一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法

1.本发明涉及生物功能高分子材料的技术领域，特别涉及一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法。


背景技术：

2.生物可降解微球在生物医学应用领域发挥着重要作用，包括给药、组织工程和医学美容。其中，关键问题是如何制造具有精细可调节尺寸的微球，以及其内部和/或表面的形态微观结构。聚乳酸(pla)由于其良好的生物降解性和生物相容性，已广泛应用于生物医学领域，如用于组织工程的多孔支架、用于手术治疗的可吸收缝合线、用于给药和医学美容的生物可吸收微球等。聚乳酸微球可采用不同方法、乳液、喷雾干燥、微流控技术等方法合成。利用传统的方法，成功地开发出了不同尺寸的固体聚乳酸微球，但其表面和内部微结构仍难以以可控的方式制造。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法，呈现花束状多孔结构，具有良好的细胞亲和力、增殖能力和药物负载能力。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法，包括：
4.s1、称取自制的聚乳酸聚合物，加入到溶剂中制备油相，等待有机溶液溶解均匀；
5.s2、制备丙三醇乳化剂；
6.s3、待油相溶解均匀后，在机械搅拌作用下，丙三醇逐滴加入至有机溶液中；
7.s4、将步骤s3中溶液充分乳化后，置于液氮中冷冻，冷冻后置于室温下融化，并放置过夜；
8.s5、冲洗并收集微球，冷冻干燥后得到聚乳酸聚合物微球。
9.优选的，聚乳酸聚合物按质量比包括la：10-100份；季戊四醇：0.1-10份；催化剂：0.01-10份。
10.优选的，聚乳酸聚合物微球按质量比包括b-plla：100-300mg；thf：5-15ml；甘油：15-45ml。
11.优选的，聚乳酸聚合物的聚合方法包含以下步骤：
12.按照不同比例计算并称取单体和引发剂；将医用级单体与引发剂混合，反应后得到聚合物；将聚合物溶于溶剂提纯，干燥收集后得到聚乳酸聚合物。
13.优选的，聚乳酸聚合物的制备过程中在无水无氧条件下，医用级单体丙交酯与引发剂季戊四醇聚合，反应时间为10-30小时，且在真空干燥箱中完成干燥，温度设置为30-60℃，时间为5-20小时。
14.优选的，聚乳酸聚合物微球在制备的过程中在温度为-100
‑‑
200℃的条件下，冷冻
5-30分钟，在10-40℃的温度下融化，倒入500-1500ml的超纯水，放置10-15小时。
15.优选的，聚乳酸聚合物微球在干燥过程中洗涤2-5次，真空冷冻干燥24-72小时至完全冻干。
16.本发明与现有技术相比，其有益效果是：由多羟基引发剂引发获得相对较低分子量聚乳酸，利用低分子量聚乳酸分子链段在溶液中运动规律进一步调控聚乳酸微球表面形貌，获得粒径可控花束状微米-纳米分级结构表面形貌b-plla微球。采用反乳液冷冻相分离法制备可吸收聚乳酸聚合物微球，所制微球表面呈现花束多孔状，具有优异的细胞黏附性，植入人体后可完全降解，降解产物无毒，且能随人体代谢排出体外。所制微球成分简单，未引入第三组分，有利于临床审批和转化。
附图说明
17.图1为根据本发明的具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法的具有线性结构聚乳酸和四支化结构聚乳酸的核磁共振氢谱图、傅里叶红外光谱图和差示扫描量热分析图；
18.图2为根据本发明的具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法的纤维状多孔聚乳酸可吸收微球(l-plla)和花束状多孔可吸收微球(b-plla)的扫描电子显微镜图像；
19.图3为根据本发明的具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法的维状多孔聚乳酸可吸收微球(l-plla)和花束状多孔可吸收微球(b-plla)的粒径调控图；
20.图4为根据本发明的具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法的纤维状多孔聚乳酸可吸收微球(l-plla)和花束状多孔可吸收微球(b-plla)培养l929细胞3d后的激光共聚焦图像。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.参照图1-4，一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法，包括：所述制备方法是以季戊四醇为小分子引发剂，引发乳酸单体开环聚合，获得四支化聚乳酸(b-plla)，再以b-plla为原料，通过反乳液冷冻相分离技术，制备b-plla可吸收微球；微球是以四支化聚乳酸(b-plla)为原料，表面呈现花束状的同时具有多孔结构。
23.对比例1
24.季戊四醇和丙交酯单体摩尔比为0:100的聚乳酸的合成：称取一定量的医用级丙交酯至圆底烧瓶中，加入一定量的催化剂；在无水无氧条件下，将体系温度升至140℃后反应24小时；反应结束后，产物用二氯甲烷溶解，无水乙醇沉淀提纯，重复操作2次；将提纯后的聚合物放入真空干燥箱中干燥，温度设置为40℃，干燥后收集得到l-plla样品。
25.对比例2
26.l-plla微球的制备：称取200mg自制的l-plla，溶于30ml四氢呋喃中制备有机相，
配置甘油作为乳化剂；待有机相溶解均匀，在转速为200rmp的机械搅拌作用下，乳化剂逐滴加入至有机相中，将获得的乳液快速置于液氮中冷冻10min后取出，室温下融化后，倒入1000ml冰水混合物中，放置过夜；用超纯水清洗并抽滤微球至无泡沫产生，收集微球后冷冻干燥，获得l-plla纤维状多孔微球。
27.实施例1
28.四支化聚乳酸聚合物的合成：按质量比为m
l-la
:m
季戊四醇
＝100：1的比例称量医用级l-丙交酯和引发剂季戊四醇；根据单体的总质量，计算并称量一定量的辛酸亚锡，辛酸亚锡的质量为单体总质量的0.1％；将称量好的单体、引发剂和催化剂放入圆底烧瓶中，加塞密封；将装有单体、引发剂和催化剂的圆底烧瓶在室温下进行磁力搅拌，通入氩气并升温至140℃，反应24h；反应结束后，产物用二氯甲烷溶解，并用无水乙醇沉淀提纯，重复操作3次；将提纯后的聚合物放入真空干燥箱中干燥，温度设置为40℃，干燥后收集得到b-plla样品。
29.实施例2
30.b-plla微球的制备：配制30ml丙三醇作为乳化剂；称量200mg自制的b-plla，溶于10ml四氢呋喃中制备有机相；待有机相溶解均匀后，在转速为200rmp的机械搅拌作用下，向有机相中逐滴加入丙三醇，充分乳化后置于液氮中冷冻10min后取出，室温下融化后，倒入1000ml冰水混合物中，放置12小时；用超纯水冲洗并抽滤微球至无泡沫产生，收集微球并冷冻干燥，获得b-plla花束状多孔微球。
31.聚合物l-plla和b-plla的结构表征：用核磁氢谱仪(ascend 600，bruker公司)对自制的l-plla和b-plla进行结构表征，图1(a)为线性聚乳酸和四支化聚乳酸(l-plla和b-plla)的核磁共振氢谱图。取一定质量的两种聚合物，将其放入核磁管底部，倒入氘代氯仿(cdcl3)溶解，以四甲基硅烷(tms)为内标物，获得两种聚合物的核磁共振氢谱图。图中可以看出：δ＝1.56、δ＝5.16分别对应聚乳酸分子链上甲基(-ch3)和次甲基(-ch)的化学位移，进一步证明l-plla和b-plla的成功制备。
32.图1(b)为l-plla和b-plla聚合物的傅里叶红外光谱图用傅里叶变换红外光谱仪(ft-ir，nicolet 6700，赛默飞公司)对自制的bplcl5050进行结构表征。采用溴化钾压片法进行测试，在溴化钾压片上均匀平涂熔融加热提纯干燥后的l-plla和b-plla，傅立叶变换红外光谱测试波长范围在4000-500cm-1
，从图中可见，聚合物在1750cm-1
处存在强c＝o的伸缩振动峰，在1190cm-1
处有c-o-c的伸缩振动峰，说明产物中酯基-coo-的存在；在2997cm-1
、2940cm-1
处有c-h伸缩振动键的特征峰，分别表征-ch3和-ch-结构的存在，这些特征峰的出现表征l-plla和b-plla的成功合成。
33.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
34.图2为线性聚乳酸(l-plla)和四支化聚乳酸(b-plla)微球的表面形貌，用扫描电子显微镜(sem，s-3400n，日立公司)表征l-plla和b-plla微球的微观形貌，采用反乳液冷冻相分离技术制备了plla微球。如图所示，l-plla微球尺寸为1.0μm，表面结构致密，而b-plla微球尺寸为3.5μm，具有花束多孔结构。花束多孔结构可能是其快速结晶能力的原因，在快速冻结过程中，其结晶结构可以快速形成和捕获。
35.图3为线性聚乳酸和四支化聚乳酸微球的粒径分布，对聚乳酸微球粒径统计使用sem拍摄测量方式，使用image-j随机测量照片中100个微球粒径，统计微球粒径分布。
36.机械搅拌为plla微球的形成提供驱动力。在制备微球的过程中，当转速由100rpm提高到250rpm时，剪切力逐渐提高，微球粒径随之变小，从而得到较小尺寸的微球。l-plla和b-plla微球平均直径随转速提高出现逐渐减小的现象，其平均直径约从70μm降到30μm。并且转速越高，剪切力越大，粒径分布也相对更为集中。
37.用激光共聚焦显微镜(a1r，尼康公司)表征l-plla和b-plla微球的细胞相容性，图4为l-plla和b-plla聚合物微球培养l929细胞3d后的激光共聚焦图像。
38.在快速冻结过程中具有快速形成晶体结构的能力，并提供了花束多孔结构，而结晶能力较低的线性plla形成了较少的非晶结构多孔微球。具有特殊多孔模式的b-plla微球表现出更好的细胞亲和力，增强了其作为药物传递、组织工程和医学美容的治疗性或细胞载体的生物医学应用。
39.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：
1.一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、称取自制的聚乳酸聚合物，加入到溶剂中制备油相，等待有机溶液溶解均匀；s2、制备丙三醇乳化剂；s3、待油相溶解均匀后，在机械搅拌作用下，丙三醇逐滴加入至有机溶液中；s4、将步骤s3中溶液充分乳化后，置于液氮中冷冻，冷冻后置于室温下融化，并放置过夜；s5、冲洗并收集微球，冷冻干燥后得到聚乳酸聚合物微球。2.如权利要求1所述的一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法，其特征在于，聚乳酸聚合物按质量比包括la：10-100份；季戊四醇：0.1-10份；催化剂：0.01-10份。3.如权利要求2所述的一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法，其特征在于，聚乳酸聚合物微球按质量比包括b-plla：100-300mg；thf：5-15ml；甘油：15-45ml。4.如权利要求3所述的一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法，其特征在于，聚乳酸聚合物的聚合方法包含以下步骤：按照不同比例计算并称取单体和引发剂；将医用级单体与引发剂混合，反应后得到聚合物；将聚合物溶于溶剂提纯，干燥收集后得到聚乳酸聚合物。5.如权利要求4所述的一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法，其特征在于，聚乳酸聚合物的制备过程中在无水无氧条件下，医用级单体丙交酯与引发剂季戊四醇聚合，反应时间为10-30小时，且在真空干燥箱中完成干燥，温度设置为30-60℃，时间为5-20小时。6.如权利要求1所述的一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法，其特征在于，聚乳酸聚合物微球在制备的过程中在温度为-100
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200℃的条件下，冷冻5-30分钟，在10-40℃的温度下融化，倒入500-1500ml的超纯水，放置10-15小时。7.如权利要求1所述的一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法，其特征在于，聚乳酸聚合物微球在干燥过程中洗涤2-5次，真空冷冻干燥24-72小时至完全冻干。

技术总结
本发明公开了一种具有四支化链段结构的聚乳酸花束状多孔微球的制备方法，包括以下步骤：S1、称取自制的聚乳酸聚合物，加入到溶剂中制备油相，等待有机溶液溶解均匀；S2、制备丙三醇乳化剂；S3、待油相溶解均匀后，在机械搅拌作用下，丙三醇逐滴加入至有机溶液中；S4、将步骤S3中溶液充分乳化后，置于液氮中冷冻，冷冻后置于室温下融化，并放置过夜；S5、冲洗并收集微球，冷冻干燥后得到聚乳酸聚合物微球。根据本发明，呈现花束状多孔结构的微球，具有良好的细胞亲和力、增殖能力和药物负载能力。细胞亲和力、增殖能力和药物负载能力。细胞亲和力、增殖能力和药物负载能力。


技术研发人员：刘昌胜 李玉林 陶紫薇 付影影 张世豪 刘方睿
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/9/20