專利名稱：磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體的制備方法
技術領域：
本發明涉及生物微晶玻璃技術領域，具體涉及一種磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體的制備方法。
背景技術：
局部藥物緩釋系統可在局部獲得持續的較高藥物濃度，同時保持較低的全身血藥濃度，避免全身系統用藥的毒副作用及難進入缺乏血供病灶區的弊端。局部藥物緩釋系統被認為是治療骨感染或骨缺損的修復和防止術后病灶擴散的有效方法之一，其由材料載體和藥物兩部分組成，即將藥物儲存在載體基材中，制成緩釋型的藥物。理想的載體材料應滿足(1)使藥物釋放具有可控性和相對長期性，不產生大量釋放對重要結構如脊髓、神經根和血管的損害。(2)能夠攜帶多種藥物，(3)具備一定的生物力學強度，并能提供長期的穩定性；(4)帶病腫瘤和細胞清除后載體材料利于骨細胞長入，最終能與自體骨形成穩定的骨融合，重建骨的穩定性。酸鈣系無機材料具有不影響被載藥物活性、生物相容性好、可降解、不需二次手術取出等優點。并且根據給藥劑量可制備成孔結構可調的支架，承載不受熱穩定限制的多種抗生素、骨生長因子、抗結核藥、抗腫瘤藥及復合療效的藥物等，因此磷酸鈣系藥物緩釋載體已成為新藥開發的重要組成部分。主要包括多孔磷酸三鈣陶瓷材料、磷酸鈣骨水泥材料和鈣磷系生物玻璃材料。
磷酸鈣系微晶玻璃能通過其原始組成在一定范圍內的變化和熱處理條件的改變，可以較容易地控制析出晶相的組成、數量和尺寸，從而達到調控材料的生物力學性能和在體內的穩定性。其次，磷酸鈣系微晶玻璃的化學組成與骨組織相似，相對磷酸鹽陶瓷而言，具有更好的生物活性，但當磷酸鹽玻璃中的Ca/P摩爾比小于0.75時，作為緩釋材料的載體在體液環境中的溶解速率過大，穩定性差、強度較底，為此開展了大量研究旨在通過調整Ca/P摩爾比和摻雜方式來改善其生物特性、力學性能和穩定性。主要可分為兩類一是通過提高Ca/P摩爾比來調整玻璃的穩定性，但Ca/P比的提高往往使玻璃的熔融溫度大幅度提高，且在玻璃熔制過程發生不可控的析晶，為此通過加入添加劑以降低玻璃熔融溫度。主要添加劑有堿金屬氧化物(M2O)和堿土金屬氧化物(MO)，相關專利很多，如專利DE411302報道的CaO-P2O5-MgO-M2O玻璃體系中，當P2O5為27.1-39.9mol％，CaO為22.5-36.0mol％，MgO為5.0-25.0mol％，堿金屬氧化物Na2O和K2O的添加量分別達30mol％和12.0mol％時，玻璃體系的熔融溫度可降至800℃。專利JP61072653也報道了在Ca/P原子比為f0.5-0.7的體系中加入0.5-5mol％Al2O3和0.05-0.5mol％M2O(M為Na、Ko或Li)，可有效降低玻璃的熔融溫度。相關專利有JP63008235。二是添加成核促進劑，使在較低溫度下熱處理時，體內產生成核和析晶，常見的成核促進劑有Al2O3、TiO2等。如專利DE19744809公開了組成為CaO-P2O5-Na2O-K2O-B2O3體系、孔隙率為33-80％的多孔微晶玻璃的制備方法，其在模擬體液(HCl摩爾濃度為0.2M，溫度為37℃，pH為7.1-7.5)中的溶解速率為每天300-4000mg/L，當pH大于8時，材料具有優良的化學穩定性，可作為藥物緩釋載體、硬組織修復和過濾用的材料。日本專利P9301734報道了在CaO-P2O5體系中加入7-13wt％SrO、3-15wt％Al2O3或Ce2O3，或0.001-3wt％的金屬Ni、Co、Fe、Rh、Pd、Ti和Ru或相應的化合物，使(CaO+SrO)/P2O5的摩爾比為0.81-0.86。通過熔融和析晶處理制得具有良好化學穩定性和力學性能的微晶玻璃。同樣，美國專利US5236495也介紹了在(CaO+SrO)/P2O5摩爾比為0.78-0.86的體系中通過添加Al2O3，Ce2O3和La2O3，制得強度高、化學穩定性好的微晶玻璃的詳細制備方法，此材料可用作牙的制備和骨修復材料。相關的專利還包括JP4325442、DE4113021、JP3232739、JP63011545、JP63008235、JP62283836、CN00125701.3、CN88105498.4等。
近年來開展的高Ca/P原子比微晶玻璃的研究旨在解決低Ca/P原子比玻璃高溶解速率、低強度的問題。近期研究發現在磷酸鹽玻璃體系中添加MgO、ZnO等氧化物可以有效抑制玻璃的溶解。作為藥物緩釋載體的磷酸鹽微晶玻璃，其在體內的化學穩定性、對藥物釋放的可控性將直接影響治療效果。

發明內容
本發明的目的在于提供一種磷酸鈣系微晶玻璃骨藥物緩釋載體的制備方法，以該方法制備的多孔微晶玻璃孔隙貫通、孔隙率可控，具有較高的強度和適宜的化學穩定性，能夠和載藥顆粒大量復合，材料具有良好的生物相容性，骨誘導活性，無需進行二次手術，可用于治療硬組織疾病的藥物釋放載體材料。
本發明通過添加熔融助劑、成核劑和溶解抑制劑，控制磷酸鹽微晶玻璃的析晶種類、數量，再通過化學溶出獲得多孔結構，以達到調控材料化學穩定性和藥物釋放速率的目的。
本發明提供一種磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體的制備方法，它包括以下步驟1.按CaO∶P2O5∶Na2O∶MgO∶SrO摩爾百分比為41.4～62∶9.80～46∶3.5～7∶1.5～3∶1.5～3將其原料研磨混合均勻，于1250～1350℃熔融3～4小時，淬冷制得透明塊狀生物玻璃，研磨過篩、備用；2.將上述生物玻璃粉末成型為直徑Ф20mm，厚5mm的圓片，在650～780℃進行微晶化處理，處理時間為4～12小時，得到主晶相為Ca2P2O7的微晶玻璃；或在高于晶化溫度進行過析晶熱處理，即在800～900℃處理0.5小時，獲得主晶相為Ca2P2O7，還有少量鍶磷灰石Ca2Sr8(PO4)6(OH)2和Ca9NaMg(PO4)7的微晶玻璃；3.將微晶玻璃樣品浸泡在30℃、1mol/L的HCl溶液中12～24小時，取出后用蒸餾水沖洗數次，得到孔貫通、孔隙率為40～67％的多孔微晶玻璃；制備上述生物微晶玻璃采用P2O5的化合物是NH4H2PO4或(NH4)2HPO4或兩者的混合物；制備上述生物微晶玻璃采用CaO的化合物是CaCO3或Ca(OH)2；制備上述生物微晶玻璃采用Na2O的化合物是Na2CO3；制備上述生物微晶玻璃采用MgO的化合物是MgCO3、Mg(OH)2或(MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O；制備上述生物微晶玻璃采用SrO、Sr(NO3)2作為Sr的來源。
本方法制備的磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體的孔隙率為40～67％，孔相互連通，孔徑范圍為納米至微米級，材料的抗壓強度在5.5～17MPa。在模擬體液中的實驗結果表明多孔支架的溶解性和組成變化，符合骨修復藥物載體的要求。


圖1是本發明實施例1制得的微晶玻璃在模擬體液中的溶解失重曲線圖2是本發明實施例1制得的微晶玻璃在模擬體液中浸漬一周后的顯微照片
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述實施例1孔隙率可控的磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體將組成為CaO-P2O5-Na2O-MgO-SrO，其摩爾百分比為54CaO∶33P2O5∶7Na2O∶3MgO∶3SrO的體系作為基礎玻璃，其原料為化學純CaCO3、NH4H2PO4、Na2CO3、(MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O和SrO。按設計的配方精確稱取制備100g玻璃所需的原料44.9克CaCO3、31.4克NH4H2PO4、6.2克Na2CO3、14.4克(MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O和3.1克SrO。將所稱原料充分均勻混合，倒入剛玉坩堝內，在900℃下預燒1h取出；煅燒物粉碎后，加到剛玉坩堝內，在1350℃下進行玻璃熔化，并進行數次攪拌，使玻璃液均化，1小時后將玻璃液倒入冷水中淬冷，再將玻璃熔塊碾磨、過篩、干壓成型。將成型試樣在780℃和880℃分別進行晶化處理8和0.5小時，獲得微晶玻璃，用X-射線衍射分析，微晶玻璃由Ca9NaMg(PO4)7、β-Ca2P2O7、Ca2Sr8(PO4)6(OH)2和無定形玻璃組成。然后在30℃溫度下將微晶玻璃樣品浸泡在1mol/L的HCl溶液中12～24h，取出后用蒸餾水沖洗數次，得到孔相互貫通、孔隙率為42％的多孔微晶玻璃。
實施例2孔隙率可控的磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體將組成為CaO-P2O5-Na2O-MgO-SrO，其摩爾百分比為50∶41.7∶5.3∶1.5∶1.5的體系作為基礎玻璃，其原料為化學純CaCO3、NH4H2PO4、Na2CO3、(MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O和SrO。按設計的配方精確稱取制備100g玻璃所需的原料45.8克CaCO3、44.1克NH4H2PO4、0.5克Na2CO3、8.2克(MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O和1.4克SrO。將所稱原料充分均勻混合，倒入剛玉坩堝內，在900℃下預燒1h，取出，煅燒物粉碎后，加到剛玉坩堝內，在1260℃下進行玻璃熔化，并進行數次攪拌，使玻璃液均化，1小時后將玻璃液倒入冷水中淬冷，再將玻璃熔塊碾磨、過篩、干壓成型。將成型試樣在680℃和750℃分別進行晶化處理6和0.5小時，獲得微晶玻璃，用X-射線衍射分析，微晶玻璃由Ca9NaMg(PO4)7、β-Ca2P2O7、Ca2Sr8(PO4)6(OH)2和無定形玻璃組成。然后在30℃溫度下將微晶玻璃樣品浸泡在1mol/L的HCl溶液中12～24h，取出后用蒸餾水沖洗數次，得到孔相互貫通、孔隙率為58％的多孔微晶玻璃。
實施例3實施例1的溶解性能實驗將微晶玻璃試樣用超聲波在去離子水中清洗，于烘箱中烘干，精確稱取試樣質量，試樣總質量為12克。在500mL聚乙烯塑料瓶中放入400mL的模擬體液中，其pH值為7.1-7.3，再將瓶置入37℃的恒溫槽中(恒溫精度為±1℃)，待所需水浴溫度穩定0.5h后，將待測試樣裝入瓶中后將瓶密封，并置于搖床中，同時開始計算微晶玻璃受模擬體液浸漬的時間，玻璃在模擬體液中浸漬前后的重量用萬分之一的電光天平進行測量、微晶玻璃的失重由下式表示W=W1-W2S]]>式中W為玻璃單位表面積的失重/mg·cm2，W1、W2為玻璃試樣受水浸漬前后的重量/mg，S為玻璃的表面積/cm2。
試樣在模擬體液中溶解情況如圖1所示。在第8天溶解量達到最大，隨后溶解速率減小，在浸漬試樣表面有納米多孔羥基磷灰石層生成，如圖2所示。因此多孔微晶玻璃作為骨修復藥物載體時，在體內降解時即可以實現藥物的緩釋作用，又能保證支架的強度不下降。
權利要求
1.一種磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體的制備方法，其特征在于它包括以下步驟A)按CaO∶P2O5∶Na2O∶MgO∶SrO摩爾百分比為41.4～62∶9.80～46∶3.5～7∶1.5～3∶1.5～3將其原料研磨混合均勻，于1250～1350℃熔融3～4小時，淬冷制得透明塊狀生物玻璃，研磨過篩、備用；B)將上述生物玻璃粉末成型為直徑Φ20mm，厚5mm的圓片，在650～780℃進行微晶化處理，處理時間為4～12小時，得到主晶相為Ca2P2O7的微晶玻璃；或在800～900℃處理0.5小時，獲得主晶相為Ca2P2O7，還有少量鍶磷灰石Ca2Sr8(PO4)6(OH)2和Ca9NaMg(PO4)7的微晶玻璃；C)將微晶玻璃樣品浸泡在30℃、1mol/L的HCl溶液中12～24小時，取出后用蒸餾水沖洗數次，得到孔貫通、孔隙率為40～67％的多孔微晶玻璃。
2.根據權利要求1所述的一種磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體的制備方法，其特征在于其中P2O5的原料是NH4H2PO4或(NH4)2HPO4或兩者的混合物。
3.根據權利要求1所述的一種磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體的制備方法，其特征在于其中CaO的原料是CaCO3或Ca(OH)2。
4.根據權利要求1所述的一種磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體的制備方法，其特征在于其中Na2O的原料是Na2CO3。
5.根據權利要求1所述的一種磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體的制備方法，其特征在于其中MgO的原料是MgCO3、Mg(OH)2或(MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O。
6.根據權利要求1所述的一種磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體的制備方法，其特征在于其中SrO的原料是SrO或Sr(NO3)2。
全文摘要
本發明涉及生物微晶玻璃技術領域，具體涉及一種磷酸鈣系微晶玻璃藥物緩釋載體的制備方法。作為藥物緩釋載體的磷酸鹽微晶玻璃，其在體內的化學穩定性、對藥物釋放的可控性將直接影響治療效果。本發明通過添加熔融助劑、成核劑和溶解抑制劑，控制磷酸鹽微晶玻璃的析晶種類、數量，再通過化學溶出獲得多孔結構，以達到調控材料化學穩定性和藥物釋放速率的目的。以本發明提供的一種磷酸鈣系微晶玻璃骨藥物緩釋載體的制備方法，制備的多孔微晶玻璃孔隙貫通、孔隙率可控，具有較高的強度和適宜的化學穩定性，能夠和載藥顆粒大量復合，材料具有良好的生物相容性，骨誘導活性，無需進行二次手術，可用于治療硬組織疾病的藥物釋放載體材料。
文檔編號A61K47/02GK101050062SQ200710040640
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月15日 優先權日2007年5月15日
發明者許國華, 蔡舒, 葉曉健, 袁文, 張喆 申請人:中國人民解放軍第二軍醫大學