药物传送中的纳米混悬液

[11 ] 　El Maghraby GM , Williams AC , Barry BW. Interactions of surfactants (edge activators) and skin penetration enhancers with liposomes[J ] . Int J Pharm , 2004 , 276 (1/ 2) :143 - 161. [12 ] 　Wolka AM , Rytting J H , Reed BL , et al . The interaction of the penetration enhancer DDAIP with a phospholipids model membrane[J ] . Int J Pharm , 2004 , 271 (1/ 2) :5 - 10. [13 ] 　Trotta M , Peira E , Debernardi F , et al . Elastic liposomes for skin delivery of dipotassium glycyrrhizinate [J ] . Int J Pharm , 2002 , 241 (2) :319 - 327. [14 ] 　Tran R , Ho S , Dea P. Effect of ethanol on lipid bilayers with and without cholesterol : the distearoylphosphatidyl2 choline system[J ] . Biophys Chem , 2004 ,110 (1/ 2) :39 - 47. [15 ] 　Hashizaki K, Taguchi H , Itoh C , et al . Effects of poly (ethylene glycol) ( PEG) chain length of PEG2lipid on the permeability of liposomal bilayer membranes [ J ] . Chem Pharm Bull (Tokyo) , 2003 , 51 (7) :815 - 820. [16 ] 　Dhoot NO , Wheatley MA. Microencapsulated liposomes in controlled drug delivery : strategies to modulate drug release and eliminate the burst effect [J ] . J Pharm Sci , 2003 , 92 (3) :679 - 689. [17 ] 　Nishijo J , Mizuno H. Interactions of cyclodextrins with DPPC liposomes. Differential scanning calorimetry studies [J ] . Chem Pharm Bull ( Tokyo) , 1998 , 46 (1) : 120 - 124. 药物传送中的纳米混悬液 艾 　萍 , 金义光编译 　王 　林校 (军事医学科学院放射医学研究所 , 北京 　100850) 摘要 : 目前 ,许多候选新药因不溶于水 ,生物利用度低而放弃研发。应用结晶纳米混悬液可解决药 物的溶解问题 ,改善药代动力学特征。纳米混悬液可通过匀化、湿磨等方法制备 ,在口服、注射、肺 部及中枢神经系统给药中都发挥着优势。该技术为未来药物研究提供了新方法。 关键词 : 药物传送 ; 纳米混悬液 中图分类号 : R943 　文献标识码 : A 　文章编号 : 100120971 (2005) 0120061203 　收稿日期 :2004211217 　　药物纳米混悬液与纳米粒和固体脂质纳米粒不 同 ,它是用表面活性剂稳定的纯药物粒子组成的亚 微米级胶体分散系。目前 ,新药高通量筛选得到的 化合物经常分子量大、脂溶性强 ,因而溶解度不佳。 纳米混悬液能有效地解决药物的溶解问题 ,近来该 领域研究极为活跃。 1 　适用范围 与脂质体、乳剂等脂质系统相似 ,纳米混悬液技 术可用于水不溶而脂溶性强的化合物。另外 ,它还 适用于水油都不溶的化合物 ,后者一般晶格能大 ,熔 点高。纳米混悬液解决了非溶解必需的药物传送问 题。致密的固体粒子载药量大 ,适合大剂量给药。 同时高载药量可减少给药体积 ,对只能小体积给药 的肌注和眼部给药很重要。通常用过量助溶剂增溶 不溶性药物的方法会带来毒性 ,用溶剂分散法制备 的纳米混悬液不会有助溶剂的毒副作用 ,而使一些 曾被放弃的候选药物又得以应用。纳米混悬液的微 粒特性可改变药物静注的药代动力学特征 ,有高效 低毒的效果 ;粒子变小促进溶出 ,能解决许多与口服 生物利用度低相关的问题 ;药物呈固态可使其化学 稳定 ;小粒子沉降慢 ,使其物理稳定。 2 　制剂理论 纳米粒可通过分子沉积或微米级粒子破碎获 得 ,该过程产生新表面ΔA ,并需消耗自由能ΔG ,其 中ΔG =γs/ l·ΔA 。系统具有减少表面积增加的趋 势 ,并会通过晶核溶解或粒子聚集达到 ,而表面活性 剂可降低γs/ l ,抑制这种趋势。离子和非离子表面 活性剂有互补作用 :前者加强粒子间静电排斥 ,后者 增强空间排斥 ,防止聚集。因为粒子靠得太近也会 产生聚集 ,所以粒子间需要高能屏障。非离子聚合 物的疏水链可包裹粒子 ,而亲水端朝向水 ,可达到此 目的。聚合物的包裹有抑制晶体成长和减小粒径的 双重功效。熵意义的空间作用比静电排斥作用对温 度更敏感 ,因此只用聚合物稳定的混悬液会因温度 ·16·国外医学药学分册 　2005 年 2 月 　第 32 卷 第 1 期 变化而遭破坏。在离子表面活性剂稳定的混悬液中 加入中性聚合物会促进离子表面活性剂进一步覆盖 粒子表面。因为聚合物使离子表面活性剂的自排斥 作用减小 ,更容易靠近粒子表面。无论粒子性质如 何 ,胶体的稳定性主要由影响斥力势能的表面活性 剂来决定。 3 　工艺研究 纳米混悬液的形成有两个阶段 :晶核形成和成 长。只有晶核形成快而成长慢才能得到最小粒径的 稳定混悬液。两个阶段都受温度影响 ,理想的成核 温度应低于成长温度。少量药物溶于与水互溶的溶 剂 ,再与水快速混合而产生的高过饱和度会使药物 自发成核。随着晶核周围过饱和程度降低 ,晶核成 长变慢。进一步减小粒径可以有两种途径 : (1) 过饱 和条件下晶癖 (crystal habit) 或晶体外观会成针状或 树枝状 ,易破碎 ,形成新晶核 ; (2)结晶的快速生长会 带来杂质和产生错位。树枝态和结晶缺陷都可通过 匀化进一步减小粒径。 匀化法是迫使混悬液在高压下通过带小孔的 阀 ,高速流动的混悬液中的水蒸汽泡经过阀时崩塌 形成的空穴诱导震波 ,将粒子破碎。理论上纯粹晶 体比普通晶体的张力强度大 100～1 000 倍。不过晶 体中的断层和杂质会减弱机械张力。快速沉降产生 的缺陷晶体易被匀化机械力破碎。树枝态尺寸窄、 受力大 ,易断裂。另外 ,匀化中的机械能会使初始因 快速沉降而形成的不稳定无定形粒子变为稳定的结 晶。 湿磨法是在表面稳定剂存在的情况下通过摩擦 介质将活性成分研细。所得粒径大小由应力强度和 接触点数目决定。应力强度是摩擦珠动能的函数。 摩擦介质粒径减小可增加接触点数目。 除此之外 ,药物溶于挥发性有机溶剂后喷雾到 热水溶液中 ,在表面活性剂存在下 ,溶剂迅速挥发而 使药物沉积 ,也可得到纳米混悬液。冻干纳米混悬 液可解决物理或化学不相容问题 ,重建后粒子能恢 复原始粒径。纳米混悬液的无菌操作包括 :已灭菌 成分的无菌操作、对很小粒子产品的过滤、蒸汽或γ 射线灭菌。整个生产过程都是围绕减小粒径和灭菌 这两个单元操作的。 4 　评价方法 药用混悬液必须避免聚集。若沉降后可重新分 散并保持均匀 ,缓慢沉降也可接受。产品必须无毒 无刺激。注射用混悬液还必须无菌、无热原、通针性 好、可注射、等渗和不溶血。 测定粒度分布有许多方法 ,这些方法的操作原 则和特征各不相同 ,激光散射法方便快速 ,可大量测 定样品 ,其有效测定范围为 0. 02～2 000μm ,但因测 定的是混悬液整体而非单个粒子的粒径 ,结果需要 校正。当粒子直径小于可见光波长时 ,光学显微镜 就失去了作用 ,这时可采用场发射低压扫描电子显 微镜观察单个粒子。光子相关光谱测定快 ,但测定 范围仅 0. 02～3μm。光阻挡计数器灵敏度较低 ,截 止粒径 0. 5μm。用原子力显微镜还可以观察粒子 形态。 要获得粒径理想、粒度分布窄的纳米混悬液 ,首 先要对各种表面活性剂进行筛选 ,然后从热和机械 两方面进行加速稳定性考察。可用近红外快速估计 沉降电位 ,用差示扫描量热法和 X 射线衍射评价多 晶型物的稳定性 ,还可用近红外线监测粒径。各种 给药途径的纳米混悬液的生物利用度最终都由药物 的溶出度决定。pH值和多晶型性质会影响溶出度 , 进而影响其药代动力学。 5 　应用领域 纳米混悬液在各种给药途径中都有优势。粒径 小、表面积大可提高药物溶出度和生物利用度。微 粒的特性又使其靶向单核巨噬细胞系统。 口服纳米混悬液不但有掩味、适合吞咽困难的 儿童和老人 ,以及回避药物溶解问题的功能 ,还特别 用于增加药物吸收速度和程度。犬药代动力学研究 发现 ,达那唑的 169 nm 纳米混悬液比传统的 10μm 混悬液的 cmax和 AUC 明显大 ,生物利用度与环糊精 溶液剂相当 ,解决了 10μm 混悬液生物利用度受溶 出度限制的问题 , 绝对生物利用度达 ( 82. 3 ± 10. 1) %。有证据表明 ,纳米级萘普生可减轻胃刺 激。当其粒径从 20～30μm 减小到 270 nm 后 ,药物 吸收加快 ,胃内滞留时间缩短。混悬液粒子表面积 增加和粒径减小可增强粘膜粘附 ,延长药物在胃肠 道的滞留时间 ,从而提高了药物的生物利用度。这 种粘附效应受粒子表面电荷和纳米粒中表面活性剂 的影响。通过肠溶包衣可以解决纳米粒被唾液蛋白 包裹而影响药物吸收的问题。临床前试验表明 ,胃 肠道会摄取完整的亚微米级粒子 ,该过程主要涉及 胃肠道淋巴组织 Peyer 结的 M 细胞。这种作用能使 ·26· Foreign Medical Sciences Section on Pharmacy 　2005 Feb ; 32 (1) 纳米混悬液避免首过效应 ,实现靶向 ,治疗淋巴介导 的疾病。 水难溶性药物的注射剂中常加入过量助溶剂 , 这样会引发过敏反应和注射疼痛 ,药物也会被血液 稀释而沉淀。制成纳米混悬液可解决上述问题 ,此 技术一般用于水中溶解度每毫升低于几百微克的药 物 ,现已成功应用于抗肿瘤药、麻醉药、抗真菌药和 抗细菌药 ,以及治疗恶性高热和癌痛的药物。纳米 混悬液注射后有自身的药代动力学特点。由于其单 位体积载药量可高达 30 % ,在皮下、肌内和皮内的 贮库式传送可产生缓释效果。另外 ,纳米混悬液溶 出度明显高于微米混悬液 ,血药浓度较高 ,不过因为 其药物溶出并非瞬时发生 ,所以与溶液剂相比 ,纳米 混悬液不但载药量大 ,而且安全、无毒。 静注后不能立刻溶解的粒子会被巨噬细胞吞 噬。溶解呈 pH 依赖型的药物粒子可在吞噬溶酶体 内的较低 pH 环境中溶出。药物的脂溶性可使其穿 过吞噬溶酶体膜进入胞浆 ,并依赖浓度梯度释放到 胞外。这种静注贮库效应在药代动力学上表现为 t1/ 2延长 , cmax明显降低 ,这对那些高血药浓度时产 生毒性 ,有效性受 AUC 控制的药物很有用 ,如三唑 类抗真菌药。伊曲康唑纳米晶体混悬液临床试验的 药代动力学参数与上市的伊曲康唑 ( itraconazole , Sporanox) 溶液相比 ,前者分布容积大、清除慢、半衰 期长、AUC0～24 h大。这与单核巨噬系统贮库行为一 致 ,并且纳米混悬液耐受性更好。溶解性很差或不 能代谢成水溶性成分的药物粒子会滞留在巨噬细胞 内。用磷脂聚乙二醇修饰药物粒子表面 ,可阻碍粒 子的在体内的蛋白吸附和调理化 ,减少巨噬细胞摄 取 ,延长循环。 靶向肺深部的吸入式气溶胶平均气动学粒径要 求在 1～5μm ,这样的粒子在载体液滴中呈不均匀 分布。纳米混悬液通过增加每滴中粒子的数目 ,改 善了此情况。粒径从 4. 4μm 减小到 0. 73μm 后 ,肺 吸入剂量由 227μg 增至 421μg。Ⅰ期临床试验表 明 ,粒径 75～300 nm 的布地奈德雾化纳米晶体混悬 液与 4. 4μm 的普米克气雾剂 AUC 相当时 ,前者的 cmax和 tmax分别为后者的 2 倍和 1/ 2。纳米混悬液可 靶向肺泡巨噬细胞 ,提高靶细胞内药物浓度 ,减小全 身浓度 ,降低了潜在毒性 ,适合于肺结核的治疗 ,并 能高效杀灭细胞内原虫。纳米混悬液还能减少药物 在上呼吸道的分布 ,增加肺泡内的滞留。表面活性 剂的包裹可以减少吞噬。纳米粒通过范德华力形成 的大多孔粒子可以将吞噬作用减到最小 ,并且有极 好的吸附作用 ,使溶出达到最大。 纳米混悬液用于中枢神经系统 ,既能降低全身 毒性 ,又能增加水溶性差药物的脑内浓度。白消安 微粒小鼠鞘内注射后有明显功效 ,对肿瘤性脑膜炎 Ⅰ期临床病人进行腰椎穿刺和 Ommaya 存储器心 室内给药 ,也都显示良好的耐受性 ,延缓了病情恶 化。 6 　结语 纳米混悬液技术最初是为了解决药物研究中的 溶解问题 ,随着实践经验积累 ,发现它还可以解决许 多复杂问题。其增强药物安全性和有效性的药代动 力学特点也值得关注。纳米混悬液技术反映了未来 药物传送领域的发展趋势。它还将应用于蛋白传 送 ;增加无定形药物的稳定性后可使纳米混悬液的 溶出更快 ;也将开展多功能包衣技术的研究 ;在静注 途径中 ,内涵体随被吞噬的药物的逃脱及靶向性也 会被广泛接受。相信主动将水溶性药物转化为不溶 性复合物以利用纳米混悬液在药物传送中优势的新 时代将会到来。 欢迎订阅 2005 年《国外医学药学分册》 《国外医学药学分册》为中国核心期刊 (遴选)数据库来源期刊、中国生物医学核心期刊、《中文科技资料目录》来源期刊、 《中国学术期刊综合评价数据库》来源期刊、《CAJ2CD 规范》执行优秀期刊。本刊主要报道国外天然药、合成药和生物制品等的 药理学、药剂学、药物、临床药理和毒理等方面的新进展、新技术、新成果及医药信息。读者对象主要是从事药学研究的 科技人员、临床医师和药师、制药技术人员、医药院校师生等。 本刊国内外公开发行 ,双月刊 ,大 16 开本 ,72 页 ,每期定价 8. 00 元。国内邮发代号 :822135 ;国外代号 :BM6568 ,国外发行 : 中国国际图书贸易总公司 (北京 399 信箱) 。欢迎广大读者在当地邮局订阅。 编辑部地址 :北京市太平路 27 号 ;邮编 :100850 ;电话 :010266931618 ; E2mail :guol @nic. bmi. ac. cn ·36·国外医学药学分册 　2005 年 2 月 　第 32 卷 第 1 期