专利名称：一种制备载药生物膜的方法随着医疗科学技术的进步及医学材料的不断发展，今年来在医疗领域以胶原蛋白 为基础的产品或得了显著的发展。如中国专利，专利号为02121227. 9，专利名称为医用胶原 蛋白材料及其制造工艺就公开了一种医用胶原蛋白材料，由牛肌腱组织为基料，经过除杂、 清洗、酸、碱酶处理、温度交联、冷冻干燥及Y-辐射或环氧乙烷灭菌等工序制成孔隙、海绵 状医用胶原蛋白材料，具有结构稳定、生物相容性好、可吸收的特点。目前，已在临床上用于 硬脑膜、硬脊膜的修复和防粘连。将这种材料扩大和延伸到其他治疗领域是生物医学领域 的重要课题。早在20世纪60年代化学家们提出了将高分子材料应用于生物药物领域，制备高 分子药物载体成为改善药物的最有效的方法之一。从此，高分子药物载体的研究越来越广 泛。而作为药物控制释放的高分子材料载体一直是医用研究中最热门的领域之一。缓释系 统是指药物能在指定时间内按预定的速度释放到指定的部位，它可控制药物在体内的释放 速率，使药物在体内能够保持有效浓度，减小或消除副作用，特别是在植入或附于病区时， 则更能显示其优越性。作为药物的缓释载体，其必须具备(1)良好的生物相容性；((3)能保持细胞的正 常生长、分化、增殖能力和分泌基质；(4)具有可控的降解时间；(5)材料及其降解产物对机 体无毒副作用；(7)具有可消毒性。用于药物载体的材料十分广泛，按来源可分为天然高分子材料、半合成高分子材 料、合成高分子材料。天然高分子材料稳定、无毒、成膜性较好，是较常用的药物载体材料。其中主要包 括胶原蛋白、阿拉伯树胶、海藻酸盐、蛋白类、淀粉衍生物。近年来研究较多的是几丁糖、壳 聚糖、海藻酸盐；而源于动物的胶原蛋白则显示出巨大的潜力。半合成高分子包括羧甲基纤 维素、邻苯二甲酸纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙甲纤维素、丁酸醋酸纤维素、琥珀 酸醋酸纤维素等，其特点是毒性小、粘度大、成盐后溶解度增大，易水解，但不宜高温处理， 需临时现用现配。目前，众多的合成高分子材料如聚乙二醇(PEG)、N-(2-羟丙基)甲基丙 烯酰胺(HPMA)、(乳酸-羟基乙酸)聚合物(PLGA)被广泛应用于药物修饰，特别是在抗癌 药物中得到了很好的应用。作为化学合成的高分子材料，在生物相容性、可降解性以及抗原 性等方面存在着严重的不足之处。鉴于天然的药物缓释载体相对于半合成、合成的高分子材料，具有良好的生物相 容性、可降解性、低抗原性、相对稳定的理化性质等，使其成为21世纪主要的研究方向。陈爱民等提出用几丁糖作为庆大霉素的载体，在几丁糖胶体中加入庆大霉素，经 化学修饰交联、模具分割、干燥等工艺形成DDS棒。植入体内具有缓释效果。但难以直接干 燥成形，要形成DDS，尚没有成熟的工艺，仍需进一步探讨。张伟、闫翠娥使用透明质酸(HA)及其衍生物制作成为药物载体，HA具有来源丰富、渗透性、优良的生物相容性和可降解性等 优点，已被广泛应用于临床医学。HA具有诸多优点，但其稳定性稍差，对强酸、强碱、热、自由 基及透明质酸酶敏感，容易发生降解，而限制其作药物载体的应用。而HA的衍生物虽然一 定程度上缓解了 HA的缺点，但必须通过复杂的化学改性来完成。如明胶海绵、醇溶蛋白、聚 乳酸等材料的载体，本身存在一定缺点如(1)药物释放快，仅维持数日有效浓度。(2)载体 易碎裂。(3)具有一定的抗原性。故均未很好地过渡到临床应用。胶原蛋白是一种结缔组织蛋白，不但具有一般天然高分子材料如良好的生物相 容性和生物可降解性，在人体内无免疫原性且可以自然吸收代谢等特点与生物活性成分具 有协同性；有较高的可伸缩性和一定可挤压性，具有生物可塑性；促进凝血，有止血作用； 可制备成许多不同的形式；通过交联可调节生物降解性；利用其不同官能团，可定向生产 所需材料；与合成聚合物有相容性等特点，是作为载药系统的理想载体。
本发明的目的是提供一种制备具有很好缓释作用的载药生物膜的方法。为达到上述目的，本发明制备载药生物膜的方法，包括将I型胶原蛋白与冰醋酸 水溶液形成的浆液与药物溶液结合，然后进行冷冻干燥的步骤。其中，本发明制备载药生物膜的方法，包括下述步骤1)将I型胶原蛋白按每600ml冰醋酸水溶液含干胶原蛋白3_5g的用量溶解在pH 为2. 5-5. 0的冰醋酸水溶液中；2)将所述步骤1)配制的溶液搅拌1-2小时，搅拌过程中加入药物的冰醋酸水溶 液，得到浆液；3)将搅拌好的浆液抽真空后进行冷冻干燥。或者，本发明制备载药生物膜的方法，包括下述步骤1)将I型胶原蛋白按每600ml冰醋酸水溶液含干胶原蛋白3_5g的用量溶解在pH 为2. 5-5. 0的冰醋酸水溶液中；2)将所述步骤1)配制的溶液搅拌1-2小时得到浆液；3)将搅拌好的浆液抽真空后进行冷冻干燥，得到生物膜；4)将步骤3)冷冻干燥好的生物膜浸泡在药物水溶液中，吸附一段时间后再冷冻干燥。优选地，所述I型胶原蛋白来自于牛跟腱。本发明还提供根据上述方法制备得到的载药生物膜。本发明进一步提供上述载药生物膜在制备抗感染、促进神经生长、NMDA代谢、抗癫 痫的药物中的应用。本发明的生物膜在制备好后，可以根据需要负载的药物的药代动力学，将一定浓 度的药物，如抗生素、抗癫痫类、神经生长因子类、NMDA受体激动剂、NMDA受体拮抗剂等， 吸附到制得的生物膜载体中，再经过冷冻干燥工艺，依据药物性质选择适宜的灭菌方式 Y-射线或环氧乙烷灭菌，形成具有缓释释放作用的载药生物膜。其中一些常用药物的药液 制备方法简述如下一、药液制备根据药物在人体内的血药浓度来计算药物的加入量。1、如头孢呋辛钠头孢呋辛钠的血药浓度为2 μ g/ml，半衰期t72为1. 2-1. 6小时，患处的血供按 10ml-5000ml。生物膜规格4*5cm，托盘大小为22cm*29cm。计算方法t72为1. 2-1. 6h，如果要让药物始终维持在2 μ g/ml的有效抑菌浓度， 每天给药次数15-20次。一天的有效药量17mg-20mg(L)。按患处血供10ml-5000ml，则0. 17mg-IOOmg/人*天的药量。 给药量按3天计算，0. 5 lmg-300mg/人*3天。每个托盘需加入的水量大约364ml，需要药物量为0. 51*364/4*5*0. 57 = 16. 3mg， 300*364/4*5*0. 57 = 9. 58g,即 0. 16g_9. 58g。2、丙戊酸钠丙戊酸钠的血药浓度为40_100mg/l，半衰期t72为8_20小时，患处的血供 10ml-5000ml。生物膜规格4*5cm，托盘大小为12*12cm计算方法t72为8_20h，如果要让药物始终维持在40_100mg/l的有效抑菌浓度， 每天给药次数1. 2-3次(按2次计算)。患处的血供10ml-5000ml，则0. 8-1000mg/人*天的药量。给药量按3天计算，0. 24mg-3000mg/人*3天(按0. 3g计算)。每个托盘需加入的水量是70ml，需要药物量为0. 12*12*12/36 = 0. 96mg 0.3*12*12/36 = 12g,即 0.96mg_12g。3、D-环丝氨酸D-环丝氨酸的血药浓度为20-30 μ g/ml，半衰期丨72为12小时，患处的血供按 10ml-5000ml。生物膜规格4*5cm，托盘大小为22cm*29cm。计算方法丨1/2为1211，如果要让药物始终维持在20-3(^8/1111的有效抑菌浓度，每 天给药次数2次。一天的有效药量40 μ g-60 μ g (ml)。按患处血供10ml-5000ml，则0. 4mg-300mg/人*天的药量。给药量按3天计算，1. 2mg-900mg/人*3天。每个托盘需加入的水量大约364ml，需要药物量为1. 2*364/4*5*0. 57 = 38. 3m， 900*364/4*5*0. 57 = 28. 74g,即 38. 3g-28. 74g。4、美金刚美金刚剂量为每日20mg时，人体的额叶皮层为0. 5 μ mol,0. 5*215. 5 = 107. 75 μ g。即可达到有效浓度。计算方法额叶皮层的药物107. 75 μ g，即3天的有效浓度323. 25 μ g。生物膜规格4*5cm，托盘大小为22cm*29cm给药量按3天计算，323. 25 μ g/人*3天。即0. 32mg。每个托盘需加入的水量大约364ml，需要药物量为0. 51*364/4*5*0. 57 = 10. 2mg。5、神经生长因子生物膜与酸水(冰醋酸水溶液)的比例为0.5%，而最优选的神经生长因子对蛋 白载体的比例约为0.01 1至约0.5 1。因此IOOml的酸水中应含有胶原蛋白的量为 0. 5g，含有神经生长因子的量为5mg-250mg。生物膜规格4*5cm，托盘大小为22cm*29cm。每个托盘需加入的水量大约364ml，需要药物量为5*364/4*5*0. 57*100 = 1. 6mg， 250*364/4*5*100*0. 57 = 19. 8mg。7、庆大霉素硫酸庆大霉素每24小时给1次药的，血药浓度应保持在16_24μ g/ml，患处的血供 按10ml-5000ml。生物膜规格4*5cm，托盘大小为22cm*29cm。计算方法如果要让患处药物始终维持在16-24 μ g/ml的有效抑菌浓度，按患处 血供 10ml-5000ml，则 0. 16mg-120mg/ 人 * 天的药量。给药量按3天计算，0. 48mg-360mg/人*3天。每个托盘需加入的水量大约364ml，需要药物量为0. 51*364/4*5*0. 57 = 15. 3mg， 300*364/4*5*0. 57 = 11. 5g,即 0.015g-ll. 5g。8、乙琥胺乙琥胺的血药浓度为40-100 μ g/ml，半衰期t72为20-70小时，患处的血供按 10ml-5000ml。生物膜规格4*5cm，托盘大小为22cm*29cm。计算方法t72为20-70h，如果要让药物始终维持在40-100 μ g/ml的有效抑菌浓 度，每天给药次数0. 29-1. 2次。一天的有效药量40 μ g-110 μ g(mL)。按患处血供10ml-5000ml，则0. 4mg-550mg/人*天的药量。给药量按3天计算，1. 2mg-1650mg/人*3天。每个托盘需加入的水量大约364ml，需要药物量为1. 2*364/4*5*0. 57 = 38. 3m， 1650*364/4*5*0. 57 = 52. 7g,即 38. 3mg_52. 7g。二、溶解用分析天平精确称量药物，然后将药物加入到干净的烧杯中，调节转速，缓慢搅 拌。三、载药加入方法1.在浆液搅拌过程中加入药液配置一定量的酸水(冰醋酸水溶液，下同)，按比例将胶原、及药物分别溶解在两 份不同量的酸水中。首先在酸水中加入胶原，用磁力搅拌器搅拌1-2小时，然后将药液缓慢加入到浆 液中，搅拌10-30min。将搅拌好的浆液进行抽空，倒入托盘中，准备进行冷冻干燥。2.药液浸润生物膜所用生物膜为制作生物膜工艺流程过程中经过高温、切割而未进行灭菌的产品。将配置的一定浓度的药物溶液倒入不锈钢托盘中，放入同规格的生物膜(注意液 面的高度应与生物膜高度持平，或略低于生物膜高度)，当生物膜吸收溶液均勻后，将托盘 放入4°C冰箱中放置2-10h。四、冷冻干燥将搅拌好的溶药浆液倒入托盘中或浸有药物的生物膜，放冷冻干燥机进行干燥。五、清洁与包装清洁应在百级洁净台内进行，首先，百级洁净台用酒精擦拭，紫外灯照射1小时处 理。然后用无菌纱布清洁药物生物膜上没有吸附的药物，清洁干净之后将药物生物膜装入包装袋中封口。六、灭菌依据药物的性质选择适宜的灭菌方式，Y-射线或环氧乙烷灭菌。本发明通过将胶原蛋白与一定浓度药液混合搅拌或制成膜后浸润，通过特殊的冷 冻干燥工艺来调节孔隙的大小，以控制药物的释放速度。其作为药物释放载体具有特殊 优点1.通过特殊工艺制成具有三维孔隙和一定方向性的海绵结构，有利于细胞的长入。 2.天然的胞外基质，对细胞具有趋化作用。3.通过特殊的冷冻干燥工艺来调节孔隙的大 小，以控制药物的释放速度。。4.在胶原海绵降解吸收的同时，药物逐渐释放，减少给药次 数，提高了患者的治疗依从。5.胶原海绵在损伤处具有修复重建功能。6.通过吸附的各种 药物活性成分，使得在局部修复的同时，起抗感染、抗癫痫、促进脑神经生长、恢复神经功能 的作用。可直接作用于病灶。达到可吸收的，人体所需要的血药浓度，起到局部治疗的作用。 局部治疗比全身治疗吸收快、疗效快。能够防止药物引起的副作用。
作进一步详细描述。以下实施例用于 说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例1 头孢唑啉载药生物膜的制作方法1材料和设备1. 1胶原蛋白北京天新福医疗器材有限公司生产(纯度彡95% )1. 2冰醋酸国药集团化学试剂有限公司1. 3高速分散器1. 4循环冷却装置1. 5冷冻干燥机1. 6高温真空烤箱1. 7头孢唑啉2制作方法2. 1浆液制备
2. 1. 1原料解冻胶原蛋白自冷冻室取出，根据含水量计算出当批使用量，置于灭菌平皿中，室温解 冻后使用。2. 1.2配制计算方法600ml酸水溶液(冰醋酸水溶液，下同)含干胶原蛋白3_5g2. 1. 30. 05M 冰醋酸制备取2-6ml冰醋酸至IOOOml锥形瓶加无菌水至600ml，用磁力搅拌器搅拌10分钟， 测定PH应为2. 5-5.0。2. 14浆液制备将解冻后的胶原蛋白根据含水量称取9. 1-15. 2g的胶原放入搅拌罐中，加入 600ml的0. 05M冰醋酸，将分散机调至4. 5档充分搅拌1_2小时。2. 1.5 设备:
2. 1. 5. 1循环冷却器:冷却器及搅拌罐需观察是否开启，运转是否正常。搅拌开始后30-60分钟测量浆 液温度(控制温度在30°C以下)。2. 1.5. 2 分散机使用方法分散机开启注意从低档1到高档4. 5 (18000转/分钟)应缓慢调节。2. 2空气抽取2. 2.1 器材真空泵抽滤瓶真空泵使用方法用真空泵抽真空至无气泡。抽滤瓶使用要求要清洁，要灭菌处理，容量5000毫升的专用抽滤瓶。2. 2. 2 操作将搅拌后的浆液600毫升抽取到抽滤瓶中，更换无菌抽滤瓶塞开启真空泵不时轻 摇抽滤瓶，抽至浆液内无气泡。2. 3搅拌后的浆液倒入冻干盘中，浆液厚度为5. 7mm。置于冷冻干燥机中冷冻干燥 40h。2. 4冻干后的胶原膜置于105°C真空烤箱中真空高温固定24h。2. 5将真空高温固定好的膜切割成5cmX5cm的小块。2. 6取一定量的头孢唑啉溶解在12. 5ml注射用水中。2.7把切割好的膜放入5cmX 5cm的膜具盒中，并倒入2. 6步骤中配制好的头孢唑 啉溶液12. 5ml，4°C环境中浸泡4h。2. 84h后将膜具放入冷冻干燥机中，冷冻干燥20小时。具体的控制过程如下表所 示


本发明公开了一种载药生物膜的制备方法。本发明通过温度交联，将I型胶原蛋白在冷冻干燥工艺下制成具有孔隙、可降解的胶原海绵状载体；依据所选药物的药代动力学，将一定浓度的药物，如抗生素、抗癫痫类、神经生长因子类、NMDA受体激动剂、NMDA受体拮抗剂等，在制备浆液过程缓慢加入药液，或将生物膜浸泡在一定浓度的药液中，吸附药物一段时间，再经过冷冻干燥工艺，包装，依据药物性质选择适宜的灭菌方式γ-射线或环氧乙烷灭菌，形成具有缓释作用的载药制剂。在抗感染、促进神经生长、NMDA代谢、抗癫痫等技术领域具有广阔的应用前景。