（材料学专业论文）纳米药物的制备及其给药途径的研究.pdf

中文摘要 本文主要研究了胰岛素纳米粒的制备方法及性质，并进行了药效学方面的尝 试性试验：同时对聚酯纳米粒的透皮给药性能进行了初步的探索。在胰岛素纳米 化研究中，选择生物相容性及可生物降解性的聚乳酸聚乙二醇嵌段共聚物 ( p e d l l a ) 为载体材料，采用复乳一溶剂挥发法制备胰岛素聚酯纳米粒，建立了 低温超速离心、高效液相色谱测定胰岛素包封率的方法，并以纳米粒对胰岛素的 包封率为指标，通过正交设计法对处方及工艺进行选择，获得了胰岛素纳米粒制 备的优化方法。本文采用透射电镜( t e m ) 、激光粒度仪等手段研究了粒子的表面 形态、平均粒径、粒径分布以及该胶体分散体系的稳定性。结果表明，复乳方法 制备胰岛素纳米粒时，乳化剂的性质及浓度是影响纳米粒性质的重要因素。优化 后的处方所制备的纳米粒形状规整，分布均匀，平均粒径为( 1 5 2 3 1 5 2 ) 1 3 1 1 1 ， 多分散系数为0 1 7 9 0 0 4 1 ，包封率4 0 以上。该纳米粒胶体分散体系于c c 下，放置六个月，无分层絮凝现象，粒径大小、形态及包封率均无明显变化。 本文还采用固相分散法制备了聚乳酸聚乙二醇两亲性二嵌段共聚物的紫杉 醇纳米粒( p m t ) 和布洛芬纳米粒( p m b ) ，粒径均为纳米级，粒径分布较窄。 透射电子显微镜证实载药纳米粒p m t 呈明显的核壳结构。采用f r a n z 透皮扩散 池体外经鼠皮法进行p m t 的透皮药物释放研究，并运用红外光谱仪及高效液相 色谱等手段检测不同释放体系中p m t 粒子的透皮释放效果。研究结果表明：p m t 纳米粒子能以完整的纳米粒形式透过皮肤进行药物释放，可见p m t 纳米粒子用 于药物透皮吸收制剂具有一定的可行性。 关键词：胰岛素；聚乳酸聚乙二醇共聚物；纳米粒；透皮释放：紫杉醇；两亲 性嵌段共聚物 a b s t r a c t t h i sp a p e ra i m e dt op r e p a r ei n s u l i n - l o a d e dn a n o p a r t i c l e s ( n p s ) a n di n v e s t i g a t e t h ep h y s i c o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fn p s ，a n da l s om e dt os t u d yt h ed r u ge f f i c a c y i nv i v o a st h es a m et i m e ，t h et r a n s d e r m a ld r u gd e l i v e r y p r o p e r t i e so fp o l y e s t e r n a n o p a r t i c l e s w e r e i n s p e c t e d b i o d e g r a d a b l e a n d b i o c o m p a t i b l ep o l y l a c t i c a c i d p o l y ( e t h y l e n eg l y c 0 1 ) ( p e d l l a ) a m p h i p h i l i cd i b l o c kc o p o l y m e r sw e r ec h o s e a s t h ee a r r i n gm a t e r i a lt op r e p a r en p s i n s u l i n l o a d e dp e d l l an a n o p a r t i c l e sw e r e p r e p a r e db yam u l t i p l ee m u l s i o v s o ! v e n te v a p o r a t i o nm e t h o d t h ee n c a p s u l a t i o n e f f i c i e n c yw a sd e t e r m i n e db yh p l ca f t e rs e p a r a t i n gt h en p sf r o mt h es u s p e n s i o n u n d e ru l t r ac e n t r i f u g a t i o n o r t h o g o n a le x p e r i m e n t sw e r ep e r f o r m e dt oo p t i m u mt h e t e c h n i q u e c o n d i t i o n st op r e p a r en p s t h ep a r t i c l es i z e ，d i s t r i b u t i o n sa n ds u r f a c e m o r p h o l o g yo ft h en p sw e r ee x a m i n e db yl a s e rp a r t i c l ea n a l y z e ra n dt r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m i c r o s c o p y , r e s p e c t i v e l y t h e r e s u l t ss h o wt h a tt h ec h a r a c t e ra n d c o n c e n t r a t i o no ft h ee m u l s i f e r sh a v ei m p o r t a n ti n f l u e n c eo nt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e n p si nt h em u l t i p l ee m u l s i o n s o l v e n te v a p o r a t i o ne x p e r i m e n t t h en p s p r e p a r e db y u s i n gt h eo p t i m u mt e c h n i q u et a k er e g u l a rm o r p h o l o g ya n dw e l l d i s t r i b u t i o nw i t ha m e a nd i a m e t e ro f ( 15 2 3 l5 2 ) n n l ，ap o l y d i s p e r s i t yi n d e xo f0 17 9 o 0 4 1a n da n e n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c yu pt o4 0 n e i t h e rl a y e ra n df l o c c u l a t i o np h e o n o m e n a ，n o r t h ec h a n g ei nd i a m e t e r , s h a p ea n de n c a p s u l a t i o ne f f i c i e n c yw e r ef o u n df o rn p s d i s p e r s i o n si nw a t e ra f t e rs t o r e df o r6m o n t h sa t4 。 i nt h i st h e s i s ，p a c l i t a x e lo rb u p r o f e nl o a d e dp o l y m e rn a n o p a r t i c l e sw e r ea l s o p r e p a r e db yt h es o l i dd i s p e r s i o nt e c h n i q u e 谢mp o l y l a c t i ca c i d p o l “e t h y l e n eg l y c 0 1 ) a m p h i p h i l i cd i b l o e ke o p o l y m e r 鹪t h ec a n i n gm a t e r i a l 1 1 l eo b t a i n e dd r u gl o a d e d p a r t i c l e sw e r en a n o m e t e rs i z ew i t hn a r r o wp a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o n t h es t u d y i n g r e s u l t so ft h et r a n s m i s s i o ne l e c 缸d nm i c r o s c o p ys h o wt h a tt h ed r u g 一1 0 a d e dp o l y m e r n a n o p a r t i c l e st a k ear o u n ds h a p ew i t hi u n e rc o r ea n do u t e rs h e l l t h et r a n s d e r m a l r e l e a s ee f f i c i e n c yo ft h ep m tw a ss t u d i e db yu s i n gf r a n zd i f f u s i o nc e l la n dm i c e s k i na t3 5 c ，a n dm e a s u r e db yu s i n gi rs p e c t r aa n dh p l cm e t h o d s t h es t u d y i n g r e s u l t si n d i c a t et h a tt h ep o l y m e rm i c e u e sc a n c a r r yt h el o a d i n gd r u gt h r o u g ht h em i c e s k i na saw h o l en a n o p a r t i c l e sa n dr e l e a s et h ed r u g w h i c hm e a n st h a tp m ti sp o s s i b l e t ob ea p p l i e di nt h et r a i l s d e r n l a ld r u gr e l e a s es y s t e r n s k e yw o r d s ：i n s u l i n ；p o l y ( d ，l l a c t i d e c o p e g ) ( p e d l l a ) c o p o l y m e r ； n a n o p a r t i c l e s ；t r a n s d e r m a id e l i v e r y ；p a c l i t a x e l ；b l o c ka m p h i p h i l i cc o p o l y m e r 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和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨盗盘茎或其他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了谢意。 学位论文作者签名：赵乎歹_ 7 0 签字日期m r 年月争r 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丞洼盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行捡 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：赵碍研 签字日期：五噼月4 r t 导师躲影名采、 签字日期：五哆年月年日 第一章前言 第一章前言 水溶性药物主要包括多肽、蛋白质类药物，此类药物是药用生物活性大分子 物质，随着分子生物学及其技术的飞速发展，蛋白多肽类药物不断涌现，用途也 越来越广。这类药物大多为内源性物质，其药理作用强，副作用少，很少引起过 敏反应，显示了它们优于传统药物的治疗效果。目前已有三十多种重要治疗药物 上市，生物技术与生物制药企业的发展也日益全球化。但蛋白多肽类药物却有其 固有的缺点：( 1 ) 口服时易被胃肠道内的蛋白水解酶快速降解，所以必须采用其 它方式给药： ( 2 ) 蛋白多肽类药物的生物半衰期极短，所以需要重复给药；f 3 ) 蛋白多肽类药物由于其很差的扩散性和低的脂水分配系数，因此不易通过生物屏 障。这些缺点使得蛋白多肽类药物给患者带来了诸多不便并加重其经济负担，因 而限制了它们的临床应用。各国学者研究了许多新的给药体系来克服蛋白多肽类 药物使用的局限性，其中蛋白多肽类药物的缓释制剂的研究与开发受到越来越多 的重视。 胰岛素( i n s u l i n ，i n s ) 是治疗糖尿病尤其是i 型糖尿病的首选药物之一， 通常以皮下注射途径给药，每天需频繁注射3 4 次，长期用药，病人痛苦不堪。 近年来，改变i n s 的给药途径业已成为国内外药学界的一个研究热点。 1 3 服给药是病人最乐于接受的给药途径，但i n s 直接口服后的生物利用率几 乎为零。这主要是因为i n s 属于蛋白质类药物，在胃肠道中易被蛋白水解酶迅速 降解，变性失活。目前，越来越多的研究表明，采用粒径为1 0 1 0 0 0n r l l 的纳米 粒( n a n o p a r t i c l e s ，n p ) 作载体，可有效地保护这类药物不会失活，并能实现缓 释、控释和靶向释药，从而显著地提高疗效，降低毒副作用，为根本解决这一药 剂学难题提供了可能。 透皮给药制剂是将皮肤作为给药通道，药物穿过角质层，扩散透过皮肤，恒 速、持久地进入体循环的一种新的给药技术。透皮给药系统相对于口服和注射制 剂具有它独特的优点： 1 ) 透皮给药可避免肝脏的首过效应和药物在胃肠道的降解，药物的吸收不 受胃肠道因素影响，减少用药的个体差异。 2 ) 一次给药可以长时间使药物以恒定速率进入体内，减少给药次数，延长给 药间隔。 3 ) 可按需要的速率将药物输入体内，维持恒定的有效血药浓度，避免其它 给药方法引起的血药浓度峰谷现象，降低了毒副反应。 第一章前言 4 ) 使用方便，可以随时中断给药，去掉给药系统后，血药浓度下降，特别 适合于婴儿、老人或不宜口服的病人。 纳米粒作为新型药物载体，使其在药物输送方面具有许多优越性：可缓释 药物，延长药物作用时间，可以达到靶向输送的目的，从而显著地提高疗效，降 低毒副作用，提高药物的稳定性，且更有利于储存。虽然纳米药物的研究刚刚开 始，但纳米药物在靶向性，提高药物传递效果及较大地提高药物生物利用度等方 面已经呈现出极大的优势。 针对生物大分予类药物非注射给药途径的要求，结合纳米粒药物和透皮给药 的优越性本论文对胰岛素纳米化及纳米药物透皮给药的可行性进行了研究。 第_ _ _ 二章文献综述 第二章文献综述 糖尿病是严重威胁人类健廉的疾病之一。据统计，全世界约有1 3 亿耱尿病 人，其中每年有2 0 0 万人死于糖尿病及其并发症，我国每年死于糖尿病患者约有 4 0 万人。该病按病理学特点分为两类：胰岛素依赖型( d d m ，i 型) 和非依赖 型( n i d d m ，i i 型) 糖尿病。 胰岛素是降血糖最有效的药物之，是治疗i 型糖尿病的必需品，同时也用 于儿型糖尿病人的辅助治疗。目前1 临床使用的胰岛素是半合成及基因工程制品， 全球胰岛素治疗剂的销售额司达4 0 0 多亿美元。从临床使用的剂型看，胰岛素给 药剂型主要是针剂。这给病人长期用药到来痛苦与不便，且伴芨多种不良反应。 为此，国内外药学工作者一直致力于胰岛索非注射途径的研究，如鼻腔、口腔、 直肠、肺部、眼部、口服、透皮吸收等途径。2 0 0 1 年，辉瑞、安万特和i n h a l e t h e r a ! 1 e u t i c s 公司联合开发的吸入性胰岛素e x u e r a 已经进入i i i 期临床，计划 2 0 0 4 年已投放市场1 1 j 。除了最近美国研制开发的胰岛素气雾剂已上市( 商品名 n a z l i n 和n o r o l i nn a s a l ) 外，其它剂型都紧处于研制阶段，其主要困难是生物利 用度低。 口服给药简便患者顺从性好。但胰岛素作为一种多肽激素，不经特殊的技 术处理直接口服后吸收只有o 1 ，- 2 i z j ，无临床使用价值。原因主要有三：第一， 在胃液酸性环境和消化道中各种蛋白酶作用f ，胰岛素降解失活：第二，胰岛素 分子蹙6 0 0 0 左右，且分子间有很强的聚合趋势，从而使其难以通过扩散被胃肠 壁的上皮细胞层吸收；第三，存在肝脏首过效应。所以，虽然关于胰岛索口服给 药剂型的研究不少，但生物利用度均未超过1 5 。近年来，纳米粒作为一种新 型载体使其生物利用度有所提高，但仍存在问题。 2 1 胰岛素口服给药剂型的研究进展 2 1 1 肠溶包衣 肠溶包衣技术在药荆中已广泛使用，p h 敏感材料如丙烯酸树脂类，在低p h 值时不溶解而在p h 较高时的肠段溶解，释放出药物，防止药物受低p h 和酶破 坏，这对胰岛素等蛋白质类药物的应用有着重大意义。 t o u i t o u 等1 3 】将胰岛索用不同比例的聚丙烯酸聚合物包衣，相对生物利用度可 达9 3 1 2 7 ；s a f f r a n 4 l 等报道胰岛素微粒包衣后装肠溶胶囊可有效地避免胃对 胰岛素的酸解等作用。 胰岛素的酸解等作用。 第二章文献综述 2 1 2 加入酶 r p n n 及吸收促进剂 m o r i s h i t a 等5 1 选用肠溶材料e u d r a g i tl 1 0 0 制成的胰岛素微粒，并分别将胰蛋 白酶抑制剂、凝乳蛋白酶抑制剂和抑肽酶等与胰岛素分别包囊于上述微粒体系 中，这种微粒在胃中不溶，9 0 以上的胰岛素在胃中没有被破坏：h o s h y 等【6 】以 水杨酸为吸收促进剂制备的胰岛素肠溶胶囊，口服给药与皮下注射相比，生物利 用度可达2 7 3 。 2 1 3 结肠给药 与小肠相比，结肠对于蛋白质多肽类药物更易吸收。药物在结肠停留时间长， 结肠面积大，可部分改善药物粘膜吸收差的缺点；吸收促进剂在结肠中停留时间 长，可更有效的促进这类药物的大肠吸收：人体回盲部或以下部位的蛋白水解酶 含量低，可有效降低此类药物的酶降解。故蛋白质的结肠给药越来越引起人们的 关注。 r u b i n s t e i n 等1 7 】以果胶钙为结肠靶向材料制备胰岛素包衣片剂。果胶钙亦 是利用结肠处正常菌丛的降解而释放药物。给予糖尿病狗口服该片剂( 6 0 0 i u ) ， 5 8 小时后血清中胰岛素水平有显著升高，同时血糖降低。 t o z a k i 等【8 j 以壳聚糖为胶囊材料，外包h p m c p 肠溶衣，制成壳聚糖胶囊， 服药后，6 h 降糖明显，1 5 h 血糖降低5 0 ，胃肠转运实验证实，胶囊于6 1 2 h 到达结肠，这与降糖实验相符。 2 1 4 乳剂 乳剂不但制备工艺简单，而且能有效地保护胰岛素不被胃肠道酶降解。目前 胰岛素乳剂的研究包括普通乳、复乳、微乳等。而且有些制剂经过临床实验，获 得良好效果。 e n g e l 和s h i c h i r i 等9 加1 早己发现将胰岛素包裹入复乳中，给予糖尿病或正 常动物口服后，有降糖作用。国内亦有人【j l 】将胰岛素制成复乳给小鼠灌胃 ( 7 0 i u k g ) ，与同剂量的胰岛素水溶液相比，表现出明显的降血糖作用。 c h o 掣1 2 1 以胆酸钠、卵磷脂和游离的脂肪酸为油相，制备了w o 微乳制剂。 3 例胰岛素依赖型糖尿病人口服后，血糖降低，觑清中胰岛索水平升高，于3 0 1 2 0 分钟达峰值。目前c o r t e c s 公司正对此剂型进行开发，弗已进入i 期临床阶 段。 2 1 5 微囊、微球及纳米粒 第二章文献综述 用高聚物为材料，将胰岛素包囊制成微球或微囊，也是很有希望的一类口服 胰岛素制剂，是口服胰岛素的又一发展方向。研究表明【13 1 ，微粒剂口服后，可透 过小肠上皮细胞，经派氏淋巴结( p e y e r sp a t c h ) 到达肝脾等各组织，粒度越小、 吸收效果越好。这些特性可改变胰岛素在体内的分布，使胰岛素集于肝脏，发挥 降糖作用，提高胰岛素口服生物利用度。 国内有人1 1 4 】制备胰岛素聚氰基丙烯酸烷基酯微球，平均粒径为2 5 2 4 n m 。给 w i s t a r 大鼠口服不同剂量的微球和胰岛素水溶液，结果显示，1 0i u k g 和2 0i u k g 的微球可显著降糖，但二者无显著差异，51 u k g 的微球无降血糖作用。以血 糖降低值计算，与皮下注射胰岛素溶液相比，口服胰岛素微球的相对生物利用度 为7 5 8 。王思玲等【l5 j 用明胶制得胰岛素明胶微粒剂，小鼠口服绝对生物利用度 达1 1 5 l ，在肝脏分布大小依次为肝、肾、心、肺、脾。 美国布朗大学的研究人员1 16 】以聚富马酸酐和聚丙交酯一乙交酯混合物为囊 材，用相转移法制备胰岛索微囊，粒径9 6 7 2 0 1 n m 。电镜观察表明，该微囊经 口服后可迅速穿过小肠上皮，在上皮细胞间、p e y e r s p a t c h 和肝脏中均能发现微 囊，大鼠在预先注射符合剂量的葡萄糖后，口服胰岛素微囊( 1 0 1 u ) ，在1 5 5 5 小时内大鼠无血糖升高现象，对照组用药后即出现明显血糖升高。 2 1 6 脂质体 胰岛素脂质体的报道虽然不少，但大多数是用于非口服的其它给药途径，如 鼻腔粘膜给药【1 7 l 、皮下注射【1 8 】、肺部吸收【1 9 1 等。胰岛素脂质体对肝细胞的选择 性与靶向性已被否定，但必须通过静脉给药途径方可实现。胰岛素脂质体的口服 剂型报道不多，c h o u d h a r ik b 等【2 0 】研究了胰岛素脂质体制备方法及脂质体中成 分如卵磷脂、胆固醇、胰岛素含量对兔子口服胰岛素脂质体后降血糖作用影。； m a n o s r o ia 等阱】用非溶剂乳化滴加法制备了胰岛素- - d e a e 葡萄糖复合物脂质 体，动物实验表明复合物脂质体以6 i u k g 剂量于大鼠十二指肠或结肠给药，可 分别使血糖下降1 2 和2 2 。 胰岛素脂质体的局限性在于在制备过程中，胰岛素浓度被稀释，因此需要 增加胰岛素剂量，才能满足治疗需要：包封率低：进入体内后，稳定性差， 这些因素严重影响了口服胰岛素脂质体制剂的临床应用。 2 1 7 人体红细胞载体 a 1 - - a c h i 等辟2 】发现人胰岛索能够以包裹或吸收形式与人体红细胞相结合，以 红细胞为载体，用于胰岛素在十二指肠内给药，是因为这种系统可保护胰岛素不 被胃酸和酶所破坏，系统中的胰岛素被吸收，显示出降糖作用。将胰岛素首先包 第二章文献综述 裹于红细胞( g h o s te r y t h r o c y t e s ) 内，再进一步包裹在脂质体内。链脲霉索所导 致糖尿病模型大鼠口服此制削后，与空白载体对照，有降糖作用。 2 1 8 具受体介导吞饮机制的蛋白结合物 通过加入促进剂和酶抑制荆提高胰岛素口服生物利用度，会对粘膜造成损 伤，且专属性差。利用受体的吞饮机制将蛋白类药物输送至组织细胞里，不但大 大提高了蛋白类药物的小肠透过率，具有较高的专属性，而且使用的蛋白质大多 数是人体内固有的，所以对胃肠粘膜正常生理功能无不良影响。目前研究较多的 是以胃肠道中广泛存在的转铁蛋白受体( t f r ) 为载体，对胰岛素进行转运，这 是一个较新的研究领域。 研究人员将转铁蛋白( t f ) 与胰岛素通过双硫键结合，以c a c o - 2 细胞单层 上皮为模型，结果发现胰岛素t f 结合物的转运率是单用胰岛素的5 1 5 倍【2 3 】。 布雷菲德菌素( b f a ) 能改变转铁蛋白受体的分布，增加其介导的吞饮，从而进 一步提高胰岛素t f 的转运。实验证明，胰岛素t f 结合物于b f a 同时使用，其 在c a c o 。2 细胞上的转运是单用结合物的3 倍，是单用胰岛素的4 5 倍。由于c a c o 一2 细胞是小肠上皮细胞的蘸好模型，故胰岛素1 1 f 结合物与b f a 的同时使用是口服 胰岛素的一种极有前途的给药形式。进一步的研究表明【2 “，给链腮霉素所致糖尿 病小鼠口服胰岛素一t f 结合物，可降糖2 8 ，而与b f a 合用时，血糖降低达4 l 。 2 1 9 化学修饰 口服胰岛素之所以生物利用度低，除了胰岛素易被胃肠道酶降解外，胰岛素 自身性质的不稳定性也是一大原因。因此，通过化学修饰改变胰岛素脂溶性，减 少胰岛素自身的聚集，增加胰岛素的稳定性也是口服胰岛素的研究课题之一。 日本研究人员h a s h i z u m e 等【2 5 1 合成了具有更大亲脂性的胰岛素棕榈酸衍生 物，同位素标记后，用大鼠在体肠回流法观察胰岛素的吸收。实验发现，血浆中 放射性物质以双棕榈酸衍生物增加最多，小肠回路中的放射性物质相应减少；而 且，衍生物在大肠粘膜组织匀浆中更加稳定。 考虑到众多口服制剂中应用的酶抑制剂，其长期使用会使营养蛋白质的吸收 发生紊乱，致使胃肠道的酶分泌产生抑制等不良影响。b e r n k o p s c t m u r c h 等弘埘 将酶抑制剂与生物粘性聚合物结合，使其仅在小肠特定部位起酶抑制作用，从而 减少了副作用。将壳聚糖与e d t a 聚合后，在与b o w m a n - b i r k 酶抑制剂( b b i ) 相连接，这样，聚台物可与粘膜紧密粘附，使药物释放系统和小肠粘膜之间空间 减少，大大降低了胰岛素降解的可能性，同时酶抑制荆又可保护胰岛素不受酶的 第二章文献综述 降解。 综上所述，从纳米粒等新载体，到蛋白质结合物的受体介导转运及化学修饰， 使胰岛素的制剂更上一个台阶，也为胰岛素制剂的研究开发展现了更为广阔的前 景，有望在不久的将来，糖尿病人可告别每日注射用药之苦。 2 2 药物的纳米化方法 纳米粒给药体系是一种药物载体给药系统。将药物包封于纳米粒载体中，可 以缓释药物，延长药物作用时间；改变药物在体内的分布，增加药物在靶器官中 的分布的量，从而提高疗效，减少副作用；也可能用以建立一些新的给药途径， 如体内局部给药，多肽类药物的口服给药等【2 ”。 纳米粒( n a n o p a r t i c l e s ，n p ) 是指粒径为1 0 1 0 0 0 n m 的聚合物胶体体系。由于 人体最小毛细管的直径大约为4ui t i ，因此直径小于lt tn l 的纳米粒很容易通过这 些毛细管，从而通过非胃肠道途径给药可以达到缓释和在特定组织或靶位释药的 目的。纳米粒进入体循环后主要被网状内皮系统( r e s ) 中的白细胞、单核细胞以 及巨嗜细胞吞噬，从而靶向作用于r e s 系统中的肝、脾、骨髓等器官。药物纳米 化的优点在于：( 1 ) 掩盖药物不良气味及口味；( 2 ) 提高药物的稳定性；( 3 ) 防 止药物在体内的失活或减少对胃肠的刺激性；( 4 ) 使液态药物固态化，便于应用 和储存，把疏水性药物变成亲水性；( 5 ) 采用分别包囊的方法可以减少复方药物 发生相互影响；( 6 ) 缓释或控释药物，尤其对于那些毒副作用强、在体内半衰期 短和首过作用强的药物，如治疗癌症类药物、生物类药物等非常适用。此外纳米 化技术的开发可以使过去因为毒副作用强、口服活性低、注射半衰期短或体内容 易失活等因素，被认为不能使用的药物重新得到使用，扩展了新药的开发领域。 2 2 1 载体材料的选择 以可生物降解聚合物制备的纳米粒受到生物医药学领域的广泛重视，这种聚 合物包括天然和合成类聚合物，前者主要有明胶、白蛋白、卵磷脂、胆固醇、多 糖类等；后者主要有聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物、聚酯类、聚酸酐类、聚原酸 酐类等。天然高分子聚合物具有很多优点，但其分子结构较固定、性质单一。而 对于合成类聚合物，可根据治疗目的，通过改变可降解聚合物单体的比例和聚合 反应条件来调节聚合物的降解，改善药物的释放性能，提高疗效，降低毒副作用 【2 8 1 ，此类聚合物正日益用作载药系统，而且，也可以对这类高分子材料纳米粒进 行表面修饰以改善其体内行为，如生物粘附性天然多糖包衣以增加纳米粒的生物 粘附性，促进口服给药胃肠道吸收1 2 。 目前，已有多种可生物降解的聚合物，分子量及聚合嵌段比是衡量聚酯特性 第二章文献综述 的重要指标，它们影响着聚合物体内降解释药行为，从而对药效产生很大的影响 3 0 o 根据胰岛素口服给药剂型的特点，要求聚酯降解速度尽量快，且其琉水性不 易过大以免影响胰岛素的稳定性口”，据此，选择嵌段比为3 ，分子量为4 k d 的 p e d l l a 作为载体，预期其在体内降解速度适中口2 1 ，相对较低的疏水性以保持 胰岛索的稳定性及促进吸收的特性，且较小的分子量更便于提高该纳米粒的载药 能力闻。 2 2 2 纳米粒给药体系制备方法 制备载有肽类和蛋白质类药物的n p s 的关键是要求制备条件温和，最大限 度地保证这类稳定性很差的药物不会失活。制备蛋白质多肽类药物纳米粒的方法 很多，现综述了以下几种方法： 2 2 2 1 脂质体法 脂质体是一种具有同生物膜性质类似的磷脂双分子层结构载体，它可以和小 肠粘膜细胞膜相互作用，进而融合，促使药物尤其是小肠无法吸收的大分子药物 得以吸收。脂质体的包裹可以使胰岛素避过肠道环境的破坏而靶向于p e y e y s 区， 适当减小脂质体粒径也有利于肠道内其他途径的吸收。另外，小肠粘膜细胞也可 以通过胞饮和胞吞作用使得纳米脂质体直接吸收而不发生形态上的改变，从而使 包裹在脂质体内部的大分子蛋白类药物在小肠吸收后凭借脂质双分子层的保护 通过酶系统。 逆相蒸发法是制备水溶性大分子脂质体的常用方法，在一般情况下脂质体 的包封率比较低，在制备时其关键步骤是形成乳剂和减压蒸发除去有机溶剂。选 择适当的有机溶剂和采用适当的水相油相比，将有利于提高大分子药物的包封 率。实验发现，当油，水减4 , n 3 ：l 以下时就很难形成均一的乳剂。采用与水比 重接近的有机溶剂( 如乙醚等) 有利于乳荆的形成。而与水的比重相差较大的溶剂 ( 如氯仿) 所形成的乳剂稳定时间较短，随着减压蒸发的进行发生分层而减小药 物的包封率。 据文献报道，应用旋转薄膜蒸发法以及冻融法，胰岛素的包封率一般均低于 4 0 ，张磊等【3 4 】通过对逆相蒸发法的油相溶剂和油水的改进，使胰岛素的包封 率达至t j 7 8 5 ( n = 3 ) 。经逆相蒸发法制备得到的脂质体为乳白色混悬液，经探针 式超声后变成透明胶体溶液。随着超声时间的延长，脂质体的粒径逐渐下降，在 超声l m m 后粒径基本保持不变。长时间超声会引起脂质体中胰岛素的降解，致使 含量下降，因此实际操作中选择lm i n 为限。胰岛素纳米脂质体的平均粒径为 ( 8 3 3 士7 5 r i m ) ，多分散性指数为0 4 4 5 。在小肠以3 5 0 i u k g 的剂量直接给予胰 岛素纳米脂质体混悬液后大鼠血糖即开始降低，o 2 5 h i 缸_ 糖下降( 3 7 6 ：t ：1 3 9 ) ， 第二章文献综述 0 5 h 降低t ( 8 9 3 + 9 5 ) ，5 0 低血糖水平可以维持2 h 。胰岛素纳米脂质体给药3 h 后，大鼠血糖恢复正常水平。 此外，c h o u d h a r ik b 等 3 5 1 研究了胰岛素脂质体制备方法及脂质体中成分如 卵磷脂、胆固醇、胰岛素含量对兔子口服胰岛素脂质体后降血糖作用的影响； m a n o s r o ia 等i3 6 】用非溶剂乳化滴加法制备了胰岛素d e a e 葡聚糖复合物脂质体， 动物实验表明复合物脂质体以6 l u k g 剂量于大鼠十二指肠或结肠给药，可分别 使血糖下降1 2 和2 2 。 胰岛素脂质体的局限性在于：在制备过程中，胰岛素浓度被稀释，因此需 要增加胰岛素的剂量才能满足治疗需要；包封率低；进入体内后，稳定性 差，这些因素严重影响了口服胰岛素脂质体制剂的临床应用。 2 2 2 2w 0 w 复乳溶剂蒸发法 复孚l ( m u l t i p l ee m u l s i o n ，m e ) 是在单乳的基础上再乳化制成的一种非均相体 系。复乳有水油水型( w o w ) ，油，水，油型( o w o ) 两种，相比之下前者较常见。 从结构上可以分为内水相、油相、外水相及内外相界面膜等。 复乳是热力学不稳定体系，但其特殊的多相体系和相间隔膜的结构在药剂学 上有重要意义。概括而言，复乳有四大特征：( 1 ) 包容性。它既可以运载水溶性 药物，也可以运载脂溶性药物，又可以运载油水中均有一定溶解度的药物，甚至 界面膜也可参与运载药物；( 2 ) 缓控释性。通过调配油水体积比、乳化剂的种类 和用量，内外水相的添加剂等，实现速释和缓释控释等不同的目标；( 3 ) 保护性。 易受生理环境，尤其是胃肠道环境破坏的药物如蛋白质、氨基酸和激素等，加入 内水相或油相中加以保护，并可掩盖药物的不良气味；( 4 ) 靶向性。乳滴本身可 以被淋巴系统吸收，而且可被网状内皮系统的吞噬细胞作为外来物吞噬，有一定 的器官和组织定向性；同时，复乳中的小油滴与癌细胞间具有较强的亲和力，较 易达到靶向的要求。 复乳尚未产业化，其稳定性问题历来就是药剂工作者面临的重大挑战。复乳 的热力学不稳定性是由剂型本身所决定的，不稳定的因素有：( 1 ) 内水相闾的聚 结；( 2 ) 油相间的聚结和油膜的破裂；( 3 ) 水分子穿透油膜通道。这大大地限制了 该剂型在各领域的广泛应用。市面上目前尚无足以保证其在贮运期间的均匀性与 完整往的产品。在实验室里，即使是局部地和暂时地解决了室温放置或加速实验 的稳定性问题，也难以在剂型的外观、体外释放或生物分布方面圆满地达到产业 化的要求。稳定性问题已成为跨越试制和应用之间的最大障碍。 马利敏等d 7 1 采用复乳溶剂蒸发法制备出胰岛索聚酯纳米粒，平均粒径为 1 6 7 3 6 n l n ，分布均匀。实验证实y p v a 浓度及超声时间对纳米粒粒径有较大影 第二章文献综述 响，水相p h 值、p v a 浓度、超声时间及胰岛素浓度对胰岛素包封率有明显影响。 潘研等 3 8 1 曾就可生物降解乳酸羟基乙酸共g p o l y ( 1 a c t i c c o g l y c o l i ca c i d ) p l g a 纳米粒作为大分子蛋白质类口服给药系统的可能性进行探索。他们采用复 乳溶剂挥发法制备胰岛素乳酸羟基乙酸共聚物纳米粒( i n s p l g a n p s ) ；平均粒 径为1 4 9 6 n m ，多分散度为0 0 9 ，包封率为4 2 8 ；同时对影响包封率的因素考察 中发现，制备中用减压旋转蒸发与磁力搅拌挥发有机溶剂相比，提高了包封率， 内水相中含0 5 p v a 可提高胰岛素的包封率，因而在减压蒸发且内水相中加入 o 5 p v a 的条件下，对影响包封率的其他各因素进行了考察。当乳化剂的浓度 较高，p l g a 用量较少，胰岛素的浓度较低，胰岛素溶液的p h 值接近等电点( p i - - - - - 5 3 ) 时包封率较高。同时抗体捕捉实验发现纳米粒主要以吸附方式载药；胰岛 素的体外释放分为两相； 1 0 i u k g 的剂量大鼠给药，4 h 后血糖浓度显著降低 ( p 1 0 0 次) 暴露于激光中，皮肤 透过性将增力1 1 1 0 0 倍以上。原理是借激光在病人皮肤处除去角质但不显著损伤表 皮层，再在该处给以药物治疗。有研究者认为，激光能促进透皮吸收是多种治疗 药物透皮给药中较好的方法。 ( 4 ) 电致孔法电致扎法是采用瞬时的高电压脉冲电场在细胞膜等脂质双分 子层形成暂时的、可逆的亲水性孔道而增加细胞及组织膜的渗透性的过程。利用 电致孔法可以将大分子量的化合物如质体、d n a 等导入细胞，实现细胞融合和基 因传染等。电致孔法增加皮肤渗透性的机制可能是：应用瞬时电脉冲改变皮肤 角质层脂质分子的定向排列，形成可渗透性的孔道，这种孔道是暂时的，当脉冲 电场结束时，孔道关闭，皮肤渗透性可逆地恢复。电致孔法透皮给药过程中， 除了电致：l i j i 起皮肤渗透性增加外，荷电分子也受电场力的作用，在电场力作用 第二章文献综述 f 转运。 2 5 ，3 3 药剂学方法 ( 1 ) 透皮吸收促进剂透皮吸收促进剂是指能够渗透进入皮肤并降低药物通 过皮肤时所受阻力的材料。它们应能可逆地降低皮肤的屏障性能，而又不损害皮 肤的其他功能。理想的透皮吸收促进剂应具备的条件是：对皮肤及机体无药理作 用、无毒、无刺激及无过敏反应；应用后立即起作用，去除后皮肤能恢复f 常的 屏障功能；不引起体内物质通过皮肤的损失；不与药物及其他附加剂产生物理化 学作用：无色、无臭。 ( 2 ) 制成纳米粒制剂纳米粒制剂可改善药物对皮肤的通透性。纳米粒作为经 皮给药的载体具有显著的促透效果，尤其对多肽和蛋白质类大分子药物。纳米粒 作为载体透皮结药有5 个优点：增溶作用：具有长效缓释作用：可降低药 物的毒性；可提高药物的稳定性；具有靶向件；纳米粒可促进表皮及真皮组 织的吸收。增加药物对角质层的穿透性，可增加药物的局部有效性，而且亦可减 轻药物的全身作用“。 2 5 4 纳米药物的透皮给药最耨研究进展 近年来口服和注射药物纳米制剂的研究表明以高分子纳米材料和纳米化技 术为基础的药物纳米粒子在药物控释、提高生物利用度、延长药物在血液中的循 环时间、解决疏水性药物在体内运转困难及靶向给药等方面呈现出独特的功效 性，而且表现出其它制剂无法达到的效应，如长期控释和靶向性等，尽管机理还 不很清楚，但高分子载药纳米球在体内运转的独特功效性得到了证实。纳米药物 粒子经皮吸收的研究主要集中在聚氰基丙烯酸丁酯纳米粒、固态质脂纳米粒及壳 聚糖纳米粒体系。 2 5 4 1 聚氰基丙烯酸丁酯纳米粒( p a c a n ) 国内外已有不少聚氰基丙烯酸酯纳米粒的研究报道，证明其具有人体可亲和 性、器官靶向性、生物可降解性、缓释性和无毒等特点。 为了明确纳米粒促进药物经膜或皮肤的传递效应，k r e u t e r 等人“”对负载不 同药物( 7 5 s e n o r c h o l e s t e n o l ，卡托普利，亚甲基兰， 氢化可的松等) 的聚 氰基丙烯酸丁酯纳米粒( 1 0 0 3 0 0 n m ) 进行了经膜及经动物皮肤的渗透试验。通 过比较上述几种药物的p a c a n 乳液及溶液经皮或膜的渗透效果，发现p a c a n 对 7 5 s e n o r c h o l e s t e n o l 有促透作用，而对卡托普利、皿甲基兰、氢化可的松等 药物没有促透作用。这是由于 7 5 s e o r c b o l e s t e n o l 极难溶于水，若将药物直接 制成表面活性剂胶束溶液进行释放，表面活性剂会造成界面障碍，从而减弱药物 第二章文献综述 的释放，但纳米粒就可以使药物通过膜直接释放并有较高的释放速率。可见聚 氰基丙烯酸酯纳米粒对负载药物的促透作用并非普遍效应，而是与药物与聚合 物、聚合物纳米粒与膜或皮肤间的相互作用有关，还与药物的性质、浓度及分子 量的大小有关，而且纳米粒对不同药物有着促透、缓释或控释等不同作用。 2 5 4 2 固态脂质纳米粒( s l n ) 固态脂质纳米粒作为药物载体早就得到了研究和应用，但都集中在药物非肠 道给药、维持药物释放和药物靶向方面的研究，在皮肤给药上的应用仅在近几年 开始得到了研究。脂质体的促进药物经皮吸收功能已经得到了公认，与脂质体相 比，固态脂质纳米粒在药物经皮吸收中具有更好的药物传递性能，呈现出的优点 是：( 1 ) 保持位置稳定性；( 2 ) 较高的药物负载率( 3 ) 固态基质能够保持药物 释放，使皮肤表面及皮肤组织中长时间保持较高的药物浓度；( 4 ) 提高药物的稳 定性并减少药物对皮肤的刺激性；( 5 ) 髓够在皮肤表面成膜，从而起到封闭作用。 减少表皮水分的流失，有利于药物经皮渗透；( 6 ) 较小尺寸的纳米粒能够与角质 层紧密接触，而且其较高的表面积，大大地增加了药物与角质层的接触时间和面 积，有利于药物的经皮吸收。 固态脂质纳米粒的制备方法已经有相应的专利报道f 5 2 】，主要过程是把脂质 ( 如山嵛酸甘油酯、十六烷基棕榈酸酯等) 在8 5 下熔融，然后加入药物，将 含有药物的热脂质分散到8 5 的乳化剂溶液中进行预混合，再将预混物通过一个 高压均化器，在8 5 。c ，5 1 0 7 p a 下进行两个循环，即得至u s l n 的分散液。这种s l n 的分散液能够较好地与水凝胶或油水乳膏相复合，形成适于皮肤表面应用的凝 胶剂或霜剂。s l n 能够稳定地分散在水凝胶或油水乳膏相中，粒径略有增大， 但聚并现象很少。那些非电荷或带弱电荷的聚合物如胶原、纤维素等与s l n 间的 相互作用弱，较适合于作s l n 分散液的增稠剂，能够获得较理想的增稠效果。 j e n n i n g 等t s 3 s 4 l 采用上述方法对负载有维生素a 的固态脂质纳米粒( 2 0 0 n m 5 0 0 n r n ) 应用到皮肤上的药物释放、封闭性质及靶向性进行了研究，并与维生素a 的纳米乳液制荆进行了对比。实验证明固态脂质纳米粒具有促进药物在皮肤中的 吸收并提高靶向性的功能。较小尺寸的s l n ( 2 0 0 h m 以下) 能够渗入到皮肤的角 质层内，与角质层紧密接触，引起角质层结构重组，从而促进了药物经皮渗透和 在表皮部位的靶向聚集。可见，固态脂质纳米粒作为药物载体，可提高药物释放 速率，促进药物经皮吸收并具有靶向性，因此