聚合物囊泡药物包封后纯化——去除未包封游离药物分子
时间:2014-06-25 阅读:4351
简介
肿瘤是威胁人类健康的zui严重的疾病之一,传统的治疗手段,如手术、放射或化学治疗等,都会造成一定程度的非选择性细胞毒性作用,而具有较好靶向性的抗肿瘤药物又面临耐药性的影响。针对后者,已有多种不同的纳米载体用于药物的体内输送,以优化药物的生物活性和药动学特性。
聚合物囊泡因具有与活细胞器相似的结构,而得到了广泛的关注。与传统磷脂类载体相比,这种具有良好生物相容性的可降解嵌段聚合物囊泡具有较长的体内循环时间和较高的化学功能化潜力,可规避人体免疫系统,并可根据装载药物分子的特性,改变囊泡尺寸等规格。
但药物输送载体包封后的纯化问题仍未完善解决,常用的技术包括超滤及层析等,但其工艺控制要求均较高,特别是当载药载体通过较窄的膜或凝胶通道时,可能造成囊泡结构破坏和包封药物释放。透析是zui传统、zui温和的纯化技术,对载药囊泡的影响zui小,但透析的难题是,透析多长时间才能有效去除游离的未包封药物分子?时间过短,不足以达到清除目的,而时间过长,则可能导致包封药物泄漏。本文将简单介绍确定*透析时间及相关影响因素的方法,并对纯化后载药囊泡的释放特性做初步研究。
实验
实验采用PCL-b-PMPC双嵌段聚合物和抗肿瘤药物分子阿霉素(DOX)。实验首先确认透析清除纯DOX所需的时间,即将不同浓度(0.1、0.3及0.5mg/ml)的DOX溶液置于MWCO 8 -10kD的透析膜管内,然后置于500mL蒸馏水(透析液)中,于20℃室温条件下避光透析,190rpm磁力/样品体积比越高,即膜管外透析液的相对体积越高,越容易维持膜内/外侧的浓度梯度,加快透析,而增加换液频率也可达到此效果。综上,实验采用透析条件为温度20℃、磁力搅拌190rpm、500ml透析液,每30min换液。前期纯DOX透析实验为纯化时间确定实验,故采用相同透析条件。
实验结果显示,0.1、0.3及0.5mg/ml纯DOX溶液透析清除率达到95%所需的时间分别为7.5、4.5、4.0h,此时间足以清除相容药物浓度包封的载药囊泡中的未包封游离药物。因包封率过低,则可认为包封失败,即混合液中的游离药物的量应显著低于药物的加载量。对清除游离分子后的样品进行UV检测,也确认了此时间长度的充分性。
透析时间(h)
不同药物加载量达到95%清除率所需时间,蓝色为0.1mg/ml,橙色为0.3mg/ml,绿色为0.5mg/ml。
此外,药物浓度也会影响药物的包封。提高药物上样量,即可提高药物包封量,使用0.5mg/ml的药物分子,所得包封量约为0.1mg/ml药物包封量的10倍,而所得囊泡尺寸更高。
载药囊泡的药物释放实验显示,虽然在实验开始阶段,不同pH条件下的药物释放速率接近,但随时间的延长,酸性条件下,药物释放速率明显快于中性条件,原因可能是酸性条件加快的囊泡膜结构的水解,药物从基质水解形成的通道逸出,或者酸性 搅拌,每30min取透析液UV检测,并置换新鲜透析液。
将不同浓度的等量DOX溶液加入PCL-b-PMPC共聚合物,磁力搅拌12h,以形成聚合物囊泡,并包封药物。将获得的含有载药囊泡和游离药物的混合液加入透析膜管,按上述相同步骤,透析去除游离药物分子。处理完成后,以动态光散射法,测定囊泡尺寸。
此外,实验检测了载药囊泡在不同酸碱性条件下(中性条件pH7.4、酸性条件pH5.0)的释放特性,即将pH调节后的纯化载药囊泡溶液加入透析膜管,于37℃条件下透析,并按一定时间间隔取透析液检测。
结果
温度是影响透析的重要因素之一,在较高的温度条件下,分子扩散速率较高,即可缩短小分子的清除时间,但较高的温度可能会破坏囊泡的结构,也降低了实验的可控性和灵活性,故一般使用室温条件(20℃),即可满足实验要求。同理,在一定范围内,提高搅拌速度也可改善透析效率,但亦可能增加剪切,导致囊泡破坏和药物泄露。此外,透析液条件下,嵌段之间的排斥反应所形成的孔隙,导致药物分子释放。
时间(h)
纯化的载药囊泡的不同pH条件下的释放特性,蓝色为pH5.0,橙色为pH7.4
讨论
透析可有效用于囊泡包封后的纯化,其条件温和,有利于保护载药囊泡的完整结构。但针对不同药物和载体,需进行预实验,以确定*的透析条件和时间,以在短而充分的时间内有效清除游离药物分子,达到所需的药物包封效率和纯度。此外,获得的载药囊泡需保存于合适的缓冲液中,以获得所需的控释效果。