[发明专利]一种可控释放基因药物的生物降解聚合物超细纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学领域，尤其涉及一种可控释放基因药物的生物降解聚合物超细纤维的制备方法。

背景技术

核酸物质如脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和反义寡核苷酸(ASON)等作为基因治疗药物，在疾病治疗和组织工程中显示出巨大的优势和潜力。但是，这些核酸物质穿透细胞膜的能力差，同时容易被核酸酶降解，经静脉注射入体内后，很快从血浆中被清除。因此常将基因药物先与病毒载体或非病毒载体结合形成纳米粒子，再通过注射的方式进入体内。病毒载体由于其免疫原性和潜在的致病性等安全隐患，正逐渐被非病毒载体所代替。而非病毒载体通过注射的方式进入体内后，血浆或血清中的调理素(opsonin)等易吸附着在非病毒载体表面，并被巨噬细胞特异性识别后吞噬，不利于靶向到单核巨噬系统以外的靶组织。

目前，延长基因药物在体内的半衰期的有效途径是用亲水性、柔韧性好并且不带电的聚合物对与基因药物结合的载体进行修饰，或是将基因药物包裹于可生物降解的高分子材料中制备成纳米或微米级微球后，在表面进行亲水性修饰。申请号200510023134.6公布的“脾靶向DNA递送系统”中将聚乙二醇、聚氧乙烯或聚氧乙烯丙烯共聚物与脂溶性高分子嵌段共聚，以水包油包水法、高温蒸发-低温固化法制备包裹DNA的纳米粒。这类方法的不足之处在于：1)纳米粒或微球的制备过程较为复杂，基因药物的包封率低，且基因药物的结构和活性受到很大影响；2)释放过程中均有较大的突释现象。

发明内容：

本发明的目的是提供一种可控释放基因药物的生物降解聚合物超细纤维的制备方法。该方法适应性强，工艺简单、成本低廉、重复性好。制得的可生物降解聚合物超细纤维，可用于肿瘤及增生性疾病的治疗、缺损组织的修复。其基因药物的包封率高、结构完整性和生物活性能得到良好保持，可方便的对基因药物的释放进行控制和调节，基因药物的转染和蛋白表达能力高。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：一种可控释放基因药物的生物降解聚合物超细纤维的制备方法，其步骤是：

A、将基因药物的水相溶液与阳离子聚合物的水相溶液混合得悬浮液，其中阳离子聚合物中的氮的原子数与基因药物中的磷的原子数的比值大于1；

B、将可生物降解聚合物与致孔剂溶于其有机溶剂中形成混合溶液；

C、将A步的悬浮液分散于B步的混合溶液中形成乳液，再将乳液以静电纺丝方法进行纺丝、干燥后得到可控释放基因药物的生物降解聚合物超细纤维。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、基因药物的水相溶液与阳离子聚合物的水相溶液混合，带负电荷的基因药物与带正电荷的阳离子聚合物通过静电吸附作用形成复合粒子悬浮液，再将复合粒子的悬浮液分散于可生物降解聚合物与致孔剂的有机溶液中形成油包水型乳液，采用乳液电纺的方式，制备出以复合粒子为核层、可生物降解聚合物为壳层的超细纤维制剂，基因药物复合粒子绝大多数存在于纤维内部，在释放过程中聚合物壳层可保护内层基因药物，避免酶、pH环境等对基因药物的降解和失活作用。实验测试证明，本发明制得的载基因药物超细纤维中所包裹的基因药物在整个释放过程中均保持完整的结构与生物学活性。并且基因药物的携载效率高，实验测试证明，本发明制得的载基因药物超细纤维的包封率可达95％以上。

同时，基因药物以复合粒子的形式携载并释放出来，阳离子聚合物通过静电吸附作用与基因药物分子形成稳定的多聚复合物，不易被核酸酶降解；也使基因药物分子由伸展结构压缩为体积相对较小的压缩结构，可达纳米级，易穿透细胞膜，显示出良好的纳米尺度效应；而且复合粒子带正电荷，可与细胞表面带负电荷的受体结合，因此能有效地被细胞内吞摄入介导基因转移，可显著地提高转染效率，提高对细胞核的靶向性。

二、本发明通过在可生物降解聚合物中添加致孔剂聚合物，致孔剂聚合物在电纺溶剂和水环境下均具有较好的溶解性。纤维制剂在接触水性环境条件下，通过致孔剂在应用于人体的过程中被体液溶解而在纤维上形成微孔来控释基因药物的复合粒子。因此，可通过采用不同种类、分子量和含量的致孔剂，可在聚合物壳层中形成不同的释放通道，控制基因药物的释放，以实现按需控制和调节基因药物的释放速度。实验测试证明，在未添加致孔剂的纤维膜中，基因药物复合粒子在15天内仅释放了16％左右，释放速度缓慢，药物不能有效释放；在乳酸-聚乙二醇共聚物与致孔剂聚乙二醇以9∶1的比例制备的纤维膜中，基因药物复合粒子在12天释放了近100％；在聚乳酸-聚乙二醇共聚物与致孔剂聚乙二醇以2.3∶1的比例制备的纤维膜中，基因药物复合粒子在7天释放了近100％。