發(fā)布時(shí)間:2024-02-27 閱讀量:2421
【科普】PLA 微球乳化及乳化方式
聚乳酸(PLA)又稱(chēng)聚丙交酯,是以乳酸為主要原料聚合得到的聚酯類(lèi)聚合物,是一種新型的生物降解材料。其特點(diǎn)是無(wú)毒、無(wú)刺激性、可生物降解吸收、強度高、可塑性好、易加工成型。降解周期為2~12個(gè)月。
由于乳酸分子中有一個(gè)不對稱(chēng)的碳原子,具有旋光性,因此PLA也分為右旋聚乳酸(PDLA)、左旋聚乳酸(PLLA)、外消旋聚乳酸(PDLLA)、非旋光性聚乳酸(Meso-PLA)。其中,PLLA因其良好的療效和安全性而被廣泛應用于醫療領(lǐng)域。
PLLA發(fā)展背景
PLLA是重要的生物可降解高分子材料,它的特點(diǎn)是無(wú)毒、無(wú)刺激性、可生物降解吸收、強度高、可塑性好、易加工成型。降解周期為2~12個(gè)月。還可以根據加入修飾劑的不同來(lái)改變降解周期。PLLA在生物體內經(jīng)過(guò)酶分解,最終形成二氧化碳和水,具有良好的生物兼容性,對人體無(wú)危害性及副作用。
三十年代,美國高分子化學(xué)家Carothers就曾對PLA做過(guò)研究,但由于所制得的聚合物分子量較低,用途不大而終斷研究。1954年,由丙交酯開(kāi)環(huán)聚合制得了相對較高分子量的聚乳酸,并于當年申請了專(zhuān)利。1966年,報道了聚左旋乳酸手術(shù)縫合線(xiàn)的合成和生物降解性。1976年,報道了聚乳酸可廣泛用于作藥物控制體系的載體。1987年,制備出了高相對分子量的聚乳酸,其力學(xué)性能有了較大改善。聚乳酸在人體內的降解性和降解產(chǎn)物的高度安全性相繼得到確認,成為少數被美國食品與藥品管理局(FDA)批準的生物降解醫用材料。
并且,PLLA材料是最早被公認為適合組織工程的合成聚合物材料之一。其生產(chǎn)出的納米纖維支架,可被用于特定的組織工程應用,包括皮膚組織再生、血管、軟骨、骨骼等。
一、PLLA用于皮膚組織
膠原蛋白是人體最重要的結構蛋白之一,主要存在于皮膚、骨骼、肌肉、血管等組織中。PLLA能夠刺激膠原蛋白的生成,從而具有促進(jìn)皮膚再生和修復的作用。因此,PLLA在臨床上可以用于治療皮膚創(chuàng )傷、燒傷等組織損傷,促進(jìn)組織的修復和再生。
此外,PLLA還在醫學(xué)美容領(lǐng)域大放異彩。PLLA是醫美界的“抗衰黑馬”,從根源上解決真皮層缺乏水分與膠原蛋白的流失問(wèn)題,使皮膚細胞變得豐滿(mǎn),肌膚重回水分充盈、細膩光滑的最優(yōu)狀態(tài)。
近兩年“再生”概念被醫美市場(chǎng)炒熱,用PLLA生產(chǎn)的“童顏針”成為醫美注射填充的超新星,近幾年在國內醫美市場(chǎng)上頗受歡迎。相較于普通的注射填充材料,PLLA具有活性再生特質(zhì),可通過(guò)刺激自生膠原蛋白達到抗衰老效果。有研究表明,PLLA進(jìn)入體內后3個(gè)月膠原纖維蛋白數量開(kāi)始上升,6個(gè)月后膠原纖維蛋白數量顯著(zhù)增加,8~24個(gè)月內持續在PLLA微粒周?chē)^(guān)察膠原纖維蛋白。
當下的中國注射醫美市場(chǎng)仍以玻尿酸和肉毒素為主要產(chǎn)品,再生針劑賽道還處于起步階段,再生醫美市場(chǎng)目前還是一片藍海。而在海外市場(chǎng),童顏針早已流行多年,但因為注射要求高,所以童顏針在國內審批要求嚴格,獲批上市的產(chǎn)品并不多,至今僅有兩款國產(chǎn)童顏針獲批上市。
二、PLLA用于骨骼組織
大面積骨缺損的再生修復一直是臨床上亟待解決的問(wèn)題,骨移植所帶來(lái)的并發(fā)癥問(wèn)題,嚴重地限制了目前的治療選擇。PLLA在骨修復方面具有廣泛的應用,由于其與骨組織相似的物理和化學(xué)性質(zhì),PLLA可以用于制作骨支架、骨釘等骨修復材料。研究表明,將PLLA與生物活性物質(zhì)結合,如骨形態(tài)發(fā)生蛋白、成骨細胞等,可以促進(jìn)骨再生和骨愈合過(guò)程,從而加速骨折的愈合。
目前,骨修復材料行業(yè)是醫療器械行業(yè)中較為熱門(mén)的領(lǐng)域之一,市場(chǎng)需求和競爭激烈,發(fā)展勢頭迅猛。骨修復材料市場(chǎng)規模逐年擴大,主要受到老齡化人口增加、骨折和骨缺損患者數量的增加等因素的影響。據統計,2019年全球骨修復材料市場(chǎng)規模約為300億美元,預計到2025年將達到500億美元。
三、PLLA用于血管組織
PLLA在血管支架的制備中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。血管支架是一種用于修復或者替代損傷血管的材料,PLLA作為一種生物降解聚合物,能夠逐漸降解并被人體代謝,與血管組織融合,最終形成新的血管。
PLLA還可以用于血管組織工程中的細胞載體。細胞載體是一種能夠提供良好的生長(cháng)環(huán)境并促進(jìn)細胞附著(zhù)和擴增的材料。PLLA能夠為細胞提供適宜的生理環(huán)境,同時(shí)也能夠逐漸降解并釋放生長(cháng)因子等生物活性物質(zhì),促進(jìn)血管組織的再生。通過(guò)將PLLA與細胞共培養,可以提高細胞在材料表面的附著(zhù)和增殖能力,從而實(shí)現血管組織的重建和修復。
PLLA還可以用于血管組織工程中的支架表面修飾。支架表面的修飾可以改變其表面性質(zhì),如表面粗糙度、親水性等,從而影響細胞的附著(zhù)和生長(cháng)行為。
目前,全球血管支架市場(chǎng)規模已經(jīng)超過(guò)20億美元,預計未來(lái)幾年將保持穩步增長(cháng)。在中國,血管支架市場(chǎng)的發(fā)展也非常迅速。目前,中國已經(jīng)成為全球最大的血管支架市場(chǎng)之一,每年的增長(cháng)率保持在20%以上。隨著(zhù)醫保政策的不斷推進(jìn)和醫療技術(shù)的不斷提高,血管支架在中國的市場(chǎng)需求將繼續增加。
四、PLLA用于軟骨組織
通過(guò)相分離結合致孔劑浸出制造的PLLA納米纖維支架已被證明是各種體內和體外軟骨修復的優(yōu)選方案。這是由于這些支架的高孔隙率和互通性,以及它們良好的可降解特性。并且,適當大小的支架孔也改善了軟骨的功能特性,從而為軟骨組織的再生和修復問(wèn)題提供了一些不一樣的解決方向。
軟骨修復是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域,具有巨大的市場(chǎng)前景。隨著(zhù)人口老齡化趨勢的加劇,對軟骨修復和生物活性材料的需求將不斷增加。據市場(chǎng)研究公司Grand View Research發(fā)布的報告顯示,全球軟骨修復和生物活性材料市場(chǎng)規模預計將在未來(lái)幾年內以年復合增長(cháng)率約10%的速度增長(cháng),到2028年市場(chǎng)規模將達到約300億美元。其中,亞太地區將是最大的市場(chǎng),其次是歐洲和北美地區。
制備
根據藥物的性質(zhì)和制劑的要求,藥物的微?;苿┛刹扇〔煌姆椒ㄖ苽?。主要有乳化溶劑揮發(fā)法、噴霧干燥法、相分離法及熔融法等。在此只介紹乳化溶劑揮發(fā)法。
此方法是將不相混溶的兩相通過(guò)機械攪拌或超聲乳化方式制成乳劑,內相溶劑揮發(fā)除去,成球材料析出,固化成微球。內分散相的溶劑必須在外連續相中具有一定的溶解度和揮發(fā)性。在緩慢攪拌下,內分散相溶劑不斷向外相擴散,轉運至液面并揮發(fā)到空氣中。萃取—揮發(fā)—萃取過(guò)程反復進(jìn)行,使內分散相中載體材料析出形成囊膜,將藥物包裹其中,直到微球完全固化為止。按制備時(shí)乳狀液的類(lèi)型,本制備法可分為水包油型O/W,油包油型O/O,水/油/水復乳型W/O/W三種類(lèi)型。
O/W型是將聚乳酸溶于有機相中,加入到含有乳化劑的水相中形成O/W型乳劑,再除去有機溶劑,聚乳酸形成微球。O/O型乳化溶劑揮發(fā)法是專(zhuān)為水溶性藥物設計的。W/O/W型是先將藥物溶于內水相,加入有機相乳化形成W/O初乳,再將初乳加入外水相中,形成W/O/W乳劑,中間層中有機溶劑揮發(fā)完后,便可以形成固化的微球體。