（高分子化学与物理专业论文）聚离子复合物胶束的制备及其在药物控释中的应用.pdf

河南人学2 0 0 6 级研究生硕 ：学位论文：罗亚莉 中文摘要 药物控制释放有利于提高药物疗效、降低毒副作用，可减轻病人多次用药的 痛苦，对于提高临床用药水平来说具有重大意义，是近年来国际范围内研究的最 热门的领域之一。在过去的2 0 年里，这一领域出现了各种用作药物载体的纳米体 系，如聚合物胶束、纳米粒子、聚合物键合物、水凝胶。其中，聚合物胶束由于 具有高效、靶向、安全等特点而被认为是目前最有潜能的药物载体。聚合物胶束 具有独特的核壳结构，其疏水性核可用作各种药物的微存储器。而且，将药物包 封在胶核中可以保护药物免受体内的新陈代谢或被酶的降解。根据水介质中形成 胶束内核的驱动力不同，聚合物胶束可分为两亲性胶束，聚离子复合物( p i c ) 胶 束和金属复合物胶束。两亲性胶束是由两亲性嵌段共聚物形成的，聚合物的疏水 嵌段在水中通过疏水相互作用构成胶束的内核，而亲水嵌段则在胶束内核的周围 构成胶束的外壳。从药物控释的角度来看，两亲性胶束具有独特的优势，如粒径 小，生物相容性好，在生理条件下稳定，还能阻止药物与蛋白质和细胞的相互作 用。然而，由于胶核的疏水性，两亲性胶束的一个缺点就是不能包覆离子型药物。 由带相反电荷的嵌段共聚物之间通过静电作用所形成的p i c 胶束，兼有两亲性胶 束和聚电解质复合物的特征。由于其核的疏水性和离子性特征，p i c 胶束不仅能通 过疏水作用增溶疏水性药物，还能通过静电作用包封离子型药物。而且，这种载 体已被成功用于寡核苷酸、d n a 和酶等离子型药物的控制释放。 本论文中，我们用可逆加成断裂链转移( r a f t ) 法合成了两水亲性嵌段共聚 物聚( n 一乙烯基q 吡咯烷酮) - b 聚( 苯乙烯a l t 马来酸酐) ( p v p b p s m a ) 、聚( n 乙烯基a 吡咯烷酮) - b 一聚甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯( p v p b p d m a e m a ) 和聚 ( n 乙烯基吨吡咯烷酮) b 聚( 2 丙烯酰胺一2 甲基丙磺酸) ( p v p b p a m p s ) 。在 水溶液中，任意一对带相反电荷的嵌段共聚物都能自组装形成稳定且单分散性p i c 胶束。透射电子显微镜( t e m ) 5 f i 动态光散射( d l s ) 分析表明：胶束呈球形，且粒径 分稚很窄。此外，p i c 胶束还显示了对外界刺激的响应性。所有这些特着都表明用 所制备的p i c 胶束作为新型智能药物载体是可行的。为了研究其在生物医用领域 i 河南大学2 0 0 6 级研究生硕 ：学位论文：罗弧莉 的应用，分别考察了模拟药物辅酶a 和叶酸在不同实验条件下的释放情况。结果 表明所制备的p i c 胶束对水溶性药物具有明显的控释性能。 关键词：聚电解质；嵌段共聚物；p i c 胶束；环境敏感性；药物控制释放系统 河南人学2 0 0 6 级研究生硕士学位论文：罗巧莉 a b s t r a c t d r u g c o n t r o l l e dr e l e a s es y s t e m sh a v eg r e a tb e n e f i t sf o rp a t i e n t ss u c ha st h e r a p e u t i c e f f e c t ，r e d u c e dt o x i c i t y ，l e s s e n e dd r u g t a k e nt i m e s ，a n ds oo n i ti sg r e a t l ym e a n i n g f u l f o ri m p r o v i n gt h el e v e lo fc l i n i ct h e r a p y t h e r e b y ，i th a sb e e na t t r a c t i n gm o r ea n dm o r e a t t e n t i o n s 。o v e rt h el a s tt w od e c a d e s ，t h i sf i e l dh a sw i t n e s s e dt h ee m e r g e n c eo f n a n o s c a l es y s t e m ss u c ha sp o l y m e r i cm i c e l l e s ，n a n o p a r i t c l e s ，p o l y m e rc o n j u g a t e sa n d h y d r o g e l s i np a r t i c u l a r ，p o l y m e r i cm i c e l l e sa r ec u r r e n t l yr e c o g n i z e da so n e o ft h em o s t p r o m i s i n gm o d a l i t i e so fd r u gc a r r i e r sb e c a u s eo ft h e i rs e v e r a la d v a n t a g e si n c l u d i n gh i 曲 d r u ge f f i c i e n c y ，t a r g e t e dd e l i v e r ya n dm i n i m i z e dc y t o t o x i c i t y p o l y m e r i cm i c e l l e sh a v e au n i q u ec o r e s h e l ls t r u c t u r ea n dt h eh y d r o p h o b i cc o r em a ya c ta sam i c r o r e s e r v o i rf o r v a r i o u sp h a r m a c e u t i c a la g e n t s f u r t h e r m o r e ，e n t r a p m e n to ft h ed r u gi nt h ec o r ew a s s h o w nt op r o t e c ti tf r o mi nv i v om e t a b o l i s mo re n z y m a t i cd e g r a d a t i o n a c c o r d i n gt ot h e t y p eo fi n t e r m o l e c u l a rf o r c e sd r i v i n gt h es e g r e g a t i o no ft h ec o r es e g m e n ti nt h ea q u e o u s m i l i e u ，p o l y m e r i cm i c e l l e sc a nb ec l a s s e da sa m p h i p h i l i cm i c e l l e s ，p o l y i o nc o m p l e x ( p i e ) m i c e l l e s ，a n dm i c e l l e ss t e m m i n gf r o mm e t a lc o m p l e x a t i o n a m p h i p h i l i cm i c e l l e s a r ef o r m e db ya m p h i p h i l i cb l o c kc o p o l y m e r si nw h i c ht h eh y d r o p h i l i cb l o c k sf o r mt h e o u t e rs h e l lo ft h em i c e l l ea n dt h eh y d r o p h o b i cb l o c k sf o r mt h ei n n e rc o r e f r o mt h ed r u g d e l i v e r yp o i n to fv i e w , a m p h i p h i l i cm i c e l l e sh a v eu n i q u ec h a r a c t e r i s t i c ss u c ha s n a n o s i z e ，g o o db i o c o m p a t i b i l i t y , t h e r m o d y n a m i cs t a b i l i t yi np h y s i o l o g i c a lc o n d i t i o n s a n dap r e v e n t i v ea g a i n s ti n t e r a c t i o nw i mp r o t e i n sa n dc e l l s h o w e v e r , t h e r ei sa d r a w b a c kt h a tt h e yc a n n o ti n c o r p o r a t ei o n i cs p e c i e si n t ot h ec o r eb e c a u s et h ec o r ei s h y d r o p h o b i ci nn a t u r e p i em i c e l l e s ，f o r m e db ye l e c t r o s t a t i ci n t e r a c t i o nb e t w e e nap a i r o fo p p o s i t e l yc h a r g e db l o c kc o p o l y m e r s ，c o m b i n ef e a t u r e so fa m p h i p h i l i cm i c e l l e sa n d i n t e r p o l y e l e c t r o l y t ec o m p l e x e s d u et ot h eh y d r o p h o b i ca n di o n i cn a t u r eo ft h ec o r e ，t h e p i em i c e l l e sc a nn o to n l yi n c o r p o r a t et h ew a t e ri n s o l u b l ed r u gt h r o u g hh y d r o p h o b i c i n t e r a c t i o n ，b u ta l s oi n c o r p o r a t ei o n i cd r u gt h r o u g he l e c t r o s t a t i ci n t e r a c t i o n s m o r e o v e r , t h i s s y s t e mh a sb e e ns u c c e s s f u l l yu s e df o r t h ed e l i v e r yo fc h a r g e dd r u g ss u c h a s o l i g o n u c l e o t i d e s ，d n a ，a n de n z y m e s i nt h i sp a p e r ，d o u b l eh y d r o p h i l i cb l o c kc o p o l y m e r s ，p o l y ( n v i n y l p r r o l i d o n e ) 一 河南人学2 0 0 6 级研究生硕上学位论文：罗亚莉 b l o c k p o l y ( s t y r e n e a l t e r m a l e i ca n h y d r i d e ) ( p v p b - p s m a ) ，p o l y ( n v i n y l p r r o l i d o n e ) - b l o c k p o l y ( n ，n d i m e t h y l a m i n o e t h y lm e t h a c r y l a t e ) ( p v p b p d m a e m a ) a n dp o l y ( n v i n y l p r r o l i d o n e ) 一b l o c k p o l y ( 2 一a c r y l a m i d o 一2 一m e t h y l 一1 一p r o p a n e s u l f o n i ca c i d ) ( p v p b p a m p s ) w e r es y n t h e s i z e db yr e v e r s i b l ea d d i t i o n - f r a g m e n t a t i o nc h a i nt r a n s f e r ( r a f t ) p o l y m e r i z a t i o n i na q u e o u sm e d i a ，ap a i ro fo p p o s i t e l y c h a r g e dd i b l o c kc o p o l y m e r s c o u l ds e l f - a s s e m b l ei n t os t a b l ea n dn a r r o wd i s t r i b u t i o np i cm i c e l l e s t r a n s m i s s i o n e l e c t r o nm i c r o g r a p h s ( t e i v oa n dd y n a m i cl i g h ts c a t t e r i n g ( d l s ) a n a l y s i ss h o w e dt h a t t h em i c e l l e st ob es p h e r i c a l l ys h a p e dw i t hm e a nh y d r o d y n a m i cd i a m e t e r i na d d i t i o n ，t h e p i cm i c e l l e sd i s p l a ya b i l i t yt or e s p o n s et oe x t e r n a ls t i m u l i a l lo ft h e s e sf e a t u r e sa r e q u i t ef e a s i b l ef o ru t i l i z i n gi ta san o v e li n t e l l i g e n td r u gd e l i v e r ys y s t e m i no r d e rt o a s s e s si t sa p p l i c a t i o ni nb i o m e d i c a la r e a ，r e l e a s ep r o f i l e so fc o e n z y m ea ( c oa ) o rf o l i c a c i d ( f a ) f r o mp i cm i c e l l e sw e r es t u d i e du n d e rd i f f e r e n tc o n d i t i o n s t h er e s u l t so f e x p e r i m e n ti n d i c a t et h a tt h ep i cm i c e l l e sh a v em a r k e dd r u gr e l e a s eb e h a v i o ro nt h e w a t e r - s o l u b l ed r u g k e y w o r d s ：p o l y e l e c t r o l y t e ；b l o c kc o p o l y m e r ；p i cm i c e l l e s ；p ha n ds a l tc o n c e n t r a t i o n s e n s i t i v i t y ；d r u g - c o n t r o l l e dr e l e a s e i v 关于学位论文独立完成和内容创新的声明 本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是 本人在导师的指导下独立完成酌，对所研究的课题有新酌见解。据我所知，除 文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包括其他人为荻得任何教育、科研机构的学住或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意： 学住孝请冬，、( 擘隹论文作者) 釜名：翌垩菊 2 审9 专年j 么月胪曰 关于学位论文著作权使用授权书 本人经河南大学审核批准扳子硕士学位。作为学位论文酌诈者，本人完全 了解并同意河南大学有关保留。椎堋学住论文的要求，即河南大学有权向国家 图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文( 纸质文 本和电子文本) 以供公众检素、查阅? 5 本i 人授权河f 南犬学出于宣扬、展览学校 学术发展和进行学术交流等目? 的磁：可弘采取影印：缩印、扫描和拷贝等复制手 段保存、汇嫡学位论文( 纸质文本希电子文本) 。 ( 涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书) 学位获得者( 学位论文作者) 釜名：翌垩盔 叭，c 年6a 阻 学位论文指导教师签名： 溺南人学2 0 0 6 级砑究生硕 j 学位论文：罗两莉 1 药物控制释放简介 1 1 药物控制释放的意义 第一章绪论 药物的控制释放是- f l 新兴的交叉学科，药物控制释放技术就是将药物或其 他的活性物质与适当的载体按一定的形式制成制剂，控制药物在人体内吸收、代 谢以及排泄的过程。使药物按设计的剂量，在要求的时间范围内以一定的模式在 体内释放或使药物在指定部位释放而达到治疗某种疾病的目的 1 。 与传统给药方式相比，药物控制释放的优势 2 ，3 在于：( 1 ) 使药物在血液中 保持对疾病治疗所需的最低浓度，避免了常规给药中药物浓度偏高或偏低现象的 发生，解决了药物浓度偏高时药物中毒、偏低时治疗无效的问题；( 2 ) 提高了药 物的生物利用度。控制释放的药物利用率可达8 0 9 6 9 0 ，而常规给药方式药物利用 率仅为4 0 一6 0 ，这对于价格昂贵的药物，如胰岛素等有重要的意义；( 3 ) 控制释 放体系的释放时间长短可以调节，特别是对于需要长时间用药的患者，避免了频 繁给药的痛苦；( 4 ) 可将药物靶向输送到目标部位，满足了患病部位的药物需求， 减少了用药量，降低了药物的毒副作用强度；( 5 ) 方便体内半衰期短的药物，如 多肽和蛋白质类药物的给药。 鉴于以上原因，药物控制释放体系的出现引起了人们的重视。尤其是近几十 年来，在药学，医学，生物学以及材料学等相关学科的推动下，更是得到了飞速 的发展，也成为近年来国际范围内研究生的热门领域之一。 1 2 药物控制释放体系的分类 从剂型上划分，药物的控制释放一般分为高分子包囊体系、脂质体体系、胶 束体系、凝胶体系及电纺丝超细纤维体系。 河南大学2 0 0 6 级研究生硕i 学位论文：罗莉 1 2 1 高分子包囊体系 长期以来，高分子包囊一直是药物控制释放领域中研究最为活跃的一个体系。 天然高分子包囊材料为可胶凝的胶体材料，如明胶、阿拉伯胶及淀粉等，这类包 囊材料无毒、成膜性好、稳定性好，且与人体具有良好的相容性。半合成高分子 包囊材料有甲基纤维素、乙基纤维素及醋酸纤维素，其特点是毒性小、粘度大、 成盐后溶解度增加，但易水解，需临用时配制。合成高分子包囊材料为种类最多 的包囊材料，它们的成膜性能好、化学稳定性好、且膜的性能可通过多种手段调 节 4 。而采用纳米尺度的模板制得的纳米胶囊 5 7 ，可通过静脉或肌肉注射实现 在肝、脾、骨、髓、淋巴等组织的集中分布，能进入感染发炎部位的毛细血管内 皮组织，实现被动靶向。纳米胶囊静脉给药可以延长药物的循环时间，克服微胶 囊控释常见的初期急剧释放和后期不能完全释放的缺陷。特别是通过在胶囊表层 沉积特别设计的高分子，可以避免巨噬细胞吞噬，提高药效，还能通过联接特殊 配体，强化对特定器官、癌细胞的主动靶向作用 8 。从载药方式来看，高分子包 囊药物释放体系可分为贮存式和基体式两种结构( 图1 ) 。贮存式结构的药物集中 在内层，其外层为由高分子材料制成的膜，用于该控释系统的高分子材料一般为 疏水性线形生物降解高分子，包埋药物后制成埋植剂、微球制剂。基体式结构的 药物则是均匀地分散于微胶囊内，其药物可以呈单分散，也可以呈一定聚集态结 构分散于高分子基体中，药物通过扩散作用并协同高分子的降解作用释放。这两 种结构会对药物释放产生不同的影响。 贮存式 基本式 图1 两种类型的体系 f i g 1t h ed r u gl o a d i n go fp o l y m e r i cm i c r o c a p s u l e s 河南大学2 0 0 6 级研究生硕士学位论文：罗亚莉 最早采用高分子包囊体系作为药物载体出现在2 0 世纪6 0 年代，f o l k m a n 等以 硅橡胶作为包裹材料，将用来调节心脏功能的局部麻药利多卡因( 1 i d o c a i n e ) 装在硅 橡胶微囊中。研究结果表明，药物在较长时间内缓慢释放，治疗效果令人满意。 但问题是人们发现有机硅材料在长期的使用后会诱发癌变，因而对这类材料的安 全性提出了异议。2 0 世纪7 0 年代初期，y ；o l l e s 等率先将p l a ( 聚乳酸) 用作药物的 长效缓释制剂载体，由此开始了生物降解型高分子包囊药物释放体系的研究。近 年来，随着可生物降解高分子的迅猛发展，以p l a 和p l g a ( 乳酸与乙交酯共聚物) 为主要载体的微包囊和纳米包囊的研究得到了广泛而深入地开展 9 一1 2 。这类材 料可被用作一些半衰期短、稳定性差、易降解及毒副作用大的药物控释载体，有 效地增加了给药途径，减少给药次数和给药量，提高药物利用度，减少了药物对 肝、肾等的副作用。a l l e m a n n 等 1 3 用聚d l - 丙交酯( p d l l a ) 包裹1 4 c 标记的 沙伏塞平( 1 4 c s a v o x e p i n e ) 制成0 8 1 t i n 的微球制剂，通过肌肉注射、静脉注射观察 药物在小鼠体内的分布和清除时间。肌肉注射未包裹的药物在1 d 内被清除掉5 0 ， 而药物微球在注射后第5 天仍保留5 0 ，血液中1 4 c 在一周内维持在较恒定水平， 证实聚合物微球制剂具有明显的缓释作用。在国内，z h o n g j u nw a n g 等 1 4 】采用层 层自组装法制备了中空的d n a 聚l 赖氨酸( p l l ) 微囊，并用戊二醛对胶囊进行 了交联。用葡聚糖作为模型药物，其在微囊中的包埋率可达到7 8 。通过改变酶的 浓度或交联度，可以实现对葡聚糖及d n a 的缓释。 由微胶囊包裹的高分子药物可以控制药物的释放时间，降低药物毒副作用， 实现药物的靶向输送，将药物用高分子材料包裹，使药物进入到人体后在一定的 时间内释放，达到对药物治疗剂量进行有效控制的目的。与其它药物释放体系相 比，它增加了药物与基体材料之间的相互作用力，因而更为稳定可靠，易于药物 贮存。而且由于包囊具有很大的比表面积，因而也增加了药物的有效性。高分子 包裹的优点还包括可屏蔽药物的刺激性气味，延长药物的活性，控制药物释放剂 量，提高药物的疗效，大大减少服药次数，并且可以降低药物的成本，拓宽给药 途径等。但是高分子包囊也存在着药物控制释放的重复率低、药物突释等问题， 而且，在制备过程中，粒子有可能发生凝聚及破裂 1 5 。 河南大学2 0 0 6 级研究生硕一 j 学位论文：罗砸：莉 1 2 2 水凝胶药物释放体系 自从1 9 6 0 年w i c h t e r l e 等( 1 6 首先报道交联的甲基丙烯酸羟乙基酯水凝胶以 来，水凝胶因其具有很高的吸水性和很好的生物相容性而受到人们的关注，目前 已成为药物释放体系研究的热点之。水凝胶是一种电中性或离子性高分子聚合 物，其中含有亲水基o h 、一c o o h 、一c o n h 2 、s 0 3 h 。它是由高分子之间通过共 价键、氢键、范德华力或者物理缠结等作用使之交联形成一种三维空间网络。由 于其在生理条件下，可吸水膨胀1 0 一9 8 ，并在骨架中保留相当一部分水分，因而 具有优良的理化性质和生物学性质 1 7 。其中，具有感知能力的水凝胶能感知环 境的微小变化而发生可逆性体积相变或溶胶一凝胶( s 0 1 g e l ) 相变，不仅作为一种理 想的自调式给药系统，而被应用于智能型给药系统中，而且还可应用于人工肌肉、 温敏开关、固定化细胞或固定化酶、物料萃取等领域中 1 8 2 0 。作为药物载体， 它既能保护药物不被酶解或被胃酸破坏，又可以通过改变水凝胶的结构控制药物 释放 2 1 。此外，水凝胶还具有以下特点：( 1 ) 比其他生物材料更柔软，粘度与橡 胶类似，含水量相对较高，更接近活体组织：( 2 ) 界面张力低，几乎不从体液中吸 收蛋白质；( 3 ) 能吸收大量的水( 超过自身重量的2 0 ) 溶胀，并维持自身三维立 体结构，同时退溶胀后具有结构记忆功能；( 4 ) 不同大小的药物分子可通过扩散作 用进出水凝胶。因此，水凝胶在口服、鼻腔、口腔、直肠、眼部、注射等给药途 径具有较大的应用潜力 2 2 ，2 3 。 一般来说，亲水凝胶包埋药物的主要方式 2 4 有三种：( 1 ) 将药物与凝胶直接 混合；( 2 ) 预先将药物与单体混合，然后通过交联剂交联；( 3 ) 预先制备好凝胶，再 浸入药物溶液中，待吸附饱和后真空干燥。主要应用于以下三个方面：大分子药 物( 如胰岛素、酶) ：不溶于水的药物( 如类固醇) ；疫苗抗原的控制释放。k i s s e l 等 2 5 将聚酯( a ，如聚丙交酯、聚已交酯或聚己内酯) 和p e o ( b ) 共聚形成 a b a 型三嵌段共聚物，此共聚物在水性介质中可快速溶胀成水凝胶，可有效结 合大分子物质并对其有一定的保护作用，可在体内进行生物降解，故可用作蛋白 质多肽类药物的给药载体。g o n g 等 2 6 通过开环聚合法制备了一系列生物可降解 三嵌段共聚物聚( 乙二醇) 一聚( 己内酯) 一聚乙二醇( p e g p c l p e g ，p e c e ) ， 4 j i i 南人学2 0 0 6 级研究生硕j j 学位论文：罗哑莉 当溶液浓度大于临界凝胶浓度时，p e c e 水溶液随温度的增大而出现溶胶一凝胶一 溶胶转变，此类水凝胶可望作为蛋白质、多肽等大分子药物的控释载体，也可望 作为伤口愈合不留伤疤的医用敷料 2 7 。 近几年来，对温度变化能产生响应的温度敏感型水凝胶以及对酸度变化能产 生响应的p h 敏感型水凝胶，因其可有效地控制药物释放的速度、时间及释放部位， 而被广泛应用于药物控制释放载体。温度敏感型水凝胶又可分为热胀温度敏感性 水凝胶和热缩温度敏感性水凝胶。n 一异丙基丙烯酰胺( p n i p a a m ) 水凝胶是目前研 究最多的热缩温度敏感性水凝胶，作为一种新型的阴离子温敏性智能高分子，n 一 异丙基丙烯酰胺具有较低临界溶解温度( l c s t ) ，在这个温度( 3 2 。c ) 或高于这个 温度时，n 一异丙基丙烯酰胺在一个相当宽的浓度范围内可以吸水溶胀，而当低于这 个温度时，n 一异丙基丙烯酰胺又剧烈收缩而失水 2 8 。基于n 一异丙基丙烯酰胺水 凝胶这种对随环境温度变化而发生溶解和溶胀状态突变的特殊性质，可以通过温 度调节，使n 一异丙基丙烯酰胺水凝胶能够实现有效进行药物吸附和释放控制 2 9 ，3 0 。p h 敏感水凝胶最早是由t a n a k a 3 1 在7 0 年代中期测定陈化后的丙烯酰 胺凝胶的溶胀比时发现的，其后，各种此类研究迅速发展。p h 敏感水凝胶的大分 子骨架中通常含有可离子化基团，诸如酸性的磺酸、羧酸基团，碱性的伯胺、仲 胺、季胺等基团。由于这些基团可随溶液介质p n 值变化而产生不同的离子化程度， 引起不连续的溶胀体积变化，从而导致水凝胶性能的变化，显示出p h 敏感性。p h 敏感性的存在对于不同给药部位和作用部位提供了更多的选择，在体内具有靶向 性优势。 2 0 0 4 年，h e 等 3 2 设计了一种释药系统，包括一个具黏附功能的储药器和双 层的水凝胶门。双层门由聚h e m a 和聚甲基乙烯酸一g 一乙烯乙二醇 p ( m a a g e g ) 分别形成的两层水凝胶层构成。通过p ( m a a g e g ) 和ih e m a 在不同条件下溶胀速 率的差异来控制双层门的开启或关闭。该系统能自动在最有效的部位，最恰当的 时机释放出最适量的药物从而将药物的毒副作用降到最低。贺艳丽等 3 3 采用己 二酸二酰肼( a d h ) 交联透明质酸( h a ) 译j j j 备载药水凝胶膜，鉴于体内h a a s e 对h a 的分解作用，因此在药物释放时还存在h a 的溶蚀机制。这种水凝胶膜的优点在 w 南大学2 0 0 6 缎研究生硕l 学位论文：罗亚莉 于，它既可以通过控制交联剂的量调节凝皎膜的缓释性能，还具有生物可降解性 和良好的生物相容性，优于非降解性多聚物药物载体。但凝胶膜交联程度的提高 会导致其生物相容性降低。这种由交联透明质酸衍生物制备的水凝胶膜对一些非 水溶性药具有较好的缓释作用，是一种有开发前景的药物载体。我们课题组 3 4 也在这一方面做了相关工作，合成了温度及p h 双重敏感水凝胶一羧甲基壳聚糖- n ， n - 二甲氨基甲基丙烯酸z - , - - 醇酯半互穿网络水凝胶，并利用该凝胶为载体对模拟 药物辅酶a 进行包埋，分别在模拟的胃液和肠液中、3 7 下进行体外释药研究。 结果表明所制各的水凝胶在作为药物释放体统方面具有潜在价值。 1 2 3 胶柬药物释放体系 l 丧望程囊差箨鬻l 臣磊i 甬云_ 匠网 i 供立体稳定作用ll 疏7 k 内核：旬寡药物i 骂羚 在水介质中自组装蕙爿氆鼢 苌粼 碟：雁溺 图2 两亲性嵌段共聚物自组装形成纳米胶柬 f i g 2p o l y m e r i cm i c e l l e sf o r m e db ya m p h i p h i l i cb l o c ke o p o l y m e r 胶柬( m i c e l l e ) 指在溶液中由若干溶质分子或离子缔合形成的肉眼不可见、以疏 水基团为内核、亲水基团为外壳的分子有序聚集体 3 5 。在内核与外壳之间的c h 2 基团构成了栅栏层( p a l i s a d e s ) 。亲水链相斥和疏水链相吸是表面活性剂胶柬形成的 主要驱动力。胶束通过两个过程迅速解离和重新形成：一是一个胶束放出、又结 合一个表面活性剂分子的微秒级过程；二是胶束解体和重组的毫秒级过程。与小 分子表面活性剂的自组装原理相似，两亲性嵌段共聚物的亲水、疏水嵌段的溶解 性存在极大差异，在水性环境中能白组装形成亚观范围的聚合物胶束。这种胶束 河南入学2 0 0 6 级研究生硕- j 学位论文：罗疆莉 具有相对较窄的粒径分布及独特的核壳结构，如图2 所示。疏水链段之间由于疏 水作用而聚集成胶束的内核，外壳则由亲水链段形成刷状结构，这些亲水链段通 常具有生物相容性并对胶束分散在水中起立体稳定作用，在亲水链段末端还可引 入具有靶向功能的组分 3 6 。 胶柬的一个重要性质就是它的增溶作用，它能增加油溶性药物在水中的溶解 能力，因而成为输送油溶性药物的一个重要载体。同其它的载体相比，它具有自 身的许多优点：可以增加药物的生物利用程度，降低毒副作用；延长了药物在体 内血液中的循环时间，在更长的时间范围内维持了血液所需的药物浓度 3 7 ，3 8 ； 内核载药量大，在人体内分布主要粒子大小和粒子表面性质决定，与内核包裹的 药物无关 3 9 ，4 0 。粒径较小的聚合物胶束，不容易被巨噬细胞吞噬，可以延长在体 内的时间，具有优良的组织透过性尤其是可在有渗漏性血管的组织( 如肿瘤、炎 症区或梗死区) 聚集，即所谓增强透过和滞留( e n h a n c e dp e r m e a b i l i t ya n dr e t e n t i o n e p r ) 效应，因而具有天然的被动靶向作用。粒径大的聚合物胶束也有被动靶向作 用，但主要浓集于巨嗜细胞丰富的肝、脾等部位 4 1 。 。 聚合物胶束的制备方法通常有以下三种：( 1 ) 对于在常温或较高温度下水溶性 较好的两亲性共聚物，可将其直接溶解于水或水溶液中( 如磷酸盐缓冲溶液) ，在 大于临界胶束浓度时即可形成透明澄清的胶束溶液。( 2 ) 对于水溶性差的聚合物， 先将其溶于能够与水互溶的有机溶剂中，然后通过透析法或挥发的方法除去有机 溶剂，在此过程中，聚合物逐渐形成胶束并在水中稳定存在 4 2 。( 3 ) 一些具有特 殊性质的共聚物还可通过改变外界条件，如温度、离子强度和p h 值等方法诱导胶 束形成 4 3 。所形成的聚合物胶束可分为无交联胶束、核交联胶束、可降解胶束、 核与壳间以非共价键连接的胶束以及壳交联胶束，其中壳交联胶束又有两亲性壳 交联纳米胶束、可逆两亲亲水壳交联胶束以及疏水壳交联纳米胶柬。对于无交联 胶束，其分子间均以非共价键缔合，因而容易受外界条件的影响，如溶剂、p h 值 和温度等。可降解胶束是指由开环聚合物聚羟乙酯( p g a ) 、聚乳酸( p l a ) 和聚 己内酯( p c l ) 等具有良好生物相容性和生物降解性的聚合物与亲水性聚合物形成 的共聚物，在水溶液中胶束化后其胶束仍具有可降解性。p c l 、p l a 和p g a 具有 河南人学2 0 0 6 级研究生硕 一学位论文：罗亚莉 不同的降解速率，可通过改变相对分子质量及其分布、组成比例及与亲水聚合物 的比例达到控制降解速率的目的。其降解速率还与外界条件如酶浓度紧密相关， 通过核降解制得的中空胶束载药量大大增加，很适合作为药物载体，如l i u 等 4 4 通过不同方法制得了中空胶束。壳交联胶束是当前研究较多的一种胶束，它是由 壳层带有双键的分子间进行自由基聚合反应或者在带有反应性基团( 如羧基) 的分 子中加入交联剂交联而成。如聚异戊二烯一b - 丙烯酸的嵌段共聚物在水中形成聚合 物胶束之后，在卜( 3 l 二甲氨基丙基) 一3 一乙基碳化二亚胺的作用下，丙烯酸和2 ， 2 ，- ( 乙二氧) 双乙基胺之间缩合形成了壳交联的聚合物胶束 4 5 。通过对胶束的壳 进行了交联，胶束的稳定性得到了提高，而胶束的核仍旧保持一定的流动性。亲 油性核可以装载大量脂溶性药物，而交联的壳可以保护药物不被外界环境所破坏， 药物可以缓慢从胶束内部释放出来，避免了高浓度药物对人体的直接刺激，因此 很适合作为药物载体。在交联壳上引入具有识别功能的指示分子，药物可以被定 向地传送到病变部位，达到主动靶向的作用。 l t2 4 脂质体药物释放体系 脂质体是磷脂依靠疏水缔合作用在水中自发形成的一种分子有序组合体，为 多层囊泡结构，每层均为类脂双分子膜，层间和脂质体内核为水相，双分子膜间 为油相。它是最早用于靶向给药的载体，因其生物相容性好，载药及靶向效果明 确，长期活跃在靶向制剂研究领域 4 6 。作为抗癌药物载体，它具有能增加与癌 细胞的亲和力，克服耐药性，增加癌细胞对药物的摄取量，减少用药剂量，提高 疗效、减少毒副作用等特点。由于双分子膜表面由亲水基组成，具有亲水性，因 而也能负载亲水性药物。各种具有不同水溶性的高毒性药物如抗癌药、抗生素类 药、抗真菌类药、抗寄生虫类药、蛋白质或多肽类药物均可借助于脂质体为载体 而安全有效地应用于临床治疗。同时还可将单克隆抗体连接到脂质体上，借助于 抗原与抗体的特异反应，将载药脂质体定向送入。也可以将基因载入脂质体中， 利用脂质体特殊的运载功能实现基因修补。此外，纳米脂质体药物载体还具有以 下优点 4 7 4 9 ：( 1 ) 由磷脂双分子膜包覆水相囊泡构成，生物相容性好；( 2 ) 对所 载药物有广泛的适应性，水溶性药物载入内水相，脂性药物溶于脂膜内，两亲性 8 河南人学2 0 0 6 级研究生硕士学位论文：罗莉 药物可插于脂膜上，而且同一个脂质体中可以同时包载亲水和疏水性药物；( 3 ) 磷 脂本身是细胞膜成分，无毒，生物利用度高，不引起免疫反应；( 4 ) 脂质体通过细 胞内吞和融合作用，可直接将药物送入细胞，防止体液对药物的稀释和被体内酶 分解破坏；( 5 ) 脂质体是两性分子的集合，它的大小、电荷、成分和分子结构容易 控制。 根据药物的性质，可将药物包裹在脂质体的不同部位。一般亲水性药物包裹 在脂质体内部的水室中，疏水性药物包裹在构成膜的磷脂双层中。此外，一些药 物还可以附着在膜的表面上 1 5 。脂质体是一种定向药物载体，属于靶向给药系 统的一种剂型。它具有类细胞结构，进入人体后主要被网状内皮系统吞噬而激活 机体的自身免疫功能，并通过改变被包封药物的体内分布，选择性地浓集定位于 单核一巨噬细胞丰富的肝、脾、肺、骨髓等组织器官中，使这些部位肿瘤组织中的 药物浓度高于正常组织，达到有效抑制瘤的浓度，从而提高药物的治疗指数，减 少药物的治疗剂量和降低药物的毒性 5 0 ，5 1 。此外，由于脂质体主要辅料为磷脂， 而磷脂在血液中消除极为缓慢，所以脂质体药物在血循环系统保留时间长，从而 使病灶部位得到充分治疗。张杰等 5 2 以双长链烷基磷酸酯为脂质体膜材，聚季 铵化合物为“网袋”材料，利用离子间亲合复配作用，通过逆相蒸发法制备网络 化脂质体。他们利用偏光显微镜观察并拍摄了脂质体形态，研究了脂质体对抗肿 瘤药物5 一氟尿嘧啶的包封率及释药性能。结果表明，所合成的膜材制成载药脂质 体后在6 0 h 内有较好的缓释效果。l e r o u x 等 5 3 用n i p a m ，m a a 和丙烯酸十八 酯三种单体合成疏水性共聚物，然后与蛋黄卵磷脂胆固醇脂质体在脂类水合介质 中培养1 2 h 得到脂质体一共聚物络合物。体外释放试验表明，在3 7 c 时，载多柔比 星的脂质体在p h 为4 5 - 5 0 时能在5 r a i n 后基本释放完全；当p h 5 5 时，释药 速率迅速减慢；p h 6 5 时几乎不释放。说明该系统有较好的p h 感应性，在治疗 恶性肿瘤方面可能具有实际应用价值( 脂质体被内化后快速释放药物) 。 尽管脂质体作为一种新型的药物载体，越来越受到广大学者的重视，然后它 依然具有一定的局限性，如脂质体的酯键易水解，化学稳定性差。虽然通过脱水 后，得到干燥的脂质体，稳定性可以大大提高，然而由于体内的凝聚造成药物的 9 河南大学2 0 0 6 级研究生硕上学位论文：罗巧莉 泄漏，使药物在到达患病部位前就被释放，造成疗效的下降。此种化学及物理的 不稳定性成为限制脂质体广泛应用的主要原因 5 4 5 6 。此外，对于脂质体药物释 放系统而言，合适的消毒方法也是一个主要的挑战。因为磷脂分子会被热分解， 因此对于通常的消毒方法中的热、辐射或化学消毒剂都非常敏感。同时，这种体 系还存在着载药量低、药物释放太快及可储存性差等缺点。因此，要使脂质体成 为一种理想的药物载体以广泛地在临床上应用，还需进一步的研究。 1 2 5 电纺丝超细纤维体系 电纺丝超细纤维体系是药物控制释放领域中一个全新的剂型，它不但能将固 体药物以颗粒形式封装入纤维内，还可以将液体药物以双层纤维或链珠状纤维形 式进行封装 5 7 。而且这种制备技术简单，条件温和，在纺丝过程中能够使药物 均匀地分散到聚合物纤维中，从而有效地避免了活性成分的变性失效。若在同一 个纺丝过程中不断变化纺丝液的组成，还可实现多层梯度材料的制备，满足对组 织微观结构的仿生要求 5 8 。而且，通过调节加工参数，可以控制药物的释放速 率和释放周期，从而有效实现对药物的控制释放。目前，电纺载药纤维主要用在 抗生素、抗癌、抗肿瘤、抗真菌类药物的释放上，此外还用于伤口护理、植入器 材的包覆，以及手术后防止粘连和感染的纱布等。z h a n g j i n g 5 9 等在聚乳酸( p l l a ) 溶液中分别添加各种表面活性剂( 阴离子活性剂、阳离子活性剂非离子活性剂) ，并 将一种药物溶入溶液中，对混合溶液进行电纺丝，得到了均一结构的纳米纤维， 所形成的纳米纤维直径要小，表明药物已经融入p l l a 中。用k 蛋白酶将p l l a 分解，随着p l l a 的分解，含在其中的药物成分也就逐渐释放出来，而且药物释 放速度与p l l a 的分解速度有关。景遐斌 6 0 等将阿霉素溶解在可生物降解高分 子的溶液中进行静电纺丝，形成包裹有阿霉素的超细纤维无纺布或纤维毡。所制 得的载药纤维直径可控制在0 1 。2 o p m ，载药量可根据需要进行调整。阿霉素随着 纤维载体的降解而缓慢释放，并基本遵循零级动力学，从而避免了初期突释所产 生的危害。纤维载体本身完全生物降解，没有毒副作用。这种剂型特别适用于肿 瘤手术的局部化疗。 i 口南人学2 0 0 6 级研究生硕+ 学位论文：罗弧莉 2 聚电解质复合物在药物控释中的应用 聚电解质是一类带有阴离子或阳离子、易溶于水、在水溶液中能电离为带电 荷大分子聚离子( p o l y i o n ) 和带相反电荷小分子抗衡离子的高分子化合物 6 1 。聚 电解质兼有高分子长链和小分子电解质电离的双重结构特征 6 2 ，具有普通高分 子所不具备