一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种海藻酸盐‑载药纳米粒‑聚阳离子微胶囊产品及其制备和应用。微胶囊产品为粒径100‑1000微米的球形微胶囊，其结构分为微胶囊膜与内核两部分，微胶囊膜由海藻酸盐、载药纳米粒、聚阳离子通过层层自组装形成聚电解质复合水凝胶膜，内核为含有动物细胞的水凝胶或水溶胶环境。这种微胶囊产品作为免疫隔离工具用于细胞移植的包埋载体。在保证微胶囊强度和免疫隔离性能的前提下，降低微胶囊膜表面粗糙度和表面电荷的问题，同时实现抗炎药物在微胶囊表面的原位释放，从载药纳米粒稳定微囊膜结构与药物原位释放抗炎两个角度解决纤维化包裹难题。

Alginate loaded nanoparticle polycationic microcapsule and its preparation and Application

The invention relates to an alginate, drug-loaded nanoparticles and polycationic microcapsule product and its preparation and application. The microcapsule product is a spherical microcapsule with a diameter of 100 1000 micron. Its structure is divided into two parts: microcapsule membrane and core. The microcapsule membrane consists of alginate, drug-loaded nanoparticles and polycations through layer-by-layer self-assembly to form polyelectrolyte composite hydrogel membrane. The core is a hydrogel or hydrogel environment containing animal cells. The microcapsule product is used as an immune isolation tool for embedding cells in cell transplantation. On the premise of guaranteeing the strength and immune isolation performance of microcapsules, the problem of surface roughness and surface charge of microcapsules can be reduced, and the in-situ release of anti-inflammatory drugs on the surface of microcapsules can be realized. The problem of fibrotic encapsulation can be solved from the two perspectives of drug-loaded nanoparticles stabilizing the structure of microcapsules and drug in-situ release anti

【技术实现步骤摘要】
一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊及其制备和应用
本专利技术涉及一种微胶囊产品，具体地说是一种用于生物活性物质包埋的海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子生物微胶囊产品及其制备方法和应用。
技术介绍
20世纪60年代，Chang报道了半透膜微胶囊，指出用其包埋蛋白质、酶等生物活性物质和细胞,可保持生物物质活性[1]。20世纪80年代初，Lim和Sun针对组织/细胞功能缺损性疾病(如糖尿病)，成功制备了海藻酸钠/α-聚赖氨酸半透膜微胶囊（简称α-APA微胶囊），包封Wistar大鼠胰岛细胞并移植入糖尿病WistarLewis大鼠体内，分泌释放胰岛素以调控血糖量[2]。由此推动了微囊化技术相关材料和制备方法研究的快速发展，在细胞移植、药物释放和基因治疗等生物医学领域的临床前研究中得到广泛应用[3]。在众多的生物微胶囊中，海藻酸钠-聚赖氨酸微胶囊使用较多，但微胶囊在临床应用过程中仍然面临的最主要问题是微囊化细胞体内移植后，治疗初期效果明显，但经过一段时间后疗效下降，其本质原因是植入体内的微囊会引发宿主的免疫反应而形成纤维化包裹，影响营养和代谢产物的物质传递，使微囊内组织/细胞因营养物质及氧气供应不足、囊内代谢产物不能扩散出囊外，导致移植物功能丧失、移植失败[4]。为此，有研究者从抵抗宿主炎症发生的角度出发，将载有抗炎药物（如地塞米松）的聚乳酸（poly(lactic-co-glycolic)acid，PLGA）载体包载到微胶囊内核中[5]，试图通过药物在局部释放达到抗炎效果，但由于PLGA载体引入到微胶囊内核中，改变了海藻酸钠溶液的亲疏水性，影响海藻酸钙凝胶微球的球形度，而微胶囊球形度差是引发纤维化包裹的关键因素之一；PLGA降解后的酸性产物本身就会激发宿主炎症反应，加重移植物的纤维化包裹；抗炎药物从PLGA释放后首先聚集在微胶囊内核中，需要扩散出微胶囊才能发挥抗炎功效。因此，这种将载有抗炎药物的PLGA纳米粒的微胶囊并不能有效解决移植后的纤维化包裹问题。
技术实现思路
本专利技术所主要解决的问题是：微胶囊移植后的纤维化包裹问题。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为提供一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊产品，该微胶囊产品结构分为微胶囊膜与内核两部分，所述的微胶囊膜为由海藻酸盐、载药纳米粒、聚阳离子形成的聚电解质复合水凝胶膜，内核为含有动物细胞的海藻酸盐液体或海藻酸盐水凝胶环境。上述微胶囊膜的厚度在1-50微米；组成膜的海藻酸盐、载药纳米粒、聚阳离子三者质量比为10:1:1-1:10:10。载药纳米粒为载抗炎药物的纳米制剂。抗炎药物包括地塞米松、倍他米松、倍氯米松、曲安奈德、氢化可的松、泼尼松龙、泼尼松、姜黄素、白藜芦醇。纳米粒由两亲改性的壳聚糖衍生物或两亲改性的海藻酸钠衍生物与药物分子自组装而成纳米粒，粒径在50-500nm。微胶囊的膜成分中的海藻酸盐为海藻酸钙盐或海藻酸钡盐或海藻酸锌盐中的一种或两种，也可同时包含或不包含海藻酸钠盐或钾盐中的一种或两种。微胶囊的膜成分中的聚阳离子为α或ε聚赖氨酸、聚鸟氨酸、聚精氨酸、壳聚糖中的一种或一种以上。微胶囊的内核中海藻酸盐水凝胶为二价金属钙、钡或锌中的一种或一种以上的海藻酸盐水凝胶，海藻酸盐溶液为海藻酸的钾盐或钠盐溶液，海藻酸盐浓度为0.1-50g/L。制备上述一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊的方法，该方法包括以下步骤：1）制备包埋有动物细胞的海藻酸盐凝胶微球，称之为微球A；2）将步骤1）中的微球A浸入聚阳离子溶液中，微球A与聚阳离子溶液体积比为1:1~1:40，反应1-60分钟，此时得到海藻酸盐-聚阳离子微胶囊，称之为微球B，取出用生理盐水洗涤；3）将步骤2）中的微球B浸入到载药的纳米粒溶液中，微球B与纳米粒溶液体积比为1：1~1：40，反应1-60分钟，此时得到内部凝胶核心的微胶囊，称之为微球C，取出用生理盐水洗涤；4）将步骤3）中的微球C浸入到碱金属海藻酸盐溶液中，微球C与海藻酸盐溶液体积比为1：1~1：40，反应1-60分钟，得到表面中和的内部凝胶核心的微胶囊为微球D；5）将步骤4）中的微球D浸入有机金属螯合剂溶液中，液化微胶囊内部的海藻酸盐凝胶，微球D与有机金属螯合剂溶液体积比为1：1~1：40，反应1-60分钟，取出用生理盐水洗涤，此时得到内部液态核心的微胶囊为微球E。一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊应用于动物细胞的包埋。所述的动物细胞包括具有分泌生物活性物质功能的细胞，细胞系细胞，基因工程细胞，干细胞或干细胞分化的细胞。所述具有分泌生物活性物质功能的细胞为人或哺乳动物来源的离体的胰岛细胞、肝细胞、甲状腺细胞、甲状旁腺细胞、肾上腺髓质细胞。本专利技术的有益技术效果：本专利技术产品的微胶囊膜上由于含有载抗炎药物（如姜黄素）的纳米粒，实现药物分子在移植局部的原位释放，直接作用于炎性细胞、减少炎性因子生成，解决微胶囊植入后的纤维化包裹问题，既增强药物在移植局部抗炎功效又避免全身给药的副作用。与传统的海藻酸钠-聚赖氨酸微胶囊（APA微胶囊）相比，本专利技术的这种新型海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子生物微胶囊产品，其微胶囊膜的表面粗糙度显著低于APA微胶囊和ACA微胶囊，显示出更佳的生物相容性。本专利技术产品的微胶囊膜由于纳米粒尤其两亲壳聚糖纳米粒的引入，可以减少传统聚阳离子（如聚赖氨酸、聚鸟氨酸、聚精氨酸等）的用量，提高聚阳离子（如聚赖氨酸、聚鸟氨酸、聚精氨酸等）在微胶囊膜上的稳定性，避免微胶囊移植后聚阳离子脱落引发的宿主免疫反应，从而降低纤维化包裹。本专利技术产品的微胶囊膜由于纳米粒的引入，发挥了类似“混凝土”的效应，制备的微胶囊膜呈现更高的机械强度和机械稳定性，减少微胶囊植入后受力破碎、移植的细胞暴露情况，从而降低纤维化包裹。本专利技术产品的微胶囊膜具有优越的免疫隔离性能，用于异种组织细胞移植时，能保持免疫隔离性能，即微囊内包埋的细胞不能出微胶囊，微囊外的抗体分子、补体分子、免疫细胞不能进入微胶囊内杀死细胞，同时细胞代谢分泌的活性成分能自由进出微胶囊。本专利技术产品的制备过程条件温和，有利于细胞的活性保持。附图说明图1为以聚赖氨酸和载姜黄素的两亲壳聚糖纳米粒为例，说明本专利技术一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子生物微胶囊产品结构示意图。具体实施方式本专利技术将载有抗炎药物的壳聚糖纳米粒或海藻酸盐纳米粒用于生物微胶囊膜的制备，专利技术了一种新型的用于动物细胞包埋的海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊产品，在保证微胶囊强度和免疫隔离性能的前提下，降低微胶囊膜表面粗糙度和表面电荷的问题，同时实现抗炎药物在微胶囊表面的原位释放，从载药纳米粒稳定微囊膜结构与药物原位释放抗炎两个角度解决纤维化包裹难题。一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊，结构分为微胶囊膜与内核两部分，所述的微胶囊膜为由海藻酸盐、载药纳米粒、聚阳离子形成的聚电解质复合水凝胶膜，内核为含有动物细胞的海藻酸盐液体或海藻酸盐水凝胶环境。微胶囊膜的厚度在1-50微米；组成膜的海藻酸盐、载药纳米粒、聚阳离子三者质量比为10:1:1-1:10:10。载药纳米粒中的药物指抗炎药物，包括地塞米松、倍他米松、倍氯米松、曲安奈德、氢化可的松、泼尼松龙、泼尼松、姜黄素、白藜芦醇。纳米粒由两亲改性的壳聚糖衍生物或两亲改性的海藻酸钠衍生物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海藻酸盐‑载药纳米粒‑聚阳离子微胶囊，其特征在于，微胶囊结构分为微胶囊膜与内核两部分，所述的微胶囊膜为由海藻酸盐、载药纳米粒、聚阳离子形成的聚电解质复合水凝胶膜，内核为含有动物细胞的海藻酸盐液体或海藻酸盐水凝胶环境。

【技术特征摘要】
1.一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊，其特征在于，微胶囊结构分为微胶囊膜与内核两部分，所述的微胶囊膜为由海藻酸盐、载药纳米粒、聚阳离子形成的聚电解质复合水凝胶膜，内核为含有动物细胞的海藻酸盐液体或海藻酸盐水凝胶环境。2.如权利要求1所述的一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊，其特征在于，所述的微胶囊膜的厚度在1-50微米；组成膜的海藻酸盐、载药纳米粒、聚阳离子三者质量比为10:1:1-1:10:10。3.如权利要求1所述的一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊，其特征在于，所述的载药纳米粒为载抗炎药物的纳米制剂。4.如权利要求3所述的一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊，其特征在于，所述抗炎药物包括地塞米松、倍他米松、倍氯米松、曲安奈德、氢化可的松、泼尼松龙、泼尼松、姜黄素、白藜芦醇。5.如权利要求3所述的一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊，其特征在于，所述纳米粒由两亲改性的壳聚糖衍生物或两亲改性的海藻酸钠衍生物与药物分子自组装而成纳米粒，粒径在50-500nm。6.如权利要求1所述的一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊，其特征在于，所述的微胶囊的膜成分中的海藻酸盐为海藻酸钙盐或海藻酸钡盐或海藻酸锌盐中的一种或两种，也可同时包含或不包含海藻酸钠盐或钾盐中的一种或两种。7.如权利要求1所述的一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊，其特征在于，所述的微胶囊的膜成分中的聚阳离子为α或ε聚赖氨酸、聚鸟氨酸、聚精氨酸、壳聚糖中的一种或一种以上。8.如权利要求1所述的一种海藻酸盐-载药纳米粒-聚阳离子微胶囊，其特征在于，所述的微胶囊的内核中海藻酸盐水凝胶为二价金属钙、钡或锌中的一种或一种以上的海...

【专利技术属性】
技术研发人员：于炜婷，刘袖洞，郑国爽，梁珊珊，王若雨，
申请(专利权)人：大连大学附属中山医院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21