專利名稱：放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于含有放射性核素的高分子超細纖維膜領域，特別是涉及一種放射性核
素標記的天然高分子超細纖維膜及其制備方法。
背景技術：
—般把直徑在5微米以下的纖維稱為超細纖維，超細纖維具有孔隙率高、比表面 積高等特點，特別適用于生物醫(yī)學領域。靜電紡絲是一種利用高壓電場的作用將聚合物溶 液或熔體紡絲制備成尺度在微米級到納米級的超細纖維的加工工藝，是目前制備高分子超 細纖維膜的最常用手段，將醫(yī)用高分子加工成超細纖維膜，可廣泛用于組織修復、細胞支 架、藥物載體、人工皮膚等眾多領域。核素內照射治療是一種很有前景的腫瘤靶向治療手 段，但是至今仍未出現(xiàn)具有公認臨床療效的靶向給藥載體。將電紡的超細纖維材料與核素 內照射技術相結合，能夠制備出放射性核素標記的超細纖維膜，后者不但具有超細纖維材 料質輕柔軟、防止粘連的效果，而且能夠植入腫瘤切除部位，實現(xiàn)放射性核素對于殘余腫瘤 細胞的滅殺，在生物醫(yī)學領域有著十分廣闊的應用前景。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜及其制備 方法。 上述目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的 —種放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜，由如下重量份的組分組成天然 高分子超細纖維100、雙功能團連接劑0 0. 01、放射性核素0 0. 005 ;雙功能團連接劑 通過與天然高分子超細纖維膜內的氨基偶聯(lián)而結合于天然高分子超細纖維膜；放射性核素 通過雙功能團連接劑被鰲合固定于天然高分子超細纖維膜的表面。 所述的天然高分子超細纖維的分子量為5 20萬，直徑為50nm 5000nm，選自膠 原、明膠、殼聚糖、甲殼素中的任意一種。 所述的雙功能團連結劑選自乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、二 乙烯三胺五乙酸二酐(DTPA二酐)、四氮四乙酸環(huán)十二烷(DOTA)、乙烯基磷酸氫二銨雙乙酸 酯(EDDA)、三(間碘酸基苯基)膦(TPPTS)、間二羧酸嘧啶(PDA)、對羧酸嘧啶(ISONIC)、氨 基酸修飾的(對_ 丁二酰胺)苯基二乙烯三胺五乙酸(DTPA-Bz-NH-SA-c (KRGDf))、氨基酸 修飾的對胺基苯基二乙烯三胺五乙酸(DTPA-Bz-NH-c(ERGDf))中的任意一種。
所述的放射性核素選自111In、64Cu、67Cu、90Y、 1311、 188Re、 153Sm、 161Tb、 177Lu、 153Sm、165Dy、123I、99Tc、68Ga中的任意一種或幾種。 上述放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜的制備方法先將天然生物高分子 進行靜電紡絲制備得到天然高分子超細纖維膜，再在天然高分子超細纖維膜表面進行交聯(lián) 反應，然后經過偶聯(lián)反應將雙功能團連結劑引入天然高分子超細纖維膜，最后通過螯合反 應實現(xiàn)放射性核素在天然高分子超細纖維膜材料中的負載，制備出放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜。
具體的步驟如下 (1)將天然高分子溶解在相應的紡絲溶劑中，配制成質量百分濃度為1% 100% 的天然高分子靜電紡絲溶液； 不同的天然高分子材料所對應的溶劑分別為膠原溶于水或水和二甲基乙酰胺的 混合液或水和二甲基甲酰胺的混合液，明膠溶于水或水和乙醇的混合液或水和丙酮的混合 液或水和四氫呋喃的混合液，殼聚糖溶于甲酸水溶液或乙酸水溶液，甲殼素溶于甲酸水溶 液或乙酸水溶液； (2)將步驟(1)的靜電紡絲溶液裝入靜電紡絲設備的給料裝置中，調整給料裝置 的噴絲頭與接地的收集器之間的距離至5 25cm，紡絲的環(huán)境溫度為20°C 7(TC，環(huán)境中 的空氣流速為0 8. 5mVhr ;開啟高壓電源以及給料裝置泵，在電壓為15 30KV、供料速 率為5 300ul/min的條件下進行靜電紡絲，紡絲溶液的噴射流噴射到收集器上，在收集器 上即得到天然高分子超細纖維膜； (3)將步驟(2)的天然高分子超細纖維膜浸入濃度為80%以上的乙醇水溶液或 無水乙醇中(每lg天然高分子超細纖維膜對應乙醇水溶液或無水乙醇的用量為20 2000ml)，加入交聯(lián)劑，使交聯(lián)劑在混合溶液中的濃度為1 200mmol/L，于0 4(TC交聯(lián)反 應10 48小時，再用大量的去離子水洗滌直至完全去除殘余的交聯(lián)劑；
(4)將步驟(3)的交聯(lián)后的天然高分子超細纖維膜浸入到特制的含有雙功能團連 接劑的溶液I中，使雙功能團連結劑與天然高分子超細纖維中的氨基進行偶聯(lián)反應，反應 溫度為0 50°C ，反應時間為10 120min ;反應完成后用去離子水洗滌直至完全去除殘余 的雙功能團連接劑，再于真空干燥箱(室溫)中干燥1 5h ; (5)將步驟(4)的含有雙功能團連接劑的天然高分子超細纖維膜浸入到含有放射 性核素的pH5. 4的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液(每20ul緩沖溶液的放射活性為0. 005mCi 5mCi)中，每2. 25cm2的含雙功能團連接劑的天然高分子超細纖維膜對應緩沖溶液的量為 20ul，在0 5(TC的條件下進行鰲合反應10min 3h，放射性核素通過雙功能團連接劑被 鰲合固定在天然高分子超細纖維表面，取出鰲合了同位素超細纖維膜，先用乙酸-乙酸鈉 緩沖溶液沖洗、再用大量去離子水沖洗，即得到本發(fā)明的放射性核素標記的天然高分子超 細纖維膜，厚度為10 200微米。 所述步驟(1)的紡絲溶劑為水、甲酸、乙酸、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙
酰胺、四氫呋喃中任意兩種或兩種以上按照任意配比組成的混合溶劑。 所述步驟(3)的交聯(lián)劑為碳二亞胺或碳二亞胺和N-羥基琥珀酰亞胺按照1 : 1
的摩爾比組成的混合物，或者為戊二醛、蟻醛、雙環(huán)氧化合物、二乙烯基砜中的任意一種。所述步驟(4)的溶液I是濃度為50mM的NaHC03的水溶液、或者濃度為50mM
200mM的脫水劑水溶液、或者前述兩種溶液按照1 : 1的體積比配置成的混合溶液；同時溶
液I中還含有濃度為lmg/ml 10mg/ml的雙功能團連接劑。 進一步地，所述的脫水劑為碳二亞胺類與N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)按照1 : 1 的摩爾比組成的混合物、或三氯代三聚氰酸(TCICA)、或(2，4，6-三氯代)-1，3，5-三嗪、或 (2， 4， 6-三氯代)-1 ， 3， 5-三嗪的衍生物。 優(yōu)選地，所述的碳二亞胺類為二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)或1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺(EDC)。 優(yōu)選地，所述的(2，4，6-三氯代)-1，3，5-三嗪的衍生物為2-氯-4，6-二甲氧 基-l，3，5-三嗪(CDMT)、或氟化(2-氯-4，6-雙(十七碳烷氟代壬氧基)_1， 3， 5-三嗪 (FCDMT)、或(4-(4，6-二甲氧基三嗪)-4-甲基嗎啉氯化物(DMT匪)、或(4-(4，6-二甲氧基 三嗪)-4-甲基嗎啉四氟代硼酸鹽。 本發(fā)明將靜電紡絲工藝學、放射生物學、細胞生物學、腫瘤學的基本原理相結合， 以具有良好生物相容性及易于螯合的天然高分子為主要原料，通過一種簡單、高效、實用、 安全的方法，制備出放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜材料。本發(fā)明的放射性核素 標記的天然高分子超細纖維膜材料可以植入人體內的腫瘤或者腫瘤切除后的病灶部位，通 過放射線核素的內照射作用殺滅殘留的腫瘤細胞，并且可生物降解和吸收，從而起到輔助 治療的作用，是一種具有廣闊應用前景的生物材料。
圖1為實施例1靜電紡絲后得到的殼聚糖超細纖維膜的SEM圖。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但并非是對本發(fā)明的進一步限定，
根據(jù)本發(fā)明的上述內容作出其他形式的變更、替換等均屬于本發(fā)明的范圍。
實施例1 : (1)將0.5g殼聚糖(脫乙酰度大于97%，分子量20萬)溶解在10ml乙酸與水 (乙酸與水的體積比為9 : 1)的混合溶劑中，配制成殼聚糖質量百分濃度為5%的靜電紡 絲溶液； (2)將步驟(1)的靜電紡絲溶液裝入靜電紡絲設備的給料注射器中，選用與注射 器連接的雙噴絲頭裝置，選用旋轉滾筒作為收集器；調節(jié)雙噴絲頭與旋轉滾筒之間的距離 為12cm，紡絲的環(huán)境溫度為25。C，環(huán)境中的空氣流速控制在0. 5 0. 8mVhr ;開啟高壓電 源以及給料注射器泵，在電壓20KV、供料速率20ul/min的條件下進行靜電紡絲，在旋轉滾 筒上得到殼聚糖超細纖維膜，對其進行電鏡掃描以觀察其微觀形貌，所得SEM圖片如圖1所 示，可以看出纖維結構均一，直徑在200nm 500nm之間； (3)將步驟(2)的殼聚糖超細纖維膜裁剪成面積為2. 25cm2的小塊，浸入到10ml 濃度為80 %的乙醇水溶液中，再向溶液中加入交聯(lián)劑碳二亞胺，使碳二亞胺在混合溶液中 的濃度為100mM，于fC交聯(lián)反應10小時，然后用大量的去離子水洗滌直至完全去除殘余的 碳二亞胺； (4)將步驟(3)的交聯(lián)后的殼聚糖超細纖維膜浸入到5ml濃度為50mM的NaHC03 水溶液(其中含有50mg DTPA)中，使殼聚糖超細纖維中的氨基與DTPA進行偶聯(lián)，在溫度為 0°C的條件下反應2h，然后用去離子水洗滌直至完全去除殘余的DTPA，再于真空干燥箱(室 溫)中干燥3h ; (5)將步驟(4)的含有DTPA的殼聚糖超細纖維膜浸入到20ulpH5. 4的乙酸-乙 酸鈉緩沖溶液(其中含有活性為3mCi的同位素99YC13)中，室溫下反應30min后同位素 99YC13通過DTPA被鰲合固定在殼聚糖超細纖維表面，取出鰲合了同位素99YC13的殼聚糖超細纖維膜，先用乙酸-乙酸鈉緩沖溶液沖洗、再用大量去離子水沖洗，即得到同位素 99YC13標記的殼聚糖超細纖維膜。 將上述同位素99YC13標記的殼聚糖超細纖維膜植入手術切除腫瘤后的部位，發(fā) 現(xiàn)該膜具有很好的防粘連性及腫瘤滅殺性能，并且能夠生物降解和吸收。
權利要求
一種放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜，其特征在于由100重量份的天然高分子超細纖維、0～0.01重量份的雙功能團連接劑和0～0.005重量份的放射性核素組分，雙功能團連接劑通過與天然高分子超細纖維膜內的氨基偶聯(lián)而結合于天然高分子超細纖維膜，放射性核素通過雙功能團連接劑被鰲合固定于天然高分子超細纖維膜的表面；所述的天然高分子超細纖維的分子量為5～20萬，直徑為50nm～5000nm，選自膠原、明膠、殼聚糖、甲殼素中的任意一種；所述的雙功能團連結劑選自乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、二乙烯三胺五乙酸二酐(DTPA二酐)、四氮四乙酸環(huán)十二烷(DOTA)、乙烯基磷酸氫二銨雙乙酸酯(EDDA)、三(間碘酸基苯基)膦(TPPTS)、間二羧酸嘧啶(PDA)、對羧酸嘧啶(ISONIC)、氨基酸修飾的(對-丁二酰胺)苯基二乙烯三胺五乙酸(DTPA-Bz-NH-SA-c(KRGDf))、氨基酸修飾的對胺基苯基二乙烯三胺五乙酸(DTPA-Bz-NH-c(ERGDf))中的任意一種；所述的放射性核素選自111In、64Cu、67Cu、90Y、131I、188Re、153Sm、161Tb、177Lu、153Sm、165Dy、123I、99Tc、68Ga中的任意一種或幾種。
2. 根據(jù)權利要求1所述的放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜，其特征在于，所 述雙功能團連接劑為0. 0002 0. 01重量份，所述放射性核素為0. 00005 0. 005重量份。
3. 根據(jù)權利要求1所述的放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜，其特征在于，厚 度為10 200微米。
4. 權利要求1所述的放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜的制備方法，其特征在 于，包括如下步驟(1) 將天然高分子溶解在相應的紡絲溶劑中，配制成質量百分濃度為1% 100%的天 然高分子靜電紡絲溶液；(2) 將步驟(1)的靜電紡絲溶液裝入靜電紡絲設備的給料裝置中，調整給料裝置的噴 絲頭與接地的收集器之間的距離至5 25cm，紡絲的環(huán)境溫度為20°C 7(TC，環(huán)境中的空 氣流速為0 8. 5mVhr ;開啟高壓電源以及給料裝置泵，在電壓為15 30KV、供料速率為 5 300ul/min的條件下進行靜電紡絲，紡絲溶液的噴射流噴射到收集器上，在收集器上即 得到天然高分子超細纖維膜；(3) 將步驟(2)的天然高分子超細纖維膜浸入濃度為80%以上的乙醇水溶液或無水乙 醇中(每lg天然高分子超細纖維膜對應乙醇水溶液或無水乙醇的用量為20 2000ml)，加 入交聯(lián)劑，使交聯(lián)劑在混合溶液中的濃度為1 200mmol/L，于0 4(TC交聯(lián)反應10 48 小時，再用大量的去離子水洗滌直至完全去除殘余的交聯(lián)劑；(4) 將步驟(3)的交聯(lián)后的天然高分子超細纖維膜浸入到特制的含有雙功能團連接劑 的溶液I中，使雙功能團連結劑與天然高分子超細纖維中的氨基進行偶聯(lián)反應，反應溫度 為0 5(TC，反應時間為10 120min ;反應完成后用去離子水洗滌直至完全去除殘余的雙 功能團連接劑，再于真空干燥箱(室溫)中干燥1 5h ;(5) 將步驟(4)的含有雙功能團連接劑的天然高分子超細纖維膜浸入到含有放射性核 素的pH5. 4的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液(每20ul緩沖溶液的放射活性為0. 005mCi 5mCi) 中，每2. 25cn^的含雙功能團連接劑的天然高分子超細纖維膜對應緩沖溶液的量為20ul，在 0 5(TC的條件下進行鰲合反應10min 3h，放射性核素通過雙功能團連接劑被鰲合固定 在天然高分子超細纖維表面，即得到本發(fā)明的放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜，厚度為10 200微米；所述步驟(1)的紡絲溶劑為水、甲酸、乙酸、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、 四氫呋喃中任意兩種或兩種以上按照任意配比組成的混合溶劑；所述步驟(3)的交聯(lián)劑為碳二亞胺或碳二亞胺和N-羥基琥珀酰亞胺按照1 : l的摩 爾比組成的混合物，或者為戊二醛、蟻醛、雙環(huán)氧化合物、二乙烯基砜中的任意一種；所述步驟(4)的溶液I是濃度為50mM的NaHC03的水溶液、或者濃度為50mM 200mM 的脫水劑水溶液、或者前述兩種溶液按照1 : 1的體積比配置成的混合溶液；同時溶液I中 還含有濃度為lmg/ml 10mg/ml的雙功能團連接劑。
5. 根據(jù)權利要求4所述的放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜的制備方法，其特 征在于，所述的脫水劑為碳二亞胺類與N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)按照l : l的摩爾比組成 的混合物、或三氯代三聚氰酸(TCICA)、或(2，4，6-三氯代)-1，3，5-三嗪、或(2，4，6_三氯 代)-l，3，5-三嗪的衍生物。
6. 根據(jù)權利要求5所述的放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜的制備方法，其特 征在于，所述的碳二亞胺類為二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)或l-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基) 碳二亞胺(EDC)。
7. 根據(jù)權利要求5所述的放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜的制備方法，其特 征在于，所述的(2，4，6-三氯代)-1，3，5-三嗪的衍生物為2-氯-4，6-二甲氧基-1，3，5-三 嗪(CDMT)、或氟化(2-氯-4，6-雙(十七碳烷氟代壬氧基)-l，3，5-三嗪(FCDMT)、或(4_(4， 6-二甲氧基三嗪)-4-甲基嗎啉氯化物(DMT匪)、或(4-(4，6-二甲氧基三嗪)-4-甲基嗎啉 四氟代硼酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開一種放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜及其制備方法，主要是經過先將可生物降解及吸收的天然生物高分子進行靜電紡絲制備得到天然高分子超細纖維膜、再在天然高分子超細纖維膜表面進行交聯(lián)反應、然后經過偶聯(lián)反應將雙功能團連結劑引入天然高分子超細纖維膜、最后通過螯合反應實現(xiàn)放射性核素在天然高分子超細纖維膜材料中的負載幾個主要步驟，制備出放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜。本發(fā)明的放射性核素標記的天然高分子超細纖維膜材料具有良好的生物相容性，可以植入人體內的腫瘤或者腫瘤切除后的病灶部位，通過放射線核素的內照射作用殺滅殘留的腫瘤細胞，從而起到輔助治療的作用，另一方面可以被生物降解和吸收，是一種具有廣闊應用前景的生物材料。
文檔編號A61K51/06GK101703786SQ20091020950
公開日2010年5月12日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權日2009年10月29日
發(fā)明者李軍星, 聶華榮, 許杉杉, 韓志超 申請人:無錫中科光遠生物材料有限公司