（物理化学专业论文）多重乳状液法制备固体脂质纳米粒的研究.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 固体脂质纳米粒( s o l i dl i p i dn a n o p a r t i c l e s ，s l n ) 是二十世纪九十年代发展 起来的，以具有生理相容性和可降解性的天然或合成的类脂为载体制成的新型固 体胶粒给药体系。s l n 与传统的药物载体如乳剂、脂质体、聚合物纳米粒等相比， 具有靶向性良好、药物泄漏慢、物理稳定性高、毒性低、能大规模生产等优点。 论文从s l n 制备方法的角度入手，运用多种表征手段对多重乳状液法制备的s l n 的物理化学性质进行了系统的研究。首先，通过改变脂质及乳化剂的种类及用量， 考察了原料因素对s l n 粒径及电化学性质的影响，同时研究了制备工艺的选择对 其物理化学性质的影响；其次，研究了当牛血清白蛋白( b s a ) 作为模型药物被 包载到s l n 中时，其在s l n 中的包载位置以及s l n 对b s a - - 级结构的影响，提出 了b s a 的增溶位置模型；最后，比较了s l n 包载葛根素前后脂质结晶状态的差异。 这为今后研究s l n 制备方法开拓了一条新的思路。 多重乳状液法制备s l n 是基于微乳液法制备s l n 提出的。本论文利用癸酸单 甘油酯( g l y c e r y lm o n o c a p r a t e ，m c ) 作为固态脂质，司盘8 0 ( s p a n 8 0 ) 作为亲油 乳化剂，吐温2 0 ( t w e e n 2 0 ) 作为亲水乳化剂，通过两步法制备的多重乳状液成 功地制备出s l n 。 论文首先运用三元相图考察了不同链长的脂质及乳化剂对相图中w o 微乳 液区的影响。随后运用动态光散射( d y n a m i cl i g h ts c a t t e r i n g ，d l s ) 以及z e t a 电位 等测试手段，表征了脂质的链长、表面活性剂种类及配比对s l n 的影响。发现， 随着脂质链长的增长，w o 微乳液区域的范围缩小；而随着乳化剂链长的增长， w o 微乳液区域的范围扩大。根据实验结果及临界堆积参数理论，证实脂质与 表面活性剂的改变均可以引起s l n 粒径的变化；并且通过表面能及空间稳定作用 等原理解释了颗粒z e t a 电位变化的原因。 在制备工艺方面，三元相图数据表明，缓冲溶液p h 值虽然对w o 微乳液区 的影响不大，但电解质的加入却能影响粒子的粒径及z e t a 电位值；多重乳状液的 初乳制备温度对形成的微乳液区域影响较大，但并不影响最终形成的s l n 的粒径 及z e t a 电位；分散度也是影n 向s l n 粒径及电化学性质的重要因素。 b s a 是一种常见的水溶性蛋白质，我们通过多重乳状液法将其包载入s l n 当 山东大学硕士学位论文 中，并运用电子透射电镜( t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p y ，t e m ) 、荧光光谱 ( f l u o r e s c e n c es p e c t r a ) 、傅立叶变换红外光谱( f o u r i e r - t r a n s f o r mi n f r a r e d ，f t i r ) 以及圆二色光谱( f a r - u vc i r c u l a rd i c h r o i s ms p e c t r a ，c d ) 等研究其在s l n 当中的 包载位置并考察s l n 对b s a z 级结构的影响，从而构建出多重乳状液法制备的包 载b s a 的s l n 模型。研究发现，在一定条件下，随着b s a 含量的增加，s l n 的粒 径逐渐增大，z e t a 电位绝对值也逐渐升高。通过荧光猝灭实验证实b s a 不存在于 s l n 多重乳状液结构的外水相中。根据其本身的亲水特性，结合上述实验结果， 初步判定其包载在粒子的内水相中。s l n 包载b s a 的f t i r 谱图显示出蛋白质的特 征峰，并通过c d 谱图分析出蛋白质二级结构组成的变化。 冷冻干燥得到s l n 粉末，采用差示扫描量热( d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y ， d s c ) 及x 射线衍射( x r a yd i f f r a c t i o n ，x r d ) 等手段对其内部的结晶状态进行 表征。d s c 谱图显示，多重乳状液法制备的s l n 的脂质结晶度低于微乳液法制备 的s l n ，两种乳化剂的掺杂趋向于破坏脂质的结晶行为。在加入药物葛根素后的 s l n ，它的脂质结晶状态被进一步打乱，进一步削弱了纳米粒子的结晶性能。 关键词：固体脂质纳米粒；多重乳状液；动态光散射；z e t a 电位；差示扫描量热 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t s o l i dl i p i dn a n o p a r t i c l e s ( s l n ) w e r ef i r s ti n t r o d u c e da tt h eb e g i n n i n go ft h e 19 9 0 s c o m p a r e dw i t i lt h et r a d i t i o n a ld r u gd e l i v e r ys y s t e m ss u c ha sp o l y m e r n a n o p a r t i c l e s ，e m u l s i o n sa n dl i p o s o m e ，s l n i st h ep o t e n t i a lc a r r i e r sf o ran u m b e ro f d r u g s ，o w i n gt ot h es e n s i t i v et a r g e t i n ge f f e c t ，h i g hs t a b i l i t y , l o wt o x i c i t y , a n d l a r g e - s c a l ep r o d u c t i o n d o u b l ee m u l s i o nm e t h o di su s e dt op r e p a r es l n ，a n das y s t e m a t i cr e s e a r c ho n t h ep h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e so fs l ni sc a r r i e do u t a b o v ea l l ，t h ei n f l u e n c e so f t h e e m u l s i f i e r , t h ea m o u n ta n dk i n d o fl i p i do n t h es l np a r t i c l es i z ea n dt h e e l e c t r o c h e m i s t r yp r o p e r t i e sa r es t u d i e d t h ee f f e c to fp r e p a r a t i o np r o c e s so nt h e p h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e so fs l ni sa l s oi n v e s g i g a t e d s e c o n d l y ，t h ep o s i t i o no f b o v i n es e r u ma l b u m i n ( bs a ) i nt h es l na n dt h ei m p a c to ft h es l no nt h e s e c o n d a r ys t r u c t u r eo fb s a a r ei n v e s t i g a t e dw h e nb s ai sl o a d e di n t os l na st h e m o d e ld r u g f i n a l l y , t h ec r y s t a l l i z a t i o ns t a t e so ft h es l nb e f o r ea n da f t e rc o n t a i n i n g p u e r a f i n a r ec o m p a r e d i to p e n su pan e ww a yf o rt h ef u t u r es t u d yo fs l n p r e p a r a t i o nm e t h o d d o u b l ee m u l s i o nm e t h o du s e df o r p r e p a r i n g s l ni sb a s e do nt h e m i c r o e m u l s i o nm e t h o d i nt h i sp a p e r , g l y c e r y lm o n o c a p r a t e ( m c ) i su s e da st h es o l i d l i p i d ，s p a n8 0a sah y d r o p h o b i ce m u l s i f i e r , a n dt w e e n2 0a sah y d r o p h i l i ce m u l s i f i e r s l nc a nb es u c c e s s f u l l yp r e p a r e db yd o u b l ee m u l s i o nm e t h o d sv i aat w o s t e p e m u l s i f i c a t i o np r o c e s s a tt h eb e g i n n i n go ft h i sd i s s e r t a t i o n ，as e r i e so ft e r n a r yp h a s ed i a g r a m sb a s e d o nd i f f e r e n tk i n d so fl i p i da n de m u l s i f i e ra r ec o n s t r u c t e d d y n a m i cl i g h ts c a t t e r i n g ( d l s ) a n dz e t ap o t e n t i a lm e t h o da r eu s e dt oi n v e s t i g a t et h ei n f l u e n c eo ft h el i p i d c h a i nl e n g t ha n dt h ee m u l s i f i e rt y p e so ns l n i ti sf o u n dt h a tw i t l lt h ei n c r e a s i n go f t h el i p i dc h a i nl e n g t h ，t h er e g i o no fm i c r o e m u l s i o nd e c r e a s e s ；a n da st h ee m u l s i f i e r c h a i nl e n g t hi n c r e a s i n g ，t h er e g i o no fm i c r o e m u l s i o ni n c r e a s e s a c c o r d i n gt ot h e c r i t i c a la c c u m u l a t i o np a r a m e t e rt h e o r y , i tc o n f i r m st h a tt h ev a r i a t i o n so fl i p i da n d h i 山东大学硕士学位论文 s u r f a c t a n t sm a yl e a dt ot h ec h a n g eo ft h es l ns i z e i na d d i t i o n ，t h ev a r i a t i o no f p a r t i c l ez e t ap o t e n t i a l sc a l lb ee x p l a i n e db yt h es u r f a c ee n e r g ya n dt h et h e o r yo f s p a c es t a b i l i z a t i o n t h eb a s i cp h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e so fs l nw e r ea f f e c t e db ym a n yf a c t o r s d u r i n gt h ep r e p a r a t i o np r o c e s s t h et e r n a r yp h a s ed i a g r a m ss h o wt h a ta l t h o u g ht h e p ho ft h eb u f f e rs o l u t i o nh a sl i t t l ee f f e c to nt h ew om i c r o e m u l s i o nr e g i o n ，t h e p a r t i c l es i z ea n dt h ev a l u eo fz e t ap o t e n t i a la r eg r e a t l ya f f e c t e dw i t ht h ea d d i t i o no f e l e c t r o l y t e s t h et e m p e r a t u r em a k e sa ne f f e c to nt h em i c r o e m u l s i o nr e g i o n ，b u td o s e n o ta f f e c tt h ef i n a ls h a p eo ft h es l na n dt h ez e t ap o t e n t i a l t h ed i s p e r s i o nd e g r e ei s a l s oa l li m p o r t a n tf a c t o ro l lt h eb a s i cp r o p e r t i e so fs l n b s a , w h i c hi so n ek i n do fc o m m o nh y d r o p h i l i cp r o t e i n s ，i sl o a d e di n t os l n w i t ht h ed o u b l ee m u l s i o nm e t h o d s e v e r a lm e t h o d sa r ea p p l i e dt oi n v e s t i g a t et h e p a r t i c l es i z e ，m o r p h o l o g y , t h ep o s i t i o no fb s a i ns l n ，a n dt h ei n f l u e n c eo fb s ao n t h el o a d i n gp r o c e s si n t os l n i ti so b s e r v e dt h a ti n c r e a s i n gt h ep r o t e i nc o n t e n tl e a d s t oa ni n c r e a s ei nd i a m e t e ra n de n h a n c e ds t a b i l i t y f l u o r e s c e n c e s p e c t r o s c o p y c o n f i r m st h a tt h el o a d e dp o s i t i o no fb s ai st h ei n t e r f a c eb e t w e e nt h ei n n e ra q u e o u s p h a s ea n dt h es o l i dl i p i dp h a s e b o t hf o u r i e r - t r a n s f o r mi n f r a r e ds p e c t r o s c o p ya n d c i r c u l a rd i c h r o i s ms p e c t r ai n d i c a t e st h a tt h es e c o n d a r ys t r u c t u r eo ft h eb s ai s d i s r u p t e ds l i g h t l y u l t i m a t e l y ，ad r u g - l o a d e dm o d e ls t r u c t u r ei sp r o p o s e d t h ef r e e z e d r i e dp o w d e r sw e r eu s e dt od e t e c tt h ec r y s t a l l i n es t a t eo ft h el i p i do f s l nb ym e a no ft h ed i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y ( d s c ) a n dx r a yd i f f r a c t i o n ( x r o ) t h ed s cs p e c t r o g r a md e m o n s t r a t e st h a tt h ec r y s t a l l i n i t yo ft h el i p i di ns l n p r e p a r e db yd o u b l ee m u l s i o nm e t h o di sl o w e rt h a nt h a tm a d eb yt h em i c r o e m u l s i o n m e t h o d i tc a nb ee x p l a i n e dt h a tt h em i x t u r eo ft h et w od i f f e r e n te m u l s i f i e r si sn o t p r o p i t i o u st ot h ec r y s t a l l i z a t i o no ft h el i p i d t h ec r y s t a l l i n eb e h a v i o ro ft h el i p i d m a t r i xi sf u r t h e rd i s r u p t e da f t e rt h ea d d i t i o no ft h ep u e r a r i n ，w h i c hc a nf u r t h e r w e a k e nt h ec r y s t a l l i z a t i o no ft h el i p i d k e yw o r d s s o l i dl i p i dn a n o p a r t i c l e s ；d o u b l ee m u l i s o n ；d l s ；z e t ap o t e n t i a l ；d s c i v 原创性声明 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 立进行研究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 叫乒 论文作者签名：茗墨一一日期：皇西0 丝 l 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本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、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 敝储豁扯翩签趣日期攀， 山东大学硕士学位论文 第一章固体脂质纳米粒作为药物载体的研究进展 1 1 前言 药物载体是指能改变药物进入体内的方式和在体内的分布、控制药物的释放 速率并将药物输送到靶向器官的体系。药物载体的种类很多，传统的药物载体包 括乳状液、脂质体、聚合物微米粒和纳米粒等【l 】，这些传统的药物载体存在着很 多不足之处，如生物可降解性差，存在细胞毒性以及不易提高制备规模等，为此 研究人员们一直致力于研究开发新型的药物载俐2 1 。 二十世纪九十年代初期发展起来的固体脂质纳米粒( s o l i dl i p i dn a n o p a r t i c l e s ， s l n ) 作为一种新型的胶体给药系统，日益受到人们的广泛关注。它是以固态的 天然或合成的类脂如卵磷脂、三酰甘油等为载体，将药物包裹于类脂核中，经不 同方法制成的粒径在5 0 1 0 0 0n m 之间的固态胶粒给药体系1 2 。】。与脂质体和微 乳液相比，药物由于被包封于生理相容性好的固体骨架中而实现了更好的控释和 缓释效果，同时由于其用生物相容的类脂作为载体基质，避免了使用有机溶剂， 因此大大减少了产生急、慢性毒性的危险。s l n 的优点在于颗粒粒径小，在纳米 数量级，可用于注射给药；生理可接受性，在制备过程中无有毒残留物；制备过 程简单、毒性低、药物泄漏慢、物理稳定性高、通过对其表面进行特征修饰，可 实现靶向给药等优点。由于自身具备的各种优势，加上具有工业大规模生产的潜 力【 】，s l n 作为一种新型给药载体系统得到了迅速的发展。 制备s l n 的原料主要为固态脂质及乳化剂。固体基质为生理相容性的可降解 的天然或合成的类脂，主要有甘油三酸酯，如甘油三癸酸酯( t r i c a p r i n ) ， 三月 桂酸甘油酯( t r i l a u r i n ) ，三肉豆蔻酸甘油酯( t r i m y r i s t i n ) ，三棕榈酸甘油酯 ( t r i p a l m i t i n ) ， 三硬脂酸甘油酯( t r i s t e a r i n ) 等；脂肪酸，如硬脂酸、棕榈酸、 癸酸、二十二酸等；蜡质类，如鲸蜡醇十六酸酯( d y n a s a n l1 8 ) 等；类固醇类， 如胆固醇等【4 1 。常用的经典乳化剂，如：泊洛沙姆系列、聚山梨醇酯系列、去氢 胆酸钠等都可以用来稳定s l n 粒子，但是由于s l n 在体内能被网状内皮系统和吞 噬细胞等所摄取，因此，所选用乳化剂的生物毒性将成为决定s l n 粒子是否安全 的重要因素。 山东大学硕士学位论文 1 2s l n 的制备方法 传统的s l n 的制备方法有以下几种： 1 2 1 高压匀质法 高压匀质法最早是l 虫m t i l l e r 6 】等人发展起来的，其原理是用高压( 1 0 0 - - 一2 0 0 0 p a ) 推动液体通过狭缝( 1 0 0 0p a 时只有几个微米宽) ，流体在短距离内加速到 非常高的速率( 大于1 0 0 0k m h1 ) ，非常高的剪切力和空穴力撕开颗粒至亚微米 尺度。高压匀质法包括热乳匀法和冷乳匀法。热乳匀法是在高于脂质熔点温度以 上制备s l n ，载药熔融脂质和相同温度的水、乳化剂的初乳可以用高剪切混合设 备制备，再在脂质熔点以上温度进行初乳的高压乳匀，其初级产品是纳米乳，类 脂先呈液态，冷却后形成固态粒子，由于粒径小和乳化剂的存在，类脂的重结晶 缓慢，产品以过冷熔化物的形式可保存数月之久。但高温也可以增加药物和载体 的降解速率。所制备s l n 的平均粒径，取决于乳匀压力和循环次数，以及药物自 身的硬度。冷乳匀法适用于对热不稳定的药物和熔点低的脂类。冷乳匀技术可以 克服下述3 个乳化技术中的问题：( 1 ) 减少高温引起的敏感性药物的降解：( 2 ) 降低乳化过程中药物在水相中的分布：( 3 ) 避免纳米乳结晶步骤复杂化所引起 的几种中间相的形成。制备的第一步与热乳匀工艺相同，是溶解或分散药物在脂 质熔融体中，然后将含药熔体快速冷却( 例如用干冰或液氮) 。高的冷却速度有 利于药物在脂质基材中的均匀分布，再将固态的含药脂质研磨到微米级尺寸。由 于低温凝固，脂质脆性增加，有助于颗粒的研磨，更易被粉碎。随后将通过球磨 或碾钵得到的固体脂质微米粉分散于乳化剂溶液中。最后所获得的初混悬液在室 温或低于室温温度下进行高压乳化。 但由于高压匀质过程对设备要求比较高，此外长时间的高压高剪切可能导致 药物发生降解，前者制得的s l n 粒径小且分布窄，但长时间高温可能导致药物发 生降解；而后者的药物暴露于热环境中时间短，适用于对温度极敏感的药物，所 得颗粒粒径大且分布广用。 1 2 2 薄膜超声分散法 超声分散法是最早用于制备固体纳米分散体的技术，它将类脂和药物等溶于 适宜的有机溶剂中，减压旋转蒸发除去有机溶剂，形成一层脂质薄膜，加入含有 乳化剂的水溶液，用带有探头的超声仪进行超声分散即可得小而均匀的s l n 。因 2 山东大学硕士学位论文 操作简单而被广泛采用，但由于在制备过程中存在着粒度分布不均和金属污染等 缺点限制了其进一步的应用发展。 1 2 3 乳化一溶剂挥发法 乳化溶剂挥发法是将脂质材料溶解于与水不相混溶的有机溶剂中( 如环己 胺、氯仿、二氯甲烷等) ，并在水中进行乳化，然后挥发溶剂，通过脂质在水介 质中的沉淀来形成固体纳米粒。通过高压乳匀( h ) 实现。有机溶剂可在低压 下( 4 0 - - 6 0m p a ) 蒸发除去，但从技术角度上讲，不可能将添加的有机溶剂完全 除尽。 这种制备方法相对于高压乳匀法的优点是可以避免加热，适合实验室制备， 缺点是有机溶剂的引入难以完全除尽，有机溶剂的残留使得药物具有潜在的毒 性。 1 2 4 微乳液法 微乳液是由脂质、表面活性剂( 助表面活性剂) 和水所组成的透明澄清的溶 液。制备微乳液要在脂质熔点以上。微乳液法制备s l n 通常先将脂质载体加热熔 化，随后加入药物、乳化剂( 辅助乳化剂) 和温水在温和搅拌下制成外观透明、 热力学稳定的o w 型微乳液，然后在搅拌条件下将微乳液分散于冷水( 2 3o c ) 中，即可形成s l n 分散体系。所获得小颗粒尺寸的s l n 是由微乳沉淀而成，并非 机械搅拌所致。所得纳米粒的粒径与微乳液的粒径和稀释时微乳液的聚集有关。 冷却时，微乳液与冷水的温差对制备小粒径的s l n 非常重要，快速结晶可防止粒 子聚集。微乳法制备简单，无需特殊设备，还具有粒径可控和粒子易于修饰等特 点，其缺点是稀释步骤使得所制备s l n 含量相对于其他无稀释步骤的方法要低。 并且由于制备纳米颗粒需要o w 的微乳液形式，药物增溶在油核中，因此，微乳 液法只能包载疏水的亲油性药物。 鉴于以上制备方法的优缺点，我们提出了运用多重乳状液法来制备固体脂质 纳米粒。多重乳状液法是在溶剂乳化沉淀法的基础上的一种新型的制备方法，它 吸收了微乳液法的优点，并且既可以包载亲水性药物，也可以包载亲脂性药物， 还可以包载在水中和脂质中均有一定溶解度的药物。 1 3 多重乳状液简介 多重乳状液是一个o w 型并d w o 型乳液共存的复合体系，它可能是油滴里含 山东大学硕士学位论文 有一个或更多个的水滴，这种含有水滴的油滴被悬浮在水相中形成乳状液。这样 的体系成为水油水( w o 胴) 型乳状液( 如图1 1 ) 。 外水相 界面膜 油滴 水滴 图l 。1w o w 型多重乳状液示意图 f i g 1 - 1d i a g r a m m a t i cs k e t c ho ft h ew o w - t y p ed o u b l ee m u l s i o n s 虽然多重乳状液早在1 9 2 5 年被德国生物化学家s e i f r i z 发现【8 】，但直到1 9 6 5 年，人们才开始有目的的研究和制备多重乳状液。 多重乳状液的制备方法大致可分为两种，即一步乳化法和两步乳化法【9 1 1 1 。 一步乳化法就是在油相中加入少量水先制成w o 型微乳液，然后再继续加水使之 转相得到w o m 型多重乳状液。为了使转相容易形成，制备过程需要强力搅拌。 两步乳化法是制备多重乳状液( w o w ) 较为可靠的方法。制备过程中选取两 种不同亲水亲油平衡值( h y d r o p h i l el i p o p h i l eb a l a n c e ，i - i l b ) 的乳化剂。第一步 是先利用亲油性乳化剂制备w o 型乳状液，然后，将该乳状液滴加至含有亲水性 乳化剂的水相中，即可制w o 侧型多重乳状液( 见图1 2 ) 。 1 4 药物的分布与包封能力 药物在s l n 中的分布主要由药物性质( 熔点、极性等) 、脂质材料性质、表 面活性剂浓度和工艺参数( 制备温度等) 决定其分布模式，有固体溶液型( 药物 以分子形式分散于脂质材料中) 、内核- 夕p 层型( 药物浓集于外层) 和内核- 夕 层 型( 药物浓集于内核) 【1 2 】( 如图1 3 ) 。s l n 的基材是固体溶液( 如药物以分子 4 山东大学顼士学位论文 形式分散于脂质基材中) ，当载体用冷乳匀技术制备。不用表面话性剂或使用不 溶解药物的表面活性剂时，就会得到核一壳型载体结构，药物富集于壳，意味着 在冷却过程中存在着药物的再分配；纳米乳的冷却会使得药物在熔融脂质中过饱 和，药物先于脂质结晶而富集于核。继续冷却，最终使包围核的腊质重结晶形成 壳。这层脂质壳中含有的药物浓度对应于药物在脂质重结晶温度时的饱和溶解 度。 固1 2 两步法制各w o w 型多重乳状液示意图 f i 9 1 - 2s c h e m a t i c d i a g r a mo f p r e p a r a t i o no f d o u b l ee m u l s i o n b yt h et w o s t e pm e t h o d 、l ?o 熏 n l a t r i x c o n l p m m d - e n r i c h e d & x l g - e t w i c h e d q 1 h 1c o i t 图1 - 3s l n 对活性物包封模式： 固体溶液型：核壳型，药物富集于壳：核- 壳型，药物富集于核。 f i g1 - 3m o d e l s & i n c o r p o r a t i o no f a c t i v ec o m p o u n d si n t os l n ： h o m o g e n e o u s m a t r i x ( 1 d t ) ，c o m p o u n d f r e ec o r e w i t hc o m p o u n de n r i c h e do u t e rs h e l l ( m i d d l e ) , d r u g - e n r i c h e dc o r ew i t hl i p i ds h e l l ( g h t ) 圄一 山东大学硕士学位论文 药物的包封能力是评价药物载体系统是否适用的重要指标。根据s l n 的包药 机理，影响药物在脂相中载药量的因素【1 3 】有：药物在熔化脂相中的溶解度，药物 熔融物和脂类熔融物的可溶性，固脂骨架的化学物理结构以及脂类材料的多晶 态。 1 5 药物的释放机理 s l n 适合于作为延迟释药的给药系统，可以通过改变脂类骨架结构、表面活 性剂浓度和生产工艺参数( 如温度) 来修正释药曲线f 1 4 】，药物的体外释放可达5 7 周，释药曲线可被调整为延迟释放而完全无突释现象，也可以有部分突释，随 后是延迟释药，在这些情况下突释药物可作为首剂量给予。 影响释药曲线形状的主要因素是生产工艺参数( 表面活性剂浓度、制备温度) 和固脂骨架的性质。当采用热乳化技术生产s l n 时，药物从油相分配到水相，水 相中的药物量随药物在水中溶解度的增加而增加：即随着增加水相温度和提高表 面活性剂浓度，分配到水相中的药量增加。水相中的温度和表面活性剂浓度越高， 药物在水相中的饱和溶解度越大，当将o w 型纳米乳冷却时，随着水相温度的降 低，药物在水相中的溶解度也不断降低，也就是说药物将重新分配进入脂相。当 达到脂的重结晶温度时，固体脂核开始形成，在此温度下部分药物被包入脂相。 进一步降低分散相的温度，药物在水相中的溶解度会进一步降低而重新分配到脂 相中，已结晶的母核不允许药物进入，因此，药物浓集在s l n p b 壳或存在于s l n 颗粒表面上。存在外壳和颗粒表面上的药物将以突释的形式释放【1 5 】，被包在核心 的药物则会缓慢释放。 此外，s l n 的骨架为固体脂质，释药过程除受药物在脂质释放介质间的分配 系数的影响外，还受载体降解的控制。研究发现【l6 1 ，随着类脂材料碳链的增长， 降解变慢；表面活性剂的存在也能抑制s l n 的降解。 1 6 可能的给药途径 1 6 1s l n 的注射给药 注射给药途径有助于药物靶向特定部位。注射给药的要求较为严格。目前， 还没有这方面的配方技术被批准进入市场。 1 6 2s l n 的局部给药 对于s l n ，其最具潜力及短期就可面向市场的给药方式就是局部给药产品， 6 山东大学硕士学位论文 包括药剂配方和化妆品领域的配方。s l n 与脂质体相似，由耐受性很好的辅料组 成。s l n 的小颗粒尺寸拥有在皮肤上形成薄膜的粘附性能，其颗粒的固体状态还 能够保护被包封的活性物质免受化学分解，同时还可调控药物的释放。最近的研 究表明，s l n 固体颗粒本身就对紫外线具有吸收作用【1 刀。当s l n 包封化学和物理 防晒剂时，配方会显示出防晒效果的协同作用。同时还可避免防晒分子渗透入皮 肤所产生的发炎现象，从而显现出s l n 在化妆品领域颇具吸引力的应用发展前 景。 1 6 3s l n 的非肠道给药 凡是适合于聚合物纳米粒给药的非肠道给药系统对s l n 大都适用。大鼠体内 的药动学研究表明，阿霉素s l n 静脉给药后，较普通的注射液具有更高的血药 浓度【1 8 1 。 1 6 4s l n 用作疫苗的潜在新型辅料 s l n 的固态脂质因其降解速率较慢，可较长时间地暴露于免疫系统中。对 s l n 载体进一步空间稳定修饰后，发现其降解速率延长，从而使s l n 载体疫苗相 对于传统辅剂，显示出更高的免疫应答率。s l n 的优点在于可生物降解，对身体 有良好的耐受性。 1 6 5s l n 的肺部给药 s l n 可用喷雾干燥法制成粉末，用于肺部干粉吸入给药。药物从肺部释放的 主要优点是可控释药和延缓释药，同用聚合物材料制备的颗粒相比，降解更快。 也可以使药物靶向于肺的巨噬细胞，肺中颗粒很容易被巨噬细胞接受。已有研究 从理论上证明了s l n 肺部给药的可行性，但将s l n 系统开发应用于肺部给药还未 见报道。 1 6 6s l n 的口服给药 口服的s l n 可用喷雾干燥或冷冻干燥法制成粉末添加到片剂基材中，制备丸 剂时，s l n 分散体可作为压模时的润湿剂，也可以直接填充于硬胶囊或软胶囊中。 s l n 若采用口服途径给药，利用纳米颗粒的黏着性可提高药物的生物利用度，减 少不规则吸收。s l n 可替代赋形剂以改善药物在胃肠道中的分布并控制药物从脂 质基质中释放。 1 6 7s l n 的眼部给药 7 山东大学硕士学位论文 c a v a l l i 等【1 9 】用妥布霉素s l n 制剂对小鼠眼部给药，发现制剂能显著提高妥布 霉素的生物利用度( 在角膜表面和结膜囊中滞留时间明显延长) 。 1 7s l n 物理化学性质分析方法及手段 1 7 1 粒子的形貌测定 显微镜是观察粒子形貌的最直观的表征手段。通过透射电子显微镜 ( t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p y ，t e m ) 、扫描电子显微镜( s c a n n i n ge l e c t r o n m i c r o s c o p y ，s e m ) 等可以直观的观察到粒子的形貌、大小等特征【2 0 珑】。通常s l n 在显微镜下的形貌呈球状，表面较为光滑，粒子大小分布比较均一，平均尺度在 纳米级，没有明显的聚集现象。基于表面和探针间相互作用原理的原子力显微镜 ( a t o m i cf o r c em i c r o s c o p y a f m ) 正在引起人们重视。a f m 的优点是试样制备 简单，操作时不需要真空。 1 7 2 颗粒尺寸及电化学性质表征 激光动态光散射( d y n a m i cl i g h ts c a t t e r i n g ，d l s ) 是研究颗粒大小最有力的工 具。该方法是基于对微粒布朗运动的测量，即入射激光在进行布朗运动的微粒上 产生散射，一起对散射光信号处理后，就能给出分散在溶液中胶体粒子的粒径及 其分布的数据。需要注意的是这里测量的是颗粒的大小而不是粒径，数据可能是 非球型粒子的测量结果。同时测量颗粒大小的时候往往要经过稀释的步骤，这时 候有可能会导致乳化剂从颗粒表面移去，诱导结晶过程以及脂质形态发生变化等 问题。z e t a 电位表示颗粒表面的电荷现象，能够预测胶体分散体系的稳定性。 一般来说，具有较高绝对值的z e t a 电位的颗粒由于颗粒之间电荷排斥而不容易产 生聚集现象。 1 7 3 脂质晶型与结晶度 s l n 结晶度以及脂质的晶型与药物的包封和释放也密切相关，当脂质体从过 冷熔融态、仅型、1 37 型、b 型依次转变的时候，热力学稳定性以及脂质密度增加， 药物包封速率减小。因此，s l n 重结晶时至少部分脂质为高能态0 【型，而脂质重 结晶时优先形成亚稳态的1 3 型。 差示扫描量热( d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y ，d s c ) 和广角x 射线衍射 ( w i d ea n g l ex r a vd i f f r a c t i o n ，w a x d ) 被广泛用于检测脂质体的状态【2 3 2 7 1 。 d s c 法是通过测定试样热分解过程的能量变化来进行动力学研究的，大部分物 8 山东大学硕士学位论文 理变化和化学变化既有质量变化又有能量变化，但也有一些只有能量变化而无质 量变化，如熔融、结晶、晶形转变和固相反应等，d s c 法都能将这些变化测定 出来。 1 7 4 多种胶体结构及动力学行为的检测 核磁共振( n u c l e a rm a g n e t i cr e s o n a n c e ，n m r ) 和电子自旋共振( e 1 e c t r o ns p i n r e s o n a n c e ，e s r )是检测胶体分散体中纳米粒特征和动态现象的有力工具。质 子在液态和半固态固态时表现出不同的弛豫现象，h n m r 波谱可以容易而快速 地检测出过冷熔融体。e s r 谱可以给出s l n 系统微粘度和微极化方面的信息。红 外和r o m a n 仪也是检测脂质结构的有用工具。电流测定仪用于检测s l n 分散体系 的粘弹性能。 1 8s l n 的存在问题 1 8 1 载药量低 s l n 的载药量一般只有1 5 ，其载药量主要与下列因素有关：药物在 熔融脂质中的溶解度，这是提高载药量的前提条件；熔融药物和熔融脂质的 混溶性；固体脂质基质的物理和化学结构；脂质的多晶型和晶型的转变。 采用单一的固体脂质作为载体材料时，药物在脂质中的溶解能力有限，而且晶格 的有序性相对较高，容易将药物排出，使得载药量降低【2 1 。使用混合脂质作为载 体材料，能够使药物的溶解度增加、结晶度降低；能够打破晶格的有序性，使载 体可容纳更多的药物分子，提高载药量，但由于易形成过冷态，影响缓释效果。 而将液态脂质与固态脂质混合使用时，液态脂质对药物具有较强的溶解能力，并 且可插入脂质晶格中取代固态脂质分子，破坏晶格排列，降低结晶度，从而提高 载药量【2 8 】。 1 8 2 凝胶化现象 s l n 在储存过程中由低黏度的s l n 分散体转变成黏度较大凝胶的过程称为 凝胶化现象，这一过程中s l n 丧失了原有的特性。通常凝胶化过程与s l n 的结晶 过程有关。应特别关注脂质结晶程度和脂质的晶型转化状况。热力学稳定性顺序 为：0 【型 9 5 ) 、十四烷酸单甘油酯( g l y c e r y l m o n o m y r i s t a t e ，m m ，纯度 9 5 ) 、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯( p o l y e t h y l e n e 1 9 山东大学硕士学位论文 g l y c o ls o r b i t a nm o n o l a u r a t e ，t w e e n2 0 ) 、聚氧乙烯去水山梨醇单棕榈酸酯 ( p o l y e t h y l e n eg l y c o ls o r b i t a nm o n o l a u r a t e ，t w e e n4 0 ) 、聚氧乙烯失水山梨醇单硬 脂酸酯( p o l y o x y e t