一种功能化高分子聚合物及由微流控技术制得的可视化栓塞微球与应用

本发明属于生物医用材料，具体涉及一种可视化栓塞载药微球的制备方法及其在肿瘤治疗中的应用。

背景技术：

1、肝癌号称“癌中之王”，是最常见的恶性肿瘤之一。肝癌发病隐匿，约70％-90％患者一经发现已失去外科切除、肝移植等根治机会，往往只能选择微创介入治疗。当前，随着全球人口老龄化问题的不断加剧，其导致的肝癌患者人数正在急剧上升，给全球医疗系统带来沉重的经济负担。目前在临床上，肝癌的治疗仍然是一个巨大的挑战。近年来在临床普遍应用的动脉化疗栓塞(transarterial chemoembolization，tace)及放射性栓塞，即选择性内照射放疗(selective internal radiation therapy，sirt)均是经肝动脉导管注入治疗，即应用对肿瘤有杀伤性的抗癌物(tace使用化疗药，而sirt则使用放射性核素钇90)选择性注入肿瘤滋养动脉，发挥局部抗肿瘤作用。载药微球是一种能够吸附、携带抗肿瘤药物的栓塞剂，其进入肿瘤血管后一方面可以栓塞肿瘤血管，另一方面可以使化疗药物长时间作用于肿瘤内部，以上两种治疗作用叠加可达到更好的肝癌治疗效果。且载药微球还具有尺寸多样化、可同时装载多种抗肿瘤药、及载药量大的优点，在微创介入治疗肝癌方面具有巨大的应用前景。然而，由于微球本身无显影性，因此目前在临床上主要采用手术前将微球与造影剂混合注入体内的方法来观察微球的栓塞效果，但是由于微球与造影剂只是简单的物理混合，很容易在血流冲击下分离，因此在实际操作中，微球的栓塞效果不易被观察。因此，开发一种兼具良好操作性、高效栓塞性、载药性和高清晰造影效果的栓塞微球对增加肝癌治疗效果，减轻患者痛苦，缩短病程，具有重要意义。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种功能化高分子聚合物及由其制得的可视化栓塞微球与应用，该可视化栓塞微球载药效率高、显影效果好、制备过程简单、粒径均一、尺寸可控。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种功能化高分子聚合物，其中，高分子聚合物经苯硼酸及其衍生物取代与紫外光交联基团取代，得到所述功能化高分子聚合物。

3、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述苯硼酸及其衍生物包括经氨基、羧基、醛基、羟基和卤素中的一种或两种以上的组合取代的苯硼酸，更优选地，取代位置为硼酸基团的邻位、间位或对位。

4、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述紫外光交联基团取代为采用含双键化合物进行取代，所述含双键化合物优选含有氨基、羧基、醛基、羟基、环氧基、酰氯、酸酐、乙烯基和烯丙基中的一种或两种以上的基团组合。

5、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述高分子聚合物为含羧基、氨基和羟基中的一种或两种以上组合的高分子聚合物或天然多糖。

6、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述苯硼酸及其衍生物包括苯硼酸、4-溴苯硼酸、4-氯苯硼酸、3-溴苯硼酸、2-氨基苯硼酸、3-氨基苯硼酸、4-氨基苯硼酸、2-羧基苯硼酸、3-羧基苯硼酸、4-羧基苯硼酸、2-甲酰基苯硼酸、3-氟-4-醛基苯硼酸、4-氟-3-醛基苯硼酸、2-氟-4-醛基苯硼酸、4-氟-2-醛基苯硼酸、2-氯-5-醛基苯硼酸、5-氯-2-醛基苯硼酸、4-羟基苯硼酸、3-羟基苯硼酸、2-氟-3-羟基苯硼酸、3-氟-4-羟基苯硼酸、2-氟-5-羟基苯硼酸、2-氟-6-羟基苯硼酸、3-羟基-4-氯苯硼酸和4-甲酰氯苯硼酸中的一种或两种以上的组合。

7、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述含双键化合物包括10-十一烯醇、1-五烯-3-醇、1,6-庚二烯-4-醇、1,4-戊二烯-3-醇、1,5-己二烯醇、2-(烯丙基氨基)乙烷-1-醇、4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸、11-丁-3-烯酸、4-戊烯酸、庚-6-烯酸、十一烯酸、2-氨基戊-4-烯酸、2-乙酰氨基壬-8-烯酸、4-(烯丙基氨基)苯甲酸、4-(丙-2-烯酰氨基)苯甲酸、2-(丙-2-烯酰氨基)乙酸、2-(n-甲基丙-2-烯酰氨基)乙酸、二烯丙基氨基甲酰氯、2-氨基己-5-烯酸乙酯(cas:360059-80-9)、2-氨基-4甲基戊-4-烯酸甲酯中的一种或两种以上的组合。

8、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述高分子聚合物为海藻酸钠、透明质酸、羧甲基纤维素、明胶、壳聚糖、聚乙烯醇、聚乙醇酸、聚赖氨酸、聚乙烯亚胺、淀粉、纤维素、龙胶、魔芋葡甘聚糖、阿拉伯树胶、木质素、葡聚糖、白芨多糖及其衍生物中的一种或两种以上的组合。

9、本发明还提供了上述功能化高分子聚合物的制备方法，该制备方法选自一步法或两步法；

10、所述一步法为将苯硼酸及其衍生物、含双键化合物与高分子聚合物进行缩合反应得到所述功能化高分子聚合物；

11、所述两步法包括苯硼酸及其衍生物取代步骤与紫外光交联基团取代步骤。

12、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述一步法为：将所述高分子聚合物、苯硼酸及其衍生物、含双键化合物、缩合剂、催化剂以质量比10:(5-10):(4-12):(4-8):(1.5-3)进行混合，在20-60℃反应12-48h，得到所述功能化高分子聚合物；更优选地，所述高分子聚合物、苯硼酸及其衍生物、含双键化合物、缩合剂、催化剂的质量比为10:(5-10):(4-12):(4-5):(1.5-2)。

13、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述两步法包括以下步骤：

14、(1)将所述高分子聚合物和含双键化合物以质量比10:(4-12)进行混合，在20-60℃反应12-48h，反应过程中每隔0.5-2h采用碱性溶液调节反应液ph值至碱性，反应结束后，用去离子水透析，冻干，得到双键基团取代的高分子聚合物，其中，所述含双键化合物为酸酐化合物和/或环氧化合物；

15、或者，将所述高分子聚合物和含双键化合物、缩合剂a、催化剂a以质量比10:(5-10):(4-5):(1.5-2)进行混合，在20-60℃反应12-48h，反应结束后，用去离子水透析，冻干，得到双键基团取代的高分子聚合物，其中，所述含双键化合物为包含羧基和/或氨基的化合物；

16、(2)将上述双键基团取代的高分子聚合物和苯硼酸及其衍生物、缩合剂b、催化剂b以质量比10:(5-10):(4-5):(1.5-2)进行混合，在20-60℃反应12-48h，反应结束后，用去离子水透析，冻干，得到所述功能化高分子聚合物。

17、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述催化剂a或催化剂b为n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)或4-二甲氨基吡啶(dmap)。

18、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述缩合剂a或缩合剂b为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(edc·hcl)或n,n'-二环己基碳二亚胺(dcc)。

19、根据本发明的具体实施方案，当反应物能够直接反应时，可以省略催化剂和缩合剂。

20、本发明还提供了一种由微流控技术制得的栓塞微球，其由上述功能化高分子聚合物通过微流控设备以及紫外光辐照制备得到，本发明不特别限定所采用的微流控设备的结构，可以采用制备栓塞微球通常采用的微流控设备。

21、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述栓塞微球的制备方法为：

22、(1)内相溶液包括浓度1-8％的所述功能化高分子聚合物与0.1-0.5％光引发剂，石蜡油作为外相溶液，采用微流控设备，控制内相溶液的流速为2-8μl/min，外相溶液的流速为20-80μl/min，制备得到微球；

23、(2)对上述微球进行紫外光照射，紫外光波长为365nm或405nm，紫外光强度2-20mw/cm2，照射时间20-40min，得到所述栓塞微球。

24、本发明还提供了一种由微流控技术制得的可视化栓塞微球，其由上述栓塞微球通过负载造影剂制备得到。

25、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述可视化栓塞微球的制备方法为：向所述栓塞微球加入浓度为10-200mg/ml的造影剂溶液，混合6-24h，得到所述可视化栓塞微球。

26、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述造影剂为具有羟基和碘的化合物。

27、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述造影剂为碘帕醇、碘佛醇、碘海醇、碘克沙醇、4-碘苄醇、2-碘苄醇中的一种或两种以上的组合。

28、本发明还提供了一种载药栓塞微球或可视化载药栓塞微球，其中，所述载药栓塞微球为上述栓塞微球进一步与药物溶液混合得到；

29、所述可视化载药栓塞微球为上述可视化栓塞微球进一步与药物溶液混合得到或上所述可视化栓塞微球中栓塞微球与造影剂溶液混合的同时与药物溶液混合得到。

30、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述药物为甲氨蝶呤、盐酸阿霉素、吉西他滨、多烯紫杉醇、5-氟尿嘧啶中的一种或两种以上的组合。

31、本发明还提供了上述栓塞微球或上述可视化栓塞微球或上述载药栓塞微球或可视化载药栓塞微球在制备栓塞治疗药物中的应用。

32、本发明还提供了上述可视化栓塞微球或上述可视化载药栓塞微球作为显影剂的应用。

33、根据本发明的具体实施方案，优选地，所述栓塞治疗药物为用于治疗肝癌的药物。

34、本发明的可视化栓塞载药微球主要通过合成一种苯硼酸功能基团和可紫外光交联基团(如乙烯基、烯丙基等双键官能团)共同取代的高分子聚合物，通过微流控技术和紫外光辐照交联制备分散性、均一性良好且尺寸可控的微球，然后与造影剂混合通过可逆共价键形式(硼酯键)高效负载造影剂，制备具有显影功能的微球，解决了目前临床上常采用的微球与造影剂物理混合注射入人体后，在血流冲击下，微球与造影剂很快分离，微球不易定位以及栓塞效果无法观察等问题，本发明的可视化载药栓塞微球具有以下有益效果：

35、(1)具有粒径均一、尺寸可控的优势；

36、(2)制备过程简单，原料易得，节省人力物力等，同时具有良好的生物相容性；

37、(3)具有快速良好的载药效率；

38、(4)具有良好的显影效果，方便医生在临床手术中观察，同时提高患者的治疗效果。