基于噴射工序制備高分子微粒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于噴射工序制備高分子微粒的方法。更詳細地涉及以如下方式制備 高分子微粒的方法，向低溫的碳氫化合物或酒精溶液噴射使聚酯類高分子溶解于作為溶劑 的碳酸乙稀酯（EC，Ethylenecarbonate)來制備而得的高分子溶液，從而制備冷凍的碳酸 乙烯酯/高分子微粒后，使碳酸乙烯酯溶解于水中來去除上述冷凍的碳酸乙烯酯/高分子 微粒。
【背景技術(shù)】
[0002] 多孔性生物降解性高分子支架（Scaffold)廣泛利用為用于多種組織再生的模 板。支架需要充分的細胞粘附密度、用于細胞增殖及分化的營養(yǎng)和用于促進氧的供給的孔 隙之間連接優(yōu)秀的多孔性結(jié)構(gòu)。
[0003] 制備多孔性生物降解性高分子支架的方法有多種，其中，最廣泛利用的方法為孔 隙形成粒子浸出法（porogenleaching)。上述孔隙形成粒子浸出法是孔隙形成粒子利用 鹽、發(fā)泡鹽、碳水化合物、烴蠟等多種粒子，且從高分子/溶劑/孔隙形成粒子混合物中選 擇性地溶解或發(fā)泡孔隙形成粒子來形成孔隙的方法。此外，還利用乳化/凍結(jié)干燥、相分 離法、臨界液體相的膨脹、三維噴墨印刷等的方法隊6.]\^1?)8,6.33抑1^1108,3.]\11^；^6，工 P.Vacanti,R.Langer,Biomaterials, 14 (1993) 323-330 ；Z.Ma,C.Gao,Y.Gong,J.Biomed. Mater.Res. 67B(2003) 610-617 ；A.Park,B.ffu,L.G.Griffith,J.Biomater.Sci.Polym. Ed. 9(1998)89-110) 〇
[0004] 這種多孔性高分子支架可誘導(dǎo)細胞的粘附和分化來有用地利用于骨、軟骨、肝的 再生。然而，這種支架通過外科手術(shù)移植到體內(nèi)，這在患者的身體及經(jīng)濟上產(chǎn)生負擔(dān)。因 此，為了將患者的不便最小化，正在開發(fā)以注射型注入生物降解性高分子支架的方法。上 述方法為注射包含細胞的高分子液之后，進行光交聯(lián)或根據(jù)溶膠-凝膠現(xiàn)象形成水凝膠 的方法(J.j.Marler,A.Guha,J.Rowley,R.Koka,D.Monney,J.Upton,J.p.Vacanti,Plast. Reconstr.Surg. 105 (2000) 2049-2058 ；S.He,M.J.Yaszemski,A.ff.Yasko,P.S.Engel,A.G.M ikos，Biomaterials，21(2000)2389-2394)〇
[0005] 然而，這種水凝膠無法向需要附著于固體表面的細胞提供理想的環(huán)境，且機械強 度弱，從而難以保護封入在內(nèi)部的細胞。為了解決這種缺點，包括由具有多孔性結(jié)構(gòu)的明膠 制備的微粒，即，多孔膠原珠（Cultispher)的廣泛的天然及合成微粒正利用于動物細胞培 養(yǎng)，然而存在生物相容性降低且機械強度不滿意等缺點。
[0006] 當(dāng)前所使用的注射用微粒的制備方法為乳化-溶劑蒸發(fā)法 (Emulsification-SolventEvaporationMethod)。其中，水-油-水（W/0/W)雙重乳化 方法經(jīng)過兩次乳化步驟，根據(jù)作為第一次乳化步驟的水-油（W/0)乳化液的穩(wěn)定性來確 定多孔性結(jié)構(gòu)。乳化液處于熱力學(xué)上不穩(wěn)定的狀態(tài)，因而經(jīng)過聚結(jié)（Coalescence)、融合 (Fusion)、相分離（Creaming)等過程，水相和有機相要互相分離，因此存在難以制備的缺 點（M.Kanouni，H.L.Rosano，N.Naouli，Adv.ColloidInterfaceSci. 99 (2002) 229-254; A.J.Webster,M.E.Cates,Langmuir, 14(1998)2068-2079)〇
[0007] 并且，具有包括水-油-水雙重乳化步驟的微粒載體的制備方法，S卩，向溶解脂肪 族聚酯高分子的有機相中添加溶解發(fā)泡鹽的水溶液來形成水-油乳化液，并向包含親水性 表面活性劑的水溶液再分散、乳化（參照韓國特許第801194號）。上述微粒載體具有生物 降解性、高孔隙率及孔隙間優(yōu)秀的相互連接性等特性，但存在機械強度弱、大規(guī)模生產(chǎn)工序 難的問題。
[0008] 最近開發(fā)的生物降解性高分子微粒的制備方法如下：使生物降解性高分子溶解于 二甲基亞砜（DMS0，DimethylSulfoxide)之后，向低溫的碳氫化合物溶液噴射，從而將二甲 基亞砜/高分子溶液進行冷凍之后，從低溫的鹽水溶液中去除二甲基亞砜來制備生物降解 性高分子微粒（韓國特許第1105292號）。如此制備的微粒具有高孔隙率、優(yōu)秀的機械強度， 且細胞親和力優(yōu)秀，但存在在作為制備工序中最重要的工序的噴射工序上必須只能使用碳 氫化合物作為冷凍溶劑的缺點。碳氫化合物的燃點低，從而引起火災(zāi)的危險性很高，導(dǎo)致存 在難以在大規(guī)模生產(chǎn)工序中使用的缺點。因此，需要開發(fā)出可以解決這種問題的制備工序。
[0009]因此，要求開發(fā)以更低的危險性且環(huán)保性的方式大規(guī)模生產(chǎn)生物相容性、生物降 解性、多孔性、機械強度、細胞親和力等優(yōu)秀的高分子微粒的工序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 技術(shù)問題
[0011] 對此，本發(fā)明人在為了開發(fā)出可以克服以往微粒制備工序所具有的技術(shù)缺點的方 法而研究的過程中發(fā)現(xiàn)如下內(nèi)容，從而完成了本發(fā)明。即，在使生物降解性聚酯類高分子 溶解于碳酸乙稀酯（EC，Ethylenecarbonate)來制備而得的高分子/碳酸乙稀酯溶液中， 由于碳酸乙烯酯的熔點高（mp，MeltingPoint，37°C)，因而不僅在低溫的碳氫化合物溶液 中，而且在酒精溶液中也可以冷凍高分子/碳酸乙烯酯溶液，從而可用水溶解碳酸乙烯酯， 來制備優(yōu)秀的生物相容性、生物降解性、多孔性高分子微粒。
[0012] 解決問題的手段
[0013] 為了達成如上所述的目的，使生物降解性聚酯類高分子溶解于碳酸乙烯酯（EC， Ethylenecarbonate)來制備高分子/碳酸乙稀酯溶液，并向-20°C至0°C的碳原子數(shù)5至 10 ((^至匕。）的碳氫化合物溶液或酒精（甲醇、乙醇）溶液噴射上述高分子/碳酸乙烯酯溶 液，來制備冷凍的高分子/碳酸乙烯酯微粒后，將上述冷凍的高分子/碳酸乙烯酯微粒放入 鹽水溶液，從而以溶解方式去除碳酸乙烯酯，再以用水清洗的方式去除殘留的碳酸乙烯酯， 來制備生物降解性高分子微粒。
[0014] 以下，詳細說明本發(fā)明。
[0015] 首先，對生物降解性聚酯類高分子的碳酸乙稀酯（EC，Ethylenecarbonate)溶液 進行說明。
[0016] 在本發(fā)明中，生物降解性聚酯類高分子為脂肪族聚酯類高分子，雖不限定于 此，但可以為聚乳酸（PLA，Polylacticacid)、聚乙醇酸（PGA，Polyglycolicacid)、 聚（D，L_ 乳酸-共-乙醇酸）（PLGA，Poly(D，L-lactic-co-glycolicacid))、聚己 內(nèi)酯（PCL，polycaprolactone)、聚戊內(nèi)酯（poly(valerolactone))、聚羥基 丁酸酯 (polyhydroxybutyrate)、聚羥基戊酸酯（polyhydroxyvalerate)或它們的衍生物，可以為 單獨或兩種成分以上的混合物。優(yōu)選為聚乳酸、聚乙醇酸、聚（D，L-乳酸-共-乙醇酸）、 聚己內(nèi)酯或它們的混合物，更優(yōu)選為聚乳酸、聚（D，L-乳酸-共-乙醇酸）或聚己內(nèi)酯。這 些為高分子，它們的平均分子量優(yōu)選為10000至250000。然而，本發(fā)明的生物降解性高分子 微粒的制備方法具有可容易制備球形微粒，并容易控制微粒的大小的特征，因此不根據(jù)平 均分子量來限制微粒大小的控制。
[0017] 在本發(fā)明中，生物降解性聚酯類高分子溶液能夠以使?jié)舛瘸蔀? %~25% (w/v) 的方式使相應(yīng)的高分子溶解于碳酸乙稀酯（EC，Ethylenecarbonate)來進行多種調(diào)節(jié)而使 用，通過這樣的濃度調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)制備的生物降解性多孔性微粒的孔隙率。若高分子溶液的 濃度小于1 %，則微粒的機械強度弱且實用性降低，若高分子溶液的濃度大于25 %，則粘度 過高，從而降低形成纖維狀（fiber)等的有效性。
[0018] 在本發(fā)明中，為了溶解脂肪族聚酯類高分子而使用的有機溶劑使用冰點高 (MeltingPoint，37°C)且易溶于水的碳酸乙稀酯（EC，Ethylenecarbonate)。
[0019] 在本發(fā)明中，碳氫化合物溶液為在攝氏零下o°c以下不凍結(jié)且與碳酸乙烯酯相分 離的碳原子數(shù)5至10 ((：5至C1())的碳氫化合物，例如，戊燒（Pentane)、己燒（Hexane)、庚燒 (Heptane)、辛燒（Octane)、壬燒（Nonane)、癸燒（Decane)、石油釀（Petrolumether)之類 的飽和碳氫化合物及它們的混合物，優(yōu)選地，使用揮發(fā)性高的正己烷（n-hexane)。正己烷由 于揮發(fā)性高，最終可容易在干燥過程中去除。碳原子數(shù)小于5的碳氫化合物的揮發(fā)性太高， 從而難以制備，碳原子數(shù)大于10的碳氫化合物的實用性降低。為了碳酸乙烯酯的凍結(jié)，碳 氫化合物溶液的溫度優(yōu)選為小于碳酸乙烯酯的熔點的溫度。為了順利進行碳酸乙烯酯的凍 結(jié)及微粒的形成，更優(yōu)選為_20°C至0°C，最優(yōu)選為-10°C至_5°C。
[0020] 在本發(fā)明中，酒精溶液為碳原子數(shù)1至2(C^C2)的酒精，例如，甲醇（Methanol)、 乙醇（Ethanol)之類的酒精及它們的水溶液，優(yōu)選地，使用環(huán)保且無毒性的乙醇及其水溶 液。若向低溫的酒精溶液噴射高分子/碳酸乙烯酯溶液，則一部分碳酸乙烯酯緩緩溶于酒 精溶液中，并形成高分子/碳酸乙烯酯冷凍微粒