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包载脂溶性药物或水溶性药物的PLGA-b-PEG纳米载体的制备、纯化及优缺点介绍
发布时间:2021-04-06     作者:axc   分享到:

包载脂溶性药物或水溶性药物的PLGA-b-PEG纳米载体的制备、纯化及优缺点介绍

西安齐岳生物科技有限公司是国内知名的高分子聚合物合成厂家,我公司可以提供各种不同的聚台物的嵌段共聚物,有均聚物,嵌段共聚物,星形聚合物等,聚合物包括有PEGPLGAPLAPCLPSPLL, PtBA, PMMA, PAA, P4VP , P2VP , PNIPAAm ,聚赖氨酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、PEI、 以及其他基团或者多肽聚合物, 种类多,可提供定制。

PLGA-b-PEG纳米载体的制备

PLGA-b-PEG的合成通过带有羧基的PLGA-COOH与双官能团的PEG,如NH2-PEG-OMe进行共价偶联形成。PLGA-COOH首先通过在二氯甲烷中通过DCC和NHS活化,随后与双官能团PEG发生偶联反应。在反应过程中最重要的是要除去所有未结合的PEG。另外一种方法可以通过带有PEG的乳酸和乙醇酸进行聚合,但是这种方法也可能形成另外一种高聚物,也就是所谓的(AB)n型多单元共聚物,而不是AB型双单元共聚物。

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纳米沉淀法及油水(O/W)乳化法是最适合形成PLGA-b-PEG纳米载体的两种方法。在纳米粒子形成过程中,一些脂溶性的药物分子,或者小的脂溶性纳米粒子容易被嵌入在PLGA内核中,形成表面包覆PEG的纳米载药系统。

纳米沉淀法首先会形成小的核,然后在这些核上聚集大分子而形成纳米粒子。这一过程并不是有序的组装,因此不需要特殊的高聚物,来获得好的悬浮性及可控性。在这一过程中需要将高聚物溶解于水溶性的有机溶剂中,例如丙酮、四氢呋喃、DMSO、乙腈、DMF等,再将脂溶性药物或者其他需要包载的有机物溶于其中,然后将该混合物加入水或添加表面活性剂的水溶液中并剧烈搅拌。当高聚物接触到水时立刻成核,并且沉积生长直到纳米粒子稳定性足够。PLGA纳米粒子中含有的有机溶剂可以通过旋蒸去除。PLGA-b-PEG由于具有两亲性单元会形成核壳结构。PLGA链在纳米粒子的内部形成胶束内核,包载了酯溶性药物,而PEG链伸展到水相可以作为功能性基团。采用这种方式形成的纳米粒子尺寸会比较小(20-250 nm),且分散性较好。在纳米沉淀法中,溶剂及水的相互溶解性会影响纳米粒子的尺寸。溶剂在水中的溶解性增加,纳米粒子的尺寸会减小,例如DMF可以获得最小尺寸的纳米粒子。

另一种适合形成PLGA-b-PEG纳米粒子的方法为油水乳化法。将高聚物以及酯溶性药物溶解到挥发性的与水不相溶的有机相如氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯或者其它溶剂中,并将其作为油相分散到外水相中,再利用超声乳化形成纳米结构的水包油小液滴,最后通过旋蒸去除有机相,从而获得载脂溶性药物的高分子胶束纳米结构。通过调整一些参数如聚合物分子量、浓度、溶剂/水比例等,可以有效调节纳米粒子的尺寸(几十至几百纳米)。例如,增加聚合物的浓度会导致纳米粒子体积的增大。 

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通过水/油/水复乳蒸发法可获得包载水溶性药物分子的PLGA纳米粒子。在这一过程中,水溶性药物首先溶解在水相中(W1),通过和水不相溶的有机溶剂,如二氯甲烷或氯仿超声形成W1/O乳液,有机相为连续相;当更大量的第二的水相(W2)加入时,就会获得W1/O/W2的双层乳化结构,第二个水相通常会含有稳定剂PVP等以稳定纳米结构。在第二次乳化过程中,油相仍然被镶嵌在两个水相中,通过旋蒸去除有机溶剂,就形成了含有内水相的胶囊结构。PLGA-b-PEG易形成尺寸更小的纳米粒子,延长循环时间。PLGA-b-PEG最初用于蛋白及水溶性小分子药物的包载,后来开始用于包载水溶性的RNA片段,用作基因递送治疗。PLGA-b-PEG对RNA的包载率比其他高聚物更高,并且不会降解RNA。

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PLGA-b-PEG纳米粒子的纯化过程比较复杂。在纯化过程中若不含有稳定剂,高速离心会对所形成纳米粒子的尺寸发生影响。采用高速离心(10000 rpm)离心10分钟后重悬纳米粒子,尺寸会增加20-30%。若采用低速超滤的方式可以避免这一问题,但是保护剂就不能完全地除去,也可能会对进一步的表面修饰产生影响。因此需要经验性地控制纯化的条件。PLGA-b-PEG纳米粒子的长期储存也是比较复杂。若将PLGA-b-PEG纳米粒子存储在水体系中并不稳定,最好是将纳米粒子进行冻干长期保存。

PLGA-b-PEG纳米载体的优缺点

在上面已经提到PLGA-b-PEG纳米载体具有生物相容性好、生物可降解、较长的体内循环时间、可以避免RES的清除等优点。PLGA-b-PEG也具有显著的缺点限制了载药纳米粒子的工业化生产。首先是原料昂贵,PLGA-b-PEG由PLGA-COOH与NH2-PEG-X合成,这两种原料都是合成的高聚物,其纯度以及共聚物单元的构建与纯化步骤都会影响最后产物的质量。其次是PLGA-b-PEG原料的纯度及稳定性。在PLGA50/50中LA和GA的摩尔比是1:1,在进行无规共聚的时候就会很容易出现链段中局部形成数个GA互相连接(LA-GA-GA-GA...-LA)在一起的情况,由于PGA具有更亲水性,几个GA互相连接时,一些溶解性差的溶剂例如丙酮、乙酸乙酯和四氢呋喃就不能很好的溶解PLGA50/50,溶解性高一些溶剂如二氯甲烷、氯仿可以完全溶解PLGA50/50。若GA互相连接的数量更多,二氯甲烷也无法溶解。同时,PEG的加入使得PLGA-b-PEG很容易吸潮,从而发生降解。在进行PLGA-b-PEG纳米载药平台搭建的过程中,我们尝试过市面上很多家的原料,各家原料的产品形态、在二氯甲烷中的溶解性、纯度以及最后形成纳米载体的效率千差万别。对原料进行很好的评估并进行实验方案的调整方能获得较为理想的纳米载药粒子。

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