專(zhuān)利名稱(chēng)：放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于含有放射性核素的高分子超細(xì)纖維膜領(lǐng)域，特別是涉及一種放射性核
素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
—般把直徑在5微米以下的纖維稱(chēng)為超細(xì)纖維，超細(xì)纖維具有孔隙率高、比表面 積高等特點(diǎn)，特別適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。靜電紡絲是一種利用高壓電場(chǎng)的作用將聚合物溶 液或熔體紡絲制備成尺度在微米級(jí)到納米級(jí)的超細(xì)纖維的加工工藝，是目前制備高分子超 細(xì)纖維膜的最常用手段，將醫(yī)用高分子加工成超細(xì)纖維膜，可廣泛用于組織修復(fù)、細(xì)胞支 架、藥物載體、人工皮膚等眾多領(lǐng)域。核素內(nèi)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(rèn)臨床療效的靶向給藥載體。將電紡的超細(xì)纖維材料與核素 內(nèi)照射技術(shù)相結(jié)合，能夠制備出放射性核素標(biāo)記的超細(xì)纖維膜，后者不但具有超細(xì)纖維材 料質(zhì)輕柔軟、防止粘連的效果，而且能夠植入腫瘤切除部位，實(shí)現(xiàn)放射性核素對(duì)于殘余腫瘤 細(xì)胞的滅殺，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜及其制備 方法。 上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 —種放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜，由如下重量份的組分組成天然 高分子超細(xì)纖維100、雙功能團(tuán)連接劑0 0. 01、放射性核素0 0. 005 ;雙功能團(tuán)連接劑 通過(guò)與天然高分子超細(xì)纖維膜內(nèi)的氨基偶聯(lián)而結(jié)合于天然高分子超細(xì)纖維膜；放射性核素 通過(guò)雙功能團(tuán)連接劑被鰲合固定于天然高分子超細(xì)纖維膜的表面。 所述的天然高分子超細(xì)纖維的分子量為5 20萬(wàn)，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(tuán)連結(jié)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(duì)羧酸嘧啶(ISONIC)、氨 基酸修飾的(對(duì)_ 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(duì)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(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜的制備方法先將天然生物高分子 進(jìn)行靜電紡絲制備得到天然高分子超細(xì)纖維膜，再在天然高分子超細(xì)纖維膜表面進(jìn)行交聯(lián) 反應(yīng)，然后經(jīng)過(guò)偶聯(lián)反應(yīng)將雙功能團(tuán)連結(jié)劑引入天然高分子超細(xì)纖維膜，最后通過(guò)螯合反 應(yīng)實(shí)現(xiàn)放射性核素在天然高分子超細(xì)纖維膜材料中的負(fù)載，制備出放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜。
具體的步驟如下 (1)將天然高分子溶解在相應(yīng)的紡絲溶劑中，配制成質(zhì)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(duì)應(yīng)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(shè)備的給料裝置中，調(diào)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(kāi)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(jìn)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(xì)纖維膜； (3)將步驟(2)的天然高分子超細(xì)纖維膜浸入濃度為80%以上的乙醇水溶液或 無(wú)水乙醇中(每lg天然高分子超細(xì)纖維膜對(duì)應(yīng)乙醇水溶液或無(wú)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(yīng)10 48小時(shí)，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(xì)纖維膜浸入到特制的含有雙功能團(tuán)連 接劑的溶液I中，使雙功能團(tuán)連結(jié)劑與天然高分子超細(xì)纖維中的氨基進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng) 溫度為0 50°C ，反應(yīng)時(shí)間為10 120min ;反應(yīng)完成后用去離子水洗滌直至完全去除殘余 的雙功能團(tuán)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(tuán)連接劑的天然高分子超細(xì)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(tuán)連接劑的天然高分子超細(xì)纖維膜對(duì)應(yīng)緩沖溶液的量為 20ul，在0 5(TC的條件下進(jìn)行鰲合反應(yīng)10min 3h，放射性核素通過(guò)雙功能團(tuán)連接劑被 鰲合固定在天然高分子超細(xì)纖維表面，取出鰲合了同位素超細(xì)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(biāo)記的天然高分子超 細(xì)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(shí)溶
液I中還含有濃度為lmg/ml 10mg/ml的雙功能團(tuán)連接劑。 進(jìn)一步地，所述的脫水劑為碳二亞胺類(lèi)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(lèi)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(xué)、放射生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、腫瘤學(xué)的基本原理相結(jié)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(guò)一種簡(jiǎn)單、高效、實(shí)用、 安全的方法，制備出放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜材料。本發(fā)明的放射性核素 標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜材料可以植入人體內(nèi)的腫瘤或者腫瘤切除后的病灶部位，通 過(guò)放射線(xiàn)核素的內(nèi)照射作用殺滅殘留的腫瘤細(xì)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(yīng)用前景的生物材料。


圖1為實(shí)施例1靜電紡絲后得到的殼聚糖超細(xì)纖維膜的SEM圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但并非是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定，
根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出其他形式的變更、替換等均屬于本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1 : (1)將0.5g殼聚糖(脫乙酰度大于97%，分子量20萬(wàn))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(zhì)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(shè)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(zhuǎn)滾筒作為收集器；調(diào)節(jié)雙噴絲頭與旋轉(zhuǎn)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(kāi)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(jìn)行靜電紡絲，在旋轉(zhuǎn)滾 筒上得到殼聚糖超細(xì)纖維膜，對(duì)其進(jìn)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(jié)構(gòu)均一，直徑在200nm 500nm之間； (3)將步驟(2)的殼聚糖超細(xì)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(yīng)10小時(shí)，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(xì)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(xì)纖維中的氨基與DTPA進(jìn)行偶聯(lián)，在溫度為 0°C的條件下反應(yīng)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(xì)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(yīng)30min后同位素 99YC13通過(guò)DTPA被鰲合固定在殼聚糖超細(xì)纖維表面，取出鰲合了同位素99YC13的殼聚糖超細(xì)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(biāo)記的殼聚糖超細(xì)纖維膜。 將上述同位素99YC13標(biāo)記的殼聚糖超細(xì)纖維膜植入手術(shù)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(quán)利要求
一種放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜，其特征在于由100重量份的天然高分子超細(xì)纖維、0～0.01重量份的雙功能團(tuán)連接劑和0～0.005重量份的放射性核素組分，雙功能團(tuán)連接劑通過(guò)與天然高分子超細(xì)纖維膜內(nèi)的氨基偶聯(lián)而結(jié)合于天然高分子超細(xì)纖維膜，放射性核素通過(guò)雙功能團(tuán)連接劑被鰲合固定于天然高分子超細(xì)纖維膜的表面；所述的天然高分子超細(xì)纖維的分子量為5～20萬(wàn)，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(tuán)連結(jié)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(duì)羧酸嘧啶(ISONIC)、氨基酸修飾的(對(duì)-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(duì)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(quán)利要求1所述的放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜，其特征在于，所 述雙功能團(tuán)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(quán)利要求1所述的放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜，其特征在于，厚 度為10 200微米。
4. 權(quán)利要求1所述的放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)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(yīng)的紡絲溶劑中，配制成質(zhì)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(shè)備的給料裝置中，調(diào)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(kāi)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(jìn)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(xì)纖維膜；(3) 將步驟(2)的天然高分子超細(xì)纖維膜浸入濃度為80%以上的乙醇水溶液或無(wú)水乙 醇中(每lg天然高分子超細(xì)纖維膜對(duì)應(yīng)乙醇水溶液或無(wú)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(yīng)10 48 小時(shí)，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(xì)纖維膜浸入到特制的含有雙功能團(tuán)連接劑 的溶液I中，使雙功能團(tuán)連結(jié)劑與天然高分子超細(xì)纖維中的氨基進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)溫度 為0 5(TC，反應(yīng)時(shí)間為10 120min ;反應(yīng)完成后用去離子水洗滌直至完全去除殘余的雙 功能團(tuán)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(tuán)連接劑的天然高分子超細(xì)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(tuán)連接劑的天然高分子超細(xì)纖維膜對(duì)應(yīng)緩沖溶液的量為20ul，在 0 5(TC的條件下進(jìn)行鰲合反應(yīng)10min 3h，放射性核素通過(guò)雙功能團(tuán)連接劑被鰲合固定 在天然高分子超細(xì)纖維表面，即得到本發(fā)明的放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)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(shí)溶液I中 還含有濃度為lmg/ml 10mg/ml的雙功能團(tuán)連接劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)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(lèi)與N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)按照l(shuí) : 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(quán)利要求5所述的放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜的制備方法，其特 征在于，所述的碳二亞胺類(lèi)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(quán)利要求5所述的放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)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(kāi)一種放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜及其制備方法，主要是經(jīng)過(guò)先將可生物降解及吸收的天然生物高分子進(jìn)行靜電紡絲制備得到天然高分子超細(xì)纖維膜、再在天然高分子超細(xì)纖維膜表面進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)、然后經(jīng)過(guò)偶聯(lián)反應(yīng)將雙功能團(tuán)連結(jié)劑引入天然高分子超細(xì)纖維膜、最后通過(guò)螯合反應(yīng)實(shí)現(xiàn)放射性核素在天然高分子超細(xì)纖維膜材料中的負(fù)載幾個(gè)主要步驟，制備出放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜。本發(fā)明的放射性核素標(biāo)記的天然高分子超細(xì)纖維膜材料具有良好的生物相容性，可以植入人體內(nèi)的腫瘤或者腫瘤切除后的病灶部位，通過(guò)放射線(xiàn)核素的內(nèi)照射作用殺滅殘留的腫瘤細(xì)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(yīng)用前景的生物材料。
文檔編號(hào)A61K51/06GK101703786SQ20091020950
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:無(wú)錫中科光遠(yuǎn)生物材料有限公司