（无机化学专业论文）固体脂质纳米粒sln的制备及表征.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 为了延长药物的体内作用时间、提高生物利用度、降低药物毒性，我们选择固 体脂质纳米粒作为输送药物的载体。以内源性的生理物质一硬脂酸为载体材料，采用 “薄膜超声分散”的方法，制备了表面修饰的固体脂质纳米粒( s o l i dl i p i d n a n o p a r t i c l e ，s l n ) ，研究了固体脂质纳米粒的制备方法、理化性质和稳定性。 在对溶剂蒸发法、乳化高剪切分散法、熔化匀化法、熔化超声法、薄膜法、 薄膜超声分散法进行了考察后，采用“薄膜超声分散”的方法制备固体脂质纳米 粒。 以浊度法考察了影响固体脂质纳米粒粒径变化的因素，以吸光光度法考察了影 响固体脂质纳米粒包封率的因素，采用正交优化实验和方差分析，确立了制备s l n 的方法：将卵磷脂、硬脂酸溶于2 0m 1 氯仿中形成均匀的溶液。i 将该溶液倒入梨形 烧瓶中，置于7 5 恒温水浴中，用旋转蒸发仪在减压的条件下蒸除有机溶剂，使 磷脂、硬脂酸等成膜材料在烧瓶壁形成一层薄的脂质膜。向瓶中加入5 0m l 含 p e g 4 0 0 m s 蒸馏水，继续旋转蒸发，直至形成均匀的混悬液。再将该混悬液超声 分散，即得到固体脂质纳米粒分散液。 透射电镜下观察，固体脂质纳米粒基本呈圆球状或椭圆球状微球，大小比较均 匀，而未经过超声步骤处理的混悬液颗粒粗大，形态不规整。激光散射法测定固体 脂质纳米粒平均粒径为1 1 6 11 1 1 1 1 。固体脂质纳米粒的电位为1 7 0 8m v ，表面张力 为4 6 6 u n m ，粘度为2 4 2 m p as 。 固体脂质纳米粒的粒径变化与乳化剂、载体材料以及它们的配比相关。当 p e g 4 0 0 一m s ：l e c i t h i n ( m g ：r a g ) 为1 0 ，并且随乳化剂的浓度增加，固体脂质纳米粒 的稳定性参数k e 增大，稳定性增加。 电导法求得固体脂质纳米粒分散体系的凝聚速度方程为：l o g k = - - 9 6 6 6 1 厂r + o 9 9 6 2 ，凝聚活化能e = 1 8 5k j 。m o l ，4 c 时半凝聚期t l 2 = 2 6 6m i n 。j 关键词：固体脂质纳米粒i 薄膜超声分散法j 正交设计? 透射电镜j 激光散射，离心分光光度法j 电导法稳定性 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t c o l l o i d a ld r u gc a r d e r ss u c ha sl i p o s o m e sa n dn a n o p a r t i c l e sc a nb eu s e dt oi m p r o v e t h et h e r a p e u t i c si n d e xo f b o t he s t a b l i s h e da n dn e w d r u g sb ym o d i f y i n g t h e i rd i s t r i b u t i o n ， t h u si n c r e a s i n gt h e i re f f i c i e n c ya n d o rr e d u c i n gt h e i rt o x i c i t y i ti sb e c a u s et h ed r u g d i s t r i b u t i o nt h e nf o l l o w st h ec a r t i e r , r a t h e rt h a n d e p e n d i n go n t h ep h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e s 1 1 1 ea i mo ft h i s r e s e a r c hi st o p r e p a r e t h es u r f a c em o d i f i e ds t e a r i ca c i d n a n o p a r t i c l e s i nt h i sr e s e a r c h ，t h e s u r f a c em o d i f i e ds t e a r i ca c i dn a n o p a r t i c l e sw e r e p r e p a r e dw i t hp e g 4 0 0 - m s t oi n c r e a s ei t se f f i c i e n c y , r e d u c ei t st o x i c i t ya n dm o d i f yi t s d i s t r i b u t i o n t h em e t h o d so fs o l v e n t e v a p o r a t i o n ，e m u l s i o n c u t t i n g ，m e l t - h o m o g e n i z a t i o n ， m e l t u l t r a s o u n d ，f i l ma n d f i l m - u l t r a s o u n dw e r e i n v e s t i g a t e d i n t h i s r e s e a r c h ， f i l m - u l t r a s o u n dw a ss e l e c t e dt o p r e p a r e s o l i d l i p i dn a n o p a r t i c l e s d e p e n d i n g o n t r a n s p a r e n c e t h ep r e p a r a t i o no fs l nw a sd e s c r i b e da sf o l l o w s ：2 0 m lo fc h l o r o f o r ms o l u t i o n c o n t a i n i n gl e c i t h i n ，s t e a r i c a c i dw e r e i n j e c t e d i n t of l a s k t h em i x e ds y s t e mw a s e v a p o r a t e d i n7 5 cb a t ht of o r mf i l m t h e nt h es y s t e mw a sa d d e d5 0 m lw a t e r c o n t a i n i n g p e g 4 0 0 - m su n d e re v a p o r a t i o n ，t h es l n s u s p e n s i o nw a sf o r m e db yu l t r a s o u n d i n ga f t e r t h es y s t e mw a s f u l l yh o m o g e n i z e d t h ep a r t i c l e sw e r e r o u n do ro v a lw i t ht h ed i a m e t e ro f 11 6 i n m t h ez e t ap o t e n t i a lw a s - 1 7 0 8m v t h e v i s c o s i t yw a s2 4 2m p a s t h es u r f a c e t e n s i o nw a s4 6 6u n m t h e r e g u l a r i t yo f t h ec h a n g eo f p a r t i c l es i z eo f s l n w a sr e l a t i v et oe m u l s i f i c a t i o n 、 c a r r i e r 、d r u ga n dt h e i rp r o p o r t i o n t h es y s t e ms t a b i l i t yi n c r e a s e dw h e np e g 4 0 0 一m s ： l e c i t h i n ( m g ：m g ) w a s 1 0a n de m u l s i f i c a t i o nw a s i n c r e a s e d c o n d u c t i v i t y o fs l n d i s p e r s i o nw a sf o u n dt o b es e n s i t i v et ot h ec o a l e s c e n c eo fp o l y p h a s el i p o s o m e ，t h e k i n e t i ce q u a t i o no fc o a l e s c e n c eo fs l n d i s p e r s i o nw a sl o g l ( = - - 9 6 6 6 1 厂r + o 9 9 6 2 ， t h ea c t i v i t ye n e r g yf o rc o a l e s c e n c e ( e ) w a s18 5k j m o l “a n dh a l fl i f e ( t l ，2 ) w a s2 6 6 m i n 华中科技大学硕士学位论文 k e yw o r d s ：s o l i d l i p i dn a n o p a r t i c l e f i l m u l t r a s o u n d o r t h o g o n a ld e s i g n l a s e rs c a t t e rt e m c e n t r i f u g ea b s o r p t i o n p h o t o m e t r i e m e t h o d c o n d u c t o m e t r i cm e t h o d s t a b i l i t y i i i 华中科技大学硕士学位论文 l 绪论 1 1 引言 传统的药物剂型通常是将药物粉末压成片状，或是外包一层膜衣，或是将药物 装入胶囊以供口服，或溶于水、油中注射；中药则以汤剂为主，逐渐有了冲剂、丸、 散等剂型，儿童用药仍以粉末为主。这些剂型给药后全身系统分布及靶向性差，毒 性相对较大，治疗指数低，疗效差，需要多次服药或注射，给病人带来不便和痛苦， 因此急需设计和开发高效、长效、低毒的新剂型。从药物生产看，由化学合成逐渐 转向半合成和生物制药。半合成是指以天然药物为主要原料将有效成分的化学结构 进行适当的修饰，从而延长药物在体内的半衰期，降低其毒性；生物制药是以基因 工程为基础，大规模生产高效低毒的药用酶和药用蛋白。在给药系统方面，着重提 高药物的靶向性，并控制药物的释放速度，使药物在患病的部位或组织缓慢或以恒 定速度释放一段稍长的时间。为此人们对一些给药系统进行了研究开发，其中一个 重要的方向是将药物包埋在直径为纳米级的微粒( n a n o p a r t i c l e ) 中，称为纳米粒或 毫微粒。 纳米粒的研究开发是国内外药剂学领域的研究热点，我们曾检索了1 9 8 8 2 0 0 0 年美国专利中涉及纳米材料和纳米技术的专利，发现该类专利正按指数方式增加； 并对纳米技术应用领域进行了粗略的分析，发现与生物医药相关的专利占总数的 8 0 以上。现代研究表明，绝大多数药物在生物体内的药效，不仅与药物本身的化 学结构有关，还与药物的物理状态密切相关。无疑，纳米技术是赋予药物改变物理 状态的一种现代化有效手段。上述大量的专利文献报道从一个侧面证明纳米技术在 制药领域的应用前景。 现代药物的核心是“有效、安全、可控”。基于纳米技术的药物在欧美日等国己 问世，将纳米技术应用于药物制剂，其可能产生的效果有： 第一，提高药物的生物利用度。纳米粒子具有很大的表面积和很高的能量状态， 这使药物的分散度极显著地增大，这是任何超细粉碎技术难以达到的。分散度的增 大是导致难溶性药物溶出度增大的主要因素。这对于提高药物的生物利用度具有重 要的意义。 华中科技大学硕士学位论文 第二，药物的控制释放( 缓释) 性。无论是吸附在纳米粒子载体表面还是包封 在纳米粒子内部的药物，其释放过程是可控的。释放程度可通过纳米粒子的制备条 件来控制。 第三，药物的靶向性。纳米尺度的微粒进入人体后，易被网状内皮系统细胞作 为外来异物所吞噬，进入溶酶体，融合，并被溶酶体消化，裂解释放药物。而肝、 脾、肺、骨髓和淋巴等是网状内皮细胞丰富的组织。分子态的和粒径大的难以进入 靶区。 第四，降低毒副作用，几乎所有相关文献都指出，纳米化的药物比游离态显著 降低毒副作用。文献上关于纳米化药物的降毒机理，有多种解释。但归纳起来，如 上所述，一是靶向性( 只进入靶区，药物的非特定聚集引起的毒性降低，改善药物 在体内的分布) ；二是缓、控释性( 毒性水平低) ；三是纳米化药物的高稳定性( 药 物在纳米载体中是无定形态，而游离态药物易结晶) ；四是改善了药代动力学。 本研究采用内源性的生理物质硬脂酸( 十八烷酸) 为载体材料，通过表面修饰 的方法使亲水性表面活性剂接到纳米粒的表面，制备出对网状内皮系统( r e s ) 器 官隐形的固体脂质纳米粒，为将来包裹药物和临床应用打下基础。 1 2 文献综述 近几年人们越来越明确知道药物的疗效并不仅仅取决于药物本身，常常是体外 试验取得了良好的疗效，体内试验却没有得到印证。主要的原因为：1 血药浓度低。 一些肽类、蛋白类药物由于吸收率低、快速代谢分解或被体内消除而导致血药浓度 低；一些抗癌药物在体内分配到一些不相关组织，不但引起毒性反应，而且导致了 治疗区相对低的血药浓度。2 药物本身在水性溶液中的溶解度小，使静脉注射应用 受到限制。3 体内血药浓度有较大波动性。这主要指口服药，由于易受到饮食因素 影响，并且生物利用度无法精确预测。 而一些合适的药物载体则使这些问题可以迎刃而解。体内药物的疗效不但取决 于药物本身，而且取决于是否有一种使药物有控释效应和靶向性的载体。这种载体 的大小是根据给药途径来确定，从几个毫米( 移植物) ，到几个微米( 微粒) 甚到 华中科技大学硕士学位论文 纳米级( 胶体) 。注射给药需要能生物降解的材料，这样可以在药物释放完以后不 需外科手术取出载体，微粒和纳米粒可以满足这种需要。现已有几种商品出现。移 植物和微粒是由可生物降解的多元酯构成，由它们制备的药物在皮下或肌肉注射 后，即使几个星期甚至几个月后仍有缓释效应。对于静脉注射，移植物和微粒都显 太大，胶体载体则可以胜任。它们包括纳米粒、纳米乳、脂质体、纳米混悬液、胶 囊、可溶性聚合物药物结合体。 多聚体有天然 1 , 2 1 和人造的【”，属于亚微细米范围的主要有：可溶性聚合物一药 物结合体，多聚物纳米胶囊和纳米球。他们的优点是可以进行化学修饰，如合成阻 断剂多聚体或结合剂多聚体。他们的缺点是在生产过程中有有机溶剂的残留，多聚 物本身的毒性，难以扩大再生产。在生产过程中纳米粒的浓度通常不足2 。并且 多聚物在储存时容易水解，生产中需要冷冻干燥，这也增加了药物的成本。 纳米混悬液是仅有药物和乳化剂混合成的胶体粒子，可以用球磨法 4 】或高压乳 匀法嶂j 制备。 纳米乳是在5 0 年代作为胃肠外营养药被介绍到临床。其中油相由植物油( 大 豆油) 或者中链甘油三酯组成，在乳剂中含量通常为1 0 2 0 。其它的原料还有磷 脂( 稳定剂，0 6 1 5 ) 和甘油( 等渗维持剂，2 2 5 ) 。近几年人们逐渐意识到这 种系统可以作为脂溶性药物的载体，已有几种配方投入使用：依托咪酯 ( e t o m i d a t l i p u r o ) 和地西泮( d i a z e p a m l i p u r o ) 。它的优点是局部( 注射部位的疼 痛) 和全身的副反应减轻，油酸钠导致的溶血作用减轻，后者是由于溶解剂被限制 在接触面和脂溶性的囊心而限制了与红细胞膜的直接接触 6 1 。纳米乳的优点还包括 毒性相对小和脂质含量高，可以用高压乳匀法大规模生产。但其粒径小和载体的脂 溶性限制了纳米乳在控释药物方面的应用。在观察中许多药物都有快速的释放【7 j 。 脂质体是由一层或多层磷脂( 一般是卵磷脂) 双层组成的球形泡囊状物( 见图 f i g1 1 ) 脂溶性的药物被包进脂质双层，水溶性药物被包进水溶性的囊心【引。脂质 体的大小、表面情况、表面的水溶性和膜的流动性决定了药物的释放速度、在体内 的稳定性和生物利用度。膜的渗透性可以根据磷质的种类和附加剂来调整( 如加入 胆固醇可以增加流动性) ，加入神经节苷脂等天然化合物或使用p e g 进行化学修饰， 可以降低网状内皮系统的吞噬作用。这种空间稳定的系统称作隐形脂质体，它的出 华中科技大学硕士学位论文 现使靶向性药物的构想成为现实( 如包裹某些特定的抗体) 。脂质体可以使一些在 水中不溶的脂溶性药物静脉注射成为现实，如两性霉素b ( a m b i s o m e ) 9 1 。脂质体 系统的毒性是已经投入使用包裹两性霉素的胶囊系统毒性的十分之一。脂质体的缺 点是物理和化学性质不稳定，易聚集，并且药物在储藏过程中易降解。 f i g1 - 1 s t r u c t u r eo f l i p o s o m e 固体脂质替代液态脂质的应用则代表了向控释药物的靠近，因为药物在固体脂 质上的流动性小于液体脂质。8 0 年代初s p e i s e r 和他的同伴用喷雾干燥的方法制成 了固体脂质微粒【1 0 】和口服的纳米丸，s p e i s e r 等用高速搅拌和超声处理分散 溶化的脂质得到了纳米丸。由于用这种方法得到的产品含有相对多的微米级的粒 子，适用于口服给药，不适用于静脉给药。提高乳化剂的含量可以减小粒径，但增 加了毒副作用。同类的系统还有被d o m e 称为的脂质球【垃】。它们都是用高剪切 搅拌或超声的方法制备，都含有相当数量的微米级粒予。 近几年人们认识到高压乳匀法在制备亚微米尺度分散体方面是一种比高剪切 搅拌和超声更有效的方法i ”】，用这种方法得到的分散体称为固体脂质纳米粒( s o l i d l i p i dn a n o p a r t i c l e ，s l n ) 。大多数s l n 分散体多使用高压乳匀的方法制备，这种方法 的特点是得到的分散体平均粒径小于5 0 0 r i m ，并且微米级粒子的含量更小。本文就 固体脂质纳米粒药物输送体系的发展和前景作如下综述。 1 2 1 固体脂质纳米粒的制备 ( 1 ) 高压乳匀 4 华中科技大学硕士学位论文 高压乳匀是一种制备s l n 的可靠、强有力的方法。目前已由几个公司生产不同 种类的乳匀机，价位比较合理。高压乳匀曾经用来生产胃肠外营养的纳米乳，相对 于其他技术而言，高压乳匀在工业生产上可放大。高压乳匀的工作原理是利用高压 ( 1 0 0 2 0 0 0 b a r ) 推动液体通过一个狭窄的管道( 几个微米) ，液体通过很短的距离 而获得了很大的速度( 超过1 0 0 0 k m h ) ，产生的高剪切力和空穴作用力使粒子分裂 成亚微米级的小粒子。传统的s l n 体系一般脂质含量为5 - 1 0 ，乳匀机即使处理脂 质含量高达4 0 的样品也能使其乳化成脂质纳米分散体【i4 1 。 乳匀过程有两种基本的方法：热乳匀和冷乳匀，这两种方法都可以制备s l n 】， 但乳匀之前必须使药物溶解或分散在熔化的脂质中即初步乳化。 热乳匀是在脂质熔点以上的温度进行操作，因此可以认为它就是乳剂乳匀的一 种方式。在乳匀之前一般要进行初步乳化，这可以通过高剪切搅拌器来完成 ( u l t r a - t u r r a x ) 。初步乳化后，再用乳匀机乳化，效果更好，一般初步乳化能得到 几个微米级的粒子最理想。初步乳化后再高于脂质熔点的温度用高压乳匀机使其乳 匀，由于升高温度减小了内相的粘度，所以温度越高得到的产品的粒径就越小，但 是并不是温度越高就越好，因为在高温下药物和载体的降解速度也会加快，并且虽 然乳匀的步骤可以重复几次，但每次乳匀都会升高体系的温度，平均升高压力5 0 0 b a r 可升高体系温度1 0 。一般在5 0 0 1 5 0 0 b a r 压力下3 5 次重复已足够，重复的次数 增多和压力增大反而会增大粒径，因为其所导致的温度升高可以提高粒子的动能促 使粒子合并i l “。 通过热乳匀得到的初产品仅是一种乳剂，因为脂质还是一种液体状态，必须使 其温度降至室温或熔点以下，由于小的粒径和乳化剂的存在，它会在几个月的时间 里保持一种过冷熔化状态【l7 1 。 与热乳匀相比，冷乳匀是脂质在固态的状态下进行操作，因此是一种高压碾磨 而成的混悬液。因为在乳匀的过程中体系的温度可升高，所以通过温度的控制和调 节来维持脂质的固体状态就显得至关重要。冷乳匀克服了热乳匀中的三个困难： 1 高温导致的药物降解2 在热乳匀过程中药物再分配到水相3 纳米乳在结晶过 程中出现几种修饰和过冷熔化。 冷乳匀法的准备过程与热乳匀法相同，也需使药物溶解或分散在熔化的脂质中 华中科技大学硕士学位论文 即初步乳化，但接下来的步骤完全不一样。熔化的样品立即在干冰或液氮的作用下 冷却，高的冷却速度促使药物在脂质基质中的均匀分布，再把凝固的载有药物的脂 质碾磨成微米级粒子，通过球磨或碾钵得到的粒子粒径一般在5 0 1 0 0 微米，由于低 温使脂质凝固增加了脆性，使其更易被粉碎。通过碾磨得到的固体脂质微米粒分散 至冷冻的乳化剂溶液中就得到了初步的混悬液，这种初步的混悬液在室温下或低于 室温下进行高压乳匀。和热乳匀法相比，冷乳匀法得到的粒子粒径更大，粒径的分 布更广。除了在开始的初步乳化过程，冷乳匀法避免了使样品暴露于热的环境。 ( 2 ) 高剪切乳匀和超声 高剪切乳匀和超声都是广为应用的一种分散技术，主要用于固体脂质纳米分散 体系的制备。它们的优点是操作简单，缺点是产品中易出现微米级粒子，如用超声 还有金属的污染。 a h l i ne ta 1 用l a kt e k 转子- 定子乳匀机( o m n ii n t e r n a t i o n a l ，g a i n e s v i l l e ，u s a ) 采用熔化哥l 化法制备s l n 引，他们发现生产过程中的各种参数，包括乳化时间， 搅拌速度和冷却环境都对产品的粒径和z e t a 电势有影响。研究中使用了甘油三酯 ( d y n a s a n1 1 4 ) ，甘油三硬脂酸酯( d y n a s a n1 1 6 ) ，三硬脂精( d y n a s a n1 1 8 ) ，甘油一酸 酯、甘油二酸酯、甘油三酸酯( w i t e p s o lw 3 5 ，w i t e p s o lh 3 5 ) 的混合物和g l y c e r o l b e h e n a t e ( c o m p r i t o l8 8 8a t o ) 作为固体脂质，p o l o x a m e r1 8 8 ( 0 5 w ) 作为空间稳定 剂。发现了w i t e p s o lw 3 5 分散体的最佳生产参数：以2 0 0 0 0 r p m 速度搅拌8 m i n ，最 佳冷却环境为室温下以5 0 0 0r p m 速度搅拌1 0 m i n 。而d y n a s a n11 6 分散体的最佳生 产参数是在2 5 0 0 0 r p m 速度下乳化8 m i n ，在冷水中以5 0 0 0 r p m 的速度搅拌5 m i n 冷 却。搅拌速度对粒径的大小影响不大，但高的搅拌速度对样品的多分散指数有轻微 的提高。不同的脂质的最佳乳化作用或最佳冷却环境之间没有规律。在这次研究中 大多数的样品平均粒径范围在1 0 0 2 0 0 h m 之间。 ( 3 ) 微乳法 微乳是由亲油相、表面活性剂( 常常还有辅助表面活性剂) 和水组成的澄清或带有 微弱蓝色乳光的分散体系。现在人们认为微乳并不是一种由微小液滴形成的真正的乳 剂，而是一种临界溶液( c r i t i c a ls o l u t i o n ) 。一方面微乳具有乳剂的一些性质( 如可以用 激光散射法测量它的粒径) ，另一方面它又具有真溶液的一些性质( 如药物在微乳中有 6 华中科技大学硕士学位论文 一定饱和浓度，而不是像乳剂那样具有一定的油水分配比例) 。将微乳加入到水中会导 致油相的沉降从而形成极细的颗粒。 为了使微乳中的油相在室温下是固体，需要使制备时的温度高于脂质的熔点。将脂 质( 脂肪酸或甘油酯) 加热熔化形成有机相，将水、辅助表面活性剂和表面活性剂混合 并加热到相同温度形成水相。油相和水相以一定的比例混合后形成透明的，热力学不稳 定的分散体系。将制得的微乳在中等搅拌速度下分散到冷的水介质中( 2 3 。c ) ，这样使 粒子颗粒的大小主要受微乳小粒子沉淀影响，而与搅拌速度关系不大【1 9 1 。表面活性剂 和辅助表面活性剂包括卵磷脂和胆酸盐，还有醇类如丁醇。 ( 4 ) 共沉淀法( 溶剂乳化蒸发法) 固态脂质纳米粒也可以象聚合物纳米粒那样用溶剂蒸发法来制备。这个方法的显著 特点是需要有机溶剂。将甘油酯溶解于有机溶剂中( 如氯仿) ，然后有机相和水相混合 形成乳剂。将有机溶剂挥干以后，脂质沉降下来形成纳米粒。该方法的明显缺点就是 加入了有机溶剂。与之相比，用高压乳匀法制备s l n 就避免了有机溶剂的使用。 1 2 2 药物的装载和载药率 衡量药物载体系统的一个很重要的指标就是载药率。载药率指的是药物占油相的比 例( 脂质基质+ 药物) 。 影响s l n 载药率的因素很多，一般有以下几点： 1 药物在熔融油相中的溶解度 2 药物熔融物和脂质基质熔融物的可混合性 、 3 固态脂质基质的物理和化学结构 4 脂质材料的晶型 获得足够载药率的先决条件是药物在脂质熔融物中溶解度足够大。一般地，药物在 熔融物中的溶解量要高，因为当熔融物温度下降时里面溶解的药物的量会减少，脂质凝 固后对药物的溶解度甚至会更低。可以加入增溶剂以增加药物在脂质熔融物中的溶解 度a 而且，某些脂质，如甘油单酯和双酯，可以促进药物的溶解。 脂质的化学结构也很重要，因为结晶性良好的脂质可以形成严密的晶格，这样会导 华中科技大学硕士学位论文 致药物的溢出。复杂的脂质如甘油单酯、甘油双酯和甘油三酯混合物含有不同长度脂肪 酸链，可以形成具有大量缺陷的晶格，从而形成很多可以容纳药物的空间。 和脂质化学性质相关的脂质晶体结构无疑是决定脂质载药率的决定性因素，它决定 了在脂质晶体形成的过程中，药物是被排除在晶体之外还是被包封在晶体里。因此，通 过n m r ，x r a y 和其他新技术深入了解脂质的各方面性质，可以帮助我们更好地调整 从而获得载药率更高的处方。 多晶型脂质的晶型也是决定载药率的一个因素。纳米粒中脂质的晶型和常规状态下 的不太一样。在纳米粒中脂质结晶部分为n 构型，但常规状态下的结晶大部分为b 构型， 并很快地转为b 构型。转变为更稳定的晶形后，晶格变得比较完整，包封药物的效率变 得很低。一般来说，长链脂肪酸的晶型转变速度会比短链脂肪酸来得慢口”。s l n 体系中 的脂质结晶应存在一定数量的。构型，并于保存期内仍然保持一定的数量。通过调节温 度或减少s l n 中的水分引发纳米粒中脂质晶体构型转变的过程，使其晶形由a 变为b ， 促成药物的释放，从而把一个普通的s l n 变成一个“聪明”的药物载体系统。 1 2 3s l n 中药物的释放 人们对s l n ? 缸i 何包封药物已经进行了很多研究，但是露j - s l n 药物释放性质的研究却 很少暇j ，特别是对s l n 药物释放机理的研究更是鲜见报道。大多数体外释放机理的研究 都是由m e h n e r te t a 1 以丁卡因和脱氢皮质醇为模型药物完成的。 在固体脂质纳米粒的研究中遇到的主要问题是药物的突释问题。不管制备方法是热 匀法还是冷匀法，制备的含丁卡因和脱氢皮质醇的纳米粒都会遇到药物突释的问题。但 以脱氢皮质醇为模型药物时，可以制备具有一定缓释作用的纳米粒。这证明s l n 可以应 、 用于药物的缓慢和控制释放，并通过改变脂质基质、表面活性剂浓度和制备时的一些参 数( 如温度) 来改变它的药物释放特性。在体外，纳米粒持续释放药物的时间可以长达 5 7 周k 纳米粒可以缓慢地释放药物而没有任何明显的突释效应，但是释放曲线上开始 仍会有一个释放较快的阶段，随之是一个相对缓慢的阶段。释放初期的突释剂量对药物 的快速起效是有利的。 值得注意的是，纳米粒粒径对药物释放的影响很小，药物释放曲线形状主要受制 备材料和制备条件的影响，比如表面活性剂浓度，制备温度和脂质基质的性质。用热匀 法制备的纳米粒和冷匀法制备的纳米粒相比释放药物具有很大的突释效应，但两者的药 华中科技大学硕士学位论文 物后期释放速率相似。用热匀法制备纳米粒时，油相中的药物会重新溶解在水相中，药 物在水中的溶解度越大，则重新溶解到水相中的药量越多。这意味着温度越高、表面活 性剂的浓度越大则纳米粒的载药率越低。当将制得的初乳冷却时，随着水相温度的降低， 药物于水中的溶解度也随之下降，这时部分药物又会分配到油相。当温度下降到脂质的 结晶温度时，脂质基质和这时溶解在其中的药物开始形成固态的脂质核，从而制得固体 脂质纳米粒。降低分散体系的温度会进一步降低药物在水相中的溶解度，已经结晶的脂 质核不能够再容纳药物，药物则在脂质核的外层或表面聚集。聚集在脂质核外层或表面 的药物以药物突释的形式释放出来，分散在脂质核内的药物则缓慢地释放。因此，药物 突释的程度可以通过制备过程中的温度和表面活性剂的浓度来调节。温度增加或表面活 性剂浓度的增大会使药物的突释效应增强。于室温下制备纳米粒可以避免药物从水相到 油相的反复分配过程，因此药物的突释效应很小。为了避免药物的突释效应，我们还可 以不采用表面活性剂或采用对药物没有增溶作用的表面活性剂。 根据m e h n e r t 研究组发表的数据【1 5 3 33 5 1 ，固体脂质纳米粒载药具有以下三种模型： 1 固态溶液，药物以分子状态分布于纳米粒中 2 核一壳结构，药物富集于壳中 3 核壳结构，药物富集于核中 冷匀法没有采用表面活性剂或采用对药物没有增溶作用的表面活性剂，制得的纳米 粒是一种固态溶液( 即药物以分子分散于脂质基质中) 。如上图所示，当药物的沉淀速 9 华中科技大学硕士学位论文 度小于脂质结晶的速度，这时会形成一个药物富集的壳。当药物的沉淀先于脂质的结晶 时，就会形成一个药物富集的核。这种情况只有发生在药物溶解在脂质熔融物中的量达 到或接近于它的饱和药量时。纳米乳的冷却会导致药物在脂质中产生过饱和现象，进而 药物先于脂质沉淀下来，进一步的冷却会使脂质重新结晶，包围含药的核形成膜的结构。 脂质膜的药物浓度等于结晶温度时脂质中药物的溶解度。这样形成的固体脂质纳米粒具 有一个脂质壳和药物富集的核。 测定粒子的电位有助于我们预测s l n 体系的贮存稳定性。一般来说，带电的粒 子因为电荷间的排斥力而比较稳定。但这也不是绝对的，对于含有表面活性剂的体系来 说，表面吸附游离表面活性剂后，一般会导致表面电位的降低。 结晶程度和脂质结晶的晶型：脂质结晶的完全程度和脂质的衍生化度与药物的包封 和释放有密切的联系。按以下的顺序，热力学稳定性依次增加，脂质的密度依次增加， 药物的包封效率依次降低： 过冷熔融物 q 晶型 b 晶型 t o ，此时应用( 1 ) 式。若药物溶于载 体使液滴密度增大，离心后，粒子下沉，管底部粒予浓度增大，则t t 。，此时应 用( 2 ) ，以保持( t o - - t ) t o 为正值，或以绝对值i ( t 。- - t ) t o 表示。k e 值越大，说 明分散体系在离心力的作用下上浮或下沉的很少，此分散体系越稳定。 3 9 华中科技大学硕士学位论文 4 2 1 仪器和材料 药品：药品见第1 7 页 仪器：8 0 2 型离心沉淀器( 上海安亭科学仪器厂) ，其它仪器见第1 7 页。 4 2 2 实验方法 ( 1 ) 固体脂质纳米粒的制备 固体脂质纳米粒的制备见第3 0 页。 ( 2 ) 固体脂质纳米粒的粒径变化考察稳定性 实验方法：取分散液样品l o m l 装入特制离心管中，分别装好4 - 6 只，调好平衡， 调节离心沉淀器的转数【6 3 】为4 0 0 0 r p m ，离心1 5 m i n ，从底部准确吸取5 m l 于另一小 烧杯中，摇匀。以蒸馏水作为空白，在波长6 5 0 n m 处测定透光度t ，同法测定未经 离心的原分散液的透光度t 0 ，计算分散液的稳定性参数k e 。 4 2 3 实验结果 ( 1 ) 乳化剂不同配比对稳定性的影响 在固体脂质纳米粒的处方中用到了卵磷脂、p e g 4 0 0 m s 作为乳化剂，按前述方 法制备固体脂质纳米粒，改变两种乳化剂的配比( 其它成分不变) ，测定稳定性参 数k e ，其结果如表t a b l e 4 - 1 、图f i g4 - 1 。可以看出，两种乳化剂的配比不同会影 响固体脂质纳米粒的稳定性，当p e g 4 0 0 m s ：l e c i t h i n ( m g m g )1 0 时，稳定性效 果较好。 t a b l e4 - 1e f f e c to fe m u l s i f i c a t i o nt os t a b i l i t y 华中科技大学硕士学位论文 1 0 0 8 0 墨6 0 4 0 2 0 51 52 5 f i 9 4 1 e f f e c to fe m u l s i f i c a t i o nt os t a b i l i t y ( 2 ) 乳化剂的量对稳定性的影响 处方中其它成分一定，只改变乳化剂( 配比不变) 在体系中的量，在完全相同的 工艺条件下制备固体脂质纳米粒，测定其稳定参数k e ，其结果见表t a b l e4 - 2 和图 f i 9 4 - 2 。从图中可以得出，乳化剂的浓度增加，固体脂质纳米粒的稳定性参数k e 增 大，稳定性增加。 t a b l e4 - 2e f f e c to fe m u l s i f i c a t i o nq u a n tit yt os t a b i l i t y 华中科技大学硕士学位论文 1 0 0 8 0 6 0 z 4 0 2 0 0 5 0 06 0 07 0 08 0 09 0 01 0 0 0 1 1 0 01 2 0 0 p e g 一4 0 0 m s + l e c i t h i i 3 ( m g ) f i g4 - 2 e f f e c to f e m u l s i f i c a t i o nq u a n tit yt os t a b i l i t y ( 3 ) 硬脂酸的量对稳定性的影响 处方中其它成分一定，只改变硬脂酸在体系中的量，在完全相同的工艺条件下 制备固体脂质纳米粒，测定其稳定参数k e ，其结果见表1 a b l e 4 3 和图f i g4 3 ，从 图中可以得出，当硬脂酸为1 5 0 m g 时稳定性较好。 t a b l e4 - 3e f f e c to fs t e a r i ca c i d q u a n t it yt os t a b i l i t y 华中科技大学硕士学位论文 1 0 0 一 8 0 6 0 g 4 0 2 0 o f i g 4 - 3e f f e c to fs t e a r i ca c i d q u a n t it yt os t a b i l i t y 4 2 4 讨论 本章使用的固体脂质纳米粒分散液物理稳定性迅速评价方法是离心分光光度 法。此法快速、简便、准确可以满足稳定性的评价。测定波长的选择是以t o t 差 值变化大小为依据，选择透光度差值大的波长。离心的转数及离心的时间可根据固 体脂质纳米粒随离心作用力大小来选择，如纳米粒分散液特别稳定，可选择转数 3 0 0 0 4 0 0 0 r p m ，时间1 0 - - 1 5 m i n ；如纳米粒分散液不稳定，可选择转数5 0 0 2 0 0 0 r p m ，时间5 1 0m i n 。 在固体脂质纳米粒中用到了卵磷脂、p e g 4 0 0 m s 作为乳化荆，两种乳化剂的 配比不同会影响固体脂质纳米粒的稳定性。p e g 4 0 0 一m s ：l e c i t h i n ( m g m g ) 太大和太 小对于固体脂质纳米粒的稳定性都不好，当p e g 4 0 0 m s ：l e c i t h i n ( m e d m g ) 为1 0 时， 稳定性效果较好。 混合乳化剂的浓度增加，可使纳米粒分散液的稳定性参数变大，纳米粒分散液 的稳定性增加。一般纳米粒分散液的乳化剂浓度在1 0 5 o 。 硬脂酸的量太大和太小都对固体脂质纳米粒稳定不利。 华中科技大学硕士学位论文 4 3 电导法考察固体脂质纳米粒的稳定 固体脂质纳米粒分散液与其它多相分散系一样，具有一定的动力稳定性与聚结 稳定性，并存在一定的规律性，其物理稳定性能较明显地用导电性的变化反映出。 4 3 1 仪器和材料 药品：药品见第1 7 页。 仪器：d d s 1 2 a 型电导仪( 萧山市鑫能科学仪器公司) ，其它仪器见第1 7 页。 4 2 2 实验方法 ( 1 ) 固体脂质纳米粒的制备 固体脂质纳米粒的制备见第3 0 页。 ( 2 ) 电导法 删考察固体脂质纳米粒分散液稳定性 实验方法：将待测固体脂质纳米粒分散液于超声振荡仪中振荡1 0 m i n ，取约1 0 m l 装入测试管，置恒温水浴中，将电导电极固定于最敏感位置，记录电导仪分别在4 0 、 6 0 、8 0 的电导值随时间的变化值。 4 _ 3 3 实验结果 下表t a b l e4 - 4 是电导仪分别在4 0 、6 0 、8 0 。c 测定电导随时间的变化值 华中科技大学硕士学位论文 t a b l e4 - 4d a t ao f c o n d u c t i v i t ya td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e ( 1 ) 凝聚速度方程的确定 根据表t a b l e4 - 4 的数据，分别以各温度下l o g ( x t x 0 对时间t 作图( 见图f i g 4 4 ) a x 。为t 时间的电导，x q o 为分散度变化达到极限时的电导。根据一定温度下稳 定期后电导发生明显变化部分数据，以l o g ( x t x 。) 对时间t 进行线性回归，由回归数 据得出固体脂质纳米粒分散液在特定温度下的凝聚速度方程如下： 华中科技大学硕士学位论文 4 0 c l o g ( x t x 。) = 3 9 1 0 。3 t + 1 2 3 6 0 c l o g ( x t x 。) = 5 0 xl o 一3 t + 1 5 3 8 0 。c l o g ( x t x 。) = 8 5 x 1 0 。3 t + 2 6 4 4 0 f i g 4 - 4c u r v e so f c o n d u c t i v i t y c h a n g ev s t i m e 1 0 0 ( 2 ) 凝聚活化能的计算 根据上述各温度凝聚速度方程，求得固体脂质纳米粒分散液凝聚速度常数 k = 2 3 0 3 斜率( b ) ，各温度重复3 次，数据见表t a b l e4 - 5 t a b l e4 - 5d a t ao f k ( n = 3 ) 3 5 2 5 l 5 0 2 1 o 华中科技大学硕士学位论文 将以上数据以l o g k 对l t ( 见表t a b l e4 - 6 和图f i 9 4 5 ) 进行线性回归，得出 r = 0 9 6 8 1 ，a = 0 9 9 6 2 ，b = - - 9 6 6 6 。由此得出固体脂质纳米粒分散液的凝聚速度方程 为： 1 0 9 k2 - - 9 6 6 6 1 t + 0 9 9 6 2 t a b l e4 - 6d a t ao f1 tv s l o g k t 0 0 0 2 80 0 0 2 90 0 0 3 0 1 一 一0 5 r l 一1 一 b 0 o “一1 5 y = 一9 6 6 6 x + 0 9 9 6 2 r 2 = 0 9 6 8 1 2 5 i t f i 9 4 - 5 s t a n d a r dc u r eo f1 tv s l o g k 此方程与a r r h e n i u s 指数方程相似，因而可求得凝聚活化能e ，为分散粒子凝聚 时所需克服的能垒。此能垒越高，分散体系就越稳定。从上式得出e = 2 3 0 3 x r x 斜 率( b ) = 1 8 5k j 。m o l 。 根据以上凝聚速度方程，可求得4 c 时凝聚速度常数k 。= 3 2 1x1 0 3m i n ，半 4 7 华中科技大学硕士学位论文 凝聚期t l 2 = 2 1 6 m i n 。2 5 。c 时凝聚速度常数k 2 ”= 5 6 5 1 0 3 m i n 。，半凝聚期t l 佗= 1 2 3 m i n 。从图f i 9 4 4 可见，当固体脂质纳米粒在较低温度时，存在一定的稳定期即准 平衡期，4 。c 时稳定期为5 0 m i n 。因此固体脂质纳米粒的半凝聚期应加上稳定期，4 时半凝聚期t l ，2 = 5 0 + 2 1 6r a i n = 2 6 6 m i n 。 4 3 4 讨论 固体脂质纳米粒分散液与其它多相分散系一样，具有一定的动力稳定性与聚结 稳定性，并存在一定的规律性。电导法求得凝聚活化能e = 1 8 5k j t o o ! 。多相分散 系的稳定性能较为明显地用电导性的变化反映出来，电导的改变客观地反映粒子大 小变化的规律与速度。电导法设备简单、结