了现有技术中涂层负载药物种类和数量有限、无法精确调 控的问题。

附图说明

图1为实施例1中聚乙烯亚胺/聚丙烯酸涂层酸处理后的扫描电子显微 镜图;

图2为实施例1中聚乙烯亚胺/聚丙烯酸负载三氯生药物涂层水蒸气处 理后的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

实施例1

一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,包括以下步骤:

(1)配制pH 9、1mg/ml的聚乙烯亚胺水溶液和pH 3、3mg/ml聚丙烯 酸水溶液;

(2)将不锈钢支架在聚乙烯亚胺水溶液中浸泡15分钟后,水溶液冲 洗;再放入聚丙烯酸水溶液中浸泡15分钟后,水溶液冲洗;该步骤重复20 次后,得到聚电解质涂层;

(3)将聚电解质涂层浸入pH 2.9的盐酸水溶液中30分钟,-80℃冷冻 干燥脱水,获得具微孔结构的聚电解质涂层;

(4)将具微孔结构的聚电解质涂层浸入三氯生溶液(20mg/ml,乙 醇)中1分钟,真空脱除乙醇后,获得负载三氯生的涂层,药物负载量为1 mg/cm2;

(5)将负载三氯生的涂层放置在95%湿度水蒸气环境中5小时后,获 得微孔闭合的载药涂层。

上述具微孔结构的聚电解质涂层如图1所示;负载三氯生后的载药涂 层如图2所示;该载药涂层实现三氯生的快速负载,三氯生药物通过自由 分子扩散得到缓慢释放;该载药涂层支架体外抗菌实验显示,30天的实验 期中,对大肠杆菌和金色葡萄球菌均有杀灭作用。

实施例2

一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,包括以下步骤:

(1)配制pH 10.0、1mg/ml的聚赖氨酸水溶液和pH 3、2mg/ml透明质 酸水溶液;

(2)将不锈钢心血管支架在聚赖氨酸水溶液中浸泡20分钟后,水溶 液冲洗;再放入透明质酸水溶液中浸泡20分钟后,水溶液冲洗;该步骤重 复40次后,得到聚电解质涂层;

(3)将聚电解质涂层浸入pH 3.5的盐酸水溶液中60分钟,-25℃冷冻 干燥脱水,获得具微孔结构的聚电解质涂层;

(4)将具微孔结构的聚电解质涂层浸入漆黄素溶液中(20mg/ml, 乙醇)5分钟,真空脱除乙醇,获得负载漆黄素的涂层,药物负载量为0.5 mg/cm2;

(5)将负载漆黄素的涂层放置在100%湿度水蒸气环境中1小时后, 获得微孔闭合的载药涂层。

该载药涂层实现漆黄素的快速负载,漆黄素药物通过自由分子扩散得 到缓慢释放;该载药涂层支架体外抗凝血实验显示,7天的实验期中,支 架表面无凝血、无血栓形成。

实施例3

一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,包括以下步骤:

(1)配制pH 9.5、5mg/ml的硫酸鱼精蛋白水溶液和pH 4、5mg/ml聚 苯磺酸钠水溶液;

(2)将导尿管在硫酸鱼精蛋白水溶液中浸泡10分钟后,水溶液冲洗; 再放入聚苯磺酸钠水溶液中浸泡10分钟后,水溶液冲洗;该步骤重复100 次后,得到聚电解质涂层;

(3)将聚电解质涂层浸入pH 4.0的盐酸水溶液中120分钟,-80℃冷冻 干燥脱水,获得具微孔结构的聚电解质涂层;

(4)将具微孔结构的聚电解质涂层浸入三氯生和吲哚美辛混合乙醇 溶液中(各10mg/mL)10分钟,真空脱除乙醇,获得负载三氯生和吲哚 美辛的涂层,药物负载量分别为0.8mg/cm2;

(5)将负载三氯生和吲哚美辛涂层的导尿管放置在95%湿度水蒸气 环境中10小时后,获得微孔闭合的载药涂层。

该载药涂层实现了三氯生和吲哚美辛的负载,药物通过自由分子扩散 得到缓慢释放;该载药涂层导尿管体外抗菌实验显示,90天的实验期中, 对大肠杆菌和金色葡萄球菌均有杀灭作用。

实施例4

一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,包括以下步骤:

(1)配制pH 8、2mg/ml的聚赖氨酸水溶液和pH 6、2mg/ml肝素水溶 液;

(2)将不锈钢心血管支架在聚赖氨酸水溶液中浸泡10分钟后,水溶 液冲洗;再放入肝素水溶液中浸泡10分钟后,水溶液冲洗;该步骤重复80 次后,得到聚电解质涂层;

(3)将聚电解质涂层浸入pH 3.0的盐酸水溶液中120分钟,-80℃冷冻 干燥脱水,获得具微孔结构的聚电解质涂层;

(4)将具微孔结构的聚电解质涂层浸入肝细胞生长因子水溶液中(1 mg/mL)10分钟,真空脱除水,获得负载肝细胞生长因子的涂层,生长因 子药物负载量为5μg/cm2;

(5)将负载肝细胞生长因子涂层的支架放置在95%湿度水蒸气环境 中10小时后,获得微孔闭合的载药涂层。

该载药涂层实现了肝细胞生长因子的负载,生长因子通过自由分子扩 散得到缓慢释放;该载药涂层支架体外内皮细胞培养实验显示,7天的实 验期中,对内皮细胞的增殖和迁移具有显著促进作用。

实施例5

一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,包括以下步骤:

(1)配制pH 8、3mg/ml的碱溶性壳聚糖水溶液和pH 6、2mg/ml透明 质酸水溶液;

(2)将等离子亲水处理的聚二甲基硅氧烷支架在碱溶性壳聚糖水溶 液中浸泡10分钟后,水溶液冲洗;再放入透明质酸水溶液中浸泡10分钟后, 水溶液冲洗;该步骤重复50次后,得到聚电解质涂层;

(3)将聚电解质涂层浸入pH 3.0的盐酸水溶液中120分钟,-80℃冷冻 干燥脱水,获得具微孔结构的聚电解质涂层;

(4)将具微孔结构的聚电解质涂层浸入血管内皮生长因子水溶液中 (1mg/mL)10分钟,真空脱除水,获得负载血管内皮生长因子的涂层, 生长因子药物负载量为3μg/cm2;

(5)将负载血管内皮生长因子涂层的支架放置在100%湿度水蒸气环 境中3小时后,获得微孔闭合的载药涂层。

该载药涂层实现了血管内皮细胞生长因子的负载,生长因子通过自由 分子扩散得到缓慢释放;该载药涂层支架体外内皮细胞培养实验显示,7 天的实验期中,对内皮细胞的黏附、增殖和迁移具有显著促进作用。

实施例6

一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,包括以下步骤:

(1)配制pH 9、3mg/ml的聚乙烯亚胺水溶液和pH 5、3mg/ml透明质 酸水溶液;

(2)将钛合金人工骨关节在聚乙烯亚胺水溶液中浸泡10分钟后,水 溶液冲洗;再放入透明质酸水溶液中浸泡10分钟后,水溶液冲洗;该步骤 重复50次后,得到聚电解质涂层;

(3)将聚电解质涂层浸入pH 2.5的盐酸水溶液中60分钟,-80℃冷冻 干燥脱水,获得具微孔结构的聚电解质涂层;

(4)将具微孔结构的聚电解质涂层浸入溶菌酶水溶液中(1mg/mL) 10分钟,真空脱除水,获得负载溶菌酶的涂层,药物负载量为5μg/cm2;

(5)将负载溶菌酶涂层的人工骨关节放置在100%湿度水蒸气环境中 1小时后,获得微孔闭合的载药涂层。

该载药涂层实现了溶菌酶的负载,酶通过自由分子扩散得到缓慢释 放;该载药涂层人工骨关节体外细菌培养实验显示,14天的实验期中,对 大肠杆菌和金色葡萄球菌的杀灭和抑制具有显著作用。

实施例7

一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,包括以下步骤:

(1)配制pH 9、1mg/ml的聚丙烯胺盐酸盐水溶液和pH 3、3mg/ml聚 苯磺酸钠水溶液;

(2)将玻璃在聚丙烯胺盐酸盐水溶液中浸泡8分钟后,水溶液冲洗; 再放入聚苯磺酸钠水溶液中浸泡8分钟后,水溶液冲洗;该步骤重复150次 后,得到聚电解质涂层;

(3)将聚电解质涂层浸入pH 3的盐酸水溶液中60分钟,-80℃冷冻干 燥脱水,获得具微孔结构的聚电解质涂层;

(4)将具微孔结构的聚电解质涂层浸入溶菌酶水溶液中(1mg/mL) 10分钟,真空脱除水,获得负载溶菌酶的涂层,药物负载量为2μg/cm2;

(5)将负载溶菌酶涂层的玻璃放置在100%湿度水蒸气环境中1小时 后,获得微孔闭合的载药涂层。

该载药涂层实现了溶菌酶的负载,酶通过自由分子扩散得到缓慢释 放;该载药涂层玻璃体外细菌培养实验显示,7天的实验期中,对大肠杆 菌和金色葡萄球菌的杀灭和抑制具有显著作用。

实施例8

一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法,包括以下步骤:

(1)配制pH 9、1mg/ml的聚二烯丙基二甲基铵盐酸盐水溶液和pH 4、 3mg/ml聚苯磺酸钠水溶液;

(2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯人工血管在聚二烯丙基二甲基铵盐酸 盐水溶液中浸泡8分钟后,水溶液冲洗;再放入聚苯磺酸钠水溶液中浸泡8 分钟后,水溶液冲洗;该步骤重复150次后,得到聚电解质涂层;

(3)将聚电解质涂层浸入pH 4.0的盐酸水溶液中120分钟,-80℃冷冻 干燥脱水,获得具微孔结构的聚电解质涂层;

(4)将具微孔结构的聚电解质涂层浸入三氯生和吲哚美辛混合乙醇 溶液中(各10mg/mL)10分钟,真空脱除乙醇,获得负载三氯生和吲哚 美辛的涂层,药物负载量分别为0.3mg/cm2;

(5)将负载三氯生和吲哚美辛涂层的人工血管放置在100%湿度水蒸 气环境中5小时后,获得微孔闭合的载药涂层。

该载药涂层实现了三氯生和吲哚美辛的负载,药物通过自由分子扩散 得到缓慢释放;该载药涂层人工血管体外抗菌实验显示,90天的实验期中, 对大肠杆菌和金色葡萄球菌均有杀灭作用。

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410558225.9 (22)申请日 2014.10.21 A61L 31/16(2006.01) A61L 31/10(2006.01) A61L 31/14(2006.01) A61L 29/08(2006.01) A61L 29/14(2006.01) A61L 29/16(2006.01) A61L 27/34(2006.01) A61L 27/54(2006.01) A61L 27/56(2006.01) (71)申请人 浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路 38 号 (72)发明人 计剑 任科峰 陈夏。

2、超 (74)专利代理机构 杭州天勤知识产权代理有限 公司 33224 代理人 胡红娟 (54) 发明名称 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种利用聚电解质组装制备载 药涂层的方法, 主要包括以下步骤 : (1) 利用聚电 解质层状组装方法制备涂层 ; (2) 将涂层进行酸 处理产生微孔结构 ; (3) 将涂层冷冻干燥固定微 孔结构 ; (4) 将微孔结构涂层浸入药物溶液进行 药物负载 ; (5) 将载药涂层进行水蒸气处理, 闭合 涂层中的微孔, 实现药物的包埋负载。 该方法制备 得到的聚电解质涂层具有微孔结构, 可进行多种 类型药物的同时负载, 且负载过程简。

3、便, 负载量可 控。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104383611 A (43)申请公布日 2015.03.04 CN 104383611 A 1/1 页 2 1. 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 其特征在于, 包括以下步骤 : (1) 配制碱性的聚阳离子电解质水溶液和酸性的聚阴离子电解质水溶液 ; (2) 将基底材料在聚阳离子电解质水溶液中浸泡后, 水溶液冲洗 ; 再放入聚阴离子电 解质水溶液中浸泡后, 水溶液冲洗 ; 该步骤重复 5 500 次后得到聚电解质涂。

4、层 ; (3) 将聚电解质涂层浸入酸性水溶液中处理, 取出后冷冻干燥, 获得具微孔结构的聚电 解质涂层 ; (4) 将具微孔结构的聚电解质涂层浸入药物溶液中, 获得负载药物的涂层 ; (5) 将负载药物的涂层放置在水蒸气环境中处理, 获得微孔闭合的载药涂层。 2. 如权利要求 1 所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 其特征在于, 所述的 聚阳离子电解质水溶液的 pH 值为 8 11, 聚阴离子电解质水溶液的 pH 值为 2 6。 3. 如权利要求 1 所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 其特征在于, 所述酸 性水溶液的 pH 值为 2 6。 4. 如权利要求 1 所述的利用聚电。

5、解质组装制备载药涂层的方法, 其特征在于, 聚电解 质涂层浸入酸性水溶液的时间为 10 分钟 200 分钟。 5. 如权利要求 1 所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 其特征在于, 所述冷 冻干燥的温度为 -20 -80, 时间为 1 20 小时。 6. 如权利要求 1 所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 其特征在于, 水蒸气 环境的湿度为 70 100, 处理时间为 1 48 小时。 7. 如权利要求 1 所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 其特征在于, 所述的 聚阳离子电解质为硫酸鱼精蛋白、 聚赖氨酸、 壳聚糖、 聚乙烯亚胺、 聚丙烯胺盐酸盐或聚二 烯丙基二甲基铵盐。

6、酸盐。 8. 如权利要求 1 所述的利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 其特征在于, 所述的 聚阴离子电解质为聚丙烯酸、 透明质酸、 肝素、 聚苯磺酸钠或海藻酸钠。 权 利 要 求 书 CN 104383611 A 2 1/6 页 3 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法 技术领域 0001 本发明涉及生物医用材料领域, 具体涉及一种利用聚电解质组装制备载药涂层的 方法。 背景技术 0002 在医疗器械和植入体等表面构建载药超涂层, 通过药物释放可实现疾病治疗、 预 防、 抗菌、 提高界面生物相容性等功能。 0003 层状组装方法通过相互作用的两种物质在基底上的交替吸附构建超涂层, 具有操。

7、 作简单、 条件温和、 对基底无选择性等优点。 该方法作为一项构建功能涂层技术已经在生物 医用、 光电元件、 人工智能等多个前沿领域得到了广泛深入的研究及应用。 0004 聚电解质也称高分子电解质, 是一类线型或支化的合成和天然水溶性高分子, 其 结构单元上含有能电离的基团。通常, 聚电解质具有大量的带电基团, 根据带电基团的不 同, 可以分为聚合物酸、 聚合物碱和两性聚合物。溶解时, 聚合物酸的质子离去形成聚合物 阴离子, 聚合物碱能接受质子形成聚合物阳离子。 0005 授权公告号为 CN102319662B 的专利申请公开了一种基于层层组装技术制备自修 复聚电解质涂层的方法, 其步骤如下 。

8、: A. 将聚阳离子构筑基元和聚阴离子构筑基元分别溶 于溶剂配成一定浓度、 一定 pH 值的溶液 ; B. 将处理后的基底浸入到聚阳离子溶液中 1 30 分钟, 然后将基底从聚阳离子溶液中取出, 水洗除去基底表面物理吸附的物质后经 N2吹 干 ; C. 将步骤 B 的基底再浸入到聚阴离子溶液中 1 30 分钟, 然后将基底从聚阴离子溶液 中取出, 水洗除去基底表面物理吸附的物质后经 N2 吹干, 从而完成一个沉积周期涂层的制 备 ; D. 重复步骤 B、 C, 从而在基底上制备得到多个沉积周期的自修复聚电解质涂层。其中, 聚阳离子为聚烯丙基胺盐酸盐、 聚乙烯基亚胺、 明胶、 聚四乙烯基吡啶、 。

9、聚二烯丙基二甲基 胺盐酸盐、 壳聚糖、 聚 L- 赖氨酸、 聚苯胺中的一种或几种 ; 聚阴离子为聚丙烯酸、 聚苯乙烯 磺酸钠、 海藻酸钠、 透明质酸、 磺化聚醚醚酮、 磺化葡聚糖中的一种或几种 ; 溶剂为水、 乙醇、 丙酮、 N, N- 二甲基甲酰胺、 二甲基亚砜或氯仿。 0006 EP20028471A1 公开了一种带有至少两种相反电荷的聚合物层, 药物以共价键的形 式结合于聚合物的某一层或者两层上。EP20169571A1 公开了一种层层组装的涂层技术, 其 中药物涂层至少含有两层具有相反电荷的聚电解质, 药物通过共价键与其结合。 0007 在生物医用领域, 构建载药涂层是层状组装方法的重。

10、要应用之一。 然而, 不同类型 药物的负载往往采取不同的方法 : 亲水性药物通常与涂层有较强的相互作用, 因而比较容 易在预先组装的涂层内产生富集 ; 而疏水性药物的负载比较困难, 通常需要对药物或涂层 进行预处理, 造成步骤繁琐, 即包括多步合成、 提纯等步骤, 而且所适用的药物种类和数量 均有限。 0008 因此, 如何能够在聚电解质构建涂层方法的基础上, 进行技术的改进, 以解决上述 涂层负载药物的种类和数量受限的问题, 是目前的一个重要研究方向。 说 明 书 CN 104383611 A 3 2/6 页 4 发明内容 0009 本发明提供了一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 该方。

11、法制备得到的聚 电解质涂层具有微孔结构, 可进行多种类型药物的同时负载, 且负载过程简便, 负载量大且 可控。 0010 本发明的具体实施方案如下 : 0011 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 包括以下步骤 : 0012 (1) 配制碱性的聚阳离子电解质水溶液和酸性的聚阴离子电解质水溶液 ; 0013 (2) 将基底材料在聚阳离子电解质水溶液中浸泡后, 水溶液冲洗 ; 再放入聚阴离 子电解质水溶液中浸泡后, 水溶液冲洗 ; 该步骤重复 5 500 次后得到聚电解质涂层 ; 0014 (3) 将聚电解质涂层浸入酸性水溶液中, 取出后冷冻干燥, 获得具微孔结构的聚电 解质涂层 ; 001。

12、5 (4) 将具微孔结构的聚电解质涂层浸入药物溶液中, 获得负载药物的涂层 ; 0016 (5) 将负载药物的涂层放置在水蒸气环境中, 获得微孔闭合的载药涂层。 0017 涂层酸溶液处理形成微孔结构的原理是聚电解质的相分离 : 在酸性环境下, 聚电 解质的电荷密度将发生变化, 由此导致涂层中聚阳离子和聚阴离子链段发生移动和重组, 最终涂层内形成微孔。 0018 具微孔结构的聚电解质涂层载药的原理 : 药物溶液通过毛细作用浸润填充到微孔 中。 0019 多孔涂层通过水蒸气处理, 实现微孔闭合的原理是 : 水分子能够促进聚电解质链 段运动, 水蒸气环境下, 涂层倾向于表面能最低, 导致涂层内微孔闭。

13、合。可通过水蒸汽浓度 或处理时间实现微孔闭合的程度。 0020 所述聚阳离子电解质水溶液的 pH 值为 8 11, 聚阴离子电解质水溶液的 pH 值为 2 6。 0021 所述酸性水溶液的 pH 为 2 6, 可通过改变酸溶液的 pH 值对微孔的尺寸进行调 控, 从而控制载药量, 优选 2.5 5.0。 0022 所述聚阳离子电解质可以为人工合成或天然带正电荷的聚电解质, 作为优选, 所 述的聚阳离子电解质为硫酸鱼精蛋白、 聚赖氨酸、 壳聚糖、 聚乙烯亚胺、 聚丙烯胺盐酸盐或 聚二烯丙基二甲基铵盐酸盐。优选聚乙烯亚胺, 其摩尔分子量为 1,000 100,000, 更优选 为 20,000 5。

14、0,000。 0023 所述聚阴离子电解质可以为人工合成或天然带负电荷的聚电解质, 作为优选, 所 述的聚阴离子电解质为聚丙烯酸、 透明质酸、 肝素、 聚苯磺酸钠或海藻酸钠。 优选聚丙烯酸, 其摩尔分子量为 50,000 500,000, 更优选为 100,000 200,000。 0024 作为优选, 所述聚阳离子电解质溶液或聚阴离子电解质溶液的浓度为 0.1 10mg/ml。 0025 浸泡时间的长短可调控微孔的尺寸, 从而控制载药量。步骤 (2) 中所述浸泡的时 间为 1 60 分钟, 优选 5 20 分钟。作为优选, 步骤重复的次数为 10 100 次。 0026 步骤(3)中, 聚电。

15、解质涂层浸入酸性水溶液的时间为10200分钟, 优选3090 分钟。所述冷冻干燥的温度为 -20 -80, 时间为 1 20 小时。 0027 步骤 (4) 中聚电解质涂层浸入药物溶液的时间为 30 秒 100 分钟, 优选 1 10 说 明 书 CN 104383611 A 4 3/6 页 5 分钟。所述药物的类型没有限定, 亲水性、 疏水性或亲油性等均可, 所述药物可以配置成溶 液或者悬浮液。 0028 步骤 (5) 中涂层放置在水蒸气环境中, 湿度为 70 100, 优选 90 100; 处理 时间为 1 48 小时, 优选 2 5 小时。 0029 本发明在利用聚电解质构建涂层的基础上。

16、, 通过酸性水溶液对聚电解质涂层进行 改性, 获得具有微孔结构的聚电解质涂层, 该涂层可负载多种类型的药物, 且负载过程简 单, 负载量大, 无需化学共价接枝, 也无需特殊的仪器设备 ; 将负载药物后的涂层置于水蒸 气环境后涂层的微孔即可闭合, 可以使药物与涂层之间结合更为紧密, 从而提高疏水性药 物的负载量和稳定性 ; 解决了现有技术中涂层负载药物种类和数量有限、 无法精确调控的 问题。 附图说明 0030 图 1 为实施例 1 中聚乙烯亚胺 / 聚丙烯酸涂层酸处理后的扫描电子显微镜图 ; 0031 图 2 为实施例 1 中聚乙烯亚胺 / 聚丙烯酸负载三氯生药物涂层水蒸气处理后的扫 描电子显。

17、微镜图。 具体实施方式 0032 实施例 1 0033 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 包括以下步骤 : 0034 (1) 配制 pH 9、 1mg/ml 的聚乙烯亚胺水溶液和 pH 3、 3mg/ml 聚丙烯酸水溶液 ; 0035 (2) 将不锈钢支架在聚乙烯亚胺水溶液中浸泡 15 分钟后, 水溶液冲洗 ; 再放入聚 丙烯酸水溶液中浸泡 15 分钟后, 水溶液冲洗 ; 该步骤重复 20 次后, 得到聚电解质涂层 ; 0036 (3) 将聚电解质涂层浸入 pH 2.9 的盐酸水溶液中 30 分钟, -80冷冻干燥脱水, 获得具微孔结构的聚电解质涂层 ; 0037 (4) 将具微孔结构。

18、的聚电解质涂层浸入三氯生溶液 (20mg/ml, 乙醇 ) 中 1 分钟, 真 空脱除乙醇后, 获得负载三氯生的涂层, 药物负载量为 1mg/cm2; 0038 (5) 将负载三氯生的涂层放置在 95湿度水蒸气环境中 5 小时后, 获得微孔闭合 的载药涂层。 0039 上述具微孔结构的聚电解质涂层如图 1 所示 ; 负载三氯生后的载药涂层如图 2 所 示 ; 该载药涂层实现三氯生的快速负载, 三氯生药物通过自由分子扩散得到缓慢释放 ; 该 载药涂层支架体外抗菌实验显示, 30 天的实验期中, 对大肠杆菌和金色葡萄球菌均有杀灭 作用。 0040 实施例 2 0041 一种利用聚电解质组装制备载药。

19、涂层的方法, 包括以下步骤 : 0042 (1) 配制 pH 10.0、 1mg/ml 的聚赖氨酸水溶液和 pH 3、 2mg/ml 透明质酸水溶液 ; 0043 (2) 将不锈钢心血管支架在聚赖氨酸水溶液中浸泡 20 分钟后, 水溶液冲洗 ; 再放 入透明质酸水溶液中浸泡 20 分钟后, 水溶液冲洗 ; 该步骤重复 40 次后, 得到聚电解质涂 层 ; 0044 (3) 将聚电解质涂层浸入 pH 3.5 的盐酸水溶液中 60 分钟, -25冷冻干燥脱水, 说 明 书 CN 104383611 A 5 4/6 页 6 获得具微孔结构的聚电解质涂层 ; 0045 (4) 将具微孔结构的聚电解质涂。

20、层浸入漆黄素溶液中 (20mg/ml, 乙醇 )5 分钟, 真 空脱除乙醇, 获得负载漆黄素的涂层, 药物负载量为 0.5mg/cm2; 0046 (5)将负载漆黄素的涂层放置在100湿度水蒸气环境中1小时后, 获得微孔闭合 的载药涂层。 0047 该载药涂层实现漆黄素的快速负载, 漆黄素药物通过自由分子扩散得到缓慢释 放 ; 该载药涂层支架体外抗凝血实验显示, 7 天的实验期中, 支架表面无凝血、 无血栓形成。 0048 实施例 3 0049 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 包括以下步骤 : 0050 (1) 配制 pH 9.5、 5mg/ml 的硫酸鱼精蛋白水溶液和 pH 4、 。

21、5mg/ml 聚苯磺酸钠水溶 液 ; 0051 (2) 将导尿管在硫酸鱼精蛋白水溶液中浸泡 10 分钟后, 水溶液冲洗 ; 再放入聚苯 磺酸钠水溶液中浸泡 10 分钟后, 水溶液冲洗 ; 该步骤重复 100 次后, 得到聚电解质涂层 ; 0052 (3) 将聚电解质涂层浸入 pH 4.0 的盐酸水溶液中 120 分钟, -80冷冻干燥脱水, 获得具微孔结构的聚电解质涂层 ; 0053 (4) 将具微孔结构的聚电解质涂层浸入三氯生和吲哚美辛混合乙醇溶液中 ( 各 10mg/mL)10 分钟, 真空脱除乙醇, 获得负载三氯生和吲哚美辛的涂层, 药物负载量分别为 0.8mg/cm2; 0054 (5。

22、) 将负载三氯生和吲哚美辛涂层的导尿管放置在 95湿度水蒸气环境中 10 小 时后, 获得微孔闭合的载药涂层。 0055 该载药涂层实现了三氯生和吲哚美辛的负载, 药物通过自由分子扩散得到缓慢释 放 ; 该载药涂层导尿管体外抗菌实验显示, 90 天的实验期中, 对大肠杆菌和金色葡萄球菌 均有杀灭作用。 0056 实施例 4 0057 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 包括以下步骤 : 0058 (1) 配制 pH 8、 2mg/ml 的聚赖氨酸水溶液和 pH 6、 2mg/ml 肝素水溶液 ; 0059 (2) 将不锈钢心血管支架在聚赖氨酸水溶液中浸泡 10 分钟后, 水溶液冲洗 ; 。

23、再放 入肝素水溶液中浸泡 10 分钟后, 水溶液冲洗 ; 该步骤重复 80 次后, 得到聚电解质涂层 ; 0060 (3) 将聚电解质涂层浸入 pH 3.0 的盐酸水溶液中 120 分钟, -80冷冻干燥脱水, 获得具微孔结构的聚电解质涂层 ; 0061 (4) 将具微孔结构的聚电解质涂层浸入肝细胞生长因子水溶液中 (1mg/mL)10 分 钟, 真空脱除水, 获得负载肝细胞生长因子的涂层, 生长因子药物负载量为 5g/cm2; 0062 (5)将负载肝细胞生长因子涂层的支架放置在95湿度水蒸气环境中10小时后, 获得微孔闭合的载药涂层。 0063 该载药涂层实现了肝细胞生长因子的负载, 生长。

24、因子通过自由分子扩散得到缓慢 释放 ; 该载药涂层支架体外内皮细胞培养实验显示, 7 天的实验期中, 对内皮细胞的增殖和 迁移具有显著促进作用。 0064 实施例 5 0065 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 包括以下步骤 : 说 明 书 CN 104383611 A 6 5/6 页 7 0066 (1) 配制 pH 8、 3mg/ml 的碱溶性壳聚糖水溶液和 pH 6、 2mg/ml 透明质酸水溶液 ; 0067 (2) 将等离子亲水处理的聚二甲基硅氧烷支架在碱溶性壳聚糖水溶液中浸泡 10 分钟后, 水溶液冲洗 ; 再放入透明质酸水溶液中浸泡10分钟后, 水溶液冲洗 ; 该步骤重复。

25、50 次后, 得到聚电解质涂层 ; 0068 (3) 将聚电解质涂层浸入 pH 3.0 的盐酸水溶液中 120 分钟, -80冷冻干燥脱水, 获得具微孔结构的聚电解质涂层 ; 0069 (4) 将具微孔结构的聚电解质涂层浸入血管内皮生长因子水溶液中 (1mg/mL)10 分钟, 真空脱除水, 获得负载血管内皮生长因子的涂层, 生长因子药物负载量为 3g/cm2; 0070 (5) 将负载血管内皮生长因子涂层的支架放置在 100湿度水蒸气环境中 3 小时 后, 获得微孔闭合的载药涂层。 0071 该载药涂层实现了血管内皮细胞生长因子的负载, 生长因子通过自由分子扩散得 到缓慢释放 ; 该载药涂层。

26、支架体外内皮细胞培养实验显示, 7 天的实验期中, 对内皮细胞的 黏附、 增殖和迁移具有显著促进作用。 0072 实施例 6 0073 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 包括以下步骤 : 0074 (1) 配制 pH 9、 3mg/ml 的聚乙烯亚胺水溶液和 pH 5、 3mg/ml 透明质酸水溶液 ; 0075 (2) 将钛合金人工骨关节在聚乙烯亚胺水溶液中浸泡 10 分钟后, 水溶液冲洗 ; 再 放入透明质酸水溶液中浸泡 10 分钟后, 水溶液冲洗 ; 该步骤重复 50 次后, 得到聚电解质涂 层 ; 0076 (3) 将聚电解质涂层浸入 pH 2.5 的盐酸水溶液中 60 分钟,。

27、 -80冷冻干燥脱水, 获得具微孔结构的聚电解质涂层 ; 0077 (4) 将具微孔结构的聚电解质涂层浸入溶菌酶水溶液中 (1mg/mL)10 分钟, 真空脱 除水, 获得负载溶菌酶的涂层, 药物负载量为 5g/cm2; 0078 (5)将负载溶菌酶涂层的人工骨关节放置在100湿度水蒸气环境中1小时后, 获 得微孔闭合的载药涂层。 0079 该载药涂层实现了溶菌酶的负载, 酶通过自由分子扩散得到缓慢释放 ; 该载药涂 层人工骨关节体外细菌培养实验显示, 14 天的实验期中, 对大肠杆菌和金色葡萄球菌的杀 灭和抑制具有显著作用。 0080 实施例 7 0081 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的。

28、方法, 包括以下步骤 : 0082 (1) 配制 pH 9、 1mg/ml 的聚丙烯胺盐酸盐水溶液和 pH 3、 3mg/ml 聚苯磺酸钠水溶 液 ; 0083 (2) 将玻璃在聚丙烯胺盐酸盐水溶液中浸泡 8 分钟后, 水溶液冲洗 ; 再放入聚苯磺 酸钠水溶液中浸泡 8 分钟后, 水溶液冲洗 ; 该步骤重复 150 次后, 得到聚电解质涂层 ; 0084 (3) 将聚电解质涂层浸入 pH 3 的盐酸水溶液中 60 分钟, -80冷冻干燥脱水, 获 得具微孔结构的聚电解质涂层 ; 0085 (4) 将具微孔结构的聚电解质涂层浸入溶菌酶水溶液中 (1mg/mL)10 分钟, 真空脱 除水, 获得负。

29、载溶菌酶的涂层, 药物负载量为 2g/cm2; 0086 (5)将负载溶菌酶涂层的玻璃放置在100湿度水蒸气环境中1小时后, 获得微孔 说 明 书 CN 104383611 A 7 6/6 页 8 闭合的载药涂层。 0087 该载药涂层实现了溶菌酶的负载, 酶通过自由分子扩散得到缓慢释放 ; 该载药涂 层玻璃体外细菌培养实验显示, 7 天的实验期中, 对大肠杆菌和金色葡萄球菌的杀灭和抑制 具有显著作用。 0088 实施例 8 0089 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法, 包括以下步骤 : 0090 (1) 配制 pH 9、 1mg/ml 的聚二烯丙基二甲基铵盐酸盐水溶液和 pH 4、 3。

30、mg/ml 聚苯 磺酸钠水溶液 ; 0091 (2) 将聚对苯二甲酸乙二醇酯人工血管在聚二烯丙基二甲基铵盐酸盐水溶液中浸 泡 8 分钟后, 水溶液冲洗 ; 再放入聚苯磺酸钠水溶液中浸泡 8 分钟后, 水溶液冲洗 ; 该步骤 重复 150 次后, 得到聚电解质涂层 ; 0092 (3) 将聚电解质涂层浸入 pH 4.0 的盐酸水溶液中 120 分钟, -80冷冻干燥脱水, 获得具微孔结构的聚电解质涂层 ; 0093 (4) 将具微孔结构的聚电解质涂层浸入三氯生和吲哚美辛混合乙醇溶液中 ( 各 10mg/mL)10 分钟, 真空脱除乙醇, 获得负载三氯生和吲哚美辛的涂层, 药物负载量分别为 0.3mg/cm2; 0094 (5) 将负载三氯生和吲哚美辛涂层的人工血管放置在 100湿度水蒸气环境中 5 小时后, 获得微孔闭合的载药涂层。 0095 该载药涂层实现了三氯生和吲哚美辛的负载, 药物通过自由分子扩散得到缓慢释 放 ; 该载药涂层人工血管体外抗菌实验显示, 90 天的实验期中, 对大肠杆菌和金色葡萄球 菌均有杀灭作用。 说 明 书 CN 104383611 A 8 1/1 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104383611 A 9 。

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