（凝聚态物理专业论文）纳米材料的合成及在药物和mri造影剂中的应用.pdf

摘要 纳米材料的合成及在药物和m r i 造影剂中的应用 凝聚态物理 硕士生：汪峰 指导教师：任山 摘要 本论文研究了具有生物降解特性的新型药物纳米微球，纳米微球可以分别或同时包 载m r i 造影齐u g d - d t p a 和光敏齐u m - t h p c 。采用改良的双乳化法( w o w ) 或乳化法( o w ) ，将 药物包进用可生物降解的p l g a 高分子合成的纳米微球。本论文系统研究了各种工艺参数 对合成纳米微球的影响，这些工艺参数有p l g a 分子量、p l g a 浓度、有机溶剂的种类、表 面活性剂的浓度等。同时测试了纳米微球的体外释放规律。主要实验方法和结论如下： 1 采用改进的双乳化法( w o w ) ，成功的合成了包载造影剂g d d t p a 的聚乳酸聚羟基 乙酸可降解药物纳米微球( g d d t p a p l g a _ n p ) ，实现了对药物纳米微球颗粒大小和 结构的有效控制。 2 药物纳米微球g d d t p a - p l g a - n p 大小均匀，外形完整光滑，分散性好。其中小载药 微球粒径为2 0 0 纳米左右，大载药微球粒径为2 0 微米左右。 3 研究发现p l g a 的分子量和浓度与药物纳米微球g d - d t p a p l g a n p 的平均粒径有关。 不同的有机溶剂对药物纳米微球g d - d t p a p l g a n p 的形貌也有影响。 4 采用改进的乳化法( o w ) ，成功的合成了包载造影剂m - t h p c 的聚乳酸聚羟基乙酸 可降解药物纳米微球( m t h p c p l g a n p ) ，实现了对药物纳米微球颗粒大小和结构的 有效控制。 5 药物纳米微球m t h p c - p l g a - n p 大小均匀，外形完整光滑，分散性好。其中小载药 摘要 药微球粒径为1 0 0 纳米左右，大载药微球粒径为1 0 微米左右。 6 研究发现p l g a 的分子量和p v a 浓度与药物纳米微球m t h p c p l g a n p 的平均粒径有 关。 7 药物纳米微球m t h p c p l g a n p 的包封率采用星点设计和效应面法研究。结果表明 要想得到理想的包封率，p v a 浓度应在3 到4 之间，同时提高p l g a 的浓度。 8 采用了脂肪乳和血清的混合水溶液来模拟人的体液，研究了药物纳米微球 m - t h p c - p l g a - n p 的体外释放规律，结果表明血清可以加快药物纳米微球 m - t h p c - p l g a - n p 的释放速度，脂肪乳的浓度对药物纳米微球m t h p c p l g a n p 的释 放速度也有一定的影响。 关键词：纳米微球、聚乳酸聚羟基乙酸( p l g a ) 、m r i 造影剂g d d t p a 、光敏剂m t h p c 、 星点设计和效应面法 摘要 f ；i b r i c a t i o no f 。1 a n d 1i c a t i o n a b r l c a t l o nn a n o m a t e r l a i s a p p1 c a1 0 n 上 i nd r u g sa n dm r ic o n t r a s ta g e n t s c o n d e n s e dm a t t e rp h y s ic s g r a d u a tes t u d e n t ：w a n gf e n g s u p e r v is o r ：r e ns h a n a b s t r a c t t h i sp a p e ri n v e s t i g a t e dn o v e ld r u gn a n op a r t i c l e sc o m b i n e dw i t hb i o l o g i c a l d e g r a d a b l ep r o p e r t i e s w eu s ec o n t r a s ta g e n tg d d t p aa n dp h o t o s e n s i t i z e rm t h p c a sd r u g s ，s e p a r a t e l yo rt o g e t h e r w i t hm o d i f i e dw o wo ro wm e t h o d ，t h ed r u g s w e r ec o m b i n e dw i t h i nt h en a n op a r t i c l e so fb i o l o g i c a ld e g r a d i n gp l g a t h e s en a n o p a r t i c l e sa r eo fm u l t i f u n c t i o n t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep r e p a r a t i o n p a r a m e t e r sa n dt h es t r u c t u r e so fs y n t h e s i z e dn a n op a r t i c l e sw e r ea l s os t u d i e d s y s t e m a t i c a l l y ，s u c ha st h ep l g am o l e c u l a rw e i g h t ，t h ep l g ac o n c e n t r a t i o n ，t h e v a r i e t i e so fo r g a n i cs o l v e n t ，t h ec o n c e n t r a t i o no ft h es u r f a c ea c t i v ea g e n t ，e t c t h er e l e a s el a wi nv i t r ow a sa l s om e a s u r e d t h em a j o rm e t h o d sa n dc o n c l u s i o n s a r ea sf o l l o w i n g s ： 1 。n a n op a r t ic l e so fp l g ac o n t a i n i n gm r ic o n t r a s ta g e n tg d d t p a ( g d d t p a p l g a n p ) w e r es u c c e s s f u l l ys y n t h e s i z e db yam o d i f i e dw o wm e t h o d t h es i z e a n d s t r u c t u r eo ft h ep a r t i c l e sc a nb ec o n t r o l l e d 2 t h e s eg d d t p a p l g a n p sw e r es p h e r i c a l ，u n i f o r mi ns i z e ， s m o o t ha n d w e l1 一d i s t r i b u t e d t h ed i a m e t e ro ft h es m a ll e rg d d t p a p l g a n p sw a sa b o u t 2 0 0 n t o ，t h ed i a m e t e ro ft h el a r g e ro n e sw a sa b o u t2 0 u m 3 i ti sf o u n dt h a tt h em o l e c u l a rw e i g h ta n dc o n c e n t r a t i o no fp l g aw e r er e l a t e d w i t ht h ea v e r a g ed i a m e t e ro ft h e s eg d d t p a p l g a n p s t h ev a t i e t i e so ft h e i i i 摘要 o r g a n i cs o l v e n tc o u l da l s oa f f e c tt h eo u t l i n e so ft h e s eg d d t p a p l g a n p s 4 n a n op a r t i c l e so f p l g aw h i c hc o m b i n e dw i t hp h o t o s e n s i t i z e rm t h p c ( m t h p c p l g a n p ) w e r es u c c e s s f u l l ys y n t h e s i z e db yam o d i f i e do wm e t h o d t h e s i z ea n ds t r u c t u r eo ft h ep a r t i c l e sc a nb ec o n t r o l l e d 5 t h e s em t h p c p l g a n p sw e r e s p h e r i c a l ， u n i f o r mi n s i z e ， s m o o t ha n d w e l1 一d i s t r i b u t e d t h ed i a m e t e ro ft h es m a ll e rm t h p c p l g a n p sw a sa b o u t1 0 0 n m ， t h ed i a m e t e ro ft h el a r g e ro n e sw a sa b o u tl o u m 6 i ti sf o u n dt h a tt h em o l e c u l a rw e i g h to fp l g aa n dc o n c e n t r a t i o no fp v aw e r e r e l a t e dw i t ht h ea v e r a g ed i a m e t e ro ft h e s em t h p c p l g a n p s 7 t h ee n v e l o p m e n tp e r c e n t a g eo ft h e s e 如一t h p c p l g a n p sw a ss t u d ie db yc e n t r a l c o m p o s i t ed e s i g na n dr e s p o n s es u r f a c em e t h o d t h ec o n c e n t r a t i o no fp v am i g h t b ef r o m3 t o4 w h e nai d e a le n v e l o p m e n tp e r c e n t a g ew a sr e a c h e d 。 8 am i x u r es o l u t i o no fi n t r a l i p i da n db l o o ds e r u mw a si n t r o d u c e dt os t u d yt h e r e l e a s e1 a wi nv it r oo ft h e s em - t h p c p l g a - n p s 。i tw a sf o u n dt h a tt h eb l o o ds e r u m c o u l di m p r o v et h er e l e a s er a t eo ft h e s em t h p c p l g a n p s t h ec o n c e n t r a t i o no f t h ei n t r a l i p i da l s ow a sr e l a t e d w i t ht h er e l e a s er a t eo ft h e s e m - t h p c - p l g a - n p s k e y w o r d ：n a n op a r t i c l e 、p o l y ( 1 a c t i c a o g l y c o l i ca c i d ) ( p l g a ) 、m r ic o n t r a s t a g e n tg d d t p a 、p h o t o s e n s i t i z e rm t h p c 、c e n t r a lc o m p o s i t ed e s i g na n dr e s p o n s e s u r f a c em e t h o d i v 原创性及学位论文使用授权声明 论文原创性声明： 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 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已经发表或 撰写过的作品成果。对本文的研究作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结果由本人承担。 学位论文作者签名： 乡王山章 日期：2008 年6 月3 日 i 学位论文使用授权声明： 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并 向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利 目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内 容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 学位论文作者签名：江，：萎 日期：2008 年6 月3 日 导师签名：f ，名b 日期：2008 年6 月3 日 知识产权保护声明 本人郑重声明：我所提交答辩的学位论文，是本人在导师 指导下完成的成果，该成果属于中山大学物理科学与工程技术学 院，受国家知识产权法保护。在学期间与毕业后以任何形式公开 发表论文或申请专利，均须由导师作为通讯联系人，未经导师的 书面许可，本人不得以任何方式，以任何其它单位做全部和局部 署名公布学位论文成果。本人完全意识到本声明的法律责任由本 人承担。 学位论文作者签名： 江本 日期：2 0 0 8 年6 月3 日 第一章导论 第一章导论 1 1 多功能纳米药物载体的研究进展 纳米材料在医学领域中的特点是“利用对人体分子的知识，通过操纵分子器具进行诊 断、治疗和预防疾病 。随着纳米材料在医学领域中的应用，临床医疗将变得节奏快、效 率高，诊断更准确，治疗更有效。 各种纳米材料在生物医学中都有应用：( 1 ) 纳米陶瓷具有超塑性，可用于制造人工 骨、人工足关节、肘关节、肩关节、骨螺钉、人工齿，以及牙种植体、耳听骨修复体等等。 ( 2 ) 碳是组成有机物质的主要元素之一，与人体的生物相容性十分优异。利用纳米碳材 料的高效吸附特性，可以净化血液系统，清除某些特定的病毒或成份。( 3 ) 纳米高分子材 料可用于免疫分析、药物控制释放载体、及介入性诊疗等许多方面【l ，2 】。在药物控制释放 方面，纳米聚合物粒子有重要的应用价值。许多研究结果已经证实，某些药物只有在特定 部位才能发挥其药效，同时它又易被消化液中的某些生物大分子所分解，因此，口服这 类药物的药效并不理想。于是人们用某些生物可降解的高分子材料对药物进行保护并控 制药物的释放速度，这些高分子材料通常以微球或微囊的形式存在。药物经过载体运送后， 药效损伤很小，而且还可以有效控制释放，延长了药物的作用时间。作为药物载体高分子 材料主要有聚乳酸、乳酸一乙醇酸共聚物、聚丙烯酸酯类等。据报道，纳米高分子材料作 为载体，与各类药物之间，无论是亲水性的、疏水性的药物或者是生物大分子制剂，都有良 好的相容性，因此能够负载或包覆多种药物，同时可以更有效地控制药物的释放速度。( 4 ) 微乳液在相同溶液里能溶解不同极性的很多材料。这种独特的溶解性使微乳液能够应用 于药物缓慢释放体系、生物工程上的细胞色素分离、生物转变、生物酶催化有机合成等 许多方面【3 l 。( 5 ) 纳米复合材料可利用生物活性物质与非生物活性物质复合构成，这是 获得性能优异的新一代功能复合材料的崭新途径。 p l g a 是聚乳酸聚羟基乙酸共聚物的简称，属线性脂肪聚酯，可制成纳米粒、微粒或 者乳化膜的形式。p l g a 的性质取决于其分子量及共聚物中聚乳酸与聚羟基乙酸比例。p l g a 在生物体内逐渐降解，生成羟基乙酸、乳酸，然后经循环最终生成二氧化碳和水，无毒 无副作用，不会在体内引起组织反应，其临床研究及应用的时间较长，是经美国食品管 理局( f d a ) 批准可用于临床的少数几种药物载体之【4 ，5 】。 中山大学硕士学位论文一汪峰 p l g a 孚l 化膜一般用于临床手术中防止组织粘连，由于可以被人体吸收，手术后不用取 出，安全可靠。 p l g a 纳米粒或微粒可用于包裹药物或造影剂等，植入人体后达到缓释的目的。其应 用包括纳米药物、磁共振成像造影剂、纳米控制释放系统和磁性靶向给药系统。 纳米药物，主要作用体现在以下两处【6 】：1 、改善难溶性药物的口服吸收。在表面活 性剂和水等存在下直接将药物粉碎成纳米混悬剂，适合于包括口服、注射等途径给药， 以提高吸收。通过对附加剂的选择可以得到表面性质不同的微粒，特别适合于大剂量的 难溶性药物的口服吸收和注射给药。纳米粒可以提高药物溶出度，也可以提高溶解度， 还可以增加粘附性，形成亚稳晶型或无定形以及消除粒子大小差异产生的过饱和现象等。 2 、靶向和定位释药。纳米粒在体内有长循环、隐形和立体稳定等特点，这些特点均有利 于增加药物的靶向性，是抗肿瘤药物、抗寄生虫药物的良好载体。口服给予纳米脂质体、 聚合物纳米粒，能增加其在肠道上皮细胞的吸附，延长吸收时间，增加药物通过淋巴系 统的转运和通过肠道p a y e r s 区m 细胞吞噬进入体内循环等。 磁共振成像造影剂( m a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n gc o n t r a s ta g e n t ) ，其作用在于 提高m r i 诊断的敏感性和特异性，增强信号对比度和提高软组织图像的分辨率f 7 1 。利用超 顺磁性氧化铁的特殊晶体结构起磁共振增强作用。它的优点在于毒性低，对大鼠进行的 放射性示踪实验的结果表明，铁可成为大鼠体内铁库的一部分。临床使用剂量为5 0 l o o m g ，同人体总铁量相比只占很少一部分。 控制释放给药系统( c o n t r o l le dr e l e a s ed r u gd e li v e r ys y s t e m ，c r d d s ) 纳米控制 释放是通过物理、化学等方法改变制剂结构，使药物在预定时间内，自动按某一速度从 剂型中恒速释放于作用器官或特定靶组织，并使药物浓度较长时间维持在有效浓度内的 一类造影剂【8 】。c r d d s 的一个重要方向是将药物粉末或溶液包埋在直径为纳米级的微粒 ( n a n o p a r t i c l e s ) 中。控释的优点有以下几点：1 、载药纳米粒作为异物而被巨噬细胞吞 噬，到达网状内皮系统分布集中的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位；连接有配基、抗 体、酶底物所在的靶部位。2 、到达靶部位的载药纳米粒，可有载体材料的种类或配比不 同而具有不同的释药速度。调整载体材料种类或配比，可投资药物的释放速度，制备出 具有缓释特性的载药纳米粒。3 、由于载药纳米粒的粘附性及小的粒径，即有利于局部用 药时滞留性的增加，也有利于药物与肠壁的接触时间与接触面积，提高药物口服吸收的 生物利用度。4 、可防止药物在胃酸性条件下水解，并能大大降低药物与胃蛋白酶等消化 2 第一章导论 酶接触的机会，从而提高药物在胃肠道中的稳定性。5 、载药纳米粒可以改变膜运转机制， 增加药物对生物膜的透过性，有利于药物透皮吸收与细胞内药效发挥。 磁性靶向给药系统是药物在外加磁场的作用下，选择性地到达特定的生理部位、器 官、组织或细胞，并在该靶部位发挥药物治疗作用。选择性给药可以增加药物在靶部位 的活性并减少其在非靶部位的毒副作用，提高药物的治疗指数【9 1 。 磁性靶向给药系统，是现代医药研究和应用的热点，药物的靶向给药从到达的部位可 以分为三级，第一级指到达特定的器官或组织，第二级指到达器官或组织内的特定的细胞 ( 如肿瘤细胞而不是正常细胞) ，第三级指到达靶细胞内的特定的细胞器( 例如溶酶体、线 粒体) 。磁流体复合的靶向药物可以实现第一级和第二级靶向给药，磁流体在药物传输方 面的最新应用是内部包含有磁粒子的药丸。一些药丸只在肠胃道的某些特定部位发生吸 附，如在十二指肠和小肠上。因为药物通过这些部位时药力并没有完全释放出来，而且停 留在十二指肠和小肠的时间也很短，所以药物的吸收被明显减少，药物的效果被大大降 低。为了提高药物在这些特定部位的停留时间，可以使药物和磁流体中的磁粒子结合起 来。通过外部的钕铁硼磁铁可将磁性药丸留滞在胃肠部位，从而使得药力得到充分释放。 由于药物中复合有磁粒子，通过振荡外置的条形磁铁可引起药丸的振动，从而在一定程度 上控制药物的释放速率，达到最佳治疗效果。同时，磁性高分子微球与药物配合还可阻断 肿瘤血管生成，使肿瘤组织缺血坏死，防止癌细胞扩散。磁靶向给药系统在药物靶向应 用方面提供了一个新途径，尤其治疗离表皮较近的肿瘤如乳腺癌、口腔颌面癌、食道癌 等【1 们。 1 2 乳化分散法制备p l g a 纳米微球的原理及研究进展 1 2 1 p l g a 材料及p l g a 微球制备方法简介 p l 6 a 是人工合成高分子材料乙交酯丙交酯共聚物的简称，是近些年来常采用的控释给 药系统的载体材料之一，可在体内缓慢降解，最终产物是二氧化碳和水，生物相容性好， 为很好的长效载体材料。 微球制剂制备方法主要有乳化分散溶剂挥发法、凝聚法、聚合法、喷雾干燥法等。 1 2 2 乳化分散法制各工艺 乳化分散溶剂挥发法是制备p l g a 微球的最常用的方法，影响微球性质的因素主要有： 3 中山大学硕士学位论文一汪峰 药物的溶解性、有机溶剂的性质、有机溶剂的扩散速度、温度、聚合物的组成、聚合物 的粘度和载药量【n 1 。这种方法对一些免疫抑制剂1 2 1 、抗炎药物【1 3 1 、抗癌药物、麻醉药、 类固醇类药物和避孕药是比较成功的。随着制剂水平的提高，水溶性药物用这种方法也取 得了较好的包封效果，例如，蛋白质类药物、肽类和疫苗【1 4 】等。 ( 1 ) 挥发性溶剂的选择 常用的挥发性溶剂应在水中微溶，溶解度 f 。矗( 8 ，1 6 ) ，以上包封率公式成立。 4 2 2 影响包封率的因素的三维效应面图 为了考察p v a 浓度、p l g a 的质量、m t h p c 的质量、水油相体积比四个因素对包封率的 影响，分别作出包封率对其中两个因素的三维效应面图( 其它两个因素取原点值) 。 ( a ) 喟 量 质 量 善 ( c ) 包 封 辜 禽 j i h 芎 n 质 量 亍 巳 第四章含光敏剂的p l g a 纳米微球 包 封 塞 禽 ( e ) 图4 3 包封率的三维效应面图 ( f ) f i g 4 - 33 dr e s p o n s es u r f a c eo fe n v e l o p m e n tp e r c e n t a g e 水 油 相 体 积 比 从以上三维效应面图可以看出，要想得到最大的包封率，贝i j p v a 浓度应在3 到4 之间， 而p l g a 的质量应尽可能取较大的值，旷t h p c 的质量和水相体积比应尽可能取较小的值。 另外，从三维效应面图还可以看出，p v a 浓度、p l g a 的质量和m - t h p c 的质量对包封率有较：， 大的影响，而水相与油相的体积比对包封率的影响比较小。 p l g a 的质量增大而有机相体积不变，贝j p l g a 的浓度增加，微球粒径增大，总表面积减 小，微球在制备过程中从与水相的接触面弥散到水相中的机会就减少了，同时p l g a 浓度 的增加导致黏度增加，这也增大了药物弥散的阻力，因此增2 f l p l g a 浓度会提高包封率。 水相中表面活性剂p v a 的存在防止了p l g a 之间因为碰撞而相互团聚，是微球形成的关 缝。当p v a 浓度增大时，p l g a 微球形成的速度加快，从而减少了药物弥散的机会，提高了 包封率；但当p v a 浓度超过4 时，在高浓度表面活性荆的乳化作用下，微球粒径减小，微 球数目增多，微球总的表面积增大，这就增加了药物从微球表面弥散出来的机会，导致 包封率反而降低了。 4 3 制备工艺参数对形貌的影响 由于光敏剂m t h p c 是脂溶性药物，合成m - t h p c - p l g a - n p 要采用o w 乳化法。其中有机 相为二氯甲烷与甲醇的混合溶液，水相为p v a 水溶液。在这种工艺条件下，合成的 m t h p c - p l g a - n p 都成规则的球形。但是制备工艺条件不同，形成的m t h p c - p l g a - n p 的粒 3 3 中山大学硕士学位论文一汪峰 径也不同，最大粒径超过5l am ，最小粒径低于l o o n m 。 4 3 1p l g a 分子量的影响 图4 4 是用不同分子量的p l g a 合成的m t h p c p l g a n p 的f e s e m 图，其它实验条件完 全一致( 参照2 1 4 制备方法，6 0 m gp l g a 溶入5 m l 二氯甲烷中，6 m gm t h p c 溶入5 m l 甲醇中， 充分混匀后注入l o o m l 浓度为6 的p v a 溶液中) 。 图( a ) 使用的p i 。g a 的分子量为1 万，合成的纳米微球m t h p c p l g a n p 呈规则球形，粒径 在l o o n m - 2pm 2 _ 问，平均粒径为1 1pm ，其中粒径低于1um 的纳米微球数目占总数目的 5 2 ；图( b ) 使用的p l g a 的分子量为8 万，合成的纳米微球m t h p c p l g a n p 呈规则球形，粒 径在2 0 0 n m - 4um 之间，平均粒径为1 6um ，其中粒径低于1um 的纳米微球数目占总数目 的1 7 。 图4 4m t h p c p l g a n p 的s e m 图，p l g a 分子量( a ) 8 0 ，0 0 0 ；( b ) 10 ，0 0 0 f i g 4 - 4 s e mp h o t o so fm t h p c p l g a n p ，p l g am o l e c u l a rw e g h t ：( a ) 8 0 ，0 0 0 ；( b ) 1 0 ，0 0 0 聚合物的分子量会影响最后形成的载药纳米微球的粒径大小，一般来说，聚合物分子 量越大，分子体积越大，需要更多的空间形成颗粒。l i uy u 在用聚乳酸一聚乙二醇嵌段 共聚物( p e l a ) 包裹d n a 时也发现微球粒径随聚合物分子量的增大而增大【8 7 】。 第四章含光敏剂的p l g a 纳米微球 4 3 2p v a 浓度的影响 图4 5 是合成的具有造影功能的聚乳酸聚羟基乙酸纳米微球的s e m 图，其中外水相的 p v a 浓度分别为( a ) 2 ( b ) 4 ( c ) 6 ，其它实验条件完全一致( 参照2 1 4 5 1 备方法， p l g a 分子量为1 万，6 0 m gp l g a 溶入5 m l - - 氯甲烷中，6 m gm _ t h p c 溶x 5 m l 甲醇中，充分混 匀后注入i o o m l p v a 溶液中) 。 图4 5m _ t h p c p l g a - n p 的s e m 图，p v a 浓度( a ) 2 ；( b ) 4 ；( c ) 6 f i g 4 - 5 s e mp h o t o so fm - t h p c p l g a n p ，p v ac o n c e n t r a t i o n ( a ) 2 ；( b ) 4 ；( c ) 6 图( a ) 使用的外水相的p v a 浓度为2 ，合成的纳米微球m t h p c p l g a n p 呈规则球形， 粒径在5 0 0 n m 一6i j - m 之间，平均粒径为3 1um ，其中粒径低于1um 的纳米微球数目占总数 中山大学硕士学位论文一汪峰 目的4 7 ；图( b ) 使用的外水相的p v a 浓度为4 ，合成的纳米微球m t h p c p l g a n p 呈规则 球形，粒径在2 0 0 n m 一3 | lm 之间，平均粒径为1 4 um ，其中粒径低于ium 的纳米微球数目 占总数目的2 7 ；图( c ) 使用的外水相的p v a 浓度为6 ，合成的纳米微球m t h p c p l g a n p 呈规则球形，粒径在l o o n m 一2pm 之间，平均粒径为i 1um ，其中粒径低于1um 的纳米微 球数目占总数目的4 7 ；图( b ) 使用的p l g a 的分子量为8 万，合成的纳米微球 i n t h p c p l g a n p 呈规则球形，粒径在2 0 0 n m - 4l am 之间，平均粒径为1 6um ，其中粒径低 于1um 的纳米微球数目占总数目的5 2 。 随着外水相表面活性剂浓度的增大，乳化作用加强，将提供更大低能量的界面，相 同剪切力下( 即相同的搅拌速度下) ，制备微球的粒径较小。d l e m o i n e 等【2 5 】在制备负 载红血球凝聚素的p l g a 纳米微球时就发现提高水相表面活性剂的浓度，可以减小纳米微 球的尺寸。水相的表面活性剂防止了有机溶剂挥发时微球的凝结，是形成单个微球的关 键，而p v a 又是最常用的表面活性剂。e i - b a s e i r 等在用p l a 制备奈多罗米钠和氯地米松二 丙酸盐微球时，发现在相同的搅拌速度下，水相的p v a 浓度从1 提高到4 ，粒径从4 1 8 um 减d , 至u 2 9 6um 9 2 1 。c a p a n 等在研究中发现，当水相p v a 浓度由7 降到1 时，p v a 溶液 的黏度从2 3 8 2 降到2 0 7 c p s ，所得微球粒径从2 2um 增加到6 6 | lm 剐。 4 4m t 肝c p l g a n p 的体外释放特性 光敏齐u m - t h p c 不溶于水，但人体的体液中含有微量的脂肪等物质，为了模拟人体的释 放环境，在模拟体液中加入少量脂肪乳溶液( 大豆油和卵磷脂在水中的乳溶液) 。当光 敏齐u m - t h p c 缓陧地释放到含有脂肪乳的模拟体液中时，实验发现光敏剂仍具有很强的荧 光活性。 为了考察人体中脂肪浓度对释放的影响，模拟体液分两组，由1 0 的新生牛血清和不 同浓度的脂肪乳溶液组成。为了考察人体中血清对释放的影响，同时设两组不含新生牛 血清的不同浓度的脂肪乳溶液。模拟体液( s i m u l a t i v eb o d ys o l u t i o n ) 简记为s b s ，脂 肪乳溶液( i n t r a l i p i d ) 简记为l p ，具体配方如表4 5 。 为了利用光敏剂的荧光强度确定光敏剂的释放量，我们需要测量光敏剂m t h p c 分别在 脂肪乳溶液和模拟体液组及对照组中的光学特性。 第四章含光敏剂的p l g a 纳米微球 表4 5 模拟体液配方 成份新生牛血清脂肪乳溶液 组别( 体积比) 大豆油( g l )卵磷脂( g l ) 、 模拟体液i ( s b si ) 1 0 2 0 2 4 脂肪乳溶液i ( l pi ) o2o 2 4 模拟体液i i ( s b s i i ) 1 0 1 01 2 脂肪乳溶液i i ( l p i i ) o1 01 2 4 4 1 脂肪乳溶液和含光敏剂m - t 职c 的脂肪乳溶液的发射光谱 图4 6 是脂肪乳溶液和含光敏剂m t h p c 的脂肪乳溶液( m t h p c 的浓度为3 0l lg l ) 的 发射光谱，激发波长为4 1 0 n m ，脂肪乳溶液为l p i i 。从图中可以看出，脂肪乳溶液在4 0 0 n m - - 6 0 0 n m 存在宽带的荧光谱，在脂肪乳溶液中加入光敏剂m _ t h p c 后，脂肪乳溶液宽带荧光 谱的强度会减弱，但在m _ t h p c 的特征吸收峰6 5 2 n m 附近会产生强烈的荧光，。 2 5 0 2 0 0 蜊 颓4 5 0 米 弑 1 0 0 5 0 0 4 5 05 0 05 5 06 0 06 5 07 7 5 0 荧光发射波长( 单位：皿) 图4 6l p ( a ) 和含光敏剂i l l t h p c 的l pi i ( b ) 的发射光谱，e x ：4 1 0 h m f i g 4 - 6e m i s s i o ns p e c t r u mo fl pi i ( a ) a n dl p1 1w h i c hc o n t a i n i n g p h o t o s e n s i t i z e rm t h p c ( b ) ， e x ：4 1 0 a m 3 7 中山大学硕士学位论文一汪峰 光敏齐u m - t h p c 具有亲脂性，在甲醇中以具有强烈荧光活性的单体存在，但极难溶于水， 且在水溶液中以不发光的聚集体存在【_ 7 6 】。脂肪乳是以注射用大豆油经卵磷脂乳化，并加 注射用甘油制成的灭菌乳状液体，脂肪乳溶解性、吸收性与粒度大小有密切关系，中 国药典【9 4 】对该脂肪乳粒度有严格要求，其分散相的液体颗粒直径须小于l 。 上述实验结果表明，m t h p c 可以被悬浮于水溶液中的油脂性乳状液吸收，且在油脂性 乳状液中以单体的形式存在，并保持其荧光活性。同时，光敏剂对脂肪乳溶液发出的荧 光有吸收作用，从而降低了脂肪乳溶液的宽带荧光光谱( 4 5 0 n m - 5 5 0 n m ) 的强度。 4 4 2 光敏剂m - t 耶c 在脂肪乳溶液中的激发光谱 图4 7 是含光敏剂m t h p c 的脂肪乳溶液的激发光谱，荧光发射波长为6 5 2 n m ，脂肪乳 溶液为”i i ，光敏剂m t h p c 的浓度为3 0 i lg l 。从图中可以看出，在3 5 0 n m - - 6 3 0 n m 的波长 范围内，光敏剂m t h p c 共有4 个激发峰，对应的波长分别为4 2 3 n m 、5 1 9 n m 、5 4 5 n m 和5 9 5 n m ， 但以4 2 3 n m 处的激发峰对应的荧光强度最大。 型 惫 米 杈 5 0 06 0 07 0 08 0 0 激发波长( 单位：n i p ) 图4 7 含光敏齐u m - t h p c 的l pi i 的激发光谱，e m ：6 5 2 n m 3 8 o o o o o 0 们 加 第四章含光敏剂的p l g a 纳米微球 f i g 4 - 7 e x c i t a t i o ns p e c t r u mo fl p1 1w h i c hc o n t a i n i n g p h o t o s e n s i t i z e rm t h p c ， e m ：6 5 2 n m 为了提高测量的准确度，在测量对照组中光敏剂m - t h p c 的浓度时，荧光分光光度计 的激发波长应设为4 2 3 n m 。 4 4 3 光敏剂m t h p c 的浓度与荧光强度的关系 图4 8 显示了在各种模拟体液中，荧光强度与光敏剂浓度的关系，激发波长4 2 3 n m ，荧 光发射波长6 5 2 n m 。 6 0 0 5 0 0 4 0 04 3 0 0 一 溺 a b c d ，+ 一 i ， _ 7 _ ， 7 r 1 2 0 0 j搿 1 0 0j 期 j 臻 0j r 1 1 _ 1 t 广_ r r _ t r 1 t 1 1 _ 广1 _ 广1 05 1 01 52 02 53 03 54 04 5 光敏剂旷t 职c 浓度( ug l ) 图4 8 光敏i u m - t h p c 的浓度与荧光强度的关系，e x ：4 2 3 n m ，e m ：6 5 2 n m ( a ) l pi ；( b ) l pi i ；( c ) s b si ；( d ) s b si i f i g 4 - 8t h er e l a t i o no fc o n c e n t r a t i o na n df l u o r e s c e n c ei n t e n s i t yo f p h o t o s e n s i t i z e rm t h p ci n ( a ) l pi ：( b ) l p i i ：( c ) s b si ：( d ) s b si i ，e x ：4 1 9 n m ，e m ：6 5 2 n m 从图中可以看出，当光敏剂浓度在2ug l 至o l oug l 的范围内时，荧光强度近似与光 3 9 避霞果粼 中山大学硕士学位论文一汪峰 敏剂浓度成线性关系。 溶液中脂肪乳的含量对光敏剂的荧光强度也有一定的影响。光敏剂浓度相同时，溶 液中脂肪乳的含量越高，荧光强度越小。这是因为脂肪乳有吸光作用，含量越高，吸收 的光的能量越多。 溶液中血清对光敏剂的荧光强度也有一定的影响。光敏剂浓度相同时，溶液中含有 血清时，荧光强度会减小。这是因为光敏剂在血清中的荧光活性比光敏剂在脂肪乳中的 荧光活性低。 利用上述标准曲线可以测量模拟体液中m - t h p c 的含量。 4 4 4 体外释放环境对释放的影响 将同一批次生产的i n t h p c p l g a n p 等分成五等份，称取其质量。测量其中一份所含光 敏剂m - t h p c 的质量。余下四份用紫外光照射1 5 分钟灭菌后，置入和模拟体液中， 1 0 0 、 9 0 一：| ! 。 0 ： 。 。 i-i1 012 3 4 567891 01 1 释放时间( 单位：天) 图4 9m t h p c p l g a n p 在( a ) l pi ；( b ) l pi i ；( c ) s b si ；( d ) s b si i 中的体外释放 f i g 4 - 9t h er e l e a s ei nv i t r oo fm t h p c p l g a n p i n ( a ) l pi ；( b ) l p i i ：( c ) s b si ；( d ) s b s i i 4 0 加 ； 约 伯 一邑咖如幂搭果熏导箭挺霉糯*暴 第四章含光敏剂的p l g a 纳米微球 模拟体液的体积分别为2 0 0 m l ，每天取样0 5 m l ，样品用荧光分光光度计测量其荧光强 度，并据此计算出模拟体液中光敏剂m - t h p c 的释放量，模拟体液的配制及取样都在医用 超净台中进行，保证样品在无菌条件下被测试。 图4 9 显示了在体外释放实验中，旷t h p c p l g a n p 内光敏剂的剩余含量与释放天数 的关系：从图中可以看出，当脂肪乳浓度相同时，含有新生牛血清的模拟体液组中光敏 剂m - t h p c 的释放明显快过不含新生牛血清的对照组，而对于含有相同浓度新生牛血清的 模拟体液，含脂肪乳浓度较高的模拟体液中光敏剂m t h p c 的释放较快。 牛血清是由新生牛血浆去除纤维蛋白而形成的一种很复杂的混合物，其组成成份大 部分已知，但还有一部分尚不清楚。血清中含有各种血浆蛋白、多肽、脂肪、碳水化合 物、生长因子、激素、无机物等。 由于血清中的脂肪含量很小，光敏剂m _ t h p c 在牛血清中的溶解度较小，而在脂肪乳 溶液中的溶解度较高，但由于脂肪乳溶液中溶解光敏剂m t h p c 的油脂物质在水溶液中以 乳状悬浮的脂肪球的形式存在，不利于吸收m _ t h p c p l g a n p 中的光敏剂m _ t h p c ，而牛血 清起到中介的作用，将吸收的光敏剂m t h p c 传递给乳状悬浮的脂肪球中，从而加快了光 敏费i j m t h p c 的释放速度。 由于m t h p c - p l g a - n p 纳米微球中的光敏剂m - t h p c 显聚集态，在人体血液传输的 旷t h p c p l g a n p 纳米微球没有光敏活性，所以在传输过程中对人体无毒副作用。人体血 液内的脂肪类物质只占血液总质量的0 2 ，主要有甘油三酯、总胆固醇、高密度酯蛋自、 低密度酯蛋白、极低密度酯蛋白、载酯蛋白等，这些物质对通过血液传输的 m t h p c p l g a n p 纳米微球有促进分解的作用，溶解出的光敏剂m t h p c 存在一定的毒副作 用，但这比让光敏齐i j m - t h p c 直接在人体内传输的所带来的毒副作用要小得多。 4 4 5p l g a 分子量对体外释放的影响 用分子量分别为l 万和8 万的p l g a 合成旷t h p c p l g a n p ( 其他样品合成实验的条件完全 相同) ，把这两种样品分别标记为m t h p c -