（应用化学专业论文）微乳液、囊泡体系的制备及其在胰岛素制剂中的应用.pdf

摘要 本文制备了胰岛素( i n s ) 的微乳液和自发囊泡两种药物载体。研究了包封胰岛 素( i n s ) 的t w e e n 8 0 s p a n 8 0 7 , 酵，丁酸乙酯，水( i ) 和t w e c n 8 0 s p a n 8 0 正丁醇油 酸乙酯水微乳体系( ) 两种w o 型微乳液体系。以最大增溶水量为指标，选择合 适的微乳液组分包封i n s 。电导率法区分了( i ) 和( i i ) 的o w 、w o 和b c 区 域。动态光散射测定了( i ) 和( i i ) 的粒径和多分散度。考察了温度、盐度和p h 对( i ) 和( i i ) 的影响。利用黏度计研究了( i i ) 的流变性。采用荧光考察了胰岛 素在( i i ) 中的包结位置。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 ) 与两种阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠( s d s ) 和 十二烷基苯磺酸钠( s d b s ) 自发囊泡体系。研究了囊泡的耐p h 、耐盐性和热稳定性。 分别采用渗析紫外分光光度计法和1 2 5 i 同位素示踪法研究了自发囊泡体系对胰岛素 的包封率和( i ) 体系对胰岛素的缓释能力。考察t ( i i ) 及单组分对h 4 4 6 细胞的抑 制生长作用。 结果表明，( i ) 和( i i ) 体系在水的质量分数分别小于4 1 和小于5 0 时形成 w o 型微乳液，温度、盐度p h 的变化使微乳区的变化很小，( i ) 体系中微乳液粒 径和多分散度的范围分别为3 5 4 5 n m 和o 2 9 o 3 7 。p h 的降低对微乳液粒径影响不 大，而药物的加入使微乳液粒径略有减小。载药微乳液粒径在制各3 d 后突降，以后 的2 7 d 内保持在3 7 r i m 左右。( ) 体系中载药微乳的粒径在制备5 d 后突升，以后的 一个月内保持在6 8 6 n m 左右。该微乳的流变性说明在水的质量分数小于5 0 时无微 乳类型的转变。荧光扫描结果显示胰岛素( i i ) 体系中无胰岛素荧光发射峰；阴阳离 子复配体系均可在一定摩尔比例一定浓度范围内形成自发囊泡，本文选择了耐盐性、 耐p h 和热稳定性能较好的三个体系p t a s d s = 3 7 、p t m s d s = 2 8 和 d c d a c s d b s = i 9 ，它们对胰岛素的最大包封率分别达到2 9 5 7 、1 8 8 7 和1 9 4 9 ， 其浓度分别为5 0 x l o - 3 m o l l 、5 0 x l m o f l 和8 0 x 1 0 4 m o l l 。i n s ( i ) 体系7 5 小 时后进入缓释阶段，4 0 h 时i n s 的释放率为6 6 2 0 ，( i ) 对i n s 有良好的缓释作用。 i n s ( i i ) 体系2 2 小时后进入缓释阶段，5 0 h 时i n s 的释放率为2 4 6 9 。微乳液对 i n s 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，且该微乳液在低浓 度时可以作为药物载体。 关键词：胰岛素：w o 微乳液；拟三元相图；自发囊泡；包封率 江南大学硕士学位论文 a b s t r a c t m i c r o e m u l s i o na n ds p o n t a n e o u sx e s i c l es y s t e mw h i c hw e l l gu s e da si n s u l i n ( i n s ) d r u gd e l i v e r y s y s t e mw e r ep r e p a r e d t h et w ow om i c r o e m u s i o no f t w e e n 8 0 - s p a n 8 0 e t h a n o l b u t y lh u 毋r a w f f 4 2 0 ( i ) a n dt w e e n 8 0 一s p a n 8 0 n - b u t y l a l c o h o l e t h y l o l e a t e h 2 0 ( 1 i ) t 0e n v e l o pi n sw e r es t u d i e d b yc h o o s i n g t h em a x i m u ms o l v e dw a t e r ( s o l u t i o n ) a st h eg o a l ，t h ec o m p o s i t i o n so f m i c r o e m u l s i o nt oe n v e l o pi n sw e r e c h o s e n t h ec o n d u c t a n c em e t h o dw a su s e dt od i v i d eo w , w oa n db c r e g i o n so f ( i ) a n d ( ) t h e d y n a m i cl i g h ts c a t t e r i n g ( d l s ) t 0e v a l u a t et h ep a r t i c l ed i a m e t e r sa n dt h ep o l y d i s p e r s i t yo f ( i ) a n d ( ) ，t h ei n f l u e n c e so f t e m p e r a t u r e ，s a l i n i t ya sw e l la st h ep ho n ( i ) a n d ( ) m i e r o e m u l s i o n f l e a s w e r ea l s oc o n s i d e r e d v i s c o s i t ym e a s u r e m e n t sw e r e p e r f o r m e du s i n g am o d e lv i s c o s i m e t e ra n d f l u o r e s c e n c es c a n n i n gw a su s e dt od e t e r m i n et h em o l e c u l a rl o c a l i z a t i o na n ds l a t eo fi n s u l i ni nt h e m i c r o e m u l s i o n b a s e do f ft 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 na q u e o u ss o l u t i o no f m i x t u r eo fc a t i o n i cs u r f a c t a n t sd i c e t y ld 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 dt 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 la m m o n i u mc h l o r i d e ) p h o s p h a t eo t a ) w i t hs o d i u md o d e e y ls u l f a t e ( s d s ) a n ds o d i u m d o d e e y lb 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 , a n dt h ei n f l u e n c e so ft e m p e r a t u r e ，s a l i n i t y w e l la st h ep ho nd i f f e r e n tv e s i c l es y s t e m sw e r es t u d i e d 。t h ee n t r a p m e n te f f i c i e n c yo fi n si n m 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 ht h e1 2 1i s o t o p et r a c i n gm e t h o da n d 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 rr e s p e c t i v e l y r e s u l t ss h o w st h a tw ，om 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 tb e l o w4 1 j nt h e ( i ) w h i l e b e l o w5 0 i nt h e ( i i ) ，1 1 1 et w om i e r o e m u l s i o nr e g i o nc h a n g e ds l i g h t l yw i t ht h ec h a n g eo f t e m p e r a t u r e s a l i n i t ya n dt h ed h d l sa l s os h o w e dt h a tt h e ( i ) h a d i t sp a r t i c l ed i a m e t e rb e t w e e n3 5 4 5 n mw i t h p o l y d i s p e r s i t yb e t w e e no 2 9 d 3 7 a n dt h a tt h ep a r t i c l ed i a m e t e rk e p ta l m o s tu n c h a n g e dw i t ht h e d e c r e a s eo fp hb u td e c r e a s e dai i a l e w i t l lt h ea d d i t i o no fi n s 1 1 1 ed i a m e t e ro ft h ei n s1 0 a d e dw o m i c r o e m u l s i o np r e p a r e da f t e r3d a y sd e c r e a s e ss u d d e n l yb u tk e p tw i t h3 7 n mw i t h i nam o n t h t h e d i a m e t e ro ft h ei n sl o a d e dw om i c r e e m u l s i o np r e p a r e da f t e r5d a y si n c r e a s e ds u d d e n l yb u tk e p tw i t h 6 8 6 n mw i t h i nam o n t h h o w e v e r , t h ev i s c o s i t ym e a s u r e m e n t sa l o n gc e r t a i n l ys e l e c t e dd i l u t i o nl i n e st ot h e m i e r o e m u l s i o ni n d i e a t et h a tn op h a s ei n v e ao c c u r r e dw h e nw a t e rc o n t e n tb e l o w5 0 i nt h e ( ) t h e r e w a sn oi n s u l i ne m i s s i o ns p e c t r u mi nt h ei n s m i e r o e m u l s i o nf l u o r e s c e n c es p e c t r u m i nt h e ( ) s p o n t a n e o u sv e s i c l e sw e r gf 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 f f a c t a n tc o n c e n t r a t i o n w e c h o o s et h ep r o p e rs y s t e mo fp 1 a ，s d s = 3 7 、p t a s d s = 2 8a n dd a c d a c s d b s = 1 9w h i c hk e e ps t a b l e w i t h i nd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s a l i n i t ya n dt h ep ht oe n v e l o pi n s t h ee n t r a p m e n te f f i c i e n c i e sw e r g 2 9 5 7 、1 8 8 7 a n d1 9 4 9 w i t ht h et o t a lc o n c e n t r a t i o n5 0 1 0 3 m o l ，l 5 0 1 0 3 m e i la n d 8 o 1 0 - 4 m o l lr e s p e c t i v e l yt h ei n sl o a d e d ( i ) w om i e r o e m u l s i o na c c , c s s e dt ot 1 1 es u s t a i n e dr e l e a s e s t a g ea t7 5 ha n dg a v ei t sr e l e a s er a t et o6 6 2 0 a t4 0 h ，a n dt h ei n sl o a d e d ( 1 1 ) w om i c r o e m u l s i o ng a v e i 忸r e l e a s er a t et o2 4 6 9 a t5 0 h t h ei n sl o a d e dw om i c r o e m u l s i o np 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 ea s s a yo fc y t o s t a t i ea n dc y t o t o x i ci n d i c a t e dt h a tt h em i e r o e m u l s i o nc a nb eu s e d a sd r u gd e l i v e r ya ti o wc o n c e n t r a t i o n k e y w o r d s i n s u l i n ，w om i c r o e m u l s i o r t , p s e u d o - t e r n a r yp h a s e ，s p o n t a n e o u sv e s i c l e ，e n t r a p m e n t e f f i c i e n c y i i 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：壶走盔五 日期：矿7 年歹月。- f 自 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：艺这堡垒导师签名：宴王五 日期：”哆年j ，月力7 日 第一章绪论 第一章绪论 l 胰岛素及糖尿病的治疗 1 1 胰岛素的性质与应用 胰岛素( i n s u l i n ，i n s ) 是脊椎动物胰脏9 细胞分泌的一种多肽类酸性蛋白质，分子量 为5 6 k d ，具有降血糖作用。1 9 5 5 年，s a n g e r 等利用酶和化学相结合的方法成功地阐明了牛 胰岛素的全部一级结构( 图1 ) ，它是由两条肽链( a 链含有2 1 个氨基酸残基，b 链含有3 0 个氨基酸残基) 通过两个二硫键连接起来的多肽，另外a 链本身还有一个内二硫键。药用 胰岛素一般多由猪、牛胰腺提得n ， 广。一5 1 ! 4 f l l i， lf 图l牛胰岛素的一级结构图 f i g 1t h ef i r s ts t r u c t u r eo f b o v i n ei n s u l i n 胰岛素为白色或类白色无定形粉末，易溶于稀酸或稀碱水溶液中，也易溶于酸性( 或碱 性) 稀醇( 8 0 以下) 和稀丙酮水溶液中，在其他无水有机溶媒中均不溶。在酸性溶液中( 如 p h3 5 ) 较稳定，在碱性溶液中极易失活性，其他凡能改变蛋白质结构的因素如加热( 8 0 0 以上) 、强酸、强碱和蛋白酶等都可使胰岛素受到破坏。 胰岛素是促进合成代谢的激素，在调节机体糖代谢、脂肪代谢和蛋白质代谢方面都有重 要作用，它是维持血糖在正常水平的主要激素之一。胰岛素一方面能促进血液中的葡萄糖进 入肝、肌肉和脂肪等组织细胞，并在细胞内合成糖元或转变成其他营养物质贮存起来；另一 方面又能促进葡萄糖氧化分解释放能量，供机体利用。由于胰岛素既能增加血糖的去路，又 能减少血糖的来源，因此其最明显的效应是降低血糖。当胰岛b 细胞破坏或功能减退时，胰 岛素分泌不足或缺乏，使糖进入组织细胞和在细胞内的氧化利用发生障碍，从而引起高血糖； 由于血糖水平超过了肾小管吸收葡萄糖的能力，部分血糖随尿排出，从而形成糖尿病。 糖尿病( d i a b e t e sm e l l i t u s ，d m ) 是一组由遗传和环境相互作用而引起的临床综合症，以 高血糖为其主要特征。它可分为胰岛素依赖型( i d d m ) 即i 型和非胰岛素依赖型( n i d d m ) 即i i 型。在患者中约1 0 为胰岛素依赖型。胰岛素是胰岛素依赖型糖尿病( i d d m ) 患者的首 选药，是目前糖尿病治疗的一线药物，具有不可取代的作用。糖尿病是威胁人类健康的常见 病，发病率为3 5 ，随着人类寿命的延长、生活水准的提高，糖尿病发病率有迅速增长 的趋势，它是继心血管疾病、癌症之后致残率、致死率最高的第三大疾病。随着病程的延长， 患者可出现广泛的微血管及大血管病变，导致双目失明、肾功能衰竭、肢端坏疽、心肌梗塞 坚堕奎兰堡主堂垡堡苎 及脑血管病变等，严重威胁病人生命。全世界现有一亿多糖尿病患者，我国约有三千多万。 1 2 胰岛素作用机制 已知胰岛素受体为一糖蛋白，是由两个1 3 k d 的舡亚单位及两个9 0 k d 的b 亚单位组成 的大分子蛋白复合物。a 一亚单位在胞外，含胰岛索结合部位，b 亚单位为跨膜蛋白，其胞内 部分含酪氨酸蛋白激酶，胰岛素需与靶细胞膜受体结合后，才能产生一系列的生物效应，对 产生效应的机制有以下假说，一认为胰岛素可诱导第二信使的形成，它们模拟或具有胰岛素 样的活性。二认为胰岛素与a - 亚单位结合，移入胞内后可激活酪氨酸蛋白激酶，继而催化受 体蛋白自身及胞内其他蛋白的酪氨酸残基磷酸化，因而启动了磷酸化的连锁反应 ( p h o s p h o r y l a t i o nc a s c a d e ) 。三认为胰岛素可使葡萄糖载体蛋白( g l u c o s et r a n s p o r t e r ) 和其 他蛋白质从胞内重新分布到胞膜，从而加速葡萄糖的转运 2 】。 图2 胰岛素受体的基本结构 f i g 2t h eb a s i cs t r u c t u r eo f i n s u l i nr e c e p t o r 图注：、胪弧单位，s - s - = 5 叹硫键，= 糖基化部位胰岛素与小亚单位相结合； 亚单位胞内部分含酪 氨酸蛋白激酶。 1 3 目前胰岛素药物载体的缺点及国内外研究现状 胰岛素被用于治疗两种类型的糖尿病，它在i 型糖尿病中是必需的( i ) 型糖尿病约占全 部糖尿病患者的1 0 1 5 ) ，但它仅用于晚期的i i 型糖尿病，当饮食和口服治疗剂不充足时， 大约4 0 的i i 型糖尿病患者被认为依赖胰岛素，加上i 型糖尿病患者，意味着有一半多的 糖尿病患者使用胰岛素。 由于胰岛素降血糖的独特疗效，作为降血糖生化药，自1 9 2 3 年开始应用于治疗糖尿病 ( d i a b e t e s ) 已有7 5 年的历史，迄今为止胰岛素依赖性糖尿病( i d d m ) 患者的首选药。由 于胰岛素为蛋白质多肽类药物，能被胃肠道的蛋白水解酶降解且不被吸收，所以口服无效。 因此，从临床使用的剂型看，主要是针剂( i v 与i m 两种) 。为了减少病人因频繁注射引起 的痛苦与不便，除速效型普通胰岛素针剂外，还开发了中效和长效两种剂型，即便是长效针 第一章绪论 剂，患者也需要至少每隔3 6h 注射一次，治疗仍不方便。另外，患者长期注射用药还会产 生许多不良反应如：胰岛素浮肿、低血糖反应、肥大性脂肪营养不良及皮下脂肪萎缩等等。 鉴于上述情况，研制使用方便、疗效确切、安全可靠的胰岛素新剂型，是目前国际、国内医 药界共同关注的课题。 国内外正在研制的胰岛素新一代产品、新剂型可归纳为以下3 类【3 】：( 1 ) 改变给药途径， 使胰岛素作为外源药物进入循环系统如：鼻腔给药的气雾剂、滴鼻剂、直肠给药的栓剂、 将其制成复盐或以高分子作为载体并加入保护剂和促吸收剂的微囊、微球、脂质体或复乳等 口服制剂。( 2 ) 胰岛素基因工程( 或组织工程) 产品。( 3 ) 应用胰岛素调节血糖水平的自动控 制闭环系统。从长远发展的观点来看，上述3 大类胰岛素新产品、新制剂，将是今后相当长 的时期内，国际胰岛素类药物的发展前沿和趋势所在。 目前研究表明，要获得具有治疗意义的降糖效果和生物利用度，注射给药仍属首选 【4 巧】。因此i n s 的注射缓释制剂己成为研究热点。目前国内外i n s 注射缓释制剂的研究集中在 纳米微球上，i n s 是水溶性药物，一般采用乳化聚合法或采用w o w 双乳化溶剂蒸发法制备， 但这两种制备方法复杂，且制备的微球稳定性差1 6 l 。另外脂质体作为胰岛素的载体，也有了 一定的进展，但由于脂质体的分离提纯较难，结构不容易确定，而且不稳定等缺点限制了其 作为药物载体在i 临床应用方面的发展。所以越来越多的人认为，如果可以找到可简单制备的、 稳定的体系可以使胰岛索以静脉注射的形式进入人体并能起到缓释作用，必将是一大突破。 2 微乳液 2 1 微乳液的基本性质 微乳液( m i c r o e m u l s i o n ) 是一种由适当比例的表面活性剂、助表面活性剂、水和油自发 形成的各向同性、外观透明或半透明、热力学稳定的分散体系【7 - 1 0 l 。微乳液的结构 妇h o a r 和 s c h u l m a n 1 l 】于1 9 4 3 年首次发现。微乳液粒径在l o l o o n m 之间，一般分为油包水( w o ) 型、 水包油( o w ) 型和双连续型( b c ) 型( 图3 图5 ) 。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 i l 左右。 利用染色法和电导率法可以区别三种类型i l ”。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。 江南大学硕士学位论文 图3 油包水型微乳液 f i g 3w om i c r o e m u l s i o n 燃 辫 薯、，娶 狱3 嘏 图4 水包油型微乳液 f i g 4o wm i c r o c m u l s i o n 图5 双连续相微乳液 f i g 5b c m i c r o e m u l s i o n 2 2 微乳液体系的形成机理 目前存在瞬时负界面张力理论、双重膜理论、几何排列理论以及r 比理论【1 3 1 ，并且有关 微乳液体系的研究方法不断增加。 2 2 1 瞬时负界面张力理论 s c h u l m a n 和p r i n c e 等针对微乳液的形成提出了瞬时负界面张力理论，该理论认为水油 体系界面张力在表面活性剂的作用下大大降低，若在水- 油- 表面活性剂体系中再加入助表面 活性剂，则界面张力进一步降低至1 0 d 1 0 m n m ，甚至产生瞬时的负界面张力7 1 时，界面发生凸向油相的优先弯曲，导致形成w o 型微乳液体系； 当l 3 l 时，随着r 比的减小，反胶团s 2 ( 上相微乳液) 膨胀成为w o 型微乳液体系，并 且水的增溶量增大，液滴半径增大。 当r = i ，体系形成双连续相结构( 中相微乳液) 。 也就是说，除单相微乳液之外，微乳液还可以许多平衡的相态存在，w i n s o ri 型( 两相，o w 微乳液与过量的油共存) 、w i n s o r i i 型( 两相，w o 微乳液与过量的水共存) 以及w i n s o r i i i 型r 【l 8 】 ( 三相，中间态的双连续相微乳液与过量的水、油共存) 。 2 3 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 5 江南大学硕士学位论文 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0 9 - 2 1 1 。 2 3 1 做药物载体用微乳液的组成 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：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，这两种表面活性剂原料是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 2 2 1 。助表面活性剂在微乳液中主要有 三个作用：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。碳数相关性方 程为l s = 三o + l c s 。l s 、l o 、c s 分别代表表面活性剂分子、油分子以及助表面活性剂( 一股 为醇) 分子中主链的碳原子数。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上述关系式，即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。例如，李干佐等开展十二烷基磺酸钠正辛烷水体系，得出正丁醇在相图中所得微 乳液总面积最大，后来y a g h m u r 等研究了其它体系，也证明了这种碳数相关性规律。但 k r e i l g a a r d l 23 】报道，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。 2 3 2 微乳液作为药物载体的优点 ( 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 6 第一章绪论 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 ) 低黏度，注射不会引起疼痛。药物分散性好，吸收快，可提高生物利用率。 ( 4 ) 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。 2 3 3 微乳液作为药物载体的机理 药物载体就是人们转换药物剂型的一种有效方式。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物质。载体可防止 药物在体内的局部浓度过高，刺激或损伤某些器官，过早降解、失活、排泄以及发生人体免 疫反应，从而达到缓释、控释、靶向的目的。为了寻找合适的药物载体，人们已经对各种体 系进行了较为详尽的研究t 2 4 。 微乳液型药物载体相较于其它体系，最突出的一个特点就是可以增溶药物。最近研究发 现，不管是水溶性的药物还是油溶性的药物，在微乳液中都可以达到很大的增溶量，用s m e a 表示实际测得的药物的增溶量，用s c a t 表示根据药物在水相和油相的溶解度，再乘上微乳液 中油相和水相的体积而计算得到的药物的理论溶解度。结果表明，药物在微乳液中的增溶量 ( s m e a ) 并不简单的等同于药物在水中和油中的溶解度之和( a t ) ，而是高出很多( 2 0 5 8 ) 。 这说明微乳液对药物不是溶解，而是增溶。 药物在微乳液的小液滴内的增溶，对于药物的缓释和控释具有十分重要的意义。因为小 液滴内的药物要想释放，必须先通过由表面活性剂分子组成的界面膜，这一过程通常是比较 慢的，而药物在微乳液的小液滴内的总浓度可以达到很高。因此，药物增溶在微乳液中，就 可以达到减少用药次数，缓慢释放药物的目的【8 1 。微乳液的这些独特的结构特点决定了它在 药物缓释方面具有潜在的巨大的应用前景。所以，微乳液作为药物载体，有着其它体系无可 比拟的优越性。 ， 微乳液中药物的释放研究主要分为体外和体内两种。使药物在体内缓慢释放和靶向释放 是人们研究的目的，体外研究是体内试验的前提，为体内研究提供帮助和导向。体外研究的 结果最终都要通过体内试验来检验。体外试验主要使用一种经典的f r a n z 型扩散池，这种 扩散池与不同的渗透膜结合使用，就能够模拟人体环境，从而可以反映出药物在体内的释放 过程。目前，基于微乳液的药物载体的体内、体外研究都很活跃。 现在的研究表明，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 7 江南大学硕士学位论文 到控制药物释放的目的。 2 4 微乳液的研究方法 2 4 1 相图 相图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。 2 4 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微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。 2 4 3 激光光散射 利用激光光散射也可以测定微乳液的粒径及多分散度。 2 4 4 红外光谱 f o u r i e r 变换红外光谱( f t d 将监测器的输出信息( 干涉图) 通过数字化并转换为频率范 围，迅速得到试样的红外光谱。f t 取与其它技术相配合可用于微乳液的结构测定。石硕等 在s d b s 正辛烷正丁醇盐水体系中相微乳液微观结构的研究中，分别对w o 型、o w 型、 双连续型三种不同类型的微乳液傲了f t 取光谱。对谱图的研究表明，在连续的相转变过程 中，不同类型微乳液特征基团的频率变化也是连续的。 3 囊泡 3 1 囊泡的定义 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瞄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 rv 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 ) 。 3 2 自发囊泡的发展 囊泡的形成方法比较传统的有超声波振荡法、乙醇注射法( 这两种方法可以产生比较小 的囊泡d h = 3 0 n m ) 以及氯仿注射法( 可以产生3 0 0 r i m 左右的大囊泡) 。另外，挤压法也是一种 8 第一章绪论 形成单室囊泡的常用方法。但是以上方法操作起来非常麻烦，限制了囊泡的广泛应用。近来 的许多研究都表明，一种表面活性剂和另一种添加的双亲分子会自发形成囊泡，特别是阴阳 离子表面活性剂混合自发形成的囊泡更引起了人们极大的兴趣。这些成果都极大地丰富了囊 泡的研究内容。因为靠机械作用形成的囊泡都是亚稳定的，机械力除去后，囊泡膜的曲率会丧 失，导致囊泡的形变。而自发形成的囊泡则要稳定得多，其寿命可达半年以上。因此，自发形 成囊泡的研究越来越受到重视。 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 n h a m 2 6 1 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 t 2 7 1 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。 3 3 正负离子表面活性剂囊泡的形成及形成机理 最早在这方面系统研究的是k a l e r 等人。他们的研究表明，在十六烷基三甲基苯磺酸钠 ( c 1 ) 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，主要有离子对和曲率能两种观点。 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。 3 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( n e g a t i v e s t a i n i n g t e m ) ， 冷冻蚀刻电镜( f r e e z e f r a c t u r et e m ) ，激光光散射法( d l s ) 是最常用的方法。 3 4 1 透射电镜 9 江南大学硕士学位论文 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力手段。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。 3 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t # f ：j n 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。 3 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： d ：玉乙 3 ，r r d 其中，d 是流体学直径，k 是b o l t z m a n n 常数，r 是绝对温度，即是溶液黏度，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。 3 s 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。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、酶促反应等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