（应用化学专业论文）聚乳酸载柔红霉素和姜黄素纳米微球的制备及其释药性能研究.pdf

中文摘要 聚合物纳米微粒( n a n o p a r t i c l e sn p ) 是指由天然或合成聚合物制各的的尺 寸介于1 0 1 0 0 0r i m 粒径之间的粒子，包括纳米微球和纳米胶囊。将月标药物溶 解、陷入、包裹或吸附在纳米粒予基体上，通过纳米微粒在体内的循环及其独特 的靶向性，可以将药物投递到身体的大部分区域并持续一段时间，这项应用正成 为药物释放研究领域的一个重要方向，并引起国内外学者的广泛天注。 本文中使用了实验室白合成的p d l l a 作为载体材料，对特选的小同物十牛的 抗肿瘤药物( 柔红霉素和姜黄素) 进行包裹，研究并探讨制备载药p d l l a 纳米载 药微球的有效方法。所选模型药物中，柔红霉素是水溶性药物，在体内作用半衰 期短，易分解，且容易在体内产生较大的骨髓抑制反应及心脏毒性，不能反复用 药。姜黄素药物无毒副作用，但由于其疏水性导致生物利用度低。这些缺陷极大 的限制了药物在临床上的应用前景。通过对所选药物进行包裹，有望提高抗癌药 物的靶向性及效率，降低药物毒性。也可以改善药物的亲水性，提高药物的生物 利用度。 存埘柔红霉素的包裹中，首先采用了双层乳液溶剂扩散挥发法制备了一系 列纳米控释微球，以扫描电镜、激光粒度分析等手段观察微球的形貌和粒径分，n i ， 探讨了制备条件如聚乳酸浓度、乳化剂类型、乳化方式等对聚乳酸纳米微球的形 态和粒径的影响，确立了制备聚乳酸载药纳米微球的优化条件，制备出了平均粒 径为5 4 0 h m ( 超声乳化) 和2 8 7 n m ( 均质乳化) 两个系列的载药纳米微球。紫外分 光光度法测定前者载药率为1 4 3 4 ，包封率7 2 ，9 ：后者载药率1 8 4 ，包封 率8 7 5 ，并获得了两周内较稳定的药物释放，表明聚乳酸载柔红霉素纳米微球 可能具有较广泛应用的前景。 在制备聚乳酸载姜黄素纳米微球的过程中，使用了改进的自乳化一二冗溶剂 扩散法。获得甲均粒径在3 0 0 n m ，载药率为3 1 5 ，包封率1 8 9 的纳米微球。 差热分析结果显示，姜黄素药物均匀分散或包裹于纳米微球中，这有助于改善姜 黄素的表面疏水性。实验结果显示，载姜黄素纳米微球可迅速分散于水溶液中， 形成颜色均匀稳定的淡黄色透明乳液，这表明姜黄素的亲水性通过包裹得到了较 大的提高有助于提高其牛物利用度。 通过对柔红霉素( 亲水) 和姜黄素( 疏水) 药物的包裹研究，我们掌握了制 各聚乳酸载药纳米缓释体系的有效方法。这为进一步进行聚乳酸载药纳米微球抗 肿瘤实验研究打下了良好的基础。 关键词：聚乳酸、纳米微球、柔红霉素、姜黄素、载药率、药物控释 a b s t r a c t p o l y m e rn a n o p a r t i c l e sr e f e rt op a r t i c l e s ，w h i c hs i z ea r r a n g e sf r o m1 0 1 0 0 0 n ma n d p r e p a r e dt h r o u g hn a t u r a l o r s y n t h e t i cp o l y m e r s ，i n c l u d i n gn a n o s p h e r e sa n dn a n o c a p s u l e s n a n o p a r t i c l e sh a v eb e c o m ea ni m p o r t a n ta r e ao fr e s e a r c hi nt h ef i e l do fd r u gd e l i v e r yr e c e n t l ya n d h a v er e c e i v e dm u c ha t t e n t i o nb e c a u s et h e i ra b i l i t yt od e l i v e raw i d er a n g eo f d r u g st ov a r y i n ga r e a s o f t h eb o d yf o rs u s t a i n e dp e r i o d so ft i m et h r o u g hd i s s o l v e e m b o l i s m e n c a p s u l a t i o no ra d s o r p t i o n t h em o d e ld m gi n t op o l y m e r i cm a t r i x i nt h i s t h e s i s ，w ef a b r i c a t et h ep d l l an a n o s p h e r e sc o n t a i n i n gd a u n o r u b i c i n ( d n r ) a n d c u r c u m i nt oa p p r o a c ht h ee f f f i c i e n tm e t h o dt op r e p a r ed r u gc o n t a i n e dp d l l a n a n o s p h e r e ss y s t e m a b o u tt h e s et w om o d e ld r u g , d n ri sw a t e r - s o l u b l e i t se f f i c a c yi sr e s t r i c t e db ys h o r th a l f - l i f ea n d e a s i l y t o d e c o m p o s e d ，a l s ob y i t ss e v e r a l c a r d i o t o x i c i t y a n d m y e l o s u p p r e s s i o n c u r c u m i ni s p h a r m a c o l o g i c a ls a f e t yb u tw i t h al o wb i o a v a i l a b i l i t y , w h i c hi sm u c hd u et oi t sw a t e r - i n s o l u b l e p r o p e r t y t h e s ed e f e c t sh a v es e v e r a ll i m i t e dt h ea p p l i c a t i o np r o s p e c to f d n r a n dc u r c u m i ni nc l i n c t h ee n c a p s u l a t i o no ft h e s ed r u g sw i t hp d l l an a n o s p h e r e si s e x p e c t e d t oi m p r o v et h e t a r g e t e f f i c i e n c yo f c y t o s t a t i ca g e n ti nc h e m o t h e r a p ya n dr e d u c ed r a ga s s o c i a t e ds i d ee f f e c t s ，a sw e l la st h e i m p r o v e m e n tt h eh y d r o p h i l i c i t yo fw a t e r - i n s o l u b l ed r u g ，f o l l o w e db y t h ee n h a n c e m e n to fi t s b i o a v a i l a b i l i t y a t f i r s t ，a s e r i e so fp d l l a n a n o s p h e r e s a r e p r e p a r e d b y ad o u b l e e m u l s i o n s o l v e n t d i f f u s i o n e v a p o r a t i o n m e t h o di nt h e p u r p o s e o f d i s c u s s i n g t h e i n f l u e n c eo f p r e p a r i n gi t e m s s u c ha st h ep d l l a c o n c e n t r a t i o n t h et y p eo fe m u l s i f i e r a n de m u l s i o nm e t h o do nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fn a n o s p h e r e s s e ma n dl a s e rp a r t i c l e s i z e a n a l y s e s a r e i n v e s t i g a t e d t oc h a r a c t e rt h em o r p h o l o g ya n ds i z ed i s t r i b u t i o no f n a n o s p h e r e s t h r o u g h t h e o p t i m i z e d c o n d i t i o n d n rc o n t a i n e d n a n o s p h e r e s a r e p r e p a r e d w i t ha a v e r a g ep a r t i c l e s i z eo f5 4 0n l n ( u l t r a s o u n d ) a n d2 8 7n m f h o m o g e n i z a t i o n ) ，a n dt h ed r u gc o n t e n t sa n dl o a d i n ge f f i c i e n c ya r e14 。3 4 ，7 2 。9 a n d 18 4 ，8 7 5 r e s p e c t i v e l y ，i na d d i t i o n ，t h ed n r l o a d e dn a n o s p h e r e sc a nr e l e a s ed r u g c o n t i n u a l l yi nt w o w e e k s w h i c hs h o w sa p r o b a b l eu s i n gp r o s p e c t t h ec u r c u m i nl o a d e dp d l l an a n o p a r t i c l e sa r ep r e p a r e dt h r o u g hs p o n t a n e o u s e l u s i o n - b i n a r y s o l v e n td i f f u s i o n m e t h o d n a n o s p h e r e sw i t h a n a v e r a g ed i a m e t e r i n 3 0 0 r i ma n dd u gc o n t e n t si n3 1 5 a n dl o a d i n ge f f i c i e n c yi n1 8 9 a r eo b t a i n e d ，t h e d s c a n a l y s i ss h o w s t h a tc u r c u m i na r ed i s p e r s e do re n c a p s u l a t e di n t ot h en a n o s p h e r e s ， i tc a nc o n d u c et ot h e i m p r o v e m e n t o fw a t e r i n s o l u b l e p r o p e r t y o fc u r c u m i n 。 e x p e r i m e n ts h o w st h a i w h e nt h en a n o s p h e r e sc o n t a i n i n gc u r c u m i na r ed i s p e r s e di n i l w a t e r , c o l o r s t a b l e y e l l o w e m u l s i o ni so b t a i n e d i tc a nb ec o n c l u d et h a t 血e h y d r o p h i l i c i t yo fc u r c u m i nh a sb e e ni m p r o v e dt h r o u g he n c a p s u l a t i o n ，t h u se n h a n c e i t s b i o a c t i v i t y t os u mu p ，t h ep r e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fd n r ( c u r c u m i n ) c o n t a i n e d p d l l a n a n o s p h e r e sh a v es e taf o u n d a t i o no i lt h ef u r t h e rr e s e a r c h e so np d ，l ad r u g c o n t a i n e dn a n o s p h e r e s s y s t e mf o r c a n c e r t h e r a p y k e yw o r d s ：p d l l a n a n o s p h e r e s ，d a u n o r u b i c i n ，c u r c u m i n ，d r u g c o n t e n t s t c o n t r o l l e dr e l e a s e l l i 武汉理j 人学硕 ：学位论文 第一章绪论 作为一门集合许多基础理沦、专业工程理论与当代高新技术结晶的跨学科 边缘科学技术，纳米技术已逐步应用于医药领域，特别在于对恶性肿瘤的诊断 和治疗研究方面。随着研究的深入，各国科学家对恶性肿瘤的防治和新型制剂的 研究已从细胞水平向分子和原子水平迈进。采用纳米技术制备的纳米药物和载 体，1 ；仪对癌组织具有靶向性，而且能够高选择性地到达癌细胞并作用于癌细胞 内外的小分子或基因物质，充分显示了其优越性和强大的抗癌作用。 i 1 载药纳米微粒的性能与制备 1 1 1 概述 纳米粒( n a n o p a r t i c l e sn p ) ，又称为毫微粒，是纳米球( n a n o s p h e r e s ) 年h 纳米囊 ( n a n o c a p s u l e s ) 的统称。在药剂学的范畴内，n p 是指粒径大小介 二1 0 1 0 0 0 n m 的 【直| 态胶体粒子。药物等活性成分j 通过包封住粒子内部或吸附积聚在粒子表叫而 制成用于肿瘤治疗的载药纳米微粒。通常需要使用纳米微粒作为载体进行释放的 药物主要有以下几类：i 、临床使用中毒副作用明显的抗肿瘤药物，如葸坏类抗 ，l 素阿霉素、柔红霉素等。这类约物往往通过其细胞毒性发挥抗癌效用，由f 在 奇接使用时药物小具有靶向性，会在作用于肿瘤细胞的同时杀死正常细胞，从而 损害机体的f 常功能，造成极大的毒副作用。且大多数抗肿瘤药物半衰期短，在 体内作用时间不长，且受最高药物浓度的限制，不能大量用药，因此需要频繁 给药并联用多种辅助药物，给病患造成了极大的乍理和心理负担。将这类药物用 适当的载体包裹后再通过口服或静脉注射用于治疗，可利用纳米粒的靶向效应实 现药物在嫡灶区的富集，同时通过缓释效应提高药物作用的时间，从瓜提高药物 疗效，减轻药物副作用。2 、需要实现特殊靶向释放目的的药物：在身体的某些 部位往往存在天然的屏障，如骨髓一血屏障，血脑屏障等，阻止了药物的进入， 使得常规的治疗手段难以奏效。由丁| 具有超微的尺寸，纳米粒子能够穿越细胞间 隙，几j 通过人体最小的毛细血管甚至通过血脑屏障并被细胞组纵吸收。通过预先 的设计及制造，载药纳米颗粒可以靶向身体的各个部位，如淋巴系统、大腑、骨 髓、动脉壁、肺、肝、脾、泌尿系统等，或者是进行令身长程循环，实现。般治 疗手段达小到的效果。3 、需提高生物利用度的药物，比如蛋白、多肽类药物或 一些脂溶十牛、对p h 值敏感、容易酶解的药物。这类药物如果通过常规途径进入 武汉理f 大学硕士学位论文 体内循环则极容易降解失效，或是由于很难被身体吸收，被迅速排出体外。由于 生物利片j 度很低，这类药物的实际应用受到了极大的限制。通过纳米微粒包裹， 首先可以保护药物不受外界影响，直至达到病灶区域再逐渐释放发挥效用；其次， 载体的包裹还可改善药物的表面状态，提高药物被组织吸收的比例，进而提高生 物利用度。 正冈为具有这些改善和提高药效的作用，载药纳米微粒的研究【卜逐渐成为 各困科学家关注的热点，并成为药物控制释放研究领域的重点。 1 1 。2 常用药物载体材料 1 1 2 1 脂质体材料 这类载体由油脂制成，因为能够为包含在其内核的药物提供保护，所以被 片j 作一种很有潜力的药物载体。然而，脂质体的包封率很低，存放稳定件差，目 包裹水溶性药物时在血液中会迅速裂解。而且，脂质体对许多药物的控释功能并 不很好。在这方面，同体可生物降解纳米粒子因其稳定性较强并具有独特的控 释能力丽优于脂质体b 3 1 0 1 1 2 2 非生物降解型聚合物 此类材料主要有聚丙烯酰胺类和聚甲基丙烯酸烷酯类等。后者包括甲基丙 烯酸甲酯( m m a ) 、羟肉甲基内烯酸甲酯( h p m a ) 、甲基丙烯酸( m a ) 及乙烯 甘油二甲基丙烯酸酯( e g d m ) 等。a h l i n 等以聚甲基丙烯酸甲酯( p m m a ) 作 为材料，制备了抗高血压药依那普利的口服纳米粒，平均粒径为2 9 7 n m 4 1 。由于 此类聚合物在体内不能降解，所以现在的研究更注重应用生物降解型材料。 1 1 2 3 生物降解型聚合物 ( 1 ) 聚氰基丙烯酸烷酯( p o l y a l k y l c y a n o c r a y l a t e ，p a c a ) 类：主要冉聚氰 基内烯酸的甲酯、乙酯、丁酯、异丁酯、己酯及异己酯( p m c a 、p e c a 、p b c a 、 p i b c a 、p h c a 、p i h c a ) 等。l j 等使用聚乙二醇修饰的聚氰基丙烯酸十六烷酯 ( p e g y l a t e dp h d c a ) 为载体，制备了人重组肿瘤坏死冈子一0 【纳米粒，粒径为 1 5 0 n m ，包封率6 0 1 5 j 。聚氰基丙烯酸烷酯类化合物在体内的降解速度卜j 酯链的 长度成反比，细胞毒性则与降解速度有关，随链增长而减小。其在体内反应町能 生成甲醛，醇解则生成水溶性的p ( a c a ) ，产物均有毒，降解产物不滞留于组织 内，经小便排出。研究表明【6j ，在不同的p a c a n p 中，对培养的l 9 2 9 纤维原 细胞，聚氰基丙烯酸乙酯纳米粒( p e c a - - n p ) 、聚氰基丙烯酸异丁酯纳米粒 武汉理上人学硕士学位论文 ( p i b c a n p ) 的细胞毒性相对比较大，浓度为1 0 t g m l 一1 的p e c a - - n p 即发 现可抑止细胞的增殖；p m c a - - n p 的较小。聚氰基阿烯酸异己酯纳米粒( p h c a - - n p ) 的毒性最小。p e c a 、p i b c a - - n p 的毒性可解释为降解速度快，细胞来 不及代谢降解产物而对其自身产生的毒性。p i b c a - - n p 的毒性较p e c a n p 的 毒性大可能是其黏附于细胞膜，使局部的降解产物浓度增高，细胞不足以代谢降 解产物而显示出高的毒性。p h c a - - n p 的降解速度更慢，使细胞足以代澍降解 产物，因而毒性更小。采用不同的a c a 制备n p ，丁基( b c a ) 和异丁基( i b c a ) 衍生物的细胞毒性相对较大，甲基( m c a ) 较小，异己基( i h c a ) 的细胞毒性 最小。 困内利用p ( a c a ) 匍j 备毫微粒最常用的方法为乳化聚合法，此聚合反应在室 温卜进行，无需y 辐射或外加化学引发剂，而以水中的o h 离子作为引发荆，因 此p h 值是聚合反应速率的重要影响因素。 用p ( a c a ) 作载体制备毫微粒简单、方便、易得，但其细胞毒性可能会限制 它的广泛应用。 ( 2 ) 聚酯类：聚酯类化合物的手链中均具有酯链结构，常见的为聚脂肪酯， 根据主链上碳原了个数的不同可以分为聚乙交酯( 聚羟基乙酸，p g a ) ，聚丙交 酯( 聚乳酸，p l a ) 、聚己内酯( p c l ) 以及它们的共聚物，如聚乳酸一羟基己 酸共聚物( p i ，g a ) 等。这些聚合物具有典型聚合材料的优良性质：高纯度、力 便的加工工艺、良好的机械性能，除此还可以生物降解。其中p l a 、p l g a 已获 得美斟f d a 认证，被用于一系列临床应用，包括医用缝合线、骨修复材料、人 工骨及人造皮肤、药物控制释放材料等。聚酯内的酯键易水解，在无酶的条件f - 就可以降解，降解产物无毒，在人体最终以c 0 2 、h 2 0 的形式代谢掉，中间产物 乳酸也是体内i f 常糖代谢产物。所以不在重要器官内聚积，并可通过肾脏排m 体 外，具有良好的生物相容性。聚合物的降解率、降解时间与分子质量、结晶度、 支架几何形状及外界p h 值有关。山于p g a 的亲水性，使得它能在几个星期内 降解；p l a 由于具有甲基，亲水性不及p g a ，降解速度较p g a 慢，通过控制 p g a 与p l a 比例可以得到理想降解时间的p l g a 共聚物。孙铭等制备了p l g a 包载抗肿瘤药物去甲斑鳌素纳米级微粒，并成功制备其静脉注射剂型，其体内钋 抗肿瘤作用的结果表面，p l g a 纳米粒子可作为去甲斑鳌素的有效载体。去甲斑 鳖素是矸i 溶于水的，用p l g a 包载后不仅成功解决了其不溶于水，药效无法有效 发挥的j i u j 题，而月人大提高了药物的生物利用度0 7 1 。 制备聚酯类微球的方法主要有：溶剂一非溶剂法、分散一溶剂扩散法、溶 剂挥发法、溶剂挥发萃取法、熔融法等。 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 2 4 聚3 一羟基丁酸酯( p h b ) 类 聚3 羟基丁酸是广泛存在于微生物细胞中的一种可生物降解材料，包括聚 羟丁酸( p h b ) 、聚羟戊酸( p h v ) 、聚癸酸( p d a ) 等。p h b 类聚合物是作为 微生物细胞的营养和能量贮存物质参与细胞代谢的天然产物，肘人体无毒，可为 人体吸收，且与人体血液和组织相溶性好。其降解产物均属人体的天然成分，其 降解速度由分子量与孔隙率控制，降解周期适中，且制备过程中不存在单体和引 发剂等有害物质。与目前已有的其它天然或合成的生物降解材料相比具有易纯 化、无残留催化剂等优点，因此近几年引起人们的重视，但此方面的研究仍小多。 制备p h b 微球常用的方法为溶剂挥发法。土正容等制备的左炔诺孕酮+ p h b 缓 释微球为自色或类白色粉末状，扫捕电镜下可见微球上有许多微孔。微球的甲均 粒径为6 4 p r o ，载药量与包封率分别为( 1 8 8 2 0 3 0 ) 与( 8 5 8 6 0 ，6 4 ) ， 释药符合h i g u c h i 方程规律球j 。而陈建海等则报道曾用p h b 为载体制各了地西泮 微球，侗由于该材料结晶度高，分子链段较硬，使微球包封率与载药量较低，这 可能是由于模型药物的种类与实验条件不完全相同所致p l 。后者在改用聚羟基丁 酸酯一羟基戊酸酯共聚物( p h b v ) 为载体后两项指标均得到了改善。p h b 或 p h b v 微球多为白色、完整、无粘连、表面形态呈凸f l r l 不平的皱缩结构，且内部 横断面也有分布不均的孔隙，这些孔隙与表面微孔相连。单用p h b 为载体所制 载药物球呈“三相”释放机制，而改用p h b v 后，由r 弪基戊酸酯链段的加入 大大降低了p h b 的结晶度，载体巾无定形态部分增大( 即柔性链段部分增大) 有利 于包埋药物分子，也有利于药物分子的缓慢释放，因此p h b v 微球的释药规律 变为“突释”后接近零级释放。在此研究基础上，为了进一步改善地西泮的突释 现象，在p h b v 中加入无定型结构的d ，l p l a 形成共混物作为载体，山于其与 p h b v 等其它材料相溶性较好，所以随载体巾d ，l p l a 含量增加，微球孔洞 减少，释药曲线的突释效应也减少，从而改变了原有p h b v 微球释放曲线的特 征，得到接近零级释放曲线l 。由此可见，根据现有材料的优缺点取长补短，采 用多种材料共混物作为缓、控释药物制剂载体来改善药物的载药量、包封率及释 药特性等质量指标，不失为一条有发展前景的道路。 1 1 2 , 5 亲水性聚合物( h y d r o p h o l i ep o l y m e r s ) 包括聚乙烯毗咯烷酮( p v p ) 、聚丙烯酰淀粉、壳聚糖、海藻酸钠、明胶等。 明胶是由1 8 种氨基酸与肽交联形成的直链聚合物，是目前应用较多的一种天然 载体材料，其最大的特点是无毒，无抗原性l 。壳聚糖( c h i t o s a n ) 是山甲壳素 经脱乙酰化反应后得到的一种生物高分子，具有良好的物理、化学及生物性能， 武汉理l 大学硕t 学位论文 壳聚糖经羧甲基化后，功能性质大大提高。羧甲基化产品比壳聚糖具有更好的生 物相容性、亲水性、生物降解性和更易处理的物理状态。刘海峰等使用复合乳液 一溶剂挥发法制备了3 0 0 n m 左右的明胶一聚乳酸载药微球1 1 2 】。单独使用亲水性 聚合物也可进行纳米微球制各，如s h a r m a 等用p v p 制备了紫杉醇纳米粒，平均 粒径5 0 6 0 n m t l 3 1 。士晋等以羧甲基淀粉和预胶化淀粉为材料，制得了粒径小于 1 微米的淀粉纳米粒i l 。 但是由于天然高分了聚合物( 如蛋白和聚糖等) 的纯度变化大，易发生交 联，易导致包裹的药物变性，这极大地限制了其在药物控制释放领域的广泛应用。 1 1 3 常用制备方法 1 1 3 1 聚合法 聚合法是通过将药物溶于或分散在含有乳化剂而无引发剂的单体水 r 中， 在剧烈搅拌下形成小液滴，再加入引发剂或通过高能辐射在水相巾引发聚合，形 成载药纳米粒子。聚合法是制备聚氰基丙烯酸烷酯( p a c a ) 类纳米粒子的重要 方法，但出于制备过程巾反应的条件可能会影响药物的活性，同时由于存在健化 剂及末反心的单体，因此在实际应用过程中必须考虑其细胞毒性。 1 1 3 2 溶剂挥发法： 制备固态聚合物纳米粒子最常用的力法是乳液一溶剂挥发法。这种方法适 用r 包裹亲油性药物，而在包裹亲水性和生物活性药物时却效果不佳。简而言之， 溶剂挥发法首先将聚合物和药物溶解分散在有机溶剂中，再将水和乳化剂加入其 中形成乳状液并通过超声或均质化作用形成纳米尺寸的聚合物油滴( 乳液滴) ， 随后在有机溶剂挥发的过程中，由于表面张力的减小，乳液滴尺寸进一步缩小， 进而固化形成纳米颗粒【峙l 。所得产物可通过超速离心分离出纳米粒子并冷冻。i ? 燥 收集。其中，制备所常用的溶剂多为二氯甲烷或氯仿。 作为对乳液一溶剂挥发法的改进，双层或多层乳液法提高了对包裹亲水性 药物和蛋白类药物的效用。新方法首先将水溶性药物和分散剂溶解在水中，再将 水相在溶有聚合物的有机溶剂中分散形成初乳液。随后将初乳液在同样含有分散 剂的外水相再次乳化，形成双层或多层乳液，其后的步骤和单层乳液一溶剂挥发 法相同i i 。 在使用双层或多层乳液法包裹亲水性药物或多肽药物的过程中，存在个 难以解决的问题在于药物分了可能在乳化过程中迅速地扩散至外水相中，导致包 封率和载药量降低。因此在制各油包水( w o ) 初乳液时，迅速形成聚合物屏障 武汉理- l 人学硕 ：学位论文 是十分重要的。s o n g 等人将高浓度大分子量的p l g a 溶解在二氯甲烷与丙酮的 混合溶剂中，增加内水相中稳定荆牛血清蛋白( b s a ) 的浓度以提高粘度，并使 用p l u r o n i cf 6 8 作为乳化剂制各初乳液，效果良好，制得约1 0 0 r i m 左右的载药纳 米粒子，药物包封率达到8 5 i ”1 。 虽然应用，。泛，但溶剂挥发法在制备过程中使用了具有毒性的含氯溶荆， 有可能会对部分生物药物的活性产生影响，导致药物失效。这是其主要缺陷之一。 1 1 _ 3 3 溶剂扩散法 这类方法作为对乳液一溶剂挥发法的改进，使用了水混溶性的溶剂，如丙 删、丙烯碳酸酯( p c ) 等，特点为低毒或无毒性。制各时首先将聚合物平u 药物 溶于水混溶性溶剂中，与含分散剂的水相形成乳液。稳定剂吸附在乳液液滴表面， 防止聚集发生。随后在乳液加入大量水，在这个过程中水混溶性溶剂会迅速穿透 油水界面向外水相扩散，导致乳液滴内部表面张力的急剧降低，粒径缩小，进 而固化形成纳米粒子”l 。最后水混溶性溶剂可通过透析或超滤的方法除去 1 2 0 , 2 1 j ，粒子可在高速离，心收集后冷冻干燥获得。 乳液一扩散法应用的原理辛要受m a r a n g o n i 效应的影响【卫j 。水混溶性溶剂 在油一水体系中的扩散迁移导致乳液滴巾界面张力梯度的出现，而这种界面张力 梯度的1 竽在又会导致自发的界面运动( 如界面变形、界面流等) ，表现为乳液滴 粒径的自发缩小并固化，从而形成纳米微粒。同样的原理也适用于乳液一溶剂挥 发法。但是在溶剂挥发法中，乳液滴的形成和溶剂的挥发需极大的借助外力的作 用，如超卢、均质化及负压的作用，外力条件的不均匀性很大程度上会导致粒径 分布的不均匀。而溶剂扩散法中，由于水混溶性溶剂自发的扩散行为，乳液滴可 自发形成并缩小，仪需平稳的搅拌既可获得纳米微粒，且粒径较小，分布均匀。 所以乳液一扩散法具有工业上应用的前景。 乳液一扩散法的缺陷在于，水溶性药物在溶剂分散的过程中易于从聚合物 相渗漏出来。作为改进探索，t a k e u c h i 等将分散介质由水溶液改为中链甘油= 二酸 黯，并在聚合相中加入乳化剂s p a n - - 8 0 ，最后对油相悬浮物进行离心收集纳米 粒子，通过改变各种实验条件对亲水性药物成功进行了包裹。m u r a k a m i 等人配 合使用亲合势不同的两种水混溶性溶剂，如将丙酮和乙醇配合使用，丙酮溶剂亲 和于p l g a ，而乙醇亲和于分散剂p v a ，在制备过程中，亲p v a 的乙醇首先从 乳液滴中向外水相扩散，使得乳液内部表面张力降低，粒径急速减小，随后亲 p l g a 的丙酮溶剂避。步向外水相扩散，m 于丙酮对p v a 的亲和性不强，其浓 度的增加使得p v a 在乳液滴表面发乍絮凝，从而吸附在纳米粒子表面形成保护 层。两利，不同亲台势溶剂的联用使用有效的改进了如乳液的分散效果，也提高r 亟堡型圭盔堂堡主堂笪堡塞 包裹效率1 2 3 j 。 1 1 3 4 盐析法 盐析法通过在溶液中加入盐类或其他非溶剂，改变溶液的电荷和离子强度 等凶素，使聚合物凝聚来制备纳米粒子。这种方法在整个过程中没有引入有害的 有机溶剂，无论对环境还是对生理系统都不具危害性。但盐类的使用可能会影响 或改变药物的性质。 除以上几种方法外还有溶剂萃取法、喷雾干燥法、熔融挤出法、超临界 流体技术等多种制备方法。具体使用何种方法，需根据综合考虑所包裹药物的性 覆以及预期想获得的靶向性后确定。 1 2 载药纳米粒的靶向性能研究 1 2 1 常规靶向 肿瘤组织主要由三部分组成：血管、间隙和细胞。肿瘤血管相对于f 常血 管表现出一些变异，包括：内皮细胞的增牛，弯f f f 度增加，基底膜的形变，这些 异常均导致肿瘤血管紧密的内皮细胞连接受到破坏，渗透性增加。这种渗透性受 血管内皮生长因子( v a s c u l a re n d o t h e l i u mg r o w t hf a c t o r ，v e g f ) 、缓激肽、氯氧化 物、前列腺素和骨架型金属蚩白酶的调节。用不同人小窄日j 稳定脂质体和乳胶小 珠测得不同胂瘤微血管最大孔隙为3 8 0 7 8 0i i i t i 。肿瘤间隙主要由胶原蛋门和弹 性纤维网格组成，分布r 这样结构中的主要是间隙液和人分了成分，形成一种亲 水性的介质。由丁间隙的相对高压，形成间隙液的流动性丰要是向着肿瘤血管。 基于以上肿瘤组织的独特性质，纳米微粒町通过扩散或流动由高渗透性的肿瘤 j f i l 管外渗到肿瘤间隙并保留在肿瘤间隙中。此即肿瘤组织所特有的增强通透性和 保留效应( e n h a n c e dp e r m e a b i l i t ya n d r e t e n t i o ne f f e c t ，e p r ) 斗1 。j 。 常规的未经表面修饰的载药纳米颗粒经静脉注射进入血循环后，易被体内 的吞噬细胞经调理作用作为外来异物识别并吞噬。吞噬细胞主要是单核吞噬细胞 系统f m o n o n u e l e a rp h a g o c y t es y s t e m ，m p s ) 的巨噬细胞以及多型核白细胞 f p o l y m o r p h o n u c l e a rl e u k o c y t e s ) 。其吞噬纳米粒的作用与调理作用( o p s o n i z a t i o n ) 有关，血浆中的某些特定蛋白即调理素( o p s o n i n s ) n 可附着于疏水性纳米粒表面。 调理素作为配体可与臣噬细胞膜表面的受体相互作用，在吞噬细胞底物和吞噬细 胞间形成了桥梁，促使纳米粒的内化。熟知的调理素包括免疫球蛋白的多个亚级 ( 人体中的l g g l 和l g g 3 ) 、补体系统的一些组成( c 3 b ，i c 3 b ，c l q ) 、纤维结合素 ( f i b r o n e c t i n ) 等。巨噬细胞吞噬颗粒状异物的作用，还与去调理( d y s o p s o n i z a t i o n ) 武汉理上人学硕士学位论文 有关，去调理通过去调理素( d y s o p s o n i n s ) 起作用。去调理作用使自身物质免于被 自体免疫系统所清除。调理和去调理两种机制的竞争是控制粒j 三被巨噬细胞吞噬 和调节体内分布的关键。 由于单核吞噬细胞系统( m o n o n u e l e a rp h a g o c y t es y s t e m ，m p s ) 的巨噬细胞以 及多型核白细胞( p o l y m o r p h o n u c l e a rl e u k o c y t e s ) 多存在于血流丰富的网状内皮系 统( r e t i c u l o e n d o t h d i a ls y s t e m ，r e s ) ，如肝、髀、肺、骨髓、淋巴结等器官，所 以此类器官和组织成为了常规载药纳米粒的天然靶器官，人们利用这个特点柬治 疗转移件肿瘤。但是，对于单核巨噬细胞系统以外的组织或器官米说，由于仪少 部分纳米颗粒经通透性大的肿瘤血管进入肿瘤间隙，加之这种载药纳米颗粒在血 液循环中存在时问短( 静脉注射后仅3 5m i n ) ，渗透入肿瘤的药物量极少，难以 达到所需的有效抗癌浓度。针对这一难题，人们在普通纳米粒表面通过物理吸附 或共价结合一层或多层亲水性聚合物，如聚乙二醇( p e g ) ，聚氧乙烯( p e o ) ， p o l o x a m e r ，p o l o x a m i n e ，聚山梨酯8 0 等，制成“隐形”纳米粒( s t e a l t h n a n o p a r t i c l e s ) ， 又可称为“长循环”( 1 0 n g - - c i r c u l a t i n g ) 或“空间稳定”( s t e r i c a l l ys t a b l i z e d ) 纳米粒忙。 这种表面亲水性的纳米粒静脉注射后可避开肝脏臣噬细胞尤其是枯否氏( k u p f f e r ) 细胞的吞噬，延长存血液中的循环刚问，并受e p r 效应的影响，可以更多的进 入肿瘤m 隙，使得纳米载药粒子在肿瘤组织中积聚，形成类似药物储库，进而缓 慢持续释药2 ”。近年的研究表明，隐形化纳米粒的表而特征和其体内转运与分向 有密切关系，通过优化隐形纳米粒的表面性质，i l j 以靶向到除肝脏外的其他器官 或组织，达到靶向治疗的目的。含药物的纳米微粒在肿瘤间隙控释释鸶则j 纳米 粒的聚合物材料和药物和其连接形式( 吸附或包封) 有关。 在口服给药中，药物首先要被胃肠道吸收，进入血液或淋巴后再经由肝脏 进入全身循环。在这方面，纳米载药也具有较强的靶向性。研究表明，载药纳米 微粒口，被胃肠道派依尔氏斑( p p ) 大量吸收，5 0 n m 的粒子约1 2 9 一4 5 4 被吸 收。粒子越小，越易吸收，1 0 0 n m 的粒子吸收率为o 5 1 0 0 u m 粒子的1 5 2 0 倍。 p p 组织比相邻非p p 组织多吸收2 0 0 倍的纳米粒1 2 “”。 1 2 2 穿越特殊屏障的靶向 骨髓是网状内皮系统的一部分，骨髓对微粒异物的吞噬可使j i 循环中的微 粒进入骨髓。近年来骨髓靶向的胶体微粒载体制剂得到了众多学者的关注。实现 骨髓靶向给药的丰要障碍在丁骨髓一血屏障( m b b ) 和肝脾的强大吞噬能力。有研 究报道小于5 0 n m 的微粒可进入骨髓，且粒径越小越容易进入骨髓。但粒径不是 唯的决定因素，胶体微粒的表面性质亦显著影响其骨髓靶m 1 生。将聚苯乙烯毫 武汉理上大学硕士学位论文 微粒( 6 0n m ) 用表面活性剂p o l o x a m e r4 0 7 修饰后使兔骨髓分布量提高近1 0 倍， 且肝摄取从9 0 降至1 7 。同样用p o l o x a m e r 4 0 7 修饰的聚苯乙烯毫微粒( 7 0 n m ) 可提向大鼠骨髓分布约3 倍。 血一脑屏障( b l o o d - b r a i nb a r r i e r , b b b ) 是由毛细血管内皮细胞形成的血液 与脑组织间的屏障。它为脑组织提供了一个相对稳定的内环境，保障了脯的i f 常 功能，但同时也阻碍了多数抗生素类，抗病毒、抗肿瘤、中枢神经系统药物以及 多肽、蛋白类药物对脑部疾病的治疗。总的来说，亲水性，大分了药物难以透过 b b b 。一些亲脂性，分子量适宜的药物虽能透过b b b ，但很快又被细胞膜卜的 高效外排泵( e f t l u x p u m p ) 摄取回到l f n 液中。表面修饰后的纳米粒可以避免网状 内皮系统的吞噬，能发挥腑靶向作用，可望解决药物脑内浓度过低的问题。研究 表明，大分子药物使用聚山梨酯8 0 ( t w e e n - 8 0 ) 修饰的阿霉素纳米粒可使4 0 植入恶性胶质瘤1 0 1 8 的大鼠痊愈，该纳米粒穿透血脑屏障( 1 3 b b ) 的机理尚不 清楚i 叫j 。其机理可能是由于纳米粒外包的t w e e n 一8 0 吸附血浆巾的阿朴脂蛋白， 模拟低密度脂蛋白( l d l ) ，并与l d l 受体结合，导致脑内毛细血管内壁的内皮 细胞吞噬，然后药物在内皮细胞中释放而扩散从而穿透血脯屏障。纳米粒径对穿 透b b b 屏障的影响也需迸一步的研究。实验表明，目前用于腑内药物递释系统 的聚氰肇丙烯酸烷基酯纳米粒直径通常在2 0 0 3 0 0n m 之间，均获得较好的入脑 效果。体外实验巾，直径为6 0n m 的粒了和直径在2 0 0n m 的固体脂质体均可用 f 脑靶向，但试验者都未报道绒米粒子卣径的影响f 3 “。 1 2 3 主动靶向 除以上被动靶向技术的研究外，人们还进行了大量主动靶向技术的研究。 研究主要在物理化学导向和生物导向2 个方面进行：物理化学导向是利用药物载 体的p h 敏、热敏、磁性等特点在外部环境的作用下对肿瘤组织实行靶向给药。 例如载药磁性微球由抗肿瘤药物、磁性超微粒子及骨架材料组成，在外加磁场的 作用_ f ，通过快速运动与分离被导向于肿瘤部位。脱离衄流的纳米粒子在外加磁 场去除后不能重新返回血液循环，而是滞留在肿瘤间质内，在肿瘤局部发挥高效 持久的抗癌作用。生物导向则是利用抗体介导、细胞膜表面受体介导、特定基因 片段的专一性作用实现。设计的生物导向纳米颗粒可与目标细胞表面进行特异性 结合，从而使药物能够准确送到肿瘤细胞中，实现恶性肿瘤的靶向治疗。 1 3 载药纳米粒的药物控释性 m 液循环中被巨噬细胞吞噬的纳米药物经浴酶体作用，载体降解，约物缓 武汉理r 大学硕士学位论文 释入血，血药浓度可稳定地维持较长的时间。微球中药物的释药机制一般认为有 三种：扩散，即药物由进入微球的溶剂溶解后，经囊膜或材料( 或其中的孔 隙) 而扩散到介质中，这一过程基本上是物理过程，而微球表面药物的溶解及扩 散则形成释药的突释效应；囊膜或材料的溶蚀，溶解的速率取决于材料的性质， 介质的组成，p h 值，体积和温度等，是物理化学过程；囊膜及材料的降解， 水解或在酶的作用下酶解( 化学反应及生化反应) ，成为体内的代谢，t 物，使药 物释放m 来，但仍需经溶解及扩散才能进入体液。由此机制可对载药纳米微粒分 类为：混合型纳米颗粒( 纳米球，n a n o s p h e r e ) ，足指药物分散于粒子的基质中， 随着商分子材料的降解药物被溶解并缓慢释放山束，凶此可以调整材料的配比和 种类来控制释药速度。包覆型纳米颗粒( 纳米囊，n a n o c a p s u l e ) 由聚合物形成一个 水性或油性的囊腔，药物被包裹在腔中，纳米囊