（化学工艺专业论文）靶向药物载体——壳聚糖磁性微球的制备和性能研究.pdf

摘要 摘要 磁性靶向药物己成为当前抗癌研究的热点，其中磁性靶向药物载体材料的 制备是极其关键的，其性能的优劣直接影响了药物的载药量及其在体内的靶向 性、缓释性能。本课题首先以f e c h 和f e c l 3 为原料，氨水为沉淀剂，通过化学 共沉淀法制备了粒径分布狭窄的纳米f e 3 0 4 磁性粒子；然后选用壳聚糖为骨架材 料，以制得的f e 3 0 4 为磁性材料，通过乳化交联法最终制备了壳聚糖磁性微球。 结合单因素和正交实验，逐步确定了各步反应的最佳实验条件，并对各阶段的 产物进行了s e m 、t e m 、f r i r 、x r d 、d l s 等表征和分析。实验结果表明：壳 聚糖成功包覆了f e 3 0 4 从而制得了壳聚糖磁性微球；第一阶段制备的的纳米 f e 3 0 4 磁性粒子粒度分布窄( 5 2 0 r i m ) ，分散性较好，平均粒径为1 1 7 r i m 左右，具 有良好晶体结构；实验过程中，氨水滴加速度对f e 3 0 4 的粒径分布影响很大，最 好控制在每分钟6 8 滴左右：最佳反应条件下制备的壳聚糖磁性复合微球成球 性较好，尺寸均匀，平均粒径达到了1 0 1 1 m 左右，虽然微球具有凹凸面和孔穴结 构，但微球仍然具有完整的骨架结构，没有团聚现象。本论文采用电子天平法 对纳米f e 3 0 4 磁性粒子和壳聚糖磁性复合微球的相对磁响应性进行了定性分析， 得出它们的相对磁响应性分别为0 0 8 3 7g ( 2 c m 0 0 5 9 磁粉) 和0 0 4 7 2g ( 2 c m 0 0 5 9 磁性微球) ；当磁铁数目最少达到4 块( 即外加磁场强度为3 2 6 m t ) 时，纳米f e 3 0 4 磁性粒子和壳聚糖磁性复合微球都能较充分地产生磁响应性，因 此，从经济角度考虑应选用4 块磁铁作为外加磁场，这为今后进一步的临床研 究提供了重要的参考价值。 综上所述，所制备的壳聚糖磁性微球粒径小，粒径分布较窄，磁响应性强， 可作为磁性靶向药物载体材料，进一步制备磁性靶向药物和进行临床研究。 关键词：靶向药物；纳米；磁性微球 a b s t r a e t a b s t r a c t t h ek e yt ot h em a g n e t i ct a r g e t e d - d r u gw h i c hh a sb e c o m eah o tr e s e a r c hi nt h e a n t i - c a n c e rt h e r a p yw a st h ep r e p a r a t i o no fm a g n e t i cc a r r i e rf o rd r u g ，a n dw h e t h e ri ti s s u 耐o ro ri n f e r i o rc a ni n f l u e n c et h ep e r f o r m a n c eo f m a g n e t i ct a r g e t t e d - d r u gd i r e c t l y i nt h i sw o r k , t h em a g n e t i cf e 3 0 4n a n o p a r t l c l e s 、访t i li l a l t o ws i z e - d i s t r i b u t i o nw e r e p r e p a r e db yc h e m i c a lc o - p r e c i p i t a t i o nf i r s t l y , t h e n t h em a g n e t i c c h i t o s a n ( c s ) m i c r o s p h e r e sw e r ep r e p a r e db yas u s p e n s i o nc r o s s - l i n k i n gt e c h n i q u ew i t ht h ec sa n d m a g n e t i cf e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sp r e p a r e di nf i r s ts t e p t h ep r e p a r a t i o nc o n d i t i o nf o r b o t hp r o d u c t sw a so p t i m i z e dv i as i n g l ef a c t o re x p e r i m e n ta n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t ， t h ep r o d u c tw a sc h a r a c t e r i z e db yx r a yp o w d e rd i f f r a c t o m e t e r ( x r d ) ，t r a n s m i s s i o n e l e c t r o nm i c r o s c o p e ( t e m ) ，s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ( s e m ) ，d y n a m i cl a s e r s c a t t e r i n ga n a l y z e r ( d l s ) ，f t 取s p e c t r o p h o t o m e t e r ( f t i r ) ，e t c a sar e s u l t , t h e m a g n e t i cf e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sp r e p a r e di nf i r s ts t e pa r ed i s p e r s i v ea n dh a v ef i n e s c r y s t a ls t r u c t u r ea n dn a r r o ws i z e d i s t r i b u t i o nm a i n l yi nt h er a n g eo f5 n ma n d2 0 n m , t h ea v e r a g es i z ea c h i e v e1 1 7 n m , i t sf o u n dt h a tt h es i z e - d i s t r i b u t i o nw f f c ei n f l u e n c e d s e r i o u s l yb yd r o p p i n gr a t eo fa m m o n i u mh y d r o x i d ew h i c hs h o u l db ec o n t r o l l e da t6 - 8 d r o p m i na p t l y ；t h ep r e p a r e dm a g n e t i cc sm i c r o s h p e r e se n c a p s u l a t e dt h em a g n e t i c f e 3 0 4n a n o p a r t i c l e ss u c c e s s f u l l y ，t h ep r o d u c tw i t hi n t a c ts k e l e t o nc o n s t r u c t u r ea n d b a i t o ws i z ed i s t r i b u t i o ni ss p h e r i c a l ，d i s p e r s i v ea n dt h ea v e r a g es i z ei sa b o u t1 0 a m , t h o u g ht h e $ u r f a c ep r e s e n t sc o n c a v o - c o n v e xa n dt h eh o l l o w s t h em o s ti m p o r t a n t a s p e c tf o rt h em a g n e t i cc a r r i e ri sas u f f i c i e n tm a g n e t i cf i e l di n t e n s i t yp r o d u c e db y l e a s tf e r r o m a g n e t st oe x c i t ea l lt h ed i p o l em o m e n t so f e a c h0 0 5gm a g n e t i cc a r r i e r2 c e r tf a ra w a yf r o mt h ef e r r o m a g n e t s ，s ot h er e l a t i v em a g n e t i cr e s p o n s eo ft h ep r o d u c t i nt h em a g n e t i cf i e l dw a sa l s oa n a l y s e da n de v a l u a t e dc a r e f u l l y t h er e l a t i v em a g n e t i c r e s p o n s e o fm a g n e t i cf e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sa n dm a g n e t i cc sm i c r o s h p e r e sw a s d e t e c t e da s0 0 8 3 7g ( 2 e r a 0 0 5 9m a g n e t i cp o w d e r ) a n do 0 4 7 2g ( 2c m o 0 5g m a g n e t i cc sm i c r o s p h e r e s ) r e s p e c t i v e l y , a n da3 2 6n a tm a g n e t i cf i e l dw h i c hw a s p r o d u c e db yf o u rf e r r o m a g n e t sw a sf o u n dt ob es u f f i c i e n tt oe x c i t ea l m o s ta l lo ft h e h a b s t r a e t d i p o l em o m e n t so fo 0 5gc o m p o s i t em a g n e t i cm i e r o s p h e r e s2c mf a ra w a yf t o mt h e f e r r o m a g n e t s i nc o n c l u s i o nt h em a g n e t i cc sm i c r o s p h e r e so b t a i n e da l eq u a l i f i e df o r t h ec a _ t r i e r si nt h et a r g e t e dd e l i v e r yo f d r u g sa n df l l r t h e rc l i n i c a la p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：t a r g e t e d - d r u g ，n a n o m e t e l c _ , m a g n e t i cm i c r o s p h e r e i i i 学位论文独创性声明 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 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，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 为获得直昌塞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 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手写) ：赵体j 览签字日期：励7 年，j 月厶y 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权直昌太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，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：也膨，睡导师签名：琦铆艮 签字日期：加7 年，月冲日签字日期：幻7 年脏月坪日 第一章文献综述 第一章文献综述 在癌症的化疗中，因细胞毒药物对癌细胞和正常健康细胞的非特异性，传 统的细胞毒药物的使用方法存在严重的局限性。多年以来，人们试图通过改变 药物在体内的分布来减少使用抗癌药物带来的毒副作用。通过供应肿瘤血管局 部给药来提高肿瘤的药物浓度非常有限，而且并不能避免抗癌药物带来的毒副 作用【l 叫。其它通过高难度手术的方法( 如隔离灌注) 来实现该目的时，因技术条 件的限制而难以普及。因此，靶向治疗成为当前的研究热点。靶向治疗是将药 物尽可能的、有选择地运送到靶部位，提高靶部位的药物浓度，减少药物对全 身正常组织毒副作用。磁性药物靶向治疗是靶向治疗的一种，利用某种载体与 磁性物质结合，通过靶区暴露于磁场中就能控制这种载体在体内的分布，达到 化疗药物靶向运输的目的，提高靶部位药物的浓度，降低药物对正常组织的毒 性和副作用。 磁性靶向给药系统 4 ( m a g n e t i ct a r g e t i n gd r u gd e l i v e r ys y s t e m ，m t d d s ) 通常 由磁性材料、载体材料、药物( 主要是抗肿瘤药物或某些诊断试剂) 及其它辅料组 成，可通过静脉、动脉导管、口服或注射等途径给药。m t d d s 系将药物与磁性 物质通过适当的载体制成稳定体系，在足够强的外磁场作用下，使药物在体内 定向移动、定位浓集并释放，从而集中在病交部位发挥疗效，具有高效低毒的 特点。 目前磁性靶向给药系统有：磁性微球【4 】( m 哪e t i cm i c r o s p h e r e s ，m m s ) 、磁 性纳米粒 4 l ( m a g n e t i cn a n o p a r t i c l e s ，m n p ) 等。 1 1 磁性靶向给药系统 1 1 1 磁性靶向药物的定义 磁性靶向药物( m a g n e t i ct a r g e t i n gd r u g ，m t d ) ，是利用天然的或合成的高分 子材料将磁性纳米粒子、固体或液体药物包覆而成的具有靶向性的磁性药物( 其 中m m s 的粒径在一至几十微米不等，m n p 粒径在1 1 0 0 0 n m ) ，应用于体内后， 在外加磁场的作用下，可在体内定向移动、靶向特定的肿瘤细胞或生物分子并 缓慢释放药物。从一定意义上讲，磁性靶向药物实现了医疗工作者内科用药外 第一章文献综述 科化的理想，因此，仅从用药方法上讲，磁性靶向药物是一次重大革新。 但磁性靶向药物并不是将磁粉和药物简单混合在一起就能得到的，必须满 足一定的条件【5 - l 习： 首先，生物相容性好，磁性靶向药物不引起免疫反应，不产生急性或慢性 中毒反应，载体材料在体内能安全排除。 其次，具有靶向性，磁响应性好，磁性材料能在磁场作用下靶向定位于释 药部位，撤去磁场后磁性微粒能迅速被血液带走。 第三，载药量大，磁性靶向药物能够携带足够的药物。 第四，释药量可控，磁性靶向药物能按照一定的方式和速率释放药物，使 靶区的药物浓度在一段时间内保持在有效浓度的范围内。 围绕着上面几个方面，前人在磁性靶向药物的制备和性质方面，进行了积 极的探索和大量的研究，取得了宝贵的成果，积累了有益的经验。 1 1 2 磁性靶向药物的组成及作用原理 磁性靶向药物由磁性材料、骨架材料( 药物载体) 及药物三部分组成。 第一部分：磁性材料。磁性材料为磁性靶向药物提供磁性，同时也起药物 载体作用。常用的磁性材料有f e 3 0 4 磁粉、纯铁粉、铁磁流体、羟基铁、正铁盐 酸、磁赤铁矿等。作为磁性药物毫微粒所用的磁性材料粒度越小越好，一般直 径在l o 3 0n n l 。同时要求具有良好的磁响应和灵敏度，在外加磁场作用下能定 向移动和集中，固定在肿瘤部位。其中f e 3 0 4 因制备简单，性质稳定，磁响应性 强，灵敏度高，整个疗程所用的载体含铁量不超过贫血病人的常规补铁总量， 除部分被人体利用外，其余的磁性粒子可通过皮肤、胆汁、肾脏等安全排除体 外，获得粒径为纳米级、磁响应性强的f e 3 0 4 磁性粒子是实现药物磁导向的先决 条件。 第二部分：药物。磁性靶向药物中的药物也必须具备一定特性：( 1 ) 不与骨 架材料和磁性材料起化学反应：( 2 ) 半衰期短，需频繁给药，如阿霉烈1 6 1 7 】、顺 铂0 8 a 9 、5 - 氟尿嘧啶【2 0 】、胰岛素口1 , 2 2 1 等。半衰期小于l h 或大于2 4 h 不宜用于制 备磁性靶向药物毫微粒；( 3 ) 剂量小，药效平稳，溶解度好，例如米托蒽醌【2 3 驯、 平阳霉烈2 5 1 。剂量大，药效剧烈，溶解度差的药物不宜用于制备磁性毫微粒；( 4 ) 药物剂量不需要精密调节，像降压药、抗心率失常药、组胺药、抗精神失常药 等需要精密调节药物剂量的药物也不宜用于磁性毫微粒的制备。已与磁性材料 2 第一章文献综述 制备成微球的抗肿瘤药物有：阿霉素、丝裂霉素c 、甲氨碟呤、米托蒽醌、顺铂、 平阳霉素、氟尿嘧啶等，它们都具有水溶性且不与磁性材料起化学反应，其中 以阿霉素应用最广泛。 第三部分：骨架材料。骨架材料是用来支撑磁性材料和药物的，首先应具 有良好的生物相容性，不会引起免疫反应，能够在体内逐步降解清除，同时必 须具备一定的通透性，能够使被包覆的药物释放出来，骨架材料都是一些高分 予材料，氨基酸聚合物类、聚多糖类以及其它高分子材料。氨基酸聚合物类又 可分为天然的和合成的两类，天然氨基酸聚合物有各种白蛋白、球蛋白、明胶 等；合成类的主要有多肽，例如聚赖氨酸和聚谷氨酸等。聚多糖类有葡聚糖、 壳聚糖、阿拉伯胶等。还有一些根据一定要求人工合成的高分子材料，如乙基 酸纤维素、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇的共聚物、聚丙烯醇、有机硅高分子、聚苯 乙烯类、聚乳酸及其共聚物、聚己内酯及其共聚物等。国内外现在大多采用的 是白蛋白、葡聚糖、壳聚糖、聚乳酸以及聚苯乙烯类等。 磁性药物的载体如表1 1 所示 2 6 】，自美国学者w i d d e r 报道制备磁性白蛋白微 球以来，d e v i n e n i 等 2 7 , 2 8 不断改进药物和磁性粒子的结合，其中有采用氨基乙醇、 聚乙二醇( p e g ) 、中性葡聚糖或阳离子氨基葡聚糖制备磁性粒子化疗药物复 合物的方法，所携带的药物有氨甲碟呤、阿霉素、丝裂霉素等；l u b b e 2 9 1 、a e x i o u 等【3 0 l 采用铁磁流体作为药物的载体；y a n a s e 等【3 1 1 采用阳离子脂质体等制备磁性 脂质体作为化疗药物的载体：v t r o o n c t m t a p a n 等 3 2 】首次提出了热敏磁性脂质体， 在外磁场作用下将药物输送到靶部位，通过高频电磁场和激光脉冲加热使药物 从脂质体中释放；2 0 0 0 年f e r x 公司r u d g e 等田】将金属铁和活性碳混合在球磨机中 制成磁性微球。 目前制备的药物的载体主要有：磁性蛋白微球、磁性脂质体和铁磁流体。 制备的主要方法：热固化法等制备磁性蛋白微球；逆相蒸发法等制备磁性脂质 体；化学吸收绑定法制备铁磁流体复合物。磁性药物注射方式通常采用动脉、 静脉注射、口服。 3 第一章文献综述 磁性红血球 磁性白蛋白微球 磁性乙基纤维素微胶囊 磁性淀粉微球 磁性乳胶 磁性聚烷基氰基丙烯酸 脂纳米粒 磁性脂质体 磁性葡聚糖 铁磁流体 1 9 7 6z i m m e m a n nup i l w mg可 1 9 7 8w i d d e rj k可 1 9 8 0k a t ot n e m o t o r不可 1 9 7 9m o s b a c h k可 1 9 8 3a k i m o t om m o r i m o t oy可 1 9 8 3i b r a h i m a可 泡状 微粒 微粒 微粒 微粒 微粒 1 9 8 6k i w a d a h 可泡状 1 9 9 3b a b i n c o v am 1 9 9 qs h i n k a im 1 9 9 5 v f f o o n c h a t a p a ne 1 9 9 7b a b i n c o v am b a b i n e cp 1 9 9 8y a n a s em 1 9 9 9b u l t ej w 2 0 0 0k u b o t 1 9 9 8 p u l l e rs k g a l l oj m 可微粒 1 9 9 6l u b b e a s可微粒 2 0 0 0a l e x i o u s 铁碳复合物2 0 0 0 r u d g es l lk u r t zt l 可微粒 而近l o 年来，纳米技术特别是纳米材料制备技术的发展，为进一步提高靶 向药物的水平与质量提供了最佳的契机。目前磁性药物靶向治疗中的药物载体 多采用纳米磁性脂质体。脂质体区别于其它普通制剂的一个重要特点是其具有 靶向性：( 1 ) 脂质体属于纳米级药物载体，由于人体病灶部位血管内皮细胞间 隙较大，脂质体药物可透过此间隙到达病灶部位，从而达到定向给药；( 2 ) 脂 质体主要辅料为磷脂，磷脂在血液中消除极为缓慢，因此脂质体药物在血循环 系统保留时间长，使病灶部位得到充分治疗的效果。而纳米微粒具有以下特点 1 3 4 1 ：( 1 ) 纳米粒子的粒径小，表面能够附着的蛋白质、酶和药物等物质的量多， 且在实际药物制备中越不易于沉淀；( 2 ) 具有较高的包封率；( 3 ) 有适宜的 4 第一章文献综述 制备及提纯方法；( 4 ) 载体材料可生物降解；( 5 ) 具有较长的体内循环时间； 在一定时间内不会像普通颗粒那样迅速地被吞噬细胞清除；( 6 ) 能提高药物的 稳定性。 磁性靶向药物的作用原理：磁性靶向药物可通过向静脉和动脉直接注射或 者口服等途径进入人体，然后在外界磁场的引导下富集于肿瘤部位。药物以受 控方式从载体上释放( e p 我们可以控制药物释放速度) ，对病理组织发挥疗效，同 时使药物对正常组织的影响达到最小化。 1 1 3 磁场装置 磁性介质内每个分子的磁效应都可等效为一个分子电流，磁场对磁性介质 的作用，就是磁场对介质中的分子电流的作用。磁场作用在磁粒的磁力f 近似表 达为f 3 5 】： f = 0 ( v p ) v ( b 2 ) 其中，x ：磁粒的磁化率，v p ：磁粒的体积，m ：真空磁导率，b ：磁感应 强度。注入体内的磁性药物是固体性微粒悬浮于基液中构成的胶体溶液，磁场 对磁性流体的作用是直接作用在磁性微粒上。很明显磁场力主要受药物的磁化 率、磁场强度、磁场梯度的影响。因此提高磁场力的方法是提高磁场的强度、 梯度或选用磁化率高的磁性颗粒。 目前磁性药物靶向治疗的磁场装置设计f 2 6 】有两种方案，一种是在肿瘤部位 加外磁场，磁场装置可以是永磁磁体或电磁铁，结构可以采用单极式、双极式。 单极式指在肿瘤部位的一侧加磁极，如可采用高磁能级的稀土永磁块( 多是钕 铁硼) ，根据肿瘤的形状将这些磁块拼接成各种形状，安排在肿瘤附近，使其 产生高梯度磁场；双极式指在肿瘤部位的两侧加磁极，将上下磁极作成不同的 形状使其产生不均匀磁场，如上磁极可采用柱形，下磁极采用锥形等。目前在 靶部位采用的磁场强度约为0 1 1 5 t ，磁场梯度1 0 1 0 0 t m 。另一种设计方法是 将微小的永磁块移植到靶部位，将注入体内的药物聚集在靶部位。k u b o 等【3 6 1 将 一个柱形永磁体移植到肿瘤的中心。 1 2 磁性靶向药物的制备方法及研究进展 自从1 9 7 8 年s e n y e iae 3 9 1 首先提出了磁性微球的制备方法后，国内外学者 提出了多种方法来制备磁性高分子微球，1 9 8 3 年我国陈骐等【4 0 1 首次报道了载氟 5 第一章文献综述 尿嘧啶药物的明胶磁性微球的制作方法及动物实验。高磁性药物微粒大多采用 以磁性材料和药物为核，骨架材料为壳的核，壳式结构，其制备方法按制备机理 一般可分为机械法和化学法。 1 2 1 机械法 机械法：是利用研磨、气流、液流或超声波将块状固体粉碎成毫微粒的方 法。常用的有球磨法、喷雾冻结法、空气悬浮法等。机械法制备毫微粒具有产 品纯度高，产量大，粒径均匀等优点，缺点是所制备的毫微粒粒径大，能耗高， 设备投入大。 球磨法 4 6 4 5 】：是将大块物料放入球磨机或气流磨中，利用介质和物料之间 相互研磨和冲击使物料细化，其产物一般为粒状粉料，形状为不规则的块状， 表面易与介质发生化学反应而受污染。粒子因受到多次变形硬化和断裂，会有 大量缺陷存在，因而表面缺陷多而且活性极高。高能球磨法制备的纳米粉体的 主要缺点是晶粒尺寸不均匀，球磨和氧化易带来污染。 喷雾干燥法：是将磁性材料、药物、高分子材料和溶剂混合后，通过喷雾 干燥，溶剂蒸发将磁性材料、药物包埋在高分子载体材料中制备而成。 黄广建等h 刀将活性碳与纳米f e 3 0 4 按9 ：1 ( w t w t ) 球磨制成初级铁碳复合 磁性材料，采用不同的表面包覆技术及氢气还原制备出两种铁碳复合磁性载体， 分别测定其粒子形貌与分布、磁性能，对阿酶素的吸附和脱附作用。结果表明， 合成的两种磁性载体为铁碳复合颗粒，表面分别包覆s i 0 2 及碳，颗粒直径均小 于5 0 0 n m ，与包硅铁碳复合磁性材料载体相比，包铁碳复合磁性载体粒径均匀 ( 2 0 0 - 3 0 0 ) 啪，磁饱和磁化强度较强( 1 4 7 e m u g ：8 9 9 e m u g ) 及载药量较高( 每 克载体吸附阿酶素2 3 3 8 m g ：1 6 3 2 r a g ) 。 1 2 2 化学法 化学法又包括包埋法和单体交联法两大类 4 s 一2 1 。 1 2 2 1 包埋法 包埋法是将磁性微粒和药物通过适当的分散方法分散在有机高分子( 如白 蛋白、明胶等) 溶液中，通过雾化、絮凝、沉积、蒸发、乳化等复合技术，制 得磁性药物微球。包埋法制备磁性药物微球主要是通过范德华力、氢键、配位 键和共价键等作用将水溶性高分子物质缠绕在无机磁性颗粒表面，形成聚合物 6 第一章文献综述 包被的磁性药物微球。采用此法制备磁性药物微球优点是方法简单，微球表面 不需要化学修饰就含有活性功能基团，可以直接偶联所需的配基。缺点是制备 的磁性微球大小难以控制，粒度分布宽，形状不规则，不同微球磁性物质的含 量相差很大，而且壳层中易混有杂质。 包埋法一般又可分为凝聚法、溶剂挥发法、沉淀法等。 凝聚法是指在药物与载体材料的混合液中，通过外界因素的影响，如使用带 相反电荷、脱水、溶剂转换、加入交联偶合剂使载体材料偶合或加入某种能降 低材料溶解度的物质迫使其溶解度降低，在体系中产生一个新相( 纳米微粒1 。 溶剂挥发法系指将药物、磁性材料、载体材料溶于可挥发且在水中可适当溶 解的有机溶剂中，制成o w 型乳状液，再挥发除去有机溶剂而得到毫微粒。该 法既可包覆水溶性药物，也可包覆水不溶性药物。毫微粒的粒径取决于溶剂挥 发前形成的乳滴的直径。液滴的状态可以通过搅拌速率、分散剂的种类和用量、 有机相和水相的比例、温度等因素来控制。 沉淀法是利用两亲的嵌段或接枝共聚物在选择性溶剂中形成胶束的机理制 备纳米粒子。首先将两亲的聚合物溶解在某种挥发性的有机溶剂中，然后将混 合溶液滴入水相，两亲共聚物在选择性溶剂水中将自发缔合形成胶束，其中亲 油性链段形成胶束的核，亲水性链段形成胶束的壳。 g u p t a 等 5 3 1 将磁性粒子与牛血清蛋白和棉籽油进行超声处理，然后加热至 1 0 5 1 5 0 ，得到外包牛血清蛋白的磁性微球。 o g a w a 等【5 4 1 用w o w 复乳法制备了载药磁性聚乳酸微球，内乳w o 型乳 剂中，采用被单硬脂酸铝硬化的豆油稳定内水相，结果表明，水溶性药物的包 封率可达8 0 1 0 0 。 林本兰等【5 5 1 ：以阿霉素( a d r ) 、人血清白蛋白( h s a ) 和纳米f e 3 0 4 为材料，采 用乳化高温固化法制备出磁性纳米粒阿霉素白蛋白微球，并利用h r t e m 对其包 裹结合性能进行了观察，同时采用h p l c 法对其载药量进行测试。结果得到的磁 性纳米粒阿霉素白蛋白微球有效载药量为2 3 5 、表观载药量为3 5 5 。 黄开红等【5 6 】以可溶性聚乳酸为载体，5 氟尿嘧啶为模型药物，采用超声乳化 法制备聚乳酸载纳米微粒，通过电子显微镜观察纳米粒外形结构，用x 射线光电 能谱仪测定纳米微粒表面元素，用紫外分光光度计测纳米粒载药量和包封率， 并测定体外释放量。结果表明聚乳酸载纳米微粒呈规则球形，平均粒径( 1 9 1 士1 7 ) n l n 载药量为1 5 2 ，包封率为4 5 6 。 7 第一章文献综述 王国斌等吲以纳米级f e 3 0 4 为磁性微粒，人血清白蛋白为骨架材料，丝裂霉 素c 为药物，利用乳液固化法制备包载丝裂霉素c 的磁性纳米微球，并借助透 射，扫描电镜观察微球形态，通过激光粒度分析仪作粒度分析，利用高效液相 色谱测量载药量及包封率，以磁性测试仪进行体外磁响应性测定。在电镜下呈 表面光滑的核壳样球型微粒，平均粒径为2 1 7 7 r i m ，微球载药量为7 8 ，包封 率为9 0 5 ，体外饱和磁化强度为2 1 8 5 e m u g - 1 。 王彦卿等【5 9 】利用明胶的生物相容性及经戊二醛处理可使其固化的特性，以 f e 3 0 。作为磁性内核，以液体石蜡为有机分散介质，通过反相悬液冷冻凝聚法制 备了强磁性的诺氟沙星明胶核壳微球，用i r 、s e m 、t e m 、u v i s 等技术对微 球进行了性能表征，结果表明：微球成球性好，无粘连，平均直径为5 1 0 1 x m ， f e 3 0 4 的含量为7 4 8 ，微球的载药量( w ，w ) 为6 2 ，药物的包封率为6 1 4 ，5 h 释放药物为7 4 4 ，微球具有较好的缓释性。 1 2 2 2 单体交联法 单体交联法是将磁性微粒、药物和一种或几种单体一起分散均匀，加入交 联剂固化得到磁性药物微球。单体交联法制备磁性药物微球的方法主要有界面 缩聚法，悬浮聚合法和乳液聚合法等。在单体聚合过程中，磁性微粒必须成为 单体聚合的唯一场所，才能得到包覆高分子的磁性微粒，避免高分子合成过程 和清洗过程中的凝聚现象，因此必须对磁性粒子表面进行修饰，使其吸附单体 和引发剂。 界面缩聚法：指两种含有双( 多) 功能团的单体，分别溶解在互不相溶的两种 液体中，在一定条件下，在分散相和连续相的界面上发生单体的缩聚反应而形 成毫微粒的方法。其步骤一般表现为：先将药物、磁性粒子在一个溶有反应物 的连续相中乳化或分散，将水溶性反应物的水溶液分散到有机相，同时加入适 当乳化剂，得到水油( w o ) 乳液，再向该乳液中加入水不溶性反应物，则在液滴 界面迅速的发生聚合反应形成毫微粒。 悬浮聚合【5 9 1 ：即单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合。其制备磁性靶向 药物毫微粒的机理为：磁粉、药物、单体在表面活性剂和悬浮稳定剂存在的条 件下分散在连续相中，骨架材料在引发剂作用下在药物和磁性粒子表面发生聚 合，将药物和磁性粒子包裹在聚合产物中。因为悬浮聚合过程中始终存在两相 或三相，所以单体能否均匀分散在水相中并始终保持稳定的分散状态直至聚合 8 第一章文献综述 反应结束是悬浮聚合反应的关键。 乳液聚合l 椰】：乳液聚合是指单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态进 行的聚合，该法是目前应用较多的一种制备磁性药物微球的方法，关键在于如 何得到复合胶乳粒子并形成稳定的乳化体系，其聚合过程为：磁粉、药物、单 体在表面活性剂存在的条件下分散在连续相中形成胶束或乳液滴，在引发剂作 用下，载体材料在药物和磁性粒子表面发生均聚或共聚，将药物和磁性粒子包 裹在聚合产物中。乳液聚合一般遵循s m i t h - e w a r t 聚合机理，引发剂先分解产生 初级自由基，初级自由基从水相扩散进入胶束，和单体反应生成单体自由基， 单体自由基继续反应引发链增长，得到聚合物粒子。乳液聚合方法制各磁性靶 向药物毫微粒具有操作简便、设备简单等优点，而且所制备的微球具有粒径小( 约 为几百个纳米) 、粒径分布窄、粒径可控等优点，因此是制各磁性靶向药物毫微 粒比较理想的方法。 1 9 7 6 年b i r r e n b a c h 和s p c i s 盯等人【6 l 】首先报道用丙烯酰胺单体和n ，n 亚甲 基二丙烯酰胺单体通过反相乳液聚合成功地制备了载药高分子纳米微粒。k o n d o 等1 0 2 j 人在共沉淀法合成超细磁流体的基础上，用乳液聚合技术，制备出热敏性 的磁性聚苯乙烯n 异丙基丙烯酸胺甲基丙烯酸微球。在s e m 和t e m 观察胶乳 微粒的形态和分布，动态光散射法测定流体动力学直径，超显微电泳分析测定( 电位，热重法分析此含量的基础上，他们认为磁性胶乳微粒的流体动力学直径 ( h y d r o d y n a m i c d i a m e t r e ) 随磁流体单体重量比的提高而明显减小。b u r k h a r d k r i w e t 6 3 在分散有磁性粒子的水相体系中乳化单体，得到稳定的乳化体系，然后 应用乳液聚合得到了胶体尺寸的疏水磁性高分子微球，并对分散介质、单体、 引发剂种类及引发剂用量等因素对聚合行为和磁性微球的影响做了研究。 高兰萍等【5 9 】用苯乙烯，丙烯酸和二乙烯酸基苯为单体共聚制备了高分子磁 性微球，电镜照片显示磁性微球形态一致，完整的粒径为0 0 6 0 0 7 p m 的球型颗 粒。 万惠文等删用苯乙烯，二乙烯酸基苯为单体，过氧化苯甲酰为引发剂，聚 乙烯醇为分散剂，通过超声和搅拌，采用悬浮聚合法合成了磁性高分子微球。 研究了高分子磁性微球的耐酸性，并探讨了分散剂用量、超声波频率和超声作 用时间对高分子磁性微球合成的影响。研究结果表明：高分子磁性微球表面没 有裸露的磁性超微颗粒，包覆效果好；当p v a 用量过低时，不能达到临界用量， 必然团聚严重，用量在临界值以上时，用量增加，高分子磁性微球粒径减小， 9 第一章文献综述 粒径分布变窄；随超声频率的增大，聚合物粒子分布变窄，平均粒径变小：超 声作用时间延长，粒子分布变窄，平均粒径迅速变小。 朱以华等 6 4 1 利用改进的悬浮聚合法，分别通过共聚单体丙烯酸甲酯( m a ) 和 甲基丙烯酸环氧丙酯( g m a ) 用碱水解制备得到单分散、表面富含羧基和环氧基 的磁性聚苯乙烯高分子微球，并用种子微乳液聚合方法制备得到了表面含氯甲 基磁性高分子微粒。 任非等【6 5 l 在p h 6 条件下以聚氰基丙烯酸正丁酯为纳米球骨架材料，通过正 交实验设计考察乳化聚合法制备丝裂霉素c 聚氰基丙烯酸正丁酯磁性纳米球的 工艺条件对纳米球粒径、包封率和载药量的影响，考察了冷冻和温湿条件下对 制剂稳定性的影响。结果表明优化的乳化聚合法制备丝裂霉素c 聚氰基丙烯酸 正丁酯磁性纳米球的平均粒径、包封率、载药量和饱和磁化强度分别为： ( 1 2 2 4 4 - 2 3 ) n n l ，( 8 5 5 1 - 4 - 0 7 4 ) ，( 8 6 1 4 - 0 0 4 ) ，( 0 3 1 4 - 0 0 1 ) k a m - 1 。丝裂霉素c 聚氰基丙烯酸正丁酯磁性纳米球胶体溶液具有良好的抗寒和抗湿热性。 1 3 磁性靶向药物毫微粒的表征方法 1 3 1 毫微粒的形貌表征 磁性靶向药物毫微粒的形貌通常可由透射电镜、环境扫描电镜来表征。 透射电镜成像原理是由于电子束对不同物质密度穿透力不同形成反差而成 像，分辨率大约为1 0 a 。透射电镜照片不但可以直接给出药物毫微粒颗粒大小和 形状。而且还可以给出样品内部的超微结构。 环境扫描电镜s e m 是利用电子与物质的相互作用进行成像。当高能入射电 子束轰击样品表面，由于入射电子束与样品间的相互作用，将有9 9 以上的入 射电子能量转变成样品热能，约有1 的入射电子能量，将从样品中激发出各种 有用的信息。利用环境扫描电镜可直观地观察磁性高分子微球表观形貌，如球 形规整性、表面粗糙度等，其拍摄的照片是立体形貌，具有直观性和形象性。 1 3 2 粒径及粒径分布 磁性靶向药物毫微粒粒径及粒径分布通常可用沉淀法、电超声和光散射法 进行测试。沉降法粒度分析方法嘲是通过颗粒在液体中沉降速度来测量粒度分 布的方法。主要有重力沉降式和离心沉降式两种光透沉降粒度分析方式，适合 1 0 第一章文献综述 毫微粒粒度分析的主要有离心式分析方法。常用的沉降法存在着检测速度慢、 重复性差、对非球形粒子误差大、不适用于混合物料、动态范围窄等缺点。 电超声粒度测量范围为5 l o p z n ，其测试原理为当声波在样品内部传导时， 通过测试声波衰减谱，计算衰减值与粒度的关系1 4 ”。 激光光散射法【6 7 | 删是利用激光遇到粒子时发生散射特性来工作。它通过测 定溶液中大分子或胶体质点的平动扩散系数，从而得知其大小或流体力学半径。 测试原理是当分散体系的质点小于光的波长时，将产生散射光。散射光的强度 与质点大小和分布u 、质点形状以及两相的折射率有关。通常颗粒小，散射角大； 颗粒大，散射角小。据此，利用光散射技术可测定质点的大小和分布。测定的 粒径范围为几个纳米到五个微米之间。激光光散射法能够准确得到粒子的分布 及各种平均粒径，是测定纳米粒子大小和粒径分布的理想工具。 1 3 3 毫微粒的组成 磁性靶向药物毫微粒的化学组成常采用红外光谱法、核磁共振谱法来表征。 红外光谱法 6 9 t o i 是利用红外辐射与物质分子振动或转动的相互作用，通过 记录试样的红外吸收光谱进行定性、定量和结构分析的方法。物质因受光的作 用会引起分子或原子的振动，从而产生对光的吸收。从吸收光谱中对吸收频谱 的位置与形状可以判断未知物。利用红外光谱来测量颗粒中的化学键和功能基， 从而判断产物组成是红外光谱分析的最直接应用。采用红外光谱( u 可以对磁性 药物微球的基体、功能基及磁性无机物质进行定性分析。如内蒙古师范大学的 邱广亮等人认为，在5 8 0 c m 1 的吸收峰可证明有f e 3 0 4 晶粒的存在【7 0 1 。 核磁共振谱法是一种吸收光谱分析法，与红外吸收光谱等分析方法的不同 之处在于分析试样必须置于强磁场中，原子核才会吸收一定波长的电磁辐射【硎。 核磁共振波谱采用波长l o l o o n m ( 属于射频区1 的电磁辐射作为光源照射有机物 分子。在强磁场中，原子核的能量将分裂成两个或两个以上的量子化能级，当 用适当波长的电磁辐射照射处于磁场中的原子核时，原子核便在这些磁诱导能 级之间发生跃迁，并产生强弱不同的吸收信号。 1 3 4 磁性靶向药物毫微粒中药物含量的测定 毫微粒中药物含量的测定方法有多种，一般可分为直接测定和从毫微粒分 离出药物再测定。 第一章文献综述 直接测定又可分为放射性标记法和消解毫微粒后测定。放射性标记法可直 接测定毫微粒中药物的含量，但受药物的可标记性和放射性污染所限制：消解 毫微粒后测定法是先将微球载体破坏，使包裹其中的药物释放出来再进行测定。 常见的裂解毫微粒方法有酶解法和加热法。但这种方法常常使药物受到破坏， 提取不彻底，药物含量测定的准确性受到影响，以酶降解包裹材料则会因酶降 解引起干扰而对测定结果带来误差。 分离出药物测定法通常是将游离药物与毫微粒进行分离，测定介质及洗涤 液中游离的药物量，根据质量守恒原理推算出毫微粒中主要的含量。这种方法 目前是常用的药物毫微粒含量测定方法。常见的分离方法有透析法、离心沉降 法、凝胶珠分离法和超滤膜过滤法等。其中凝胶过滤法和超过滤法，由于药物 以滤膜或填料等相接触使得药物被滤膜、填料吸附，容易造成游离药物的损失， 回收率偏低：透析法比较繁琐费时，且多次萃取误差较大。离心法比较简洁、 方便，但是对小粒子，超速离心法不会分层。 1 3 5 磁性靶向药物毫微粒中铁含量的测定 颗粒中的铁含量可以通过原子吸收光谱法来测量，原子吸收光谱法是一种 定量测量元素的灵敏方法。其过程为：称取一定量的毫微粒，在浓h n 0 3 和浓 h c i 中加热，使微粒完全溶解至溶液澄清，再用原子吸收分光光度计测定吸光度， 计算铁含量。该法具有操作简单、准确度较高、实验消耗少等优点。 1 3 6 磁性靶向药物毫微粒的包封率及载药量 载药量和包封率是评价磁性药物毫微粒载药系统质量的两个重要指标。 载药量( d r u gl o a d i n g 。d l ) 是指一定量载体所能载带的药物量，是对载体材料 载药性能的一个考察，是衡量该制剂在临床应用中是否可行的重要指标。载药 量越高，特定剂量药物所需的载体量就越低。 包封率( e n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c y , e e 嘲又称包裹率。是指包封在微球或微粒内 的药物量占投入药物总量的百分比。代表了制剂工艺的可行性。包封率越高， 体系中游离药物就越少，药物在制备过程中的利用率也就越好。 1 4 磁性靶向药物的试制及应用研究 1 9 7 8 年w i d d e r 7 “7 2 首先采用白蛋白作为载体材料，用加热固化法制备了阿 1 2 第一章文献综述 霉素白蛋白磁性微球，并对阿霉素白蛋白磁性微球做了较全面的研究，将其应 用于大鼠进行毒理性实验和靶向性研究。结果表明这种微球无明显的急慢性毒 性并具有良好的靶向性，小鼠靶部位阿霉素的含量明显高于非靶部位。 1 9 9 4 年德国的