（化学工艺专业论文）微乳液、囊泡的制备及其对全反式维甲酸包封能力的研究.pdf

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。尽我所知，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 本人为获得江南大学或其它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。 签名：日期：加0 年z 月，7 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学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，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、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：五唑导师签名：至量亟： 日期：细占年2 月一日 江南大学硕士学位论文 中文摘要 摘要 本文制备了全反式维甲酸( a t r a ) 的t w e e n s 0 正丁醇水微乳液和阴阳离子 复配自发囊泡体系两种药物载体。利用相图研究了温度和盐度对微乳液的影响， 采用染色法和电导率法划分了微乳液类型，荧光法研究了微乳液的微极性。在总 结本课题组前期工作的基础上，制备了阳离子表面活性剂双十六烷基二甲基氯化 铵( d c d a c ) 、磷酸三酯( p t a ) 分别与二( 2 - 乙基己基) 琥珀酸钠( a o t ) 、 十二烷基硫酸钠( s d s ) 和十二烷基苯磺酸钠( s d b s ) 的复配体系在水溶液和 乙醇- 水溶液中的自发囊泡。利用透射电镜和原子力显微镜表征了囊泡的形态。 采用动态光散射法表征了微乳液和囊泡的粒径及多分散度。分别采用渗析一紫外 分光光度计法和紫外一阶导数法研究了微乳液和自发囊泡对a t r a 的包封能力。 考察了微乳液对h 4 4 6 癌细胞的抑制生长作用。 结果表明，t w e e n s 0 正丁醇水微乳液受温度和盐度的影响很小，在水含量 大于6 4 时，形成o w 型微乳液。微乳液的微极性随正丁醇浓度的增加和a t r a 的加入而减小。微乳液的粒径随时间变化很小，放置一个月内粒径约为5 6 n m 。 阴阳离子复配体系均可在一定摩尔比例一定浓度范围在水溶液及乙醇水溶液中 自发形成囊泡。透射电镜可观测到d c d a c 系列在水溶液中的多层囊泡和管状结 构。d c d a c 系列的囊泡体系粒径较大，最大可达微米级，而p t a 系列的粒径较 小。在5 0 的乙醇水溶液中，d c d a c a o t = l 9 、d c d a c s d s = 5 5 、 d c d a c s d s = l 9 的体系对a t r a 的最高包封率分别为6 2 、6 7 和3 7 ，浓度 分别为3 0 1 0 3 m o l l 、1 0 1 0 3 m o l l 和1 0 1 0 一m o l l 。微乳液对a t r a 有良 好的缓释作用，对h 4 4 6 细胞也有良好的抑制生长作用。 本文开展了以下创新性工作： 1 以正丁醇同时作为油相和助表面活性剂，得到了包封肝癌药物a t r a 的 t w e e n 8 0 正丁醇水体系微乳液载体，解决了a t r a 的溶解问题，并增强了a t r a 稳定性。 2 首次制得了d c d a c a o t 、d c d a c s d s 、d c d a c s d b s 自发囊泡，而 且所得囊泡体系在乙醇- 水溶液中能稳定存在。非水溶剂中自发囊泡可以作为脂 溶性药物a t r a 的药物载体。 3 在水溶液中的d c d a c s d s 自发囊泡体系观测到多层囊泡和管状结构及 其生长过程。 关键词：表面活性剂，微乳液，自发囊泡，全反式维甲酸 江南大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t w e e n 8 0 n - b u t y l a l c o h o l h 2 0m i c r o e m u l s i o na n ds p o n t a n e o u sv e s i c l es y s t e m sw h i c hw e r e u s e da sa l l - t r a n sr e t i n o i ca c i d ( a t r a ) d r u gd e l i v e r ys y s t e m sw e r ep r e p a r e d t h ei n f l u e n c eo f t e m p e r a t u r ea n dc o n c e n t r a t i o no f n a c io nt h er e g i o nw o r ed e t e r m i n e dw i t ht e r n a r yd i a g r a m s t h e o w , w oa n db c r e g i o n sw e r ed i v i d e db yd y i n ga n dc o n d u c t a n c em e t h o d s t h em i c r o p o l a r i t y i nm i c r o e m u l s i o na n dd i a m e t e rw e r em e a s u r e db yf l u o r e s c e n c ea n dd y n a m i cl i g h ts c a t t e r i n g b a s e do nt h es t u d yo fo u rg r o u p ，s p o n t a n e o u sv e s i c l es y s t e m si nb o t ha q u e o u sa n de t h a n o l - w a t e r s o l u t i o no fm i x t u r eo fc a t i o n i cs n r f a c t a n t sd i c e t y jd i m e t h y la m m o n i u mc h l o r i d e ( d c d a c ) a n d t r i - ( d o d e c y l d i m e t h y l d y d r o x y p r o p y l a m m o n i u m c h l o r i d e ) p h o s p h a t e ( p t a ) w i t h s o d i u m b i s 一( 2 一e t h y l h e x y l ) s u l f o s u c c i n a t e ( a o t ) ，s o d i u md o d e c y ls u l f a t e ( s d s ) a n ds o d i u md o d e c y l b e n z e n es u l f o n a t e ( s d b s ) w e r es t u d i e dr e s p e c t i v e l y t h ev e s i c l es a m p l ew a sm e a s u r e sb yt e m a n da f m 。w h i l et h e i rd i a m e t e r sa n dp o l y d i s p e r s i t yw e r em e a s u r e dw i t hd l s t h ee n t r a p m e n t e f f i c i e n c yo fa n 认i nm i c r o e m u l s i o na n ds p o n t a n e o u sv e s i c l es y s t e m sw e r em e a s u r e dw i t h d i a l y s i sb a g - u l t r a v i o l e ts p e c t r o p h o t o m e t e ra n d f i r s to r d e rd e r i v m i v eu vs p e c t r o p h o t o m e t e r m e t h o dr e s p e c t i v e l y t h ea n t i - c a n c e ra c t i v i t yo fa t r ai nm i c r o e m u l s i o nw a si n v e s t i g a t e dw i t h c a n c e rc o l l sh 4 4 6 r e s u l t ss h o w nt h a tt h ei n f l u e n c e so f t e m p e r a t u r ea n ds a l i n i t yo nm i c r o e m u l s i o nr e g i o nw e r e v e r ys l i g h t o wm i c r o e m u l s i o nf o r m sw h e nw a t e rc o n t e n to v e r6 4 耵l em i c r o p o l a r i t yi n m i c r o e m u l s i o nd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s i n go f c o n c e n t r a t i o no f n - b u t y l a l c o h o la n da t r a t h e d i a m e t e ro fm i c r o e m u l s i o nw a sa r o u n d5 6 n m ，a n du n c h a n g e dw i t h i nam o n t h s p o n t a n e o u s v e s i c l e sw e r ef o r m e di nc e r t a i nm o l a rp r o p o r t i o na n dt o t a ls u r f a c t a n tc o n c e n t r a t i o n m u l t i - v e s i c l e a n dt u b u l es t r u c t u r ei nd c d a c s d ss y s t e mw e r eo b s e r v e di nt e mp h o t o s t h ed i a m e t e ro f s p o n t a n e o u sv e s i c l ew h i c hf o r m e dw i t hd c d a cr e a c h e dm i c r o nd e g r e ea n dl a r g e rt h a nv e s i c l e s f o r m e dw j t i lp 1 隗t h eh i g h e s te n t r a p m e n te f f i c i e n e i e sf o ra n 认o fd c d a c ，a o t = l 9 、 d c d a c s d s = 5 5 、d c d a c s d s = i 9s p o n t a n e o u sv e s i c l ei n5 0 e t h a n 0 1 w a t e rs o l u t i o nw e r e 6 2 6 7 a n d3 7 w i t ht h et o t a lc o n c e n t r a t i o n3 0 1 0 - 5 m e l ，l 、1 0 1 0 - 3 m o l la n d1 0 1 0 3 m o l lr e s p e c t i v e l y t h em i c r o e m u l s i o ne n v e l o p i n ga t r ap o s s e s s e de m i n e n ts u s t a i n i n g r e l e a s ee f f i c i e n c ya n dt h ee f f i c i e n c yw a sf u r t h e rc o n f i r m e dw i t ht h eg r o w t hi n h i b i t o r ye f f e c tt e s t o nc a n c e rc e l l sh 4 4 6 s o m e j o bw a sc r e a t e di nt h i sw o r k ： 1 s p o n t a n e o u sv e s i c l es y s t e mo fd c d a c a o t , d c d a c s d sa n dd c d a c s d b sw e r e p r e p a r e df o rt h ef i r s tt i m e ，w h i c hc o u l dh ef o r m e ds t e a d i l yi ne t h a n o l - w a t e rs o l u t i o n s p o n t a n e o u s v e s i c l es y s t e m si nn o n - a q u e o u ss o l u t i o nw e r eu s e da s a t r a d r u gd e l i v e r y 2 t h et u b u l es t r u c t u r ea n di t sg r o w t hw e r eo b s e r v e di na q u e o u so f d c d a c ，s d s 3 t w e e n 8 0 n - b u t y l a l c o h o l h 2 0m i c r o e m u l s i o nw e r ep r e p a r e d ，i nw h i c hn - b u t y l a l c o h o l w a su s e da so 订a n dc o s u r f a c t a n ta tt h es a m et i m e t h es o l u b i l i t ya n ds t a b i l i t yo fa t r aw e r e i n c r e a s e d k e y w o r d s ：s u r f a c t a u t ，m i c r o e m u l s i o n ，s p o n t a n e o u sv e s i c l e ，a l l t r a n sr e t i n o i ca c i d 2 江南大学硕士学位论文第一章绪论 1 全反式维甲酸 第一章绪论 1 1 全反式维甲酸的性质与应用 全反式维甲酸( a 1 1 t r a n s r e t i n o i c a c i d ，a t r a ) 是维生素a ( v i t a m i n a ，也 称视黄醇r e t i n 0 1 ) 经两步代谢而成【“。其中间产物称为视黄醛( r e t i n a l ) 。全反 式维甲酸不溶于水，微溶于甲醇、乙醇、酸性异丙醇等极性溶剂。结构不稳定( 见 图1 1 ) ，对光、热、空气敏感，易被氧化变质吼 图1 1 全反式维甲酸结构图 f i g u r e1 - 1 s t r u c t u r eo f a l l - t r a n sr e t i n o i ca c i d a t r a 有维持生长和分化的能力。作为分化剂，a t r a 能诱导畸胎癌干细胞、 骨髓白血病细胞和成纤维细胞癌细胞的分化，分化过程伴有基因表达诱导。这些 基因的诱导可能是分化过程的基础。作为一种抗肿癌剂，维甲酸己成功地用于实 验动物化学诱导的肺、皮肤、膀胱和乳腺肿瘤。因此，已被广泛应用于治疗急性 早幼粒细胞性白血病( a c u t ep r o m y e l o c y t i cl e u k e m i a ，a p l ) 1 3 j 、肺气肿、鱼鳞病、 毛囊角化症、银屑病、螨虫等多种疾病。 1 2 目前全反式维甲酸药物载体的缺点及国内外研究现状 维甲酸的不溶性和不稳定性，限制了它的临床应用。在临床上最早用于皮肤 科，剂型为霜剂【4 】。近年来亦通过口服途径用于部分肿瘤患者和白血病患者，临 床和体外实验都证实了a t r a 能够诱导分化白血病患者的早幼粒细胞沿着粒系 细胞方向分化成熟，并能使绝大多数患者获得缓解，同时体外实验亦表明维甲酸 对前列癌、肝癌细胞等均具有较强抑制作用。目前，维甲酸已被制成胶囊、脂质 体、乳膏、霜剂、凝胶以及片剂等不同种类的制剂用于治疗。 但维甲酸作为口服药物，服用后并不见有明显的疗效。可能的原因之一是普 通剂量在病变组织处达不到有效浓度。但是增大剂量后，血液中游离或与蛋白结 合的维甲酸就会超过人体的极限浓度，毒副作用很大，长期服用可能诱导肝细胞 江南大学硕士学位论文 微乳液、囊泡的制各及其对全反式维甲酸包封能力的研究 g e 4 5 0 大量生成，而使a t r a 的生物利用度大大降低i 卯。所以越来越多的人认为， 如果可以找到一种体系，使维甲酸在人体中得到缓释，并且能长效作用，又可以 改用静脉给药，必将是维甲酸应用的一大突破。因为a t r a 的静脉制剂，不仅有 利于阐明a t r a 的耐药机理，而且有利于提高a t r a 的疗效【2 】。 脂溶性药物的静脉注射是目前研究的热点。以脂质体( 1 i p o s o m e ) 、微乳液 ( m i c r o e m u l s i o n ) 为载体的维甲酸载体体系已有较多的研究。d o u c r d 等人研究 的脂质体已处于临床应用阶段【6 1 。d 环糊精【7 l 和固体脂质颗粒【s 1 也已被应用于 a t r a 的药物载体。磷脂类的微乳液 9 1 由于其低毒性而得到了深入的研究。但上 述药物载体制备要求较高，表面活性剂用量大，并且由于全反式维甲酸的特殊性 质，其生物利用率都较低。因此，低廉、稳定、低毒性、高生物利用率的药物载 体仍然是人们追求的目标。 2 囊泡 2 1 囊泡的定义和发展 囊泡( v e s i c l e ) 是两亲分子有序组合体的一种形式，它是由密闭双分子层所 形成的球形或者椭球形的单室或者多室类的缔合结构t 1 0 1 。一般来说，由合成表面 活性剂所构成的这种缔合结构称之为囊泡，而由天然磷脂所形成的缔合结构称之 为脂质体。根据囊泡结构的不同，可以分为单室囊泡( u n i l a m e l l a r v e s i c l e ) 、多室 囊泡( m u l t i v e s i c u l a rv e s i c l e ) 、多层囊泡( m u l t i l a m e l l a rv e s i c l e ) 。 1 9 6 5 年英国n b a n g h a m t t l l 等用超声波的手段将干磷脂分散于水中制备得 到了多室脂质体，并证明每层均为双分子脂质膜且被水隔开，其厚度约为4 n m ， 这标志着人工制各脂质体囊泡研究的开始。 1 9 7 7 年，k u n i t a k e l l 2 1 等发现由合成的表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵 ( d d a b ) 经过超声处理也可以得到闭合双层膜结构。为了与天然磷脂或者衍生 物形成的脂质体区别起见，将这些由人工合成的表面活性剂形成的缔合结构称为 表面活性剂囊泡，或者简称囊泡。表面活性剂囊泡的出现对于细胞膜模拟的研究 可以说具有划时代的意义，从此形成了脂质体和囊泡两个方向。 2 2 自发囊泡的发展 鉴于通过超声波等施加外力的手段得到的囊泡体系不够稳定且操作复杂， 自发形成囊泡就成为研究人员追求的目标。一般认为，自发形成的囊泡不需要任 何外加的机械力或者能量，所得到的体系十分稳定。因此，自发形成的囊泡的 江南大学硕士学位论文第一章绪论 出现引起了广泛的关注。 最早的自发囊泡大多数是由单一表面活性剂构成，要求表面活性剂有特殊的 分子结构。1 9 8 3 年，n i l l l l a m 【1 3 】由十二烷基三甲基羟基铵( d t o h ) 得到了自发 囊泡，随后又从双十二烷基羟基铵( d d a o h ) 、硅表面活性剂得到了自发囊泡。 1 9 8 9 年，k a l e r 和z a s a d z i n s k i 1 4 】发现复配的阴阳离子表面活性剂体系可自发形成 囊泡。这种由简单的复配得到的囊泡，稳定性好，制备操作简单，其大小、电荷 和渗透性等容易通过改变两种表面活性剂的链长或者比例来调节，极大地弥补了 单一表面活性剂的不足。迄今为止，已经从阴阳离子表面活性剂复配，非离子表 面活性剂和助表面活性剂复配，两性表面活性剂和阴离子表面活性剂复配，两种 阳离子表面活性剂复配体系中得到了自发囊泡。 2 3 囊泡的形成体系与形成机理 2 3 1 单组分囊泡双链表面活性剂分子 早期的研究主要集中在天然的双链两亲分子，特别是磷酸甘油酯类。随后， 由合成的表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵( d d a b ) ，双十二烷基羟基铵 ( d d a o h ) 分别通过超声和自发方式形成囊泡，同时带动了这一方面研究工作 的迅速开展。很多具有双链结构的两亲分子都可以形成囊泡。其亲水头基可以是 阳离子型的，也可以是阴离子型的也可以是两性或者非离子型的。疏水链的长度 对囊泡的形成有明显的影响。疏水链太长，易形成层状结构，而非囊泡；太短则 由于疏水作用太弱而难以形成缔合结构。另外，两条疏水链的长度相差太大，也 不利于囊泡的形成【l “。 t a n f o r d t l q 和i s r a e l a c h v i l i 1 7 等人基于各种分子有序组合体的几何特征提出的 理论认为，两亲分子形成有序组合体时的聚集方式取决于分子的结构因素，并将 其具体化为一个堆积因子，( p a c k i n gp a r a m e t e r ) ，f = v a j 。，( 其中，v 是疏水 链所占体积，口0 是亲水基团所占截面积，是疏水链长) 。一般说来，当f = 1 1 3 时，聚集形式为球形胶束；当f = 1 3 1 2 时，形成棒状胶束；当厂处于1 2 1 之间时，则形成囊泡或者层状结构；而当厂 l 时，形成反向胶束或者反向微乳 液。一般情况下，双链两亲分子由于一个极性头上连有两条疏水链，相对于v 较小，可使厂处于1 2 1 的范围，因而形成囊泡的可能性较大。 2 3 2 单组分囊泡单链表面活性剂分子 单链表面活性剂分子形成的囊泡都要求一个较窄的p h 的范围【i 刖。例如油酸 体系的p h 值在8 9 的范围。在不饱和羟基琥珀酸体系中，烃链长度为c 1 2 时， p h 为4 9 6 4 ；c 1 4 的p h 为5 8 6 5 ；c 1 8 时，p h 为7 1 8 1 。这些两亲分子的极 江南大学硕士学位论文 微乳液、囊泡的制各及其对全反式维甲酸包封能力的研究 性头都是羧酸基，p h 过低会形成羧酸沉淀：p h 过高全部以羧酸盐的形式存在， 只有在适中的p h 条件下，羧酸基部分水解，酸盐共存，可能通过酸盐复合物构 成囊泡。这种复合物结构类似于双链两亲分子，满足了囊泡形成的几何条件。 2 3 3 双组分囊泡表面活性剂复配 最早在这方面系统研究的是k a l e r 1 9 等人。他们的研究表明，在十六烷基三 甲基苯磺酸钠( c t a t ) 与十二烷基苯磺酸钠( s d b s ) 的低浓度的混合溶液中， 富含c t a t 或者s d b s 时，均有单室囊泡形成。进而得到多种阴阳离子表面活性 剂复配囊泡，且这些囊泡的大小、相变温度、包裹率等性质都随正、负离子表面 活性剂的比例而明显变化。 关于正负离子表面活性剂混合溶液囊泡的形成机理，主要有离子对1 2 0 】和曲率 能【2 1 】两种观点。离子对的观点认为：这类似于双链的两亲分子，复配使每个极性 头所占的有效面积显著减小，从而满足了形成囊泡的几何要求。这种观点具有一 定的实验依据，对正、负离子表面活性剂混合体系的研究确实发现，由于正、负 离子间的强烈相互作用，每个极性头在表面吸附层中所占平均面积大幅度降低。 曲率能的观点认为：囊泡是由具有一定曲率的双分子层所构成，表面活性剂在溶 液中形成有序排列时，其曲率能取决于表面活性剂分子极性头实际所占据的面积 和由其疏水链间缔合所决定面积的相对大小。如果极性头间有较强的相互引力、 使得极性头所占有效面积小于由疏水链缔合所决定的面积，则表面活性剂趋于形 成极性头向内的弯曲膜；反之，若由于极性头间相互作用使其所占有效面积大于 其疏水链缔合所决定的面积，则趋于形成极性头向外的弯曲膜。 2 3 4 几何构型模型 m a s a h i k o 捌提出了从表面活性剂分子的几何构型讨论囊泡形成的机理。他认 为表面活性剂分子的几何形状是决定其在水溶液中聚集体形状的重要因素。例 如，双链分子d d a b 是圆柱状的，因而形成层状双层，s d s 分子是圆锥形的， 相应的形成球状胶束。d d a b 和s d s 混合后，由于它们极性头带有不同性质的 电荷，静电吸引作用形成了具有杯状结构的d d a b s d s 离子对( 图1 - 2 ) 。这个 离子对的结构因子厂在1 ，2 和1 之间，因此能够自发形成囊泡。但这个几何模型 比较简单，不能进行精细的计算和作为一般性的结论。 江南大学硕士学位论文 第一章绪论 + d d a b ( 柱状)s d s ( 锥状) d d a b s d s ( 杯状) 图1 - 2d d a b 和s d s 复配形成囊泡的示意图 f i g u r e1 - 2s k e t c hf o r t h ev e s i c l ef o r i n a t i o n 疗o md d a b 锄ds d sm i x e r s 2 4 囊泡的研究方法和表征手段 囊泡分散体系可以用各种各样的技术来表征。负染色透射电镜伫3 】 ( n e g a t i v e - s t a i n i n gt e m ) ，冷冻蚀刻电镜1 2 4 l ( f r e e z e f r a c t u r et e m ) ，激光光散射 吲法( d l s ) 是最常用的方法。 2 4 1 透射电镜 赫 电镜提供了直观照片，是表征囊泡存在、形态和粒径的分布情况的最有坶 段。负染色技术就是使重金属染料与样品周围的背景相结合，重金属有较大的原 子量，对于电子之散射能力较大，电子不易透过，增加样品背景对电子的散射能 力，在黑暗的背景下反衬出透明的、明亮的样本的形状、大小和表面结构。 2 4 2 冷冻蚀刻电镜 冷冻蚀刻技术也是进行囊泡观测的强有力的手段。它把样品迅速低温冷冻， 使囊泡结构保持在溶液时的状态且被凝固，排除了外加物质对它的影响。通过切 削被冷冻的样品表面，使其中的囊泡结构露出，通过升温使表面的水升华进行蚀 刻，这样表面就是囊泡结构的形貌。 2 4 3 激光光散射 光散射方法分为静态光散射和动态光散射，可以与t e m 相结合，在确认囊泡 存在的前提下，准确地给出其半径。动态光散射常被用于分析一个囊泡悬浮液的 平均几何尺寸和尺寸分布。动态光散射实验操作简单，并且因为囊泡是在水溶液 中利用低能量的激光进行分析的，所以他们几乎不受测量过程的干扰。 囊泡粒径的测量原理由s t o k e s e i n s t e i n 公式： 江南大学硕士学位论文 微乳液、囊泡的制各及其对全反式维甲酸包封能力的研究 d ：上巴 3 z r t d 其中，d 是流体学直径，是b o l t z m a n n 常数，r 是绝对温度，7 是溶液黏 度，d 是扩散系数。通过测量体系表面活性剂的扩散系数d 而得到粒径的流体 力学直径。 2 5 囊泡的应用 囊泡的特殊双层膜结构，使其可以作为反应器使反应物浓缩在双层的界面上 面催化反应【2 “。而且其催化能力超过了胶束并受到聚集体的尺寸影响。囊泡作为 反应器的研究起始于上世纪8 0 年代。目前已有催化反应、禁阻反应、酶促反应 成功地在囊泡中进行的报道。 由于囊泡或者脂质体与细胞膜的结构非常相似，所以一直作为生物膜模型而 得到广泛的研究。这种以生物膜作为传输手段的给药途径统称为药物传递系统 ( d r u gd e l i v e r ys y s t e m s ，d d s ) 1 2 7 - 3 1 o 囊泡脂质体作为生物制剂使其应用更加 理想化，克服了普通制剂的有效血液中浓度维持时间短的缺陷。它可以同时包裹 水溶性和脂溶性两种药物，是一种多功能的药物载体，能提高生物利用度、稳定 性，降低药物毒副作用，并具有缓释长效和靶向作用。它可以将药物粉末或溶液 包埋在直径为纳米级的微粒中。这种微粒具有细胞结构，进入人体内主要被网状 内皮系统吞噬而激活机体的自身免疫功能，并改变被包裹药物的体内分布，使药 物主要在肝、脾、肺和骨髓等组织器官中积累，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副作用。目前已经有数百种不同的物质增溶于脂 质体中，其中包括酶、糖脂、免疫球蛋白、单克隆抗体、药物、抗原、生物调节 剂、螯合剂、标记物、抗生素、离子等。 脂质体囊泡作为生物制剂已有多种给药方式，包括1 3 服剂、气雾剂、注射 剂、膏状等【3 2 1 。虽然脂质体囊泡作为药物载体的应用具备了许多的优点和特性， 但就目前来看还存在一定局限性【3 3 1 。包封率低、稳定性不好、靶向性不明显、安 全性的问题等，这些因素仍制约着其发展。选择适当制各方法、提高稳定性、提 高脂质体囊泡药物的效能靶区等都是解决上述问题的方法。 3 微乳液 3 1 微乳液的基本性质 江南大学硕士学位论文第一章绪论 微乳液是由油、水、表面活性剂和助表面活性齐i j 组成的热力学稳定体系，粒 径在1 0 1 0 0 n m 之间1 3 。一般分为油包水( w o ) 型、水包油( o w ) 型和双连 续型( b c ) 型。油包水型( w o ) 微乳中，细小的水相颗粒分散于油相中，表面 覆盖一层由表面活性物质( 表面活性剂与助表面活性剂) 分子构成的单分子膜。水 包油型( o w ) 微乳液的情况恰好相反，微细的油相颗粒分散于水相中，水包油型 微乳液可与水相( 下相) 共存。当油水两相比例适当时会形成双连续( b c ) 相微 乳液。任一部分油相在形成液滴被水连续相包围的同时，亦与其它油滴一起组成 油连续相，包围介于油相中的水相，由表面活性物质组成的界面不断波动使双连 续相微乳液亦具各向同性。双连续相结构中，水相与油相皆非球状，而是类似于 海绵状的结构，连续的水相或油相的宽度亦在几十个n l n 左右。 利用染色法【3 5 】和电导率法【3 6 】可以区别三种类型。染色法是分别使用水溶性 染料和油溶性染料，观察染料在微乳液中的扩散速度。水溶性染料的扩散速度快 的则为o w 型，反之则为w o 型。微乳液的电导率可以在某种程度上反映微乳 液的结构。o w 型微乳液中水为连续相，具有较高的电导；而w o 型微乳液则 具有类似油的低电导率。 3 2 微乳液作为药物载体的研究 1 9 7 4 年，a t t w o o d 等首次报道了有关微乳液作为药物载体的研究。1 9 8 7 年， b h a r g a v a 发表了一篇有关这个课题的综述后，引起了人们的注意。从此，基于微 乳液的药物载体的研究迅速地发展起来 3 7 4 0 】。 3 2 1 微乳液作为药物载体的特点 ( 1 ) 制备方法简单。微乳液是自发形成的，因此将表面活性剂、油、助表 面活性剂和水按一定的比例，即可形成的热力学稳定、各向同性、透明或半透明 的体系。且微乳液的形成与加入顺序无关。 ( 2 ) 油溶性药物易增溶在o w 型微乳液的液滴区域或表面活性剂的栅栏层 中；水溶性的药物易增溶在w o 型微乳液的液滴中；水溶性和油溶性药物可同 时增溶在双连续型微乳液中。微乳液的特殊结构可大大提高药物的增溶量。同时， 减少了与外相接触的机会，提高了被包结药物的稳定性。调节液滴内外相的药物 浓度差以及选用不同的微乳液体系，可达到药物缓释和控释，提高生物利用度。 ( 3 ) 作为药物载体可以提供不同的给药方式，有助于药物剂型转变。目前， 微乳液作为药物载体已经在注射、口服以及外部给药等给药形式上有了研究与发 展。 江南大学硕士学位论文 微乳液、囊泡的制备及其对全反式维甲酸包封能力的研究 3 2 2 微乳液型药物载体的组成 一般来说，微乳液的形成与否取决于所选择的表面活性剂的种类和油水比例 等。而作为药物载体，所选组分必须无毒、无刺激性、药物在微乳液中的生物利 用率高，形成的微乳液区域大，对药物的增溶能力好；此外，还要求微乳液药物 载体具有较好的贮存稳定性，能够控制药物的释放速度，具有缓释及靶向性等。 离子型表面活性剂通常由于其刺激性太大而较少使用。所以在药物载体中经 常使用非离子表面活性剂。通常使用的是以下几种表面活性剂【4 1 】：烷基聚氧乙烯 聚氧丙烯嵌段共聚物、烷基酸山梨糖醇酐聚氧乙烯酯、烷基酸山梨糖醇酐酯、聚 氧乙烯醚和聚辛基苯聚氧乙烯醚。其中烷基酸山梨糖醇酐聚氧乙烯酯、烷基酸 山梨糖醇酐酯分别是t w e e n 和s p a n 型非离子表面活性剂。s p a n 和t w e e n 型非离 子表面活性剂的复配使用，在药物载体的研究中应用非常广泛。这是因为s p a n 类表面活性剂的h l b 值很低，亲油性较强；t w e e n 类表面活性剂的h l b 值较高， 亲水性很强。对于被乳化药物，要求表面活性剂的h l b 值尽可能与药物的h l b 接近，这样才易于形成微乳液。而s p a n 和t w e e n 这两种h l b 相差较大的表面 活性剂复配使用，不同比例下可以达到不同的h l b 值，对于不同h l b 值的药物， 均可以达到较好的乳化效果。另外，这两种表面活性剂来源于天然的绿色产品， 对人体无刺激性，适于医药学研究。再加上s p a n 、t w e e n 属于非离子表面活性 剂，对电解质、聚合物、p h 等的影响不敏感，便于应用。 油相及助表面活性剂对于微乳液的形成也很重要。助表面活性剂在微乳液中 主要有三个作用 4 2 1 ：降低表面张力、增加界面膜的流动性、调节表面活性剂的 h l b 值。碳数相关性原理认为，为了形成较大的微乳液区域，体系中所选用的 组分应符合油和助表面活性剂的碳链长度之和要等于表面活性剂的碳链长。近来 的研究表明：碳链较长的油可以增溶多种尺寸的药物分子，而中等碳链的醇对生 物体的刺激性较大。因此，在选择作为药物载体的微乳液的组分时，要根据实际 情况，综合考虑以上因素。 3 2 3 微乳液型药物载体中的药物释放 药物都有一个最佳疗效浓度范围。超过这个浓度，药物可能就对人体产生毒 副作用；而低于该浓度范围，药物又没有疗效。在微乳液型药物载体中，希望药 物能够缓慢地释放入人体内，血液浓度“峰谷”波动小，药物作用时间长，既能 避免超过治疗血液浓度范围而导致的毒副作用，又使药物保持在有效浓度范围之 内维持疗效。另外，微乳液界面膜的组成不同，释放速率不同，这样就能达到控 制释放的目的。 江南大学硕士学位论文 第一章绪论 现在的研究表明【4 3 】，药物在微乳液体系中的释放过程，很大程度上取决于药 物在微乳液体系中的浓度以及微乳液膜的结构。各种因素一般都是通过影响这两 种因素来影响药物的释放过程。药物在载体中的浓度越高，药物释放就越快。构 成液膜的表面活性剂分子排列越紧密，药物的扩散速率越小，药物释放就越慢。 因此，可以通过控制其浓度和液膜结构的方法来达到控制药物释放的目的。 3 3 微乳液型药物载体的研究方法 3 3 1 相图 相图【3 4 4 5 1 是研究微乳液最常用、最基本的方法。相图有二元相图、三元相图、 拟三元相图以及四元相图等。三元相图拟三元相图是最常用的。在三元相图中， 三角形的每个顶点可以代表单组分或者配比固定的两个组分。固定三角形两个顶 点的比例，在其中加入第三组分，记录外观变化的点，将变化相同的点连接起来， 就可以得到大致的微乳区域。 3 3 2 荧光 通过选用与药物分子结构相似的探针，然后把探针增溶到含药物的微乳液 中，检测荧光强度，根据荧光位置，就能判断出药物在体内扩散的程度。另外， 还可以用稳态荧光光谱研究药物在微乳液中的包结位置。通过比较不同类型的檄 乳液中探针的荧光衰减谱图，从而推断出药物包结位置的异同。 3 3 3 激光光散射 利用激光光散射h 7 1 也可以测定微乳液的粒径及多分散度。 4 立题依据和主要研究设想 全反式维甲酸对白血病、皮肤病有极好的疗效。但是目前的给药方式主要为 口服用药。长期的口服用药，使患者服用后易产生耐药性，使药物活性较低。a t r a 性质不稳定，见光、遇热易分解，极大地限制了其应用。因此改变给药剂型是解 决上述问题一种有效途径。已有的研究是利用腊质体和磷脂型的微乳液作为全反 式维甲酸的药物载体。 囊泡是由密闭双分子层所形成的球形或者椭球形的单室或者多室的缔合结 构，是生物膜模型体系和发展仿生技术的模拟体系之一，可用于药物的包藏传输 及靶向给药。目前，囊泡的主要研究集中在囊泡的形成与机理上。只有少量的研 究将囊泡应用于药物载体。微乳液是热力学稳定的体系，作为药物载体具有制备 江南大学硕士学位论文微乳液、囊泡的制备及其对全反式维甲酸包封能力的研究 简单、稳定性高、增溶量大等优点，在药物载体领域研究较多。这两种载体方式 都是今后药物载体研究的热点。 本论文根据药物及载体的特性，拟从以下几个方面作研究： 1 以非离子表面活性剂t w e e n s 0 作为表面活性剂，正丁醇做为油相和助表面 活性剂，研究微乳液的组成和性质。 2 研究阳离子表面活性剂双十六烷基二甲基氯化铵( d c d a c ) 与阴离子表 面活性剂二( 2 乙基己基) 琥珀酸钠( a o t ) 、十二烷基硫酸钠( s d s ) 和十二 烷基苯磺酸钠( s d b s ) 的复配体系的囊泡，并利用透射电镜、光散射等手段研 究自发囊泡的性质。 3 在本课题组研究的基础上，研究磷酸三酯( p t a ) 与上述阴离子表面活性 剂复配形成的自发囊泡，并研究其性质。 4 以乙醇水溶液中的自发囊泡体系、微乳液作为全反式维甲酸的药物载体， 利用渗析、一阶导数法测定药物的包封率。 江南大学硕士学位论文 第二章微乳液的制各及性质研究 1 前言 第二章微乳液的制备及性质研究 微乳液是由油相、水相、表面活性剂和助表面活性剂组成的热力学稳定体 系，粒径在1 0 1 0 0 n m 之间，般分为油包水( w o ) 、水包油( o a v ) 和双连 续( b c ) 三种类型。微乳液作为药物载体，稳定性好，与细胞膜有很好的相容 性，有广泛的给药途径，能够提高药物的贮存稳定性、增加药物溶解量和药物的 生物利用度，因此得到广泛的关注。 微乳液作为药物载体主要有以下应用方面【4 ”。第一，用于静脉注射。静脉注 射可使药物迅速而准确地进入体循环，达到良好的缓释效果。对于一些疏水性的 药物，微乳液解决了其增溶问题，扩大了该类药物的应用。例如，用于治疗类风 湿关节炎的止痛消炎药氟洛比芬的静脉注射。该药在油酸乙酯和吐温2 0 形 成的微乳液体系中增溶量是其在水中溶解度的8 0 0 倍。h w a n g 等人利用磷酸脂 类表面活性剂制备了全反式维甲酸( a 1 限a ) 的静脉注射制剂。第二，用于口服 给药。微乳液作为口服药物载体，不仅提高药物增溶量，而且因液滴具有大的比 表面及表面活性剂分子容易在胃肠道壁上吸附，使药物易被吸收，生物利用度得 到提高。第三，可用于局部给药。微乳液的黏度可以调控，在一定程度上解决了 药物流动性问题。因此可使药物固定在病变部位，能够最大程度地发挥药效。明 胶、f 1 2 7 、f 6 8 或者透明质酸钠是目前调节微乳液黏度和改变微乳液相行为的常 用物质。自微乳化药物载体体系【4 0 】( s m e d d s ) 和自乳化药物载体体系( s e d d s ) 是新的药物剂型。s m e d d s 和s e d d s 是由表面活性剂、助表面活性剂、油和药 物在一定的比例下形成的溶液。该溶液在水相中轻微振荡就可形成o a v 型微乳 液或乳状液，在生物体内也会很快分散成微乳液或乳状液。 本章根据药物载体的无毒、无刺激性，以及对药物的较大包裹能力的要求， 以t w e e n s 0 作为表面活性剂，并选择合适的助表面活性剂、油相制备了o a v 型 微乳液。并研究微乳液的基本性质。 2 实验部分 2 1 实验药品 t w e e n 8 0 ，中国医药集团上海化学试剂公司，化学纯；a t r a ，美国s i g m a 公 司，纯度 9 9 5 ；正丁醇、n a c i 、无水乙醇，均为分析纯；亚甲基蓝，上海试剂 三厂，化学纯；水为超纯水，无锡华晶公司。 垩堕蟹硕_ 主学位t 龟寥微乳液、囊泡的制各及其对全反式维甲酸包封能力的研究 2 2 实验仪器 d d s l l a 型数显电导率仪，上海康宁电光技术有限公司；r f 5 3 0 1 p c 型荧光 分光光度计，日本岛滓公司；a l v 5 0 0 0 型动态光散射t 史( d y n a m i cl i g h ts c a t t e r i n g ， d l s ) ，b r o o k h a v e ni n s t r u m e n t s 公司：c j j 7 9 1 型磁力加热搅拌器，金坛大地自动 化仪器厂。 2 3 实验方法 2 3 1 助表面活性剂和油相的选