《阿奇霉素明胶微球体外释放特性的研究（论文）8200字》

页一、背景研究1.1阿奇霉素成分介绍该品主要成份为阿奇霉素，其化学名称为(2R，3S，4R，5R，8R，10R，11R，12S，13S，14R)-13-[(2，6-二脱氧-3-C-甲基-3-O-甲基-核-已吡喃糖基)氧]-2-乙基-3，4，10-三羟基-3，5，6，8，10，12，14-七甲基-11-[[3，4，6-三脱氧-3-(二甲氨基)-木-已吡喃糖基]氧]-1-氧杂-6-氮杂环十五烷-15-酮。阿奇霉素（AZM)是在红霉素A内酯环的9位内插入一个含有取代甲基氮原子的大环内酯类新抗生素。作为第一个15元大环内酯类抗生素，由于在环中插入了氮原子，也称为氮环内酯类抗生素。阿奇霉素由南斯拉夫普利瓦公司创制，1988年首先在南斯拉夫上市，1992年在美国上市，1993年收入美国药典。阿奇霉素为白色或类白色结晶性粉末；无臭，苦味。在甲醇、丙酮、三氯甲烷、无水乙醇或稀盐酸中易溶，在水中几乎不溶。实验测得阿奇霉素的熔点是113〜115°C。在光照和热环境中较稳定，但高热易发生分解。阿奇霉素是大环内酯类的抗生素，它的功效主要是控制细菌的蛋白，达到抑制细菌和杀灭细菌的目的。在临床中，阿奇霉素的作用体现在治疗呼吸道感染，无论是上呼吸道感染表现为鼻窦炎、咽炎、扁桃体炎等等，还是下呼吸道的感染，像支气管炎、肺炎，这些都可以通过阿奇霉素进行治疗。而且还可以治疗皮肤和软组织的感染，对于男女的性病，有一部分可以通过阿奇霉素进行调整和治疗。阿奇霉素在临床，它的抗菌谱相对头孢类较窄，主要作为头孢类的一个补充制剂在临床中应用。1.2适应症状1.2.1.化脓性链球菌引起的急性咽炎、急性扁桃体炎。1.2.2.敏感细菌引起的鼻窦炎、中耳炎、急性支气管炎、慢性支气管炎急性发作。1.2.3.肺炎链球菌、流感嗜血杆菌以及肺炎支原体所致的肺炎。1.2.4.沙眼衣原体及非多种耐药淋病奈瑟菌所致的尿道炎和宫颈炎。1.2.5.敏感细菌引起的皮肤软组织感染。1.3阿奇霉素药理学特点阿奇霉素通过与50s核糖体次单位结合阻断肽的移位,阻止细菌多肽的合成，除与红霉素有相似的抗菌谱外，对某些对红霉素不敏感的致病菌亦有较强的活性，阿奇霉素比红霉素有更大的抗生素后效应，停药后其有效抗菌作用至少还可维持10d，同时与红霉素之间存在着交叉耐药性。对革兰阴性球菌、杆菌、厌氧菌以及细胞内病原菌和支原体有强大的抗菌活性，对革兰阳性菌具更强抗菌活性。对流感嗜血杆菌、淋球菌的作用比红霉素强4倍，对军团菌强2倍，对绝大多数革兰阴性菌的MIC对梭状芽胞杆菌的作用也强于红霉素，对支原体、衣原体则与红霉素相当或较强。阿奇霉素对流感嗜血杆菌能快速杀灭99.9%流感嗜血杆菌，而红霉素的MIU为4〜8，罗希红霉素抗流感嗜血杆菌的活性比阿奇霉素低4〜8倍。阿奇霉素对病原菌有选择性杀菌作用，高组织浓度时对肺炎球菌、肺炎杆菌、流感杆菌及大肠杆菌等均呈体内杀菌活性，对表葡球菌、化脓性链球菌、肺炎链球菌杀菌作用均较强，而对葡萄球菌和多数革兰阴性菌无杀菌作用。阿奇霉素的抗菌活性与pH值有关，随pH增高而增强，溶酶体内低pH导致阿奇霉素活性降低，金葡菌、肠道菌属影响显著，但绿脓链球菌和肺炎链球菌受其影响甚小。1.4阿奇霉素药动学特点阿奇霉素在胃酸环境比红霉素稳定300倍，能迅速并高浓度地积聚在许多类型的细胞中，如多形核白细胞、单核白细胞、小泡巨噬细胞和成纤维细胞等。阿奇霉素生物利用度为37%，而红霉素仅为35±2.5%，蛋白结合率7〜50%,阿奇霉素血清蛋白结合率随血药浓度的增加而降低，血药浓度从5ug/mL增加至0.5ugmL时，血清蛋白的结合率则由50%降低至12%。阿奇霉素组织分布广，由于质子化的叔氨基的存在，对组织有较高亲合力，选择性强，组织浓度高于血浓度10〜100倍，组织半衰期2〜4d。肺、肝、肾、淋巴组织、扁桃体、前列腺中药物浓度较高，但肌肉、骨和脂肪浓度较低，具有明显的靶效应，可向感染病灶定向转运，炎症部位浓度比非炎症部位高达6倍以上。阿奇霉素体内分布呈多相，主要经肝脏N-脱甲基化代谢，代谢物无抗菌活性，大部分经胆道和粪便排泄。1.5阿奇霉素的临床应用幼儿上呼吸道感染如急性扁桃体炎、急性咽炎、急性鼻咽炎。低热、流涕、鼻塞、轻咳、打喷嚏、腹泻或轻度呕吐等，鼻黏膜充血水肿，分泌物增多，咽部稍红，颈部或颌下淋巴结可轻度肿大，严重是会高烧等。阿奇霉素是临床经常选用的一种广谱的大环内酯类的抗生素。对临床上经常见到的呼吸道、泌尿道，以及皮肤软组织的感染，治疗的效果非常不错。而且阿奇霉素还有一个特点，就是对临床的衣原体和支原体的感染效果很好。衣原体的感染，比如沙眼，另外支原体，近年来在儿童当中支原体肺炎的发生也是时有发生，所以阿奇霉素对于儿童的支原体的感染、支原体肺炎，效果也是不错的。总体来说，阿奇霉素还是广谱的抗细菌，抗支原体、衣原体的大环内酯类的用药。主要应用于呼吸道、泌尿系统、皮肤、软组织等部位的感染。上呼吸道感染（简称上感）是小儿常见病，其主要病原是病毒，哮喘儿如罹患上感很容易诱发哮喘急性发作，研究显示病毒性上感时局部白三烯C4水平升高，认为病毒感染诱发白三烯释放增加与喘鸣和气道炎症细胞浸润有关。小儿上感时血、尿水平较少见。阿奇霉素应用于敏感微生物所致的呼吸道、皮肤和软组织感染，疗效高、耐受性好。因其具有很好的细胞渗透能力，也常用于细胞内病原体所致感染疾病的治疗，阿奇霉素已经获准的新适应症有非淋病奈瑟氏球菌性尿道炎和沙眼。目前已经或正在进行临床实验，以评价其对动脉粥样硬化、根除幽门螺杆菌、胃肠道感染、囊性纤维化和疟疾等的疗效。上呼吸道感染是比较常见的临床疾病，主要指的是鼻咽部的一些感染，感染的病原体是非常多的，比较常见的有病毒、细菌、支原体、真菌等，大多数的感染是有一些自限性的，比如病毒感染，三到五天以后是可以有效自愈的。如果上呼吸道感染的病原体来自于支原体，可以考虑使用阿奇霉素进行治疗，其他的一些病原体感染使用阿奇霉素治疗，是没有效果的，属于滥用抗生素的一种。1.6阿奇霉素其他应用阿奇霉素治疗上呼吸道感染优于青霉素，治疗下呼吸道感染优于头孢克罗。III期临床表明，阿奇霉素能显著改善囊性纤维化患者的肺功能。小剂量口服预防球菌性肺炎，可使发病率降低94%。大环内酯类抗生素对弥散型泛细支气管炎的作用已被假定与其具有抗炎活性有关，尤其是阿奇霉素能减少慢性冠状动脉疾病患者的炎症标志物。有一项对200例急性下呼吸道感染的治疗研究比较了阿奇霉素与罗红霉素的疗效、安全性和耐药性：阿奇霉素组连续服用3天，临床观察治愈或改善率为91.2%，细菌清除率为92.5%,罗红霉素组连续服用10天，临床观察治愈或改善率为82.11%，细菌清除率为81.2%。阿奇霉素组不良反应发生率低，而病人耐受性良好，无中途停药者；罗红霉素组则因患者恶心呕吐及消化不良而2人中途停药。阿奇霉素也广泛用于皮肤、软组织感染。治疗皮肤和软组织感染优于头孢氨苄，1995年阿奇霉素被世界卫生组织(WHO)列为皮肤病及性病治疗首选药。皮肤及软组织感染又称皮肤及皮肤结构感染,是化脓性致病菌侵犯表皮、真皮和皮下组织引起的炎症性疾病。阿奇霉素用于敏感细菌所引起的支气管炎、肺炎；皮肤和软组织感染、扁桃体炎等上呼吸道感染、男女性传播疾病中由沙眼衣原体所致的单纯性生殖器感染及由非多重耐药淋球菌所致的感染。口服阿奇霉素后，广泛分布于全身；生物利用度约37％，2-3小时血浆药浓度达峰。血浆消除半衰期接近于组织消除半衰期，为2-4天。老年志愿者（>65岁）采用5日给药疗法后，其AUC值稍高于年轻志愿者（<40岁），但无临床意义，故本品无需剂量调整。动物试验表明，吞噬细胞中存在高浓度阿奇霉素。试验模型发现，活化吞噬细胞比非活化吞噬细胞释放出更高浓度的阿奇霉素。该动物模型结果说明高浓度的阿奇霉素可被释放到感染部位。口服本品后，阿奇霉素广泛分布于全身；生物利用度约37％，2～3小时血浆药浓度达峰。血浆消除半衰期接近于组织消除半衰期，为2～4天。人体药代动力学研究表明，阿奇霉素组织浓度远高于血浆浓度（高出最大血浆浓度的50倍），单次给药500mg，肺、扁桃体及前列腺等靶组织内浓度高于大多数常见病原体的MIC90。每日口服阿奇霉素600mg，第1天和第22天的血药峰浓度分别为0.33μg/ml和0.55μg/ml。播散性鸟型胞内分支杆菌复合体主要感染白细胞，阿奇霉素在白细胞中的平均峰浓度为252μg/ml（±49%），稳态下其浓度24小时均可保持在146μg/ml（±33%）以上。约12％的静脉给药剂量在3天内以原形从尿中排出，且大部分在最初24小时内排出。阿奇霉素口服后主要以原形经胆道排出。人胆汁中可见高浓度的阿奇霉素及10种代谢物。比较组织的HPLC及微生物含量测定的结果，发现代谢产物不具有抗菌活性。轻、中度肾功能不全（肾小球滤过率为10-80ml/min）患者口服阿奇霉素单剂1g后，其药代动力学无明显变化。严重肾功能不全（肾小球滤过率<10ml/min）患者的药代动力学参数与肾功能正常者相比有统计学上的显著差异，轻度肾功能不全患者（肌酐清除率＞40ml/min），其血浆药代动力学与肾功能正常者相比无明显变化。尚无严重肾功能不全患者使用本品的药代动力学资料。轻度（A级）和中度（B级）肝功能不全患者，其血浆药代动力学与肝功能正常者无明显区别，但这些患者尿中阿奇霉素回收率明显增加，这可能与代偿有关。二、研究内容与意义2.1微球给药系统的研究进展微球技术作为一种新型给药技术，首先通过调节和控制药物的释放速度实现长效的目的，同时又能保护药物，特别是蛋白质、多肽类药物免遭破坏，掩盖药物的不良口味，减少给药次数和药物刺激，降低毒性和副作用，提高疗效。按照制备过程的差异，微球的制备方法可分为三大类：化学法(包括聚合法和交联法)、物理化学法和物理法。方法将326例急性上呼吸道感染患者分为痰热清组89例，用痰热清注射液20ml静滴1次/d，阿奇霉素组237例，用阿奇霉素针0.5g静滴1次/d。二组常规给予对症、支持治疗。比较二组不良反应发生率、疗效、用药时间。结果二组不良反应发生率，痰热清组3.4%，阿奇霉素组18.2%，比较差异有统计学意义(P<0.01)。二组疗效体温恢复正常的时间、上呼吸道症状缓解时间、用药天数比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论痰热清治疗急性上呼吸道感染疗效确切不仅不良反应发生率低而且还减少抗生素的使用，相应减少了抗生素耐药的发生。以聚乳酸为载体材料制备阿奇霉素微球并考察其体外释药特性。方法采用乳化溶剂挥发法制备并对其形态、粒径、包封率、结构和质量、体外释药特性等进行研究。结果微球外观形态为类球形实体粒径分布较均匀平均粒径三批载药微球的包封率为(68.3±1.28)%体外释药符合方程，差示扫描热分析证明微球的形成。结论本实验筛选的最佳处方工艺可制备性质优良的阿奇霉素肺靶向聚乳酸微球。聚合法是把单体化合物分散到一定的介质中使其发生聚合(加聚或缩聚)反应形成微球，包括乳液聚合、无皂乳液聚合、悬浮聚合、分散聚合、沉淀聚合、种子聚合、活性膨胀聚合等，不同方法制得的微球的直径范围各异，但一般比物理化学法制得的小且均匀。该法只能得到合成高分子微球。交联法是把聚合物或其溶液分散到另一种液体中形成球状液滴，再加化学交联剂使其交联成固态的微球。物理化学法则是通过改变条件使聚合物材料的溶液析出固体形成微球，包括乳化/凝聚/抽提/蒸发法、凝聚法(包括单凝聚和复凝聚)和喷雾干燥法等。物理法是用外力使材料分割成微球，主要包括机械法。目前制备微球的载体材料很多，主要分为天然高分子微球(如淀粉微球、白蛋白微球、明胶微球、壳聚糖等)和合成聚合物微球(如聚乳酸微球)。本研究选用明胶作为微球的载体材料，是考虑到与其他载体材料相比，首先明胶是最廉价易得的高分子化合物，廉价具有很大的优势，可以大大降低生产的成本，从而创造更大的价值，提高经济效益。其次，据文献报道，明胶在体内与其他载体材料相比降解速度比较快。由于本品采用口服给药，口服之后需要在短时间之内释放药物。综上，本研究选用明胶作为载体材料。考虑到本实验室的具体情况，分别考察过用乳化缩聚法、单凝聚法和复凝聚法制备微球，结果显示，采用单凝聚法制备得道的微球粒径分布大，微球不圆整；用复凝聚法很难制备得到微球；而采用乳化缩聚法制备得到的微球粒径分布小，圆整，粒径大小可控。所以本实验最终确定釆用乳化缩聚法制备阿奇霉素明胶微球。早在20年代，已经有人发现微粒材料可以用于生物学研究(如血液循环、凝集测试），因此不久后，聚合物微球就被用于生物领域。上世纪30年代已经产生了离子交换技术，具有吸附、离子交换特性的聚合物微球于是被用作离子交换剂，用于色谱、催化剂等领域。50到60年代时，聚苯乙烯、聚丙烯酰胺和多糖类微球被用作柱层析的填充剂。1963年，人们用聚合物微球作支持体首次实现了固相合成多肽。60年代后，微球被用于体内诊断和放射治疗。到了70年代，人们用类似的悬浮法制备了硅胶微球，也用于色谱柱填充；聚合物微球支持体的应用也大大促进了固定化酶和亲和色谱的发展。目前有关微球应用的报道很多，很多微球产品已经进入市场，包括米诺环素可吸收性微球、美国Genetech公司的生长素、日本武田公司的亮丙瑞林微球等。其中亮丙瑞林微球缓释时间长达6个月，仅治疗与激素相关肿瘤的醋酸亮丙瑞林一个产品，2006年在美国市场的年销售额就达6.99亿美元，充分显示了这类产品的潜力。2.2微型包囊技术微囊与微球技术是近30年来应用于药物制剂的新工艺、新技术，系使用天然的或合成的高分子材料为囊材，将固体或液体药物包裹成微型小囊，也可使药物溶解或分散在高分子材料基质中，形成实心的固体骨架物微球。将药物微囊(球)化后，不仅能掩盖药物的不良气味及味道，还能提高药物的稳定性，防止药物在胃内失活或减少对胃的刺激性，使液态药物固态化，防止药物配伍变化，控制药物的释放速度与释放部位等以聚丙烯酸树脂IV为囊材，采用液中干燥法制备盐酸小檗碱微囊，可有效掩盖其苦味，改善患者服药的顺应性。金方等釆用液体球形结聚技术，制备洛芬-丙烯酸缓释微球，释药性能好，降低了对胃肠道刺激。通过仪器及试剂分析阿奇霉素微球的含量，分析结果在客观条件下的的反应及影响。实验的最大特点是首先将阿奇霉素制备成微球制剂,经过相关的理化性质考察之后再进一步以阿奇霉素微球为中间体制备成干混悬剂。由于阿奇霉素是一种几乎不溶于水的难溶性药物,生物利用度很低,我们首先将其包裹在微球中,口服时被包裹在微球中的阿奇霉素不会在口中马上释放,这样不仅可以提高生物利用度,更可以有效的掩盖其苦味。通过进一步将其制备成干混悬剂,并加入适量的矫味剂,可以起到双重掩盖苦味的效果。所以，通过添加适当的辅料和采用适当的技术可以掩盖药物的苦味，提高患者用药的顺应性。采用何种掩盖苦味方法应根据药物性质和所需剂型来选择，而且添加辅料和掩味技术是否影响药物的效应都必须考虑。三、工艺研究3.1研究内容微球(microspheres)是指药物分子分散在高分子聚合物载体中而形成的微粒分散体系。微球的制备方法有很多种，常用的方法主要有单凝聚法、复凝聚法、溶剂非溶剂法、辐射交联法、乳化缩聚法及喷雾干燥法等。比较这几种制备方法的特点可知，溶剂非溶剂法要求药物在高分子溶剂中溶解性好并在非溶剂中不溶解，也不起反应，而阿奇霉素在非溶剂中有一定的溶解度，且有机溶剂毒性大，费用高，不适合大生产；辐射交联法需经Y射线照射发生交联，实验条件无法达到；由于本实验所制备的微球采用口服吸收，微球粒径较大，虽然阿奇霉素不溶于水，但是通过一定的预实验，阿奇霉素仍然可以在混悬状态被包裹在微球之中，制备条件易达到，简便易行，故本研究采用乳化缩聚法制备明胶微球。本章实验是以A型明胶为载体材料，以微球的粒径、载药量、包封率等参数为指标，对微球制备过程中影响其质量的各种因素进行了考察，拟探索阿奇霉素明胶微球的最佳制备工艺条件。药物口服剂型给药方便且成本低，是目前最普遍的给药方式，但是像阿奇霉素这样的药物具有难耐的苦味，临床上给患者服用带来了极大的不便。将阿奇霉素制作成片剂、胶囊剂、干混悬剂等剂型应用于临床已经是屡见不鲜的事情了，但是作为给儿童服用的剂型，我们不仅要考虑到它的服用是否方便，而且还有一个服用的口感问题在里面，不加修饰的阿奇霉素口服的时候是非常苦的，这就给儿童服用带来了很大程度上的不便，所以基于改善儿童服用的口感，我们就要做成更加适合儿童服用的剂型。这样不仅给病人带来了方便，还会大大的提高经济效益。基于阿奇霉素和微球制剂各自本身的特点，我们将二者有机的结合起来。首先我们将阿奇霉素做成微球中间体，然后再制备成干混悬剂，这是其他研究工作者没有做过的。制备微球可以将阿奇霉素包裹在载体材料中，不仅可以掩盖其苦味，还可以降低对胃肠道刺激，降低了毒副作用。而且在将阿奇霉素微球制备成干混悬剂的时候还可以继续加以修饰，加入各种矫味剂，进一步改善口感达到双重掩盖苦味的效果。3.2仪器与方法3.2.1仪器电热恒温水浴锅；电动搅拌器；鼓风干燥箱；循环水式真空泵；CSB6L-180L超声波清洗器；JA2003型电子天平；光学显微镜；3.2.2试剂异丙醇、乙醚、戊二醛、液状石蜡等试剂均为分析纯。交联法是把聚合物或其溶液分散到另一种液体中形成球状液滴，再加化学交联剂使其交联成固态的微球。物理化学法则是通过改变条件使聚合物材料的溶液析出固体形成微球，包括乳化一凝聚/抽提/蒸发法、凝聚法(包括单凝聚和复凝聚)和喷雾干燥法等。3.3方法3.3.1阿奇霉素微球的制备称取阿奇霉素原料及辅料（质量比1:9）的处方量，将水加热至60-75℃，加入缓释剂、稀释剂、粘合剂，搅拌均匀即得。用乳化缩聚法在搅拌下将含药物的明胶溶液加入30ml含石蜡乳化剂中。将溶液置于50℃恒温水浴中，搅拌乳化10min，冷却至5℃以下，加入6ml甲醛，继续搅拌固化60min，用30ml异丙醇脱水，搅拌10min，过滤，用异丙醇和乙醚洗涤，干燥筛分，得到白色的微球状粉末。3.3.2阿奇霉素明胶微球体外释放的检测分别称取一定量的阿奇霉素原料和阿奇霉素明胶微球。将空白明胶微球置于锥形瓶中，加入释放介质。经过一定时间后，在245nm波长下溶解测定。结果表明，空白明胶微球无干扰。将阿奇霉素明胶微球和空白明胶微球包裹在透析袋中，悬浮在释放介质中，其吸收曲线发生明显变化，影响透析袋中溶解物质的吸收。由于在200nm处的干扰吸收等于250nm处的干扰吸收，因此采用双波长法对阿奇霉素明胶微球进行定量分析。图1不同波长体外释放曲线3.2.3释放模型拟合在37℃水浴条件下，聚合物初始浓度10mg/mL，理论载药量8%，缓冲溶液pH为5.3，6.4以及6.8的囊泡空壳和阿奇霉素明胶微球。投料比（%）缓冲溶液pHSize(d/nm)PDISize(d/nm)PDI透析前透析后05.330.20.1931.60.1606.433.50.1734.30.2506.833.50.0933.70.1385.328.40.0740.00.3186.432.30.1239.50.3786.832.