（应用化学专业论文）载药明胶微球的合成、水解及其性能的研究.pdf

载药明胶微球的合成、水解及其性能的研究 摘要 为了更好的开发利用明胶微球( g m s ) ，在总结前期研究工作的基 础上，讨论各因素对聚合过程以及产品性能的影响，并利用现代分 析测试手段对产品进行结构表征。将g m s 作为一种新型载药材料， 研究了g m s 在酸环境中的水解过程，以阿司匹林( a s p i r i n ) 为模型药 物，研究g m s 负载阿司匹林的载药性能和体外释放过程。 阿司匹林明胶微球( a s p i r i ng e l a t i nm i c r o s p h e r e s ，简称a s p g m s ) 的制备采用乳化化学交联法。通过对搅拌速度、乳化时间、乳化剂 用量等影响因素进行单因素分析和旋转正交设计结合的方法优化了 实验工艺。结果表明，最佳合成工艺条件为：搅拌速度为7 0 0 r m i n ， 乳化剂浓度为1 5 ，明胶溶液的浓度为o 2 5 9 m l ，乳化时间1 0 m i n ， 乳化温度为5 0 ，p h 值为5 ，交联剂质量分数为o 7 ，o w 体积比为 3 7 。得出了g m s 产率、溶胀度及平均粒径3 个指标在试验范围内的预 测模型，利用预测模型得出与此相对应的结果：g m s 产率5 0 5 9 、 溶胀度3 7 0 2 9 及平均粒径1 5 7 9 p m 。 通过对g m s 粒径大小、粒径分布、表面形态、溶胀度等项目的 考察，检测g m s 的性能。结果表明，所得g m s 粒径分布均匀，性质 稳定，载药量和包封率均比较适宜。 对g m s 的稳定性研究表明明胶在生理盐水中存储一段时间表面 依然光滑，没有任何塌陷现象，粒径也没有发生变化，表明空载g m s 在常温下稳定性良好。 通过双缩脲法来考察明胶及其g m s 的水解情况，单因素分析表 明，明胶和g m s 的水解受温度和p h 值影响较大。正交实验分析表明 各因素对g m s 水解的影响程度依次为时间 温度 p h 值，同时采用 o r i g i n 7 5 的自定义函数拟合功能对g m s 和明胶的水解动力曲线进行 拟合，结果显示明胶的初始水解速度比g m s 大，验证了明胶g m s 的 稳定性高于明胶的观点。 从水解过程的各项指征分析可以看出，g m s 水解过程以3 - 一4 h 间 为分界，前期基本维持其稳定的聚合结构，粒径变化较小，后期随 时间的推进g m s 的粒径迅速减小，同时水解过程中红外吸收光谱及 g m s 形貌的变化，均表明1 3 h ，g m s 结构没有发生较为显著的变化， 3 h 4 h 及其之后的时期g m s 开始发生显著水解。 采用研磨超声紫外吸光光度法测定载药g m s 的载药率和包封 率，选择药物的最大吸收波长作为测定波长，得到回归方程和标准 工作曲线，并建立包封率与投药量关系图。研究结果表明投药量的 增加会增加g m s 的载药量，但对包封率而言，却有一个饱和点。结 果显示，当阿司匹林的投加量为15 m g 时，g m s 对于阿司匹林的载药 量达l5 1 ，包封率达8 2 。 采用透析法，结合紫外分光光度法为检测方法，考察a s p g s m 的体外释药性能及释药机制，做累积释药百分率对时间作药物释放 曲线图。结果表明，g m s 载药系统体外释药性能良好，能够延长阿 司匹林于体内的作用时间，尽管其释药初期仍存在突释效应，但是 在一定程度上已经达到改善阿司匹林性能的目的。 关键词：明胶，阿司匹林，g m s ，水解，载药，体外释药 s t u d yo nt h ep r e p a r a t i o nh y d r o l y s i s a n dp r o p e r t i e so fg e l a t i nm i c r o s p h e r e s f o rd r u gd e l i v e r y a b s t r a c t i no r d e rt o d e v e l o p t h e p o t e n t i a la p p l i c a t i o n s o f g e l a t i n m i c r o s p h e r e s ( g m s ) ，g m sw e r es y n t h e s i z e d ，b a s e do nas u m m a r y o ft h e f i r s ts t a g eo fr e s e a r c h v a r i o u se f f e c t so nt h es y n t h e s i sp r o c e s s ，p h y s i c a l a n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fg m sw a si n v e s t i g a t e d ，t h ec o m p o s i t i o na n d s t r u c t u r eo fg m sw a se x a m i n e db yt h ef e a t u r e so fm o d e r na n a l y s i sa n d t e s t i n gt e c h n o l o g y g m sw a ss t u d i e da san e wk i n do fd r u gd e l i v e r y ， a n da s p i r i nw a se m p l o y e da sam o d e ld r u g ，i nt h i sp a p e r ，t h es t u d yw a s a i m e dt od e v e l o pt h es t a b i l i t yo fa s p i r i nb yu s i n gt h em i c r o s h p e r e s t e c h n i q u e ，a n dt h eh y d r o l y z ep r o c e s so ft h em i c r o s h p e r e so b t a i n e di n t h er e s e a r c hw a ss t u d i e da l s o a s p i r i ng e l a t i nm i c r o s p h e r e s ( a s p - g m s ) w e r ep r e p a r e dt h r o u g h e m u l s i n c a t i o n c h e m i c a l c r o s s l i n k i n g m e t h o di n w a t e i n - o i l ( w o ) e m u l s i o n s t h eo p t i m u mc o n d i t i o n so fp r e p a r a t i o na r e a sf o l l o w ： s t i r r i n gs p e e di s7 0 0 r m i n ，c o n c e n t r a t i o n o fg e l a t i ns o l u t i o ni so 2 5 g m l t h ev o l u m eo fs p a n 8 0i s1 5 ，v o l u m er a t i oo f o i l w a t e ri s3 ：1 ， e m u l s i f i c a t i o nt i m ei s1 0 m i n r e a c t i o nt e m p e r a t u r ei s5 0 i no r d e rt o i n v e s t i g a t er e l a t i o n s h i p b e t w e e n i n f l u e n c i n g f a c t o r sa n do b t a i n r e g r e s s i o ne q u a t i o n s ，t h ed u a lq u a d r a t i cr o t a r yr e g r e s s i o no r t h o g o n a l d e s i g nw a se m p l o y e dt oa n a l y z et h ee f f e c t so f v a l u eo fp h ，a m o u n t so f c r o s s l i n k i n ga g e n ta n dv o l u m er a t i o o fo wo nt h er a t eo fy i e l d ， s w e l l i n gr a t i oa n da v e r a g ep a r t i c l es i z e o fg e l a t i nm i c r i s p h e r e s t h e p r e d i c t i o n m o d e l sw e r ea l s oe s t a b l i s h e d t h e a n a l y s i s o fv a r i a n c e r e v e a l e dt h a tv a l u eo fp h ，a m o u n t so fc r o s s l i n k i n ga g e n ta n dv o l u m e r a t i oo fo w s i g n i f i c a n t l y a f f e c t e d r e s p o n s ev a r i a b l e s o p t i m u m c o n d i t i o n so b t a i n e dw e r e5o fv a l u eo fp h ，0 7 o fa m o u n t so f c r o s s l i n k i n ga g e n ta n d3 7 0 fv o l u m er a t i oo fo wa n ds oo n t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h ep a r t i c l es i z ea n dd i s t r i b u t i o nw e r es u i t a b l e ，q u a l i t yw a s s t a b l e ，d r u g l o a d e da n de n t r a p m e n tr a t ew e r ef i n e a ts t a b i l i t yo fg m sw e r ei n v e s t i g a t e d t h es u r f a c eo ft h eg m si s s t i l ls m o o t ha f t e ri m m e r s e df o rs o m et i m ei nt h ep h y s i o l o g i c a ls a l i n e ， t h e r ei sn o ta n ys u b s i d e p h e n o m e n o n ，t h ed i a m e t e ro fg m sh a sn o t c h a n g e de i t h e r ，w h i c hp r o v et h a tt h eu n l o a d e dg m s a r es t a b l yu n d e rt h e n o r m a la t m o s p h e r i ct e m p e r a t u r e b i u r e tm e t h o dw a se m p l o y e dt o s t u d yt h eh y d r o l y s i sp r o c e s so f g m s ，t h es i n g l e f a c t o ra n a l y s i si n d i c a t e dt h a tt h eh y d r o l y s i sp r o c e s so f g e l a t i ng m sw e r em a r k e d l yi n f l u e n c eb yt e m p e r a t u r ea n d p h o r t h o g o n a le x p e r i m e n ta n a l y s i ss h o w e dt h a tt h ei n f l u e n c eb r o u g h tb y f a c t o r sw a sf o l l o w e db y ：t i m e t e m p e r a t u r e p hv a l u e f r o ma n a l y z i n g t h eh y d r o l y s i sp r o c e s s ，i tc a nb es e e nt h a tt h e r ei sab o u n d a r ya t3 h - 4 h ， t h eg m sc a nm a i n t a i nt h es t e a d ys t r u c t u r ep r e b a s i c ，a n dl i t t l e c h a n g e o fp a r t i c l es i z ec a nb es e e ni nt h i sp h a s e h o w e v e r ，w i t ht h et i m ep a s s e d ， f r o m4 ht h em i c r o s p h e r es i z er a p i d l yd e c r e a s e d d r u gt r a p p i n ge f f i c i e n c ya n de n t r a p p i n ge f f i c i e n c yw a sd e t e r m i n e d b yt h ec r u s h s o n i c a t ea n du l t r a v i o l e ta n dv i s i b l es p e c t r o p h o t o m e t r y ( u v ) m e t h o d u s i n gt h ew a v e l e n g t ho fm a x i m u ma b s o r p t i o na sm e a s u r i n g w a v e l e n g t h ，r e g r e s s i o ne q u a t i o n a n ds t a n d a r dw o r k i n gc u r v ec a nb e o b t a i n e d ，a n dt h e nd r a wt h er e l a t i o n f i g u r e s b e t w e e n e n t r a p p i n g e f f i c i e n c ya n d t h ed o s eo fd r u g w i t ht h ed o s eo fd r u gi n c r e a s e d ， d r u g l o a d i n gr a t e w i l le n h a n c e d ，b u tt h e e n t r a p p i n ge f f i c i e n c yh a sa s a t u r a t i o np o i n t t h er e s e a r c hi n d i c a t e st h a tg m sh a sg o o dp r o p e r t i e s o fa d s o r p t i o n d i a l y s i sm e t h o dw a su s e dt ot e s tt h ep r o p e r t yo fg m si nv i t r o r e l e a s e w i t hu s i n gt h eu l t r a v i o l e ta n dv i s i b l es p e c t r o p h o t o m e t r y ( u v ) a st h et e s tm e a n s ，t h ea c c u m u l a t e dr e l e a s ec u r v eo fg m sw a ss t u d i e d t h ec o n s e q u e n c ei n d i c a t e dt h a tr e l e a s eo fa s p g m sw a sf i n e ，i tc a n p r o l o n gt h e e f f i c i e n tt i m eo fa s p i r i ni nt h eb o d y ，t h e r ew a sa ni n i t i a l p e r i o do fr a p i dd r u gr e l e a s e ，b u ti th a sa l r e a d ya c h i e v e dt h eg o a lo f i m p r o v i n ga s p i r i np r o p e r t yt oac e r t a i ne x t e n t k e y w o r d s ：g e l a t i n ，a s p i r i n ，m i c r o s p h e r e ，h y d r o l y s i s ，d r u gd e l i v e r y ， i nv i t r or e l e a s e i v 陕两科技人学硕十学位论文 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 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。除文中已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。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：套耻 日 期：型呜l 生么旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、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；本人授权陕西科技大学可以将本 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。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。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) ：缸钠娩犁啐血 载药明胶微球的合成、水解及其性能的研究 1 引言 药剂学将药物剂型分为：传统剂型、常规剂型、缓控释剂型和靶向剂型【l 】。 药物输送系统( d d s ) 就是将药物或其它生物活性物质和载负材料结合在一起 使被载负物质通过扩散等方式在一定的时间内，以某一速率释放到环境中或是 输送到特定靶组织；主要包括药物和载体两部分。因而除药物本身以外，药物 载体材料也扮演着重要角色。近年来，越来越多的研究人员对新型药物载体产 生了浓厚的兴趣，并为此做了大量的研究工作，特别是关于缓释给药系统 ( s u s t a i n e d r e l e a s ep r e p a r a t i o n ，s r p ) 、控释缓释给药系统( c o n t r o lr e l e a s e p r e p a r a t i o n ，c r p ) 、靶向给药体系的研究( t a r g e t i n gd r u gd e l i v e r ys y s t e m ，t d d s ) 【2 】 o 近一个多世纪以来，通过有机合成的方法获得了大量的低分子药物，为推 动全球医疗事业起了巨大的作用，但低分子药物却同时存在着很大的副作用。 此外，低分子药物在生物体内新陈代谢速度快，半衰期短，易排泄，因而在发 病期间要频繁进药。过高的药剂浓度常常带来过敏、急性中毒和其他副作用。 另一方面，低分子药物对进入体内指定的部位也缺乏选择性，这也是使进药剂 量增多、疗效较低的原因之一 3 1 。 在这种背景下，药用高分子的研究受到了人们的重视。高分子药物具有低 毒、高效、缓释和长效等特点。与生物体的相容性好，停留时间长。还可通过 单体的选择和共聚组分的变化，调节药物的释放速率，达到提高药物的活性、 降低毒性和副作用的目的。进入人体后，可有效地到达症患部位。微球作为一 种高分子药物载体具有掩盖药物的不良气味及口味、提高药物的稳定性、防止 药物在胃内失活或减少对胃的刺激性、以控释或缓释的方式释放其中药物等优 越性。随着高分子材料研究的不断深入，大量新型的具有良好生物相容性和体 内可降解的材料被用作各种给药系统的载体，为微球制剂的研究与开发创造了 更大的空间 4 - 6 j 。 本研究应用明胶微球( g m s ) 来改善目i i 临床上使用较广泛的阿司匹林 ( a s p ) 的性质，以期减缓其对胃粘膜的刺激作用并实现缓释。 1 1 微球简介 1 1 1 微球的种类 载药微球( m i c r o s p h e r e s ) 或微囊，是指【7 1 药物分子分散或吸附在高分子聚 合物载体中而形成的微粒分散载药系统。将通过控制载体的性能和载体和药物 陕撕科技人学硕+ 学位论文 之间的键合作用可使载药体系具有一定的靶向性或缓释性【嚣j ，靶向性载药体系 在体内特异性的分布，使药物能在在病灶部位选择性释放，提高药物的局部浓 度，使其发挥更好地药效，同时控制其在其它部位的血药浓度，减低药物毒性 和减轻不良反应。缓释性即是载药体系中包裹或者吸附的药物可通过适当的方 式延缓释放，控制其为长效制剂，达到减少给药次数，消减血药浓度峰谷现象 等。按给药途径不同微球可分为：静脉、口服微球、皮下、肌肉、腹腔、动脉 介入栓塞微球等1 9 】。国内外对微球的研究都较为重视，如美国f l o r i d a 大学、 法国p a r i s s u d 大学、日本城西大学等都设有专门的微球研究室，我国在这方 相对起步较晚l 1 0 1 。 微球的种类繁多，可简单的分为生物降解型微球和非生物降解型微球两大 类1 。 变性淀粉微球能目前已有商品上市，如名为s p h e r e x 的淀粉微球等。国外 有许多关于淀粉微球栓塞治疗癌症的报道，如s h a k e r t l 2 】用卡氮芥淀粉微球对肝 癌患者进行栓塞治疗，药物载体化后，药效增强，毒性降低。白蛋白微球也是 目前研究较多工艺较为成熟的一类生物降解类微球，可通过热变性法、聚合物 分散法及界面聚合法等制得，如国内研制的丝裂霉素c 白蛋白微球、链霉素白 蛋白微球i ” 1 5 。 s p e n l e h a u e r 1 6 】采用溶剂蒸发法制得顺铂聚丙交酯微球，载药量可达 5 5 0 。石红建【1 7 】将葡聚糖微球用于了动脉栓塞治疗肝癌。北京医科大学药物 研究室将经过处理后的葡聚糖与丝裂霉素交联，制成含药葡聚糖微球，已使用 于临床实验。根据醛醇缩合反应，采用乳化聚合法制备聚乙烯醇( p v a ) 微球。 用含5 f u 的p v a 微球对肝癌患者实施肝动脉栓塞治疗，取得良好的效果，此 系我国首创【j 。 j a l s e n j a k ”】首先用相凝聚法制得乙基纤维素苯巴比妥钠微球和异烟腆微 球。稍后，k a t o 1 8 】又用同法制得了丝裂霉素微球，并将其用于对肿瘤进行动脉 栓塞治疗，效果良好。北京医科大学药物研究室用溶剂蒸发法制备了顺铂乙基 纤维素微囊，药物可自表面微孔中缓慢释放。另外，他们还在研究同位素标记 的微球制剂，计划将动脉栓塞与放疗结合起来，进一步提高疗效【l 。 此外，近年来还发展了一种免疫磁性微球，它是先制得普通微球磁性化后， 在其表面引入活性基团、再通过偶联反应将抗体、酶或免疫毒素结合到微球上， 可显著提高其靶向性 1 9 l 。 1 1 2 载体材料 载体材料是决定微球性能的关键因素之一，虽然很多种无机材料和有机材 2 载约明胶微球的合成、水解及其性能的研究 料均可用作壁材，但高分子材料最为常用。对壁材的基本要求是应具备良好的 成膜性能，与包埋物或是吸附物质不发生反应，且具有一定的力学强度，成膜 性及安全性和稳定性；对于在生物环境中应用的微球，壁材还应具备良好的生 物相容性；对于用于载药或药物控释的材料，还应具有良好的生物降解性。近 年来，对环境友好型材料的研究受到也来越广泛的重视，是今后微球壁材研究 的主要发展方向。目前研究报道中使用的微囊微球根据壁材可分为天然型、半 天然型和合成聚合物型三大类( 表1 1 ) 。 表1 1 壁材材料 t a b l 1 c a r r i e rm a t e r i a l s 天然高分子药物控释体系既具有一般药物控释材料的优点，又由于天然 材料自身具有良好的可降解性及其生物粘附性，使得高分子的降解成为控释的 主要因素；可以通过对体系的降解过程的监控实现对药物的控释研究。 目前正在研究的天然高分子药物微球载体材料主要包括：丝素蛋白、几丁 质和壳聚糖、淀粉、胶原和明胶、透明质酸、酪蛋白、自蛋白和玉米醇溶蛋白 等几类【2 0 2 2 1 。 1 2 微球的体外释放评价 1 2 1 药物释放的途径 a 药物扩散1 2 9 , 3 0j ： 药物被溶解或分散在载体中时，药物溶质从核芯到表面的扩散距离随时间 而增加，因此释放的速度随时间而减小。除了穿透高分子相，药物分子还可能 经由药物相的溶解而留下来的空穴孔道扩散出来。大分子由于渗透性低，一般 多是从这种穴道中释放出来。由于所选用的药物决定了它所遗留下来的孔穴 度、孔度及孔穴尺寸和孔径，所以药物溶质被包容的量及颗粒大小对释放动力 学都会有明显的影响。 陕_ f ) t i 科技大学硕十学位论文 b 溶蚀释放0 2 9 l ： 载体的溶解或溶蚀作用是受高分子主链的水解或酶解断裂影响的。这种断 裂也可能发生在交联键上，因此最初的交联高分子也能溶解了。 1 2 2 释药测定技术 释药测定技术一般有以下几种方法【2 9 , 3 1 - 3 3 】： a 膜扩散技术： 将微球混悬于少量介质中，经透析膜将其与释放介质分开，药物经膜扩散 至释放介质中，定时测定介质中药物含量的方法。 b 动态透析技术： 这是在膜扩散技术基础上，在透析膜内外加搅拌，使溶出介质处于动态， 保证微球在透析膜内的混悬状态与释放体系浓度平衡。 c 连续流动测定技术： 将微球置装有少量释放介质中，新的释放介质不断补充进入，释放介质连 续过滤过后，测定药物浓度的方法。 d 定位取样技术： 此法是将微球释放介质中，直接测定体系中介质药物浓度的方法。 e 制样与分离技术： 这是将微球置释放介质中，间隔时间取样，经过滤离心使微球与释放介 质分离，测定药物浓度的方法。 1 2 3 微球的药物突释 由于突释剂量无法控制，短时问内释放大量的药物使体内血药水平骤升产 生毒副作用，同时靶部位药量降低，削弱了靶向作用，近年来，在增强微球控 释、减少突释方面取得了一定进展f 3 8 、4 。 载体组成改变会影响载体的亲水性，而载体材料的分子量对微球的孔隙度 和密度又有影响，都会降低突释量。通过化学手段对药物进行修饰制备前药可 以减少药物的亲水性，减慢水溶性药物因初期释放较快而引起的突释。改良乳 化过程，可显著地增强骨架的控释能力。水溶性药物易通过骨架内毛细管通道 快速溶出形成突释，而表面药物释放后留下的孔洞又加速了剩余药物的释放。 采用包衣技术在微球表面形成一控释膜，可以有效控制药物突释。 1 2 4 体外释放度实验测定的方法 现行中国药典无收载专用的靶向微球制剂体外释放度实验测定的方法，目 前是研究人员自行设计方法1 3 4 。一般根据微球给药途径，使药物在体外释放条 件尽可能模拟体内，测定温度一般为3 7 。c 。常用的方法有培养法【35 1 、透析法【3 6 、 4 载药明胶微球的合成、水解及其性能的研究 3 7 1 、中国药典的溶出度测定法等。 1 3 明胶材料的简介 1 3 1 明胶的组成 明胶是胶原温和断裂的产物，它是天然多肽的聚合物。胶原蛋白含有18 种左右氨基酸。氨基酸在胶原分子链的排列非常复杂，其中脯氨酸、羟脯氨酸 和甘氨酸的含量非常高，蛋氨酸的含量很少( 见表1 2 ) 。 表l 一2 明胶的氨基酸组成( 残基个数1 0 0 0 个残基) 【3 8 1 t a b l 一2a m i n oa c i dc o m p o s i t i o no fg e l a t i n ( r e s i d u e sp e r10 0 0r e s i d u e s ) 5 陕两科技人学硕士学位论文 掌a 型明胶：酸法皮明胶；b 型明胶：碱法骨明胶 明胶肽链内的氨基酸排列次序：三个氨基酸分子中有一个甘氨酸，一个脯 氨酸或羟基脯氨酸( 图1 1 ) 。 ini hh ：lh h in ； h 8 ；凸；走凸：h8 ip r o l i n el g l y c i n e io t h e ra m i n oa c i d r t p 。1 1 2 8 6! i 一： 图1 1 明胶分子内的氨基酸排列次序 f i g1 一lt h ea r r a n g eo fa m i n om o l e c u l e si ng e l a t i n 6 载药明胶微球的合成、水解及其性能的研究 1 3 2 明胶的结构 明胶由胶原经过水解而得到的。胶原分子是一个三链螺旋体，由三条螺旋 型的肽链互相盘绕而组成，肽链与肽链之间由氢键联结来加以稳定，而在肽链 的螺旋体上环绕分布着氨基、羧基、羟基和酰氨基。胶原分子变成明胶分子有 三种可能【3 8 】： ( 1 ) 三链螺旋体完全松开，成为三条互不联结的、不规则盘曲的肽链，它 们的组成及分子量各不相同： ( 2 ) 一条肽链完全松开，而另两条肽链松开后仍由氢键联结： ( 3 ) 三条肽链松开后仍由氢键联结在一起。 1 3 3 明胶的凝胶和理化性能 明胶能形成凝胶，易于成型【39 1 。在制备明胶的载药微球制剂时主要是利用 明胶的此种独特的理化性能。热的明胶溶液逐渐冷却时，并不从水中析出，而 是变得粘滞，最终形成半固体的有弹性的胶冻，这也就是明胶的凝胶过程。 1 3 4 明胶的分类 明胶因制备的方法不同，有酸法水解的明胶( 又称a 型明胶) 和碱法水解的 明胶( 又称b 型明胶) 两种。 a 型明胶：多为猪皮制成，其等电点为7 9 。 猪皮竺。5 絮罐解三毒嬲= 翌液 植千 士冷却 粒状明胶+ 一 胶状薄片 b 型明胶：等电点为4 7 5 2 。 皮或骨胶旦1 5 麓瓣氧兰冷水沈涤型器 0 明胶 a 型明胶和b 型明胶溶液的粘度及成球性无明显的差别，通常根据药物对 酸碱性的要求来选择。 1 4g m s 的制备方法 1 4 1 喷雾干燥法 h u a n g l 4 0 1 等用此法制得了直径为l 4 1 x m 的明胶壳聚糖复合微球； b o n f e r o n i t 4 1 1 等则制备了直径小于l0 1 a m 的明胶卡拉胶复合微球，但产品彼此 7 陕两科技人学硕十学何论文 粘连，球形也较差。主要合成工艺如下： 丙酮洗去液体石蜡，真空干燥 5 。明胶溶液一雾化一翟下微球上磁麓嚣 1 o t 2 下4 d , 时，冷冻干燥2 4 d , 时 1 4 2 喷雾交联法 p o i s o n 4 2 】通过喷枪把热明胶溶液喷到冰水浴的乙醚铬盐缓冲溶液表面， 直接得到交联的g m s ，通过改变明胶浓度来控制微球的孔径。a k i n 4 3 1 等用高 压氮气把热明胶溶液通过毛细管喷入含有戊二醛的冷水中制得微球。 1 4 3 冷冻干燥法 m o r i t a 4 4 】等用冷冻干燥机把明胶聚乙二醇的混合溶液冷却至5 0 v ，再在 2 0 下冷冻干燥3 h ，在2 0 下干燥1 2 h ，洗涤、过筛后得到直径0 6 4 4 2 1 a m ( 平 均5 0 18 6 9 m ) 的g m s ，发现提高聚乙二醇明胶比例可减小微球的直径并改善 其分散性。 1 4 4 单凝聚制备工艺 硫酸钠溶液 混悬液( 或o w 乳液) j - 凝聚成球 | 稀释液( 5 0 c ) 一 粉术状微球+ r固化球+ 丁 沉降球 水洗，加脱水剂 ( 1 5 c 以下) 甲醛溶液 幸稀释液：即n a 2 s 0 4 溶液 该法是用降温或加入凝聚剂等手段使明胶溶液发生相分离，明胶溶解度降 低而析出、凝聚成微球。e l s a m a l i g y l 45 1 等把明胶t w e e n 2 0 混合溶液在适宜p h 条件下低温冷却，过滤，戊二醛交联，焦亚硫酸钠中止反应，交联葡聚糖提纯， 冷冻干燥后得到直径1 8 0 3 0 0 n m ( 平均2 3 2 + 5 8 n m ) 的明胶微球。丁素丽【4 6 l 等在 一定p h 条件下，滴加丙酮直接使明胶溶液发生凝聚，再用戊二醛交联得到直 径2 0 0 4 0 0 n m 、表面光滑的g m s 。此外，还可以把疏水性药物分散到明胶溶 液中，在搅拌下加入凝聚剂，使明胶以药物颗粒为核凝聚成装载药物的微球【4 7 1 。 1 4 5 溶剂非溶剂制备工艺 溶剂非溶剂法制备微球：在高分子聚合物溶液( 即明胶水溶液) 中将药物混 悬或乳化，再加入一种高分子聚合物不溶的溶剂( 成为非溶剂) ，引起相分离而 8 物 萼耋 刘 溶 体 溯 哩 鳓 拈 倒 喊 酏 潭 觥 溶 疫 黼 贼 载药明胶微球的合成、水解及其性能的研究 将药物包裹在微球内。采用本工艺的药物可以是水溶性或亲水性的固体或液 体，但必须对高分子的溶剂或非溶剂均不溶解，也不起反应。工艺如下： 明胶水溶液堡q 与药+ p m m a 的氯仿- 甲苯 凝聚成球戊_ 醛一甲醛 f 一溶液交联 粉末状微球+ t 一 沉降 甲苯、丙酮洗涤；干燥 1 4 6 辐射交联制备工艺 该工艺是将明胶在乳化状态下，经y 射线照射发生交联，再通过离心破乳 得到g m s 。其工艺流程如下： 通氮气 稳定的乳状液无氧乳状液辐射后乳状液 剂)粉末状微球 卜高速离心 ， + t 明胶微球+ t 破乳 乙醚、乙醇洗；真空干燥倾倒去液体石蜡 1 4 7 乳化法制备工艺( 乳化凝聚法) 预热，搅拌下降温冷凝，加 加入明胶溶液丙酮脱水固化 植物油( 含乳化剂) l w o 犁乳液_ l 同化球 p 一甲醛溶液 粉状明胶微球+ r 一 交联微球 离心、洗涤、脱水 1 5g m s 的降解 明胶微球作为药物载体其安全性和降解可控性都是必须具备的条件。由于 明胶微球可能在体内的不同环境和条件下进行作用，所以对于微球在人体内不 同器官中的降解可控性也是不同的。 明胶微球虽然具有和明胶有相似的性质，但与明胶相比较在安全性上还是 有差异的。目前合成明胶微球常用试剂主要有戊二醛、甲醛、京尼平等，醛类 都具有毒性的。经过交联的微球据研究显示虽然是没有毒性的，但在体内如何 降解、降解产物毒性是否符合做药物载体的要求，即对人体安全性问题还有待 研究。 明胶微球的降解是引发药物的释放和远程控制药物在特定部位进行释放 9 i _ l i _ 液 湘 蜡化 椭 石乳 胶 体加 叽 液0 陕两科技入学硕士学佗论文 一种最简便的方式。对于能够应用的降解机理主要分为两种：水解和酶的降解。 从大量的应用中可以发现酶的降解具有非常大的优势，因为在体内到处都有酶 的存在。而明胶微球作为药物载体其在人体内非消化器官与在消化器官所处的 环境是有很大差异的。在人体中主要有两种蛋白酶：胃蛋白酶和胰蛋自酶。它 们主要存在于胃和胰腺中，而在人体的其它器官分布很少。影响酶活度最主要 因素有温度、酸碱度、激动剂和抑制剂等。由于明胶微球作为药物载体将作用 于不同器官，所以上述几个因素将会有所不同，从而影响酶的作用。以p h 值为 例，胃蛋白酶适宜的p h 值为1 5 2 0 ，胰蛋白酶适宜的p h 值为7 8 8 5 。由于 酶对作用条件要求很高的这种特点，所以随着条件的改变，其活性势必会发生 变化。明胶微球在体内其它器官的降解速率就会有所不同。同时明胶微球是明 胶的衍生物，同样条件下其降解速率要比明胶慢。因此明胶微球的降解机理同 目前已知的明胶的降解机理会有所不同，不仅仅表现在降解产物上，而且从降 解方式、降解速度等诸多方面都会有一定的差异，会使得明胶微球降解可控性 降低。明胶微球在身体其它部位与在消化系统中的降解机理所表现出的不同， 成为了明胶微球在药物释放上的一个不利因素。 1 6 阿司匹林简介 1 6 1 阿司匹林概述 阿司匹林( a s p i r i n ) 又名乙酰水杨酸、醋柳酸、巴米尔，a c e t y l s a l i c y l i c a c i d ，是医药史上三大经典药物之一。它是由g e r h a r d t 于l8 5 3 年首次用水杨酸 与醋酐合成得到；18 9 8 年德国化学家f e l i th o f f m a n n 又进行了合成，并为他父亲 治疗风湿关节炎，疗效极好；18 9 9 年由d r e s e r 介绍到临床，并取名为阿司匹林 ( a s p i r i n ) 4 8 l 。我国于l9 5 8 年开始生产，到目i i 为止，己有百年的应用历史f 4 8 1 。 由于阿司匹林良好的解热、镇痛、抗炎作用，而且毒副作用小，再加之口服方 便，价格便宜，至今仍是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药，也是作为 比较和评价其他药物的标准制剂，已被收入中、美、英、月等国药典和欧洲、 国际药典1 5 引。 1 6 2 阿司匹林的应用及其存在的问题 现代医学研究表明，阿司匹林能选择性地使细胞体内前列腺素合成酶一环 氧化酶乙酞化，抑制环氧化酶的活性，主要是以抑制环氧酶不同的异构体 ( c o x 1 ，c o x 一2 ) 的c o x 1 为主，使体内前列腺素的前体花生四烯酸转变成前列 腺素的过程受阻，使前列腺素合成减少，因而呈现解热、镇痛作用，并抑制前 列腺素对致炎物质的增敏作用而起到抗炎作用1 5 。 1 0 载药明胶微球的合成、水解及其性能的研究 阿司匹林在体内代谢速度很快、消除半衰期过短，如果将其用作预防一t l , 肌 梗塞、血栓、中风、风湿和癌症等需长期给药的疾病时，给病人带来较大的麻 烦。因此，需要对阿司匹林进行修饰和改进，以降低其胃肠道的毒副作用，并 延长其体内释药时间，达到缓慢释放，使其能得到更为广泛的临床应用f 5 1 1 。 1 6 3 研究进展 ( 1 ) 在制剂方而，通过改变制剂配方制得阿司匹林肠溶片、胃漂浮型胶囊、 栓剂等。 ( 2 ) 在阿司匹林的结构修饰方面，制备了阿司匹林精氨酸、双水杨酯、双氟 苯水杨酸、贝诺酯、对乙酰氨基酚等 5 2 1 。 近来，人们又将n o 引入到阿司匹林分子中，很大程度上减少了阿司匹林 的胃肠道副作用 5 3 1 。但是，这些工作都仅限于是降低阿司匹林的胃肠道副作用， 而没能延长其释药时间。 本论文将采用一种高分子材料作为药物载体，通过多种方法如微球制备技 术、微球载药体系等，以物理吸附的方式将药物和聚合物结合，利用高分子载 体材料的性质来改善或是避免阿司匹林在目前临床应用中存在的副反应。 1 7 本文研究内容 本文实验的目的是制备出载药g m s ，将其用于a s p 的载负，延缓释药时间 以期减缓其对胃粘膜的刺激作用。本文拟从以下几方面进行探讨究： ( 1 ) 研究明胶的等电点，确定明胶的酸碱性。对交联剂进行研究，选择出合 适的交联剂。 ( 2 ) 对空载g m s 的制备条件进行单因素分析，并通过旋转正交设计，筛选 出最佳合成工艺。 ( 3 ) 采用光学显微镜进行微球形貌及粒径的观测，以确定实验的最佳条件。 对空白g m s 的粒径分布和存储稳定性等性质进行研究。 ( 4 ) 对g m s 的水解性能进行研究，同时考察温度等影响因素的对其水解过 程的影响，以及水解的动力学的研究。 ( 5 ) 对g m s 的载药性能进行研究。研究载药g m s 的释药性能，做出时间 与累计释药量的关系图，同时对a s p g m s 的释药模型进行了初探。 陕晒科技人学硕十学位论文 2g m s 的制备与表征 2 1 实验部分 2 1 1 实验药品和仪器 合成实验用到的主要试剂和仪器设备分别见表2 1 和表2 2 。 表2 。l 合成实验用主要试剂 t a b 2 - 1r e a g e n t su s e df o rs y n t h e t i ce x p e r i m e n t 表2 - 2 合成实验用主要仪器 t a b 2 2i n s t r u m e n t sa n da p p a r a t u su s e df o rs y n t h e t i ce x p e r i m e n t 1 2 载药明胶微球的合成、水解及其性能的研究 2 1 2g m s 的制备 本实验采用乳化化学交联法制备g m s ，具体实验操作步骤如下： ( 1 ) 配制成一定浓度的明胶水溶液，在滴加之前预热； ( 2 ) 将一定量的缓冲液加入到已配制的一定浓度的明胶溶液中以调节合适 的p h ，过滤去除不溶性杂质，滤液作为水相( 分散相) ； ( 3 ) 按照水油比量取液体石蜡作为油相( 连续相) ，油相中加入乳化剂，控制 搅拌速度； ( 4 ) 当乳化剂充分分散于液体石蜡时，控制温度为6 0 ，将已预热的明胶 水溶