超臨界流體技術(shù)在靶向給藥系統(tǒng)中的應(yīng)用

郭文勇(解放軍第175醫(yī)院，廈門大學(xué)附屬東南醫(yī)院，福建漳州363000)

超臨界流體技術(shù)在靶向給藥系統(tǒng)中的應(yīng)用

郭文勇*(解放軍第175醫(yī)院，廈門大學(xué)附屬東南醫(yī)院，福建漳州363000)

超臨界流體(supercritical fluid，SCF)具有與液體相近的密度(對(duì)溶質(zhì)的溶解度大)，黏度、自擴(kuò)散系數(shù)與氣體接近，表面張力接近零，其性質(zhì)隨溫度和壓力的改變可產(chǎn)生很大的變化，對(duì)物質(zhì)的溶解性可以從不溶解到溶解到一定的程度，這使得SCF具有較大的可操作性，從而衍生出各種各樣的技術(shù)，稱之為超臨界流體技術(shù)(SFT)。SFT在藥劑學(xué)方面的應(yīng)用，特別是在靶向給藥系統(tǒng)制備方面的應(yīng)用是當(dāng)前藥劑學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。應(yīng)用SFT制備藥物載體具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)超臨界流體具有多種多樣的操作技術(shù)，可根據(jù)藥物的性質(zhì)選擇相應(yīng)的方法;(2)超臨界制備過程可以避免或盡量減少使用有機(jī)溶劑，并可以最大程度的除去有機(jī)溶劑，得到無溶劑殘留的產(chǎn)品;(3)超臨界流體的高度分散性能夠使制備的聚合物含藥顆粒的的濃度在所要求的范圍;(4)超臨界制備過程條件溫和，特別適合熱不穩(wěn)定藥物包括生物大分子藥物;(5)沒有毒性和環(huán)保方面的意義使得超臨界流體技術(shù)更加令人關(guān)注。本文綜述了SFT制備脂質(zhì)體、納米?；蚣{米囊、微球或微囊等靶向給藥系統(tǒng)的研究，具體報(bào)告如下。

1 SFT在靶向給藥系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1 制備脂質(zhì)體

脂質(zhì)體(liposome，LS)是將藥物包封于類脂質(zhì)雙分子層內(nèi)形成的微型泡囊，具有靶向性、可提高藥物穩(wěn)定性、延長(zhǎng)藥物療效、緩解毒性等特點(diǎn)，在臨床得到較多的應(yīng)用［1］。然而傳統(tǒng)制備脂質(zhì)體的方法仍存在著易于聚集、融合及不適于工業(yè)化規(guī)模制備等缺點(diǎn)。

孫君社等［2］應(yīng)用SCF作為抗溶劑應(yīng)用的氣體反溶劑技術(shù)(gas anti-solvent，GAS)制備了磁性SOD脂質(zhì)體，為多層脂質(zhì)體，平均粒徑為3.85 μm，磁響應(yīng)性較好，定位率約95%。李爽等［3］采用超臨界二氧化碳沉析技術(shù)制備紫杉醇脂質(zhì)體，在壓強(qiáng)為20 Mpa、溫度為45℃、時(shí)間為30 min、卵磷脂∶膽固醇為3∶1、乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%、原藥與膜材質(zhì)量比為1∶20條件下，制得的脂質(zhì)體包封率為76.18%。Frederiksen等［4］研究了一種應(yīng)用SFT改良乙醇注入法制備脂質(zhì)體的方法，制備得到的脂質(zhì)體的平均粒徑為200 nm。提示SFT能將有機(jī)溶劑的量降到最小，并且CO2的非極性利于將親脂性藥物包封進(jìn)脂質(zhì)體中。Otake等［5］應(yīng)用超臨界逆向蒸發(fā)法(SCRPE)制備脂質(zhì)體的研究，在充分?jǐn)嚢柘?，在后來的降壓過程中引入一定量的水進(jìn)入SC-CO2/L-α-二棕櫚酰磷脂酰膽堿/乙醇的均勻混合物中形成乳劑，然后可以獲得脂質(zhì)體的水分散體。大都是粒徑0.1～1.2 μm的大單室脂質(zhì)體，并且能對(duì)如D-(+)-葡萄糖的水溶性物質(zhì)和如膽固醇這樣的脂溶性物質(zhì)達(dá)到高的包封率。這些結(jié)果顯示，SCRPE對(duì)于一步制備脂質(zhì)體是一種很好的技術(shù)。Otake等［6］又在原有SCRPE的基礎(chǔ)上發(fā)展出改進(jìn)的超臨界逆向蒸發(fā)法(ISCRPE)，使用超臨界CO2作為有機(jī)溶劑的替代品，操作更方便。這種方法，在不使用包括乙醇的有機(jī)溶劑的情況下，用20 mM的L-R-二油酰磷脂酰膽堿(DOPC)對(duì)葡萄糖的最大包封率達(dá)到36%，用ISCRPE方法制備的脂質(zhì)體在室溫下可以在1個(gè)月內(nèi)高度穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)表明用這種方法制備的脂質(zhì)體是松弛的填充磷脂的單室脂質(zhì)體，將N2與超臨界CO2比較發(fā)現(xiàn)，CO2的存在對(duì)于脂質(zhì)體的制備是必需的。在對(duì)SCRPE制備脂質(zhì)體的研究中，通過對(duì)包封率、濁點(diǎn)、動(dòng)態(tài)光散射和滲透水轉(zhuǎn)運(yùn)的測(cè)量考察了磷脂結(jié)構(gòu)、制備壓力和乙醇的量對(duì)于脂質(zhì)體物化性質(zhì)的影響，結(jié)果表明SCRPE可以一步就對(duì)脂質(zhì)體的粒徑、粒徑分布、包封率和層數(shù)等物化性質(zhì)進(jìn)行有效的控制。

1.2 制備微粒和納米粒

傳統(tǒng)制備微粒的方法包括物理和化學(xué)法都不理想，尋求制備粒度均勻、流動(dòng)性好及具有精確粒徑的超微粒子的方法成為研究熱點(diǎn)。近年來，SFT在制備超細(xì)微粒、控緩釋微球、納米球及納米囊方面的研究對(duì)此提供了很好的嘗試。

1.2.1 制備微球:陳暢等［7］采用超臨界反溶劑技術(shù)(supercritical anti-solvent，SAS)，分別研究了壓力、溫度、溶液流速和溶液濃度對(duì)微粒形態(tài)、粒徑和粒徑分布的影響，以二氯甲烷-丙酮為溶劑，制備出了平均粒度為0.8～4 μm的以聚乳酸(PLA)微粒，符合吸入式給藥微粒粒徑的要求。陳嵐等［8］采用超臨界流體快速分散溶液技術(shù)(solution enhanced dispersion by supercritical fluids，SEDS)制備了生物可降解L-聚乳酸(PLLA)微粒，微粒平均粒徑為5～26 μm，呈球形;微粒粒徑和粒徑分布隨壓力的升高而減小，隨濃度的增大而增大，溫度對(duì)微粒粒徑的影響不顯著。Moshashaee等［9］采用SEDS法對(duì)溶菌酶進(jìn)行蛋白質(zhì)預(yù)處理，將雞蛋中的溶菌酶溶于二甲亞砜(DMSO)中，用SC-CO2作反溶劑，實(shí)驗(yàn)證明溶菌酶經(jīng)SEDS處理后其生物活性沒有大的改變。Ghaden等［10］采用RESS法制備了氫化可的松的3種聚酯類高分子材(DL-PLGA、L-PLA、DL-PLA)微球，3種材料制得的微球粒徑均小于10 μm，采用N2和CO2混合物比單用CO2可取得更高的分散度，空白微球和包封氫化可的松微球的粒徑大小無明顯變化，氫化可的松得率為40%。Matsuyama等［11］利用RESS法制備了聚酯微球，制備的聚酯微球光滑、均勻(1～3 μm)，可通過調(diào)節(jié)聚合物濃度、預(yù)膨脹壓力及溫度等控制微粒的粒徑大小。Badens等［12］分別采用RESS過程和SAS過程從大豆卵磷脂中制備磷脂微粒，克服了傳統(tǒng)方法的有機(jī)溶劑殘留問題，且微粒大小均勻一致。因磷脂在CO2中溶解度低，故采用RESS法時(shí)需通過共溶來加速其過程，另外還需要48 MPa以上的高壓，而用乙醇作輔助性溶劑的SAS過程能形成1～40 μm的微粒，并且經(jīng)近紅外分析無有機(jī)溶劑殘留。張嚴(yán)之等［13］考察了SEDS法制備52氟尿嘧啶-吲哚美辛-PLA緩釋微球，粒徑分布為0.5～5 um，52氟尿嘧啶載藥量為17.73%，吲哚美辛載藥量為1.26%，制得的微球具優(yōu)良的緩釋效果。

1.2.2 制備微囊:陳嵐等［14］通過對(duì)超臨界流體制備的阿莫西林緩釋、黏附微囊的研究，找到了制備微米級(jí)緩釋藥物微囊的新方法。以乙基纖維素為包囊材料、卡波譜為黏附材料，采用SEDS制備了阿莫西林微囊，并對(duì)藥物的包合情況、微囊的載藥量、平均粒徑和釋藥度等進(jìn)行了研究，制得的微囊粒徑小于10 μm。張巖等［15］利用GAS法從乙基纖維素和丙酮溶液中制得了乙基纖維素微囊，考察了溫度、壓力、溶液濃度和攪拌速度等工藝參數(shù)對(duì)物性的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，GAS法可用于食品材料的微囊制粒，所得乙基纖維素微囊的粒徑在2.66～9.49 μm之間;隨著溫度和溶液濃度的增加，顆粒粒徑及其粒徑分布增加;隨著壓力和攪拌速度的增加，顆粒粒徑及其粒徑分布減小。Bennoit等［16］將藥物微粉混懸在聚合物的有機(jī)溶液中，通入超臨界CO2，可以制備得到藥物-聚合物微囊。Shine等［17］發(fā)明制備微囊的新方法，先將聚合物與藥物混合均勻，然后用超臨界流體將聚合物液化，突然減壓，超臨界流體膨脹氣化，留下藥物-聚合物包和物。此方法的特點(diǎn)是需要的超臨界流體量少，藥物與聚合物可以任意比例混合，藥物可以是結(jié)晶、無定型固體、液體、溶液、混懸液等形式。

1.2.3 制備納米球:當(dāng)前制備納米粒的技術(shù)存在形成的粒子粒徑分布寬、較難達(dá)到納米級(jí)，應(yīng)用液體抗溶劑過程難以控制粒子的生長(zhǎng)、難以消除藥物粒子中的殘留溶劑等缺陷。SFT利用了超臨界流體的特性，可使溶液達(dá)到極高的過飽和度，瞬間膨脹從而可沉析出納米級(jí)的微粒。通過調(diào)節(jié)操作參數(shù)，SFT能夠更準(zhǔn)確地得到平均粒徑小且粒度分布窄的微粒;并能夠快速除去殘留的痕量級(jí)的有機(jī)溶劑。Godinas等［18］通過對(duì)超臨界流體快速膨脹技術(shù)(rapid expansion of supercrtical fluids solution，RESS)的改進(jìn)，把不溶于水的藥物溶解在含有表面修飾劑的SCF中，通過RESS過程將溶液膨脹到含有另外一種表面修飾劑的水溶液中，制備了平均粒徑為200 nm的非諾貝特懸浮液等，并申請(qǐng)專利。孫麗君等［19］采用SAS制備負(fù)載白藜蘆醇的玉米蛋白納米粒，為均勻球形顆粒，玉米蛋白與白藜蘆醇形成Matrix結(jié)構(gòu)，降低了白藜蘆醇的釋放速度。Elvassore等［20］采用SAS成功地制備出了平均粒度為400～600 nm的以PLA為載體、其內(nèi)部分別嵌埋有胰島素、胰島素與聚乙二醇(PEG)混合物的納米球，產(chǎn)品中的胰島素活性可保持在80%以上。姜茹等［21］采用SAS成功地制備葉酸介導(dǎo)吡柔比星葡聚糖納米粒，平均粒徑為(178±15.8)nm，載藥量為7.73%，包封率為33.2 %。Chattopadhyay等［22］在SAS的基礎(chǔ)上引入超聲振動(dòng)霧化技術(shù)對(duì)灰黃霉素進(jìn)行了微粉化，制備出了平均尺寸為130 nm的球形納米粒子，并采用這種技術(shù)成功地制備了平均粒徑為125 nm的四環(huán)素納米粒子［23］。

1.2.4 制備納米囊:Mohammed等［24］制備了一種核-殼納米囊，其中清蛋白是作為包衣衣料。將AgNO3溶解于超臨界氨中，并且超臨界流體是以RESS噴霧方式噴入包含牛血清蛋白的水溶液中，得到了平均粒徑為6.3 nm的顆粒(標(biāo)準(zhǔn)誤差為1.6 nm)，并且顯示得到了由柔軟的材料包圍的分散良好的Ag2S納米粒，總直徑達(dá)到20～30 nm。Wang等［25］采用了SAS過程制備了由硅和丙烯酸樹脂形成的納米囊。將丙烯酸樹脂溶解在丙酮中得到聚合物溶液，按預(yù)期的聚合物-硅比例將硅納米?；鞈矣谶@種溶液中，通過SAS方法用超臨界CO2處理使聚合物以球形硅納米粒為胞核成核。最初的硅納米粒直徑范圍為16～30 nm，得到的納米囊的直徑范圍為50～100 nm。Zhang等［26］在W/O反膠團(tuán)中合成了Ag納米粒并在液體溶液中加入PS，然后SC-CO2被加入用以消除液體溶劑，并且加入表面活性劑來誘導(dǎo)聚合物在Ag納米粒上的沉降，使Ag納米粒陷入或是包埋在聚合物中，隨著壓力及溫度的增加復(fù)合納米粒的粒徑減小。

1.3 制備固體脂質(zhì)納米粒

固體脂質(zhì)納米粒(solid lipid nanoparticles，SLN)是新型固體膠粒給藥系統(tǒng)，主要適合于載親脂性藥物，亦可先將親水性藥物通過酯化等方法制成脂溶性較強(qiáng)的前體藥物后，再制備SLN。此外，SLN的水分散系統(tǒng)可以進(jìn)行高壓滅菌，具有長(zhǎng)期的物理化學(xué)穩(wěn)定性，也可通過凍干或噴霧干燥法制成固體粉末，然后加工成片劑、膠囊劑、丸劑等劑型，以改善患者的順應(yīng)性［27］。目前制備SLN的方法有超聲分散法、高壓乳勻法、溶劑揮發(fā)法和微乳分散法等，主要的是通過高壓乳勻法制備，又分為熱乳勻法和冷乳勻法。在高或低溫度下，脂質(zhì)和藥物的活性成分在高壓下會(huì)變質(zhì)，并且，這種技術(shù)能夠生產(chǎn)出的是需要低壓凍干的固體脂質(zhì)納米粒在水中的分散體，在冷凍和再溶解時(shí)會(huì)遇到不穩(wěn)定的問題。

氣體飽和溶液沉析技術(shù)(precipitation from gas saturated solution，PGSS)在應(yīng)用到生產(chǎn)SLN時(shí)顯示出了很大的優(yōu)勢(shì)［28］。氣體飽和脂質(zhì)溶液的快速降壓過程導(dǎo)致微米或是納米級(jí)的脂質(zhì)顆粒的產(chǎn)生，這些能夠用于藥劑學(xué)以及化妝品的應(yīng)用。另一方面，PGSS過程能夠成功地應(yīng)用于獲得有適當(dāng)藥劑學(xué)用途的干的微顆粒脂質(zhì)系統(tǒng)。對(duì)于給定的實(shí)驗(yàn)設(shè)置，依賴于高壓飽和容器溫度和壓力的脂質(zhì)滴可能部分或全部凝固。此外，依賴于冷卻和冷凝速度，還有它們暴露所處的溫度梯度，脂質(zhì)顯示出了不同的多態(tài)性，這些條件引起最終產(chǎn)品的形態(tài)不同且對(duì)制劑配方的穩(wěn)定性尤其重要。

2 展望

SFT在制備藥物微粒、納米粒、脂質(zhì)體等被動(dòng)靶向給藥系統(tǒng)方面已有很多的研究，超臨界制備過程條件溫和，特別是在熱不穩(wěn)定藥物包括生物大分子藥物方面顯示了較大的優(yōu)勢(shì)。SFT的一些基礎(chǔ)研究還不夠深入，工業(yè)化受到限制，大部分的SFT還只限于實(shí)驗(yàn)室階段，主要問題有:生產(chǎn)成本較高，高壓操作，對(duì)設(shè)備及操作要求高;高壓下易分解或易降解的物質(zhì)不宜采用此法等。但是由于其自身的特性使它在藥劑學(xué)中具有很大的應(yīng)用潛力，特別是在制備藥物微粒、納米粒、脂質(zhì)體等靶向給藥系統(tǒng)方面具有很好的發(fā)展前景。隨著相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和該技術(shù)的進(jìn)一步研究，SFT必將有更廣闊的前景。

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1672－2124(2012)08－0766－03

2012-07-10)

*主管藥師。研究方向:藥劑學(xué)、醫(yī)院藥學(xué)。E-mail:whenyounggo@126．com