（药剂学专业论文）光交联聚醚酐凝胶纳米粒的制备及包载疏水性药物研究.pdf

中文摘要 本研究通过制备一种具有交联疏水内核亲水外壳结构的可降解性聚醚酐凝 胶纳米粒( g e ln a n o p a r t i c l e s ，g n p ) ，以克服聚合物胶束在大量体液稀释下会解缔 合等不稳定性问题，并将其用于增溶疏水性药物。文中通过改变p e g 链段长度 和加入疏水性单体来调节凝胶纳米粒的结构与亲水疏水性，并最终影响凝胶纳米 粒的降解和载药性能。 本研究首先成功合成了两亲性可光交联醚酐大分子单体和两种疏水性可光 交联单体，分别用红外和核磁进行了结构表征；然后采用乳液光聚合制备了聚醚 酐凝胶纳米粒，观察其形态基本为圆球或椭圆球状，而加入疏水性单体硬脂酸单 丙烯酸酐( m o n o a c r y l i cs t e a r i ca c i d ，m s a ) 后凝胶纳米粒具有了较明显的核壳结 构，激光粒度仪测定其粒径为3 4 0 6 7 0n m ，x 射线衍射显示凝胶纳米粒中p e g 链段结晶度降低，m s a 以无定形态接枝于内核网络中，凝胶纳米粒能在较短时 间内完全降解，并可通过p e g 链段长短调节其降解速率。 通过原位或后包合的方法将模型药物吲哚美辛( i n d o m e t h a c i n ，i n d ) 包载于 凝胶纳米粒中，通过红外验证了吲哚美辛在原位包载过程中未发现化学变化，激 光粒度仪测定出载药凝胶纳米粒的粒径比空白凝胶纳米粒有所增加，x 射线衍射 结果验证了原位载药可使吲哚美辛以无定形态高度分散于内核网络中，而后包载 药则仍有部分药物以结晶态存在。载药量和包封率受醚酐单体种类和内核疏水性 等因素影响，本文中最高可达6 5 左右。体外溶出结果显示，纯醚酐单体制得载 药凝胶纳米粒的溶出速率和溶出量比原料药有明显增加，且随着p e g 链段增长 而更明显；但加入m s a 后，释药速率明显减缓，且出现释药不完全现象；这表 明药物的溶出与凝胶纳米粒亲水外壳厚度和内核交联度及疏水性密切相关。而溶 解度结果显示六种凝胶纳米粒都能不同程度的增溶吲哚美辛，提高其溶解度。 综上结果，此具有疏水交联内核亲水外壳的聚醚酐凝胶纳米粒在增溶和输 送难溶性药物上具有一定的潜力。 关键词：核壳结构，凝胶纳米粒，聚醚酐，吲哚美辛，增溶 a b s t r a c t b i o d e g r a d a b l ep o l y ( e t h e r - a n h y d r i d e ) g e ln a n o p a r t i c l e s ( g n p ) w i t hh y d r o p h o b i c c r o s s l i n k e dc o r e h y p h o p h i l i cs h e l ls t u r c t u r ew e r ep r e p a r e d ，w h i c hc o u l do v e r c o m et h e i n s t a b l ep r o b l e m so fp o l y m e rm i c e l l e s ，s u c ha sd i s i n t e g r a t i o nb yd i l u t i o ni nt h eb o d y , a n dc o u l db eu s e dt os o l u b i l i z e h y d r o p h o b i cd r u g s t h e s t r u c t u r ea n d h y d r o p h i l i c i t y h y d r o p h o b i c i t yo fg n pw a sm o d i f i e db yc h a n g i n gp e g c h a i nl e n g t h a n da d d i n gh y d r o p h o b i cm o n o m e r s ，w h i c hc o u l df i n a l l ya f f e c tt h ed e g r a d a b i l i t ya n d t h ed r u gl o a d i n gc a p a c i t yg n e a m p h i p h i l i cp h o t o c r o s s l i n k a b l ee t h e r - a n h y d r i d em a c r o m e r sa n dt w oh y d r o p h o b i c p h o t o c r o s s l i n k a b l em o n o m e r sw e r es y n t h e s i z e di n i t i a l l ya n dc h a r a c t e r i z e db yf t - i r a n d 1h n m r s p e c t r u m ，t h e np o l y ( e t h e r - a n h y d r i d e ) g e ln a n o p a r t i c l e sw e r ep r e p a r e d b ye m u l s i o np h o t o p o l y m e r i z a t i o nm e t h o d ，w h i c hw e r ef o u n dt ob es p h e r i c a lo r e l l i p t o i di ns h a p ea n dw i t ho b v i o u sc o r e s h e l ls t r u c t u r ew h e ns t e a r i cm o n o a c r y l i c a n h y d r i d e ( m s a ) w a sa d d e d t h ep a r t i c l es i z em e a s u r e db yl a s e rp a r t i c l ea n a l y z e r ( l p a ) w a s3 4 0 6 7 0n m t h ex - r a yd i f f r a c t i o no fg n ps h o w e dt h a tt h ec r y s t a l i t yo f p e gc h a i nd e c r e a s e da n dm s aw a sg r a f t e dt oc o r en e t w o r k si na m o r p h o u ss t a t e g n p c o u l dd e g r a d ei naf e wh o u r si nv i t r o ，a n dt h ed e g r a d a t i o nr a t ec o u l db et a i l o r e db y r e g u l a t i n gt h el e n g t ho fp e gc h a i n i n d o m e t h a c i n ( i n d ) w a sc h o s e dt ob et h em o d e lh y d r o p h o b i cd r u g s ，w h i c hw a s e n t r a p p e di nt h eh y d r o p h o b i cc r o s s l i n k e dc o r eb yi ns i t uo rp o s te m b e d d i n gm e t h o d t h ef t - i ro fi n di ns i t ul o a d e dg n ps h o w e dt h a tt h e r ew a sn oc h e m i c a lc h a n g eo f i n ds t r u c t u r ed u r i n gt h ep r e p a r a t i o n i n d i c a t i n gt h a ti n dk e ：p t s t a b l ed u r i n gt h e e n t r a p m e n t t h ep a r t i c l es i z eo fi n dl o a d e dg n pm e a s u r e db yl p ab e c a m es l i g h t l y l a r g e rt h a nt h a to fb l a n kg n et h ex r a y d i f f r a c t i o ns h o w e dt h a ti n dw a sh i g h l y d i s p e r s e di nt h eh y d r o p h o b i cc r o s s l i n k e dc o r ea n ds t a y e di na m o r p h o u so rm o l e c u l a r s t a t ew h e ni ns i t ul o a d e di ng n p , w h i l es o m eo ft h el o a d e di n ds t a y e di nc r y s t a ls t a t e w h e ni tw a sp o s te m b e d d e di ng n et h ed r u gl o a d i n ga n de n c a p s u l a t i o ne f f i c a c yo f i n db yi n s i t um e t h o dw a sa f f e c t e db ym a n yf a c t o r s ，s u c ha st h ed i f f e r e n t e t h e r - a n h y d r i d em a c r o m e r sa n dt h eh y d r o p h o b i c i t yo ft h ec o r e ，w h i c hc o u l db ea s h i g ha s6 5 i nt h i st h e s i s t h ei nv i t r or e l e a s eb e h a v i o ro fi n dl o a d e dg n ps h o w e d t h a tg n p p r e p a r e db ye t h e r - a n h y d r i d em a c r o m e r sc o u l di m p r o v et h ed i s s o l u t i o nr a t e g r e a t l y , e s p e c i a l l yt h eg n pp r e p a r e db yl a r g e rw e i g h tm a c r o m e r s b u tt h ed i s s o l u t i o n r a t ed e c r e a s e do b v i o u s l ya n di n dc o u l dn o tb er e l e a s e dc o m p l e t e l ya f t e rm s aa d d e d t h ed i s s o l u t i o nr e s u l t si m p l i e dt h a td r u gd i s s o l u t i o nr a t ei s c l o s e l yr e l a t e dt ot h e h y d r o p h i l i cs h e l lt h i c k n e s sa n dc r o s s l i n k i n gd e n s i t ya n dh y d r o p h o b i c i t yo ft h ec o r e s i xd r u g sl o a d e dg n pc o u l ds o l u b i l i z ei n di nd i f f e r e n tl e v e l sb y m e a s u r i n g d i s s o l u t i o ni nw a t e r t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h e s en o v e lp o l y ( e t h e r - a n h y d r i d e ) g e ln a n o p a r t i c l e sw i t h h y d r o p h o b i cc r o s s l i n k e dc o r e - h y p h o p h i l i cs h e l la r ep o t e n t i a li ns o l u b i l i z i n ga n d d e l i v e r y i n gh y d r o p h o b i cd r u g s k e yw o r d s ：c o r e s h e l ls t r u c t u r e ，g e ln a o n a o p a t i c l e s ，p o l y ( e t h e r - a n h y d r i d e ) ， i n d o m e t h a c i n ，s o l u b i l i z a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨注盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志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。 学位论文作者签名：繇旨 签字日期：捌分年舌月予日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权叁鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：落钩 导师签名： 签字日期：细8 年6 月孑e t签字日期：圳年占月；日 第一章文献综述 第一章文献综述 有研究表明目前高达4 0 由高通量筛选法所得的具有显著活性的药物候选 体都是水难溶性的l lj ，并因此无法进入下一步的制剂研究。难溶性药物因其在水 中溶解度小，药物难以被机体吸收，会出现体内消除速度较快、血药浓度容易出 现峰谷现象、口服制剂生物利用度低、静脉给药时易造成血管阻塞和局部浓度过 高而引起副反应、难以实现剂型的多样化等诸多问趔2 1 ，因此提高难溶性药物的 溶解度和溶出速率成为改善其生物利用度的首要步骤。已报道的增溶方法除了制 备成可溶性的药物盐或可溶性的药物前体【3 1 、药物微粉化【4 ，5 1 、加入表面活性剂 6 1 、 固体分散体17 ，引、环糊精包合【9 ，1 0 】等传统方法外，近年来以聚合物为基础的纳米 级别药物载体来增加疏水性药物溶解度引起了广泛的关注，例如聚合物胶束、微 乳1 1 域纳米乳、脂质体 1 2 ，13 1 、生物可降解纳米粒【1 4 ，15 1 、微胶或纳米凝胶【1 6 ，1 刀等 用于增加难溶性药物的溶解度。 纳米载药系统在药物传递方面具有缓释、控释、保护药物、提高疗效降低毒 副作用等优越性。尤其是具有核壳结构的纳米药物载体引起了广泛的关注，其疏 水内核与疏水性药物相容性较大而可作为药物的储库，外部亲水外壳与体内水性 环境相容，可以使其逃避内皮网状系统的捕捉而延长在体内的循环时间，因而能 更有效地提高难溶性药物的溶解度和生物利用度，因此本章将综述具有核壳结 构的聚合物药物载体。 1 1 聚合物胶束 聚合物胶束由于其独特的核壳结构而具有增溶疏水性药物的作用，疏水内 核可通过化学的、物理的或静电相互作用包合药物分子而形成一个药物储库。聚 合物胶束根据内核相互作用可分为三类f 1 8 】：l 、通过疏水性相互作用形成的两亲 性胶束；2 、通过静电作用形成的聚离子型复合物胶束；3 、通过金属络合得到的 胶束；在本章中主要论述第一类由两亲性聚合物形成的胶束系统。 此类聚合物胶束稳定性较高，临界胶束浓度( c m c ) 值低，即使浓度很低 解缔合速率也很低，其作为药物载体的应用愈来愈受到重视，它们对疏水性或水 难溶性药物包封率高( 疏水性或水难溶性药物在疏水内核中的分配系数高) ，可 提高药物的稳定性和生物利用度，其粒径( 1 0 1 0 0n m ) 大于可以被肾排泄的程 第一章文献综述 度，小于可以被单核细胞非特异摄取的限度，从而在体内循环时间延长；具有优 良的组织透过性，尤其是在具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效应( 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 ne f f e c t ， e p r ) ，使得胶束具有天然的被动靶向作用【l9 。另一种靶向方式即主动靶向性， 在胶束表面结合具有特殊靶向性的配体，如抗体、凝集素、糖类、激素等，通过 不同组织中的特定受体与这些配体之间强的相互选择性，将药物更准确地输送到 靶部位 2 0 , 2 1 】。此外，人体的组织器官在病理过程中还可以表现出温度和酸碱度的 改变。利用这种变化，将具有温度敏感性或p h 敏感性【珏2 4 】聚合物形成的胶束， 可以使胶束中的药物在相关部位释放，而达到定的靶向作用。靶向性的药物输 送系统将可以大大降低药和对正常组织的伤害，并且增大了药物的最大耐受剂 量，大幅度提高治疗作用。 1 1 1 聚合物胶束的组成 亲水链和疏水链的长度适当的两亲性嵌段共聚物，在水中通过疏水链段的非 极性和疏水性相互作用而自行组装成聚合物胶束，疏水段组成胶束的疏水核芯， 而亲水段在胶束外形成亲水栅栏壳，使胶束具有球形核壳结构。要形成稳定的胶 束，疏水链段不易过短，一般疏水段分子量与亲水链段相当或稍小。 p e g 是最常用的外壳聚合物，分子量通常在1 0 0 0 1 5 0 0 0 范围，通过了f d a 认证，它具有良好的生物相容性和低毒性，水化后的p e g 可以在胶束外壳形成一 个致密的刷状聚合物长链，由于其良好的水溶性、高运动性和大的排外体积，p e g 降低了胶束内核的表面自由能并阻止了胶束之间的疏水性吸引，从而显示了位阻 稳定性；p e g 不易被蛋白或吞噬细胞识别，降低血液蛋白的黏附，从而延长胶束 在血液和组织内的滞留时间，保持有效的血药浓度，减少用药次数，提高治疗效 果。而另一种水溶性非离子化聚合物聚维酮( p v p ) 由于其良好的生物相容性也 可用作胶束外壳，且其具有冻干保护性，在粒子制备过程中需要冷冻干燥时具有 比p e g 更高的优越性，因为p e g 做胶束或纳米粒的冻干保护剂时会促进粒子聚合 而降低稳定性；此夕b p v p 还可与多种亲水或疏水制剂添加剂相互作用而增大胶束 的增溶能力1 2 5 1 。 两亲性嵌段聚合物中疏水性链段多是聚酯或聚氨基酸衍生物，聚乳酸 ( p l a ) 、一聚己内酯( p c l ) 和聚乙交酯是通过f d a 认证的可以用于人体的具有 生物可降解性和生物相容性的聚酯类材料；而聚氨基酸类如聚天冬氨酸( p a s p ) 、 聚天冬氨酸苄酯( p b l a ) 、聚谷氨酸( p g l u ) 等由于具有生物相容性、可降解性 和化学可修饰性也常用于药物输送，但必须是电荷中性或共轭成疏水部分才可以 在水中自组装成胶束，通过改变氨基酸的化学结构可以来调节它们的酶降解性和 第一章文献综述 免疫性程度幽。此外聚醚类如两亲性的泊络沙姆类也可以用制备两亲性胶束 2 7 j 。 1 1 2 载药聚合物胶束的制备 ( 1 ) 化学结合法 化学结合法是指药物分子与聚合物的疏水链官能团在一定条件下发生化学 反应，将药物共价结合在聚合物上，从而有效控制药物释放速度。y o o 掣2 8 】合成 了聚( 乳酸共羟乙酸) b 聚乙二醇( p l g a p e g ) 共聚物，将阿霉素( d o x ) 共价连接到p l g a 后制得载药胶束，载药量高于物理包埋法，释药速率明显减缓 ( 两周释药5 0 ，物理包埋法3 天内完全释药) ，且对h e p g 2 细胞的毒性大大增 加。k a t a o k a 掣2 9 】贝0 将d o x 通过糖苷基上的氨基与p e g p a s p 中天冬氨酸的侧链羧 基酰胺缩合结合到聚合物链段上，约5 0 的p a s p 羧基被结合，使得p a s p 链段足 够疏水而在水中自组装形成胶束，并进一步用其物理包埋d o x 。但由于酰胺键 过于稳定，p e g p a s p d o x 在含有兔血清的体外介质中只缓慢降解、缓慢释放 d o x ，体内实验则显示无法释药【3 0 】。这说明药物同核芯聚合物共价键结合，药 物可能被胶束过分稳定化，其药效和生物利用度反而会降低。此外，化学结合法 需要合适的官能团方能进行反应，应用也受到一定限制。 ( 2 ) 物理包埋法 物理包埋法是指利用胶束内核和难溶药物的疏水相互作用及氢键力将药物 增溶于聚合物胶束，常用的方法有透析法、水包油乳液法、溶剂挥发法、共溶剂 挥发法、冻干法等。 1 、透析法( d i a l y s i sm e t h o d ) 是指系指将嵌段共聚物和药物溶解在与水混溶 的有机溶剂( 如丙酮) 后装入透析袋中用水透析。a l l e n 等【3 l 】通过透析法将二氢睾酮 成功包合进p e g b p l a 胶束。 2 、o w 乳化法( o we m u l s i o nm e t h o d ) 是指药物溶解在与水不混溶的有机 溶剂( 如二氯甲烷) 中，聚合物可溶解于水或油相中，剧烈搅拌条件下将油相加 至水相，然后挥去油相。k a t a o k a 等 3 2 1 通过此法得到载d o x 的p e g - p b l a 胶束， 胶束载药量高达1 5 2 0 。 3 、溶剂浇铸法( s o l u t i o nc a s t i n gm e t h o d ) 是指药物和聚合物溶解于易挥发的 有机溶剂中，再将有机溶剂挥去，形成聚合物药物膜，然后通过剧烈搅拌将膜 重新分散在水中。如l i g g i n s 等1 3 3 】用此法成功将紫杉醇包入m e p e g - p d l l a 胶束。 z h a n g 等【3 4 】也使此法将紫杉醇载n p e g b p d l l a 胶束，载药量高达2 5 。 4 、共溶剂挥发法( c o s o l v e n te v a p o r a t i o nm e t h o d ) 是指药物和聚合物溶解在 与水混溶的有机溶剂中，再加水相与有机相，将有机溶剂挥发即得载药胶束。 s h u a i 等【3 5 l 以四氢呋喃为有机溶剂制备了载d o x 的p e g b p c l 胶束，载药量为 第一章文献综述 3 1 4 4 。a l i a b a d i 等1 3 6 j 以丙酮为有机相通过此法制备了环孢素a 的p e g b p c l 胶 束，载药量高达1 2 7 7 。 5 、冻干法( f r e e z e d r y i n gm e t h o d ) 是指药物和聚合物溶液溶于可冻干的有 机溶剂( 如叔丁醇) 后，在与水混合，冻干后聚合物胶束分散于等渗的水性介质 中。g a r r e c 等1 37 j 采用此法将紫杉醇载x p v p b p d l l a 胶束，载药量达5 。f o u m i e r 等 3 8 1 也采用此法成功的制备了载紫杉醇的p v p b p d l l a 胶束，并考察了叔丁醇 与水比例对胶束粒径等的影响，所得冻干载药胶束粉末储存期长，并易在水中再 分散。 ( 3 ) 静电作用法 静电作用法是利用药物与带相反电荷的聚合物胶束疏水区通过静电作用而 紧密结合，制得胶束。此法操作简单，所得胶束稳定，但条件不易满足，使用不 多。b o n t h a 等1 3 9 1 通过此法将顺铂载入离子型胶束中。 采用不同的方法制备的胶束结果不同，例如：l a v a s a n i f a r 等【4 0 】用溶剂挥发法 得到的载两性霉素b 聚氧乙烯聚己基硬脂酸天冬氨酸( p e o b p h s a ) 胶束，比透 析法具有更高的载药量和稳定性。k a t a o k a 等f 3 2 】用o w 乳剂法代替透析法制备载 d o x 的p e o b p b l a 胶束，载药量从1 0 提高到2 0 ；s a n t 掣4 l 】也发现以o w - 孚l 液法制备的载药胶束，其载药包封率是透析法的1 5 倍，这可能是o w 孥l 化法中 药物分子在乳滴中被聚合物链段包裹而在油相挥去时不易游离出来所致。 y o k o y a m a 等1 4 2 j 分别以四氢呋喃和二甲基亚砜作为有机溶剂通过透析法制备 p e g p b l a 及其两种衍生物的载药胶束，结果表明四氢呋喃能得到载药量更高的 载药胶束。 因此制备载药胶束时需对制备方法，及制备方法中所涉及的有机溶剂、水相 油相添加次序和聚合物与药物浓度等因素进行优化筛选。 1 1 3 聚合物胶束用于包载疏水性药物 ( 1 ) 胶束对疏水性药物的增溶 聚合物胶束的内核相当于纳米容器，疏水性药物可以通过与内核间的物理协 同作用或与疏水段化学结合而进入胶束内核，从而大大提高其在水中溶解度。 p e g p c l 胶束成功地被用作二氢睾酮的载体【3 1 】，可使药物在水中溶解度提高3 0 0 倍，却不影响药物活性。l i g g i n s 等【3 3 j 唾j m e p e g p d l l a 胶束包载紫杉醇，可使其 溶解度达到5m g m l ，提高了5 0 0 0 倍。难溶于水的两性霉素b 用p e g p b l a 胶 束增溶，溶解度可提高到5g l ，是原来溶解度的l 万倍。y a o 等【4 3 j 以n p e g - n 辛基一o 硫酸酯修饰后得两亲性壳聚糖，并物理包埋紫杉醇，载药胶束中药物浓 度可增至3 9 4m g m l ，增溶倍数近4 0 0 0 倍。 第一章文献综述 ( 2 ) 影响胶束载药及释药的主要因素 胶束的内核是疏水药物的结合部位，疏水段的性质直接影响着胶束的稳定 性、载药量及药物释放特性等，疏水段的物理形态、长短以及疏水段与药物之间 的相互作用程度和兼容性等均为重要的影响因素，而这些因素之间又是相互影 响，互有关联的。 内核的物理形态对载药胶束的载药和释药行为有很大影响，无定形的内核与 疏水药物相容性高，更易包载药物分子，但无定形态的内核使药物释放速率加快， 而结晶态的内核类似固态，分子不易移动和扩散，会延缓药物分子的释放。t e n g 等l 4 4 j 以芘为模型研究发现，芘从玻璃态内核如聚苯乙烯和聚丁基丙烯酸酯中释放 缓慢，而从聚乙烯基吡啶b p e g 的液态内核中则释放很快。 当亲水链段一定时，增长疏水链段可使其疏水性增强，形成胶束的c m c 明 显降低并延缓释放速率。k i m 掣4 5 j 研究发现吲哚美辛随着p c l b p e g 中p c l 链段 的增长而释放速率降低。j e o n g 等j 通过透析过滤法制得p e o p b l g 胶束，随着 p b l g 组成比例增加，胶束粒径增大，c m c 随之减小，氯硝西泮作为模型药物被 包载，随着p b l g 链段增长，药物与p b l g 链段之间的疏水性相互作用增强，药物 释放速率减缓。 增强药物与内核之间的相互作用( 疏水性相互作用、p - p 相互作用、n 相 互作用、氢键或是化学结合等) 程度，可增加胶束的稳定性并延缓药物的释放。 硬脂酸接枝壳聚糖寡糖胶束经体液稀释后会解缔合或药物突释，y e 等1 4 7 1 通过将 硬脂酸物理包埋进内核来增加内核的疏水性，增强了内核与药物的疏水相互作 用，降低了药物突释，且药物的体外释放速率随着硬脂酸量的增加而变缓。k w o n 等| 4 8 4 9 】通过透析法或o w 乳液法将d o x 包埋于p e g p b l a 胶束中，载药量可达 5 1 8 ，p e g p b l a 中存在的苄基可以同包合的d o x 通过p p 相互作用而进一步稳 定内核，抗稀释而不解缔合，即使在血清蛋白的存在下胶束也能持续缓慢释药， 这种载药胶束静注后对c 2 6 小鼠的抗癌效果也远优于原药d o x 。o p a n a s o p i t 等1 5 0 j 将难溶性药物喜树碱通过透析方法包合在n 邻苯二酰基化壳聚糖接枝p e g 单甲 醚的胶束系统中，由于喜树碱与内核邻苯酰基存在n 兀相互作用，因而包封率 高，可达9 0 ，且胶束可阻止喜树碱内酯结构水解而保持活性形式于内核，与原 药喜树碱相比，载喜树碱胶束具有明显缓释作用，可将其半衰期从9 4m i n 延长至 7 6 15h 。l e e 等将p e g b p l l a 末端加入羧酸基团，通过氢键增强药物与聚合 物之间的作用力，从而使药物达到9 0 释放的时间从1 0h 延长到7 天。y o k o y a m a 等【5 2 】制备了化学结合d 0 x 的p e g p a s p 的共聚物，d o x 分子使得p a s p 链段足够疏 水，且由于d o x 结构中存有芳香基团而又具有兀兀相互作用，进一步加强了内 核的结合力，并可进一步物理包埋d o x 分子，而物理包埋的d o x 可进一步稳定 第一章文献综述 胶束结构，减少d o x 的泄漏并增加了d o x 在肿瘤处的聚集，最终同时具有化学 结合和物理包合d o x 的p e g p a s p 胶束降低了内皮网状系统的吞噬并聚集在肿瘤 处而在血液中循环时间加长，且通过持续释放物理包埋的d o x 而致使了肿瘤的 完全衰退。 而以上各影响因素也会共同影响胶束载药及释药，c h e n 等1 5 j j 以无定形三嵌 段聚( 3 羟基丁酸酯) 聚乙二醇聚( 3 羟基丁酸酯) ( p h b p e g p h b ) 在水中 自组装成胶束并将其包载芘，随着p h b 链段增长，载药量和包封率随之增加，这 一方面是由于p h b 增长使其与药物疏水性相互作用增强，另一方面也由于p h b 链 段完全呈无定形态而更易包合药物，药物的释放行为可通过调节p h b 链段长度、 聚合物降解速率等因素控制。s h u a i 掣3 5 】发现p e g b p c l 胶束包载d o x 的程度受 聚合物与药物的疏水性相互作用、氢键以及p c l 结晶度共同影响，随着p c l 链段 增长，内核疏水性增加，与d o x 之间的疏水性作用增加，但同时p c l 结晶度也增 加，而d o x 只与无定形的p c l 有氢键作用，这些因素综合起来使得p c l 链增长对 载药量无明显影响。 此外载药量的增加可能会使药物部分以结晶态载于内核中，但结晶态药物溶 解和扩散速率较慢，因而释药也会延缓【4 6 1 。k i m 等【5 4 j 制备了具有肝靶向的乳酸 p e g 胆酸胶束，c i o n e a z e p a m 作为模型药物被包合于疏水内核，随着载药量增加， 药物的释放速率降低，这也是内核中药物以结晶态存在的缘故。 l i n 等【5 5 j 发现不同疏水链段( p l a 、p c l 、聚戊内酯) 的胶束对吲哚美辛的载药 量以及释放行为不同。而b u t t 等【5 6 研究也发现载紫杉醇的胶束稳定性由于内核聚 酯( p l a 、p l a c l 、p g a c l ) 的不同而不同。这说明不同的聚合物内核与同种 药物分子的相容性是不同的，相容性越好，则胶束越稳定，载药量越高，因此在 为目标药物选择合适的载体时药物与聚合物之间的相容性是首需考虑的因素。经 验性或是理论性的方法可以用来评价和预测胶束系统和某一给定药物分子的相 容性，例如：l i u 等【5 刀提出应建立聚合物药物相容性与溶解参数( 基团贡献理论) 和制剂参数( 包封率和释放等数据) 的良好相关性，还可通过f l o r y h u g g i n s 作用 参数来衡量药物与内核之间兼容性【5 引，兼容性越大，聚合物胶束的载药量也越大。 药物与内核的兼容性可通过选择合适的嵌段聚合物或是官能团修饰来调节。 载紫杉醇以p l a 为内核的胶束在体内并不能显示比紫杉醇更好的靶向分布1 37 1 ，而 将紫杉醇包载在聚苯基修饰天冬氨酸内核的胶束后，其血浆浓度时间曲线下面积 是原药的9 0 倍，肿瘤区的面积为原药的2 5 倍【5 9 】，这些显示了更疏水或具有与紫 杉醇更相容基团( 如苯基) 的内核与紫杉醇的兼容性较大。y o k o y a m a 等；1 4 2 j 以十 六烷基酯化p e g p b l a 包载抗癌药物k r n5 5 0 0 ，较p e g p b l a ，酯化后胶束粒径 有明显减小，包封率提高，这说明酯化后的胶束内核与k r n 5 5 0 0 的相容性更好。 第一章文献综述 l a v a s a n i f a r 等1 6 0 j 通过溶剂挥发法制备了载两性霉素b 的聚氧乙烯b 聚( n ( 6 己 基硬脂酸酯) l 天冬酰胺) 胶束，随着硬脂酸取代度的增加，与药物相容性增 加，药物释放速率减缓，取代量为5 0 和7 0 时可有效避免胶束引起的溶血现 象，并显示很高的抗稀释解缔合的稳定性。 p a r k 等 6 1 , 6 2 搬道了一种新的设计聚合物内核与选定药物具有高亲和性的方 法，他们首先考察了一系列的水助溶剂对紫杉醇在水中增溶的能力，发现n ，n 二乙基烟酰胺( n n d e n a ) 增溶能力最强。然后合成了n n d e n a 及乙烯基苄基 化n ，n 二乙基烟酰胺与p e g 的两亲性嵌段共聚物，并制备了载紫杉醇胶束，结果 表明紫杉醇可被增溶至3 7 ( w w ) ，且胶束存放数月无紫杉醇泄漏和沉淀出现。 1 1 4 聚合物胶束的稳定性 胶束载药系统的物理稳定性对其应用是很关键的，载药胶束进入人体经体液 稀释后浓度可能会低于c m c 而解缔合，而血液中的蛋白由于表面的静电或疏水 作用会吸附于胶束表面，从而加速其从血液循环中清除，且蛋白的粘附会破坏胶 束自身的缔合而导致所载药物的提前释放。因此蛋白与载体的相互作用是评价目 标药物传递系统时的主要因素。o p a n a s o p i t 等1 5 0 j 研究了载喜树碱的n 邻苯二酰修 饰壳聚糖接枝m p e g 胶柬在p b s 以及含血清有蛋白的缓冲液中的释放行为，结果 表明在含有蛋白的缓冲液胶束释药更快。h e l l e r 掣6 3j 发现血清蛋白对于不同组成 和特性的嵌段聚合物的稳定性影响是有明显差异的。通过评定药物在胶束系统与 含有蛋白的水溶液中的分配系数可以更准确地预测载药胶束在体内的行为。 载药胶束进入人体经体液稀释后浓度可能会低于c m c 而解缔合，而其解缔 合速率与内核的组成、物理状态与凝聚力密切相关，k a n g 等【6 4 】研究发现增加疏 水链段比例可以有效提高胶束的热力学稳定性，通过将p l a 在p v p p l a p v p 中的 比例从2 7 增加到5 5 ，其临界胶束浓度从1 9 9m g m 降至5 1m g l 。通过增加 疏水链段的疏水性也可增加胶束的稳定性，o p a n a s o p i t 等1 6 5 发现载喜树碱的 p e g b 苯甲酯化p a s p 胶束随着酯化程度增大其c m c 和体外释放速率逐渐降低， 从而显示更高的稳定性。 一 胶束的稳定性还与内核聚合物的物理状态( 无定形态或结晶态) 十分相关， 玻璃化温度( 取) 高于3 7 疏水链段都被称为“冻结”内核，其分子链的运动 被限制，从而在稀释时显示更大的动力学稳定性。k a t a o k a 等惭】通过芘荧光探针 来检钡j i p e g p l a 胶束的c m c 的温度相关性，当温度低于t g ，c m c 稳定不变，而 当温度高于t g 时，c m c 急剧增加，这说明内核流动性的增强大大降低了其稳定 性。但如前文所述，结晶态的内核不适宜包合疏水药物分子，因此在制备载药胶 束时应综合考虑结晶态对稳定性和载药量的影响。 第一章文献综述 此外，交联胶束的外壳或内核可极大的提高胶束稳定性，往往会降低c m c 或是无c m c ，下一节将详细叙述。 1 1 5 壳交联或核交联的聚合物胶束 壳或核交联的胶束稳定性可大大提高，且可延缓药物的释放速率，此外，还 可以通过调节壳或核交联的程度、壳或核交联或解交联等来控制药物释放行为。 ( 1 ) 壳交联的胶束 h u 等1 6 7 合成了两亲性的硬脂酸接枝壳聚糖寡糖( c s o s a ) ，c s o s a 在水中 可自组形成胶束，此胶束具有多疏水核的空间结构，一个c s o s a 可形成2 8 个 疏水内核，d o x 作为模型药物被包合在胶束中，相比于原药d o x ，c s o s d o x 的细胞毒性增加，而进一步利用戊二醛将胶束的外壳交联，可降低胶束粒径和表 面电位，虽然细胞对胶束的摄取及药物包封率无明显变化，但可以有效降低药物 的突发释放( 从3 7 3 降至2 2 4 ) 并延缓释药，进一步加大了对肿瘤细胞的毒 性并减少了药物的流失。 。y a n g 掣6 8 】为提高泊洛沙姆胶束的稳定性，将形成的胶束末端羟基醛化，然 后加入l ，4 二氨基丁烷将其外壳交联，壳交联的泊洛沙姆c m c 明显降低，稳定性 大大增加。 一些具有表面电荷或是生物活性基团的壳交联胶束被研究，并将其用于输送 d n a 或抗生素等。t h u r m o n d 等1 6 9 】得到了由p 氯甲基苯乙烯季胺化聚( 4 乙烯基 吡啶) 聚苯乙烯形成的具有交联的带正电荷亲水外壳和疏水内核的壳交联胶束， 可通过表面静电作用结合d n a ，具有控制d n a 可接触性及用于基因表达和转染 的可能。j o r a l e m o n 掣7 0 】将聚( 丙烯酸b 甲基丙烯酸酯) 和甘露醇化的聚( 丙烯 酸b 甲基丙烯酸酯) 形成混合胶束，然后通过缩合丙烯酸基团得到壳交联的胶 束，胶束表面的甘露醇具有生物活性可与受体结合，可与外源凝集素、兔血红细 胞、细菌细胞相互作用，因此此壳交联胶束可与细菌病原体结合而达到抗生素靶 向治疗的目的。 此外，可通过制备可逆壳交联的胶束系统来控制药物的释放。l i 等【7 l j 以胱胺 为交联剂将p e o b ( n ，n 二异丁烯酰基- n 丙烯基氧基琥珀酰亚胺) - b 异丙基丙 烯酰胺在高于3 7 时自组装形成胶束，将药物于此时包载于内核中，外壳通过 二硫键交联，然后降至室温，内核p n i p a m 变得亲水而使内核溶胀，壳未交联的 胶束在室温下解缔合而触发释放，壳交联的胶束则有效延缓药物释放，二硫键可 被断裂剂断开，研究发现加入断裂剂后壳交联胶束释药加快，因此可通过改变加 入二硫键断裂剂种类、浓度及反应温度来控制药物的释放行为。 具有核壳冠三层结构的胶束也可通过壳交联而提高稳定性，l i u 等1 7 2 j 合成 第一章文献综述 了一系列p e o b2 ( - - 甲基氨基) 乙基甲基丙烯酸酯b2 ( 乙基氨基) 异丙烯酸 酯( p e o d m a d e a ) 三嵌段共聚物，在p h7 1 时形成三层结构的胶束，以d e a 为核，d m a 为内壳，p e o 为冠，加入l ，2 二( 2 一碘乙氧基) 乙烷( b i e e ) 可使内 壳d m a 交联，壳交联的胶束粒径无温度依赖性变化，稳定性增加。 ( 2 ) 核交联的胶束 内核交联可通过双键聚合、光聚合、二硫键聚合或离子间作用等方法得到， 以下将分别举例说明。 s h u a i 纠7 3j 先将p e g p c l 中的p c l 末端冠以双键，在形成胶束后再通过自由 基聚合得到了内核交联的p e g p c l 胶束，这种胶束在水溶液稀释时显示了极高的 稳定性，当稀释1 0 0 0 倍时仍无胶束解缔合。i i i i m a 等【_ 7 4 】通过阴离子聚合法制得一 末端带有乙醛基团、一末端为甲基丙烯酰基的两亲性p e g b p l a 共聚物，此共聚 物在水中形成胶束后，内核的甲基丙烯酰基交联得到具有稳定核壳结构的表面 带有反应活性乙醛基的纳米粒，其在2 0m g m l 十二烷基硫酸钠水溶液中胶束仍 无解离。 r i j c k e n 等f 7 5 j 以p e g b ( n 异丁烯酰基) 寡聚乳酸制备了核交联的温敏性胶 束，快速加热共聚物水溶液至临界胶束温度( c m t ) 之上，然后在光照下引发 聚合得到核交联胶束，未交联的胶束在温度高于c m t 或是加入十二烷基硫酸钠 时很快解缔合，但核交联胶束则保持缔合，由于核交联胶束只有酯键断裂后才降 解，因而降解速率较慢，其循环动力学和体内分布也优于未交联胶束，其高物理 稳定性和良好的体内分布使其非常适合用于靶向给药。j i a n g 等1 7 6 j 提出了一种通 过光控可逆调节胶束稳定性的方法，通过两嵌段共聚物中的香豆素链段在不同波 长光照下可逆的聚合从而使胶束内核交联或解交联，可得到具有不同交联密度的 胶束，既可通过结构稳定化来稳定包载药物，又可在指定时间和地点使胶束解交 联而控制释放药物。 m i y a t a 等1 7 7 l 以质粒d n a 和硫醇化p e g 聚赖氨酸嵌段共聚物形成聚离子胶 束，通过内核二硫键反应得到核交联的聚离子胶束( c p m s ) ，赖氨酸段中硫醇化 程度高于1 3 时此c p m s 在冻干和重新分散时显示出高稳定耐受性