一种可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳，胶囊壳为一体型，通过3D打印制备得到，所使用的原料的制备方法如下：将NIPAM、PEGDA、N,N

【技术实现步骤摘要】
一种可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳及其制备方法


[0001]本专利技术属于医药技术和增材制造
，具体涉及一种可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳及其制备方法，还涉及胶囊的新应用。

技术介绍

[0002]传统的口服给药方式，如片剂和胶囊等，存在的一个重要问题是药物的剂量是固定的，大多数药物只能在有限的剂量强度下使用，需要多次给药。但是，对于同一类型疾病的治疗，不同患者的个体需求会有所不同。特定个体对个性化药物的需求正在不断增加(就剂量强度和/或释放时间而言)，传统的给药方式不能够满足临床应用的需求，迫使制药行业考虑新的药物生产方法。
[0003]水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，具有良好的生物相容性、柔软性和可降解性等诸多优点，可以提供类似于天然组织的环境，现已广泛应用于多种领域，如药物递送、生物工程、再生医学等。聚(N
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异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)是一种典型的热敏水凝胶，在水中表现出最低临界溶液温度(LCST)相变现象，在32℃左右会发生快速的亲水
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疏水转变，随着温度的升高，凝胶内部网格尺寸减小，具有良好的温度敏感性，在不同温度下具有不同的孔隙尺寸。PNIPAM因其优异的特性，被广泛应用于药物输送、细胞封装、组织工程等领域。水凝胶药物更有利于蛋白质等活性因子的负载，药物质地柔软，患者吞咽感极佳，尤其适用于儿童、老人和其他特殊患者。但传统水凝胶药物只能通过模具制造成2D或简单的3D结构，不能满足特定患者对药物的个性化定制。
[0004]3D打印(3DP)技术的飞速发展开创了增材制造的新时代。3DP是一种计算机辅助的制造过程，采用离散材料(液体、粉末、丝、片、板、块等)逐层累加的原理，制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除及切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。可快速精密地制造出任意复杂形状的零件，实现了零件的“自由制造”。3DP所具有的优势，可应对制药行业面临的挑战，包括复杂几何形状的快速制造、多材料集成、多种赋形剂增溶、靶向治疗和药物控释等。
[0005]目前，虽然已有通过立体光刻、喷墨打印和挤出成型3D打印等技术来制备水凝胶药物，但还存在着许多缺陷，如药物打印形状不良，药物的负载有时需要通过将水凝胶浸泡在药物溶液中来实现，药物的释放模式主要是延迟释放和/或立即释放和/或恒定释放，无法通过体内环境刺激进行实时智能控释。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳，可以通过控制水凝胶胶囊壳的内部孔隙尺寸和释放温度来编程药物释放曲线，能够实现通过体内温度刺激进行实时智能控释。
[0007]本专利技术的目的通过如下技术方案实现：
[0008]一种可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳，其特征在于：所述的胶囊壳通过3D
打印制备得到，所使用的原料的制备方法如下：将NIPAM、PEGDA、N,N
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亚甲基双丙烯酰胺和α
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酮戊二酸按摩尔比5000:830:1:10加入纯水中得到溶液，然后加入所述的溶液总体积0.01～60％(m/v)的致孔剂，混合均匀，搅拌下真空脱气，再加入流变改性剂充分搅拌后得到胶囊壳原料。
[0009]作为本专利技术更优的技术方案：所述的致孔剂成分为聚乙二醇(PEG)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种或两种。
[0010]作为本专利技术更优的技术方案：所述的流变改性剂为羧基化纤维素纳米纤维和/或卡波姆，或Laponite合成硅酸镁锂和/或Pluronic F
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127。
[0011]作为本专利技术更优的技术方案：所述的胶囊壳总长度为23.3
±
0.3～13.9
±
0.3mm，最大外径为23.3
±
0.3～5.33
±
0.03mm。
[0012]本专利技术还有一个目的是提供所述的可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳的制备方法，包括如下步骤：
[0013]步骤一、将所述的原料作为浆料装入到3D打印系统的浆料管中；
[0014]步骤二、将所述的胶囊壳用建模软件建立三维模型，再通过切片软件转换后传输到3D打印系统中；
[0015]步骤三、设置参数并启动3D打印系统，在基板上精确地成型出胶囊壳结构切片的第一层，完成后再向上移动基板，且移动高度与第一层的层厚相同，在第一层的基础上打印第二层，重复进行直至整个胶囊壳结构成型完成。
[0016]步骤四、将成型后的胶囊壳结构进行固化处理，以及根据需要进行溶胀，得到可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳。
[0017]作为本专利技术更优的技术方案：步骤二中所述的建模软件为Solid Works或UG或3D MAX或AutoCAD或CATIA或Pro/E；所述的切片软件为Slic3r或Repetier Host或Cura。
[0018]作为本专利技术更优的技术方案：步骤四中所述的固化处理为UV光固化。
[0019]作为本专利技术更优的技术方案：步骤二中所述的建模软件为Solid Works或UG或3D MAX或AutoCAD或CATIA或Pro/E；
[0020]作为本专利技术更优的技术方案：所述的切片软件为Slic3r或Repetier Host或Cura。
[0021]作为本专利技术更优的技术方案：步骤三中所述的参数为挤出头出口直径为0.16mm～0.6mm，挤出速度为5mm/s～30mm/s，打印层厚为0.1mm～0.6mm。
[0022]本专利技术还有一个目的是提供一种所述的给药方式，治疗使用时，仅需将药物成分通过微针注入到一体式的胶囊壳内部即可实现药物负载，药物成分注射前可按需使用微针将胶囊壳内空气抽出，防止内部压力过大，胶囊壳产生破裂。首先通过体外试验得到胶囊的药物释放曲线，再根据患者的用药温度和所需药物释放曲线来改变待治疗用的水凝胶胶囊壳材料的致孔剂分子量和/或致孔剂含量，然后通过3D打印制备得到。
[0023]有益效果如下：
[0024]本专利技术的胶囊通过3D打印技术制备，可以独立精确地控制药物类型、剂量和壳厚，快速精密地制造出任意复杂结构的胶囊，工艺简单，减少了加工工序，缩短了加工周期，更有利于特定个体对药物的个性化定制。
[0025]本专利技术可以通过水凝胶胶囊壳材料的致孔剂分子量和致孔剂含量以及释放温度来编程药物释放曲线，胶囊壳具有高度的环境刺激响应，使得水凝胶胶囊能够通过体内环
境温度刺激进行实时智能控释，并且胶囊壳所负载的药物种类和含量可以通过微针注入到水凝胶胶囊壳内部，实现药物负载的自由。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术的可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳的截面示意图；
[0028]图3为本专利技术的可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳的加工设备的结构示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例中制备的不含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳，其特征在于：所述的胶囊壳为一体型，通过3D打印制备得到，所使用的原料的制备方法如下：将NIPAM、PEGDA、N,N
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亚甲基双丙烯酰胺和α
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酮戊二酸按摩尔比5000:830:1:10加入纯水中得到溶液，然后加入所述的溶液总体积0.01～60％(m/v)的致孔剂，混合均匀，搅拌下真空脱气，再加入流变改性剂充分搅拌后得到胶囊壳原料。2.根据权利要求1所述的一种可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳，其特征在于：所述的致孔剂成分为聚乙二醇(PEG)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的一种可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳的制备方法，其特征在于，所述的流变改性剂为羧基化纤维素纳米纤维和/或卡波姆，或Laponite合成硅酸镁锂和/或Pluronic F
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127。4.根据权利要求1所述的一种可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳，其特征在于：所述的胶囊壳总长度为23.3
±
0.3～13.9
±
0.3mm，最大外径为23.3
±
0.3～5.33
±
0.03mm。5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种可编程控释的温度响应型水凝胶胶囊壳的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志辉，祖硕，王子齐，刘童，张爽，刘庆萍，辛元洙，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：