脂質立方液晶設計制備與表征評價研究進展

邵芙蓉 儲曉琴

·綜述 講座·

脂質立方液晶設計制備與表征評價研究進展

邵芙蓉 儲曉琴

脂質立方液晶；設計；制備

脂質立方液晶是在20世紀60年代首次提出的[1]。脂質立方液晶由在三維空間內(nèi)擴展的脂類雙層膜和兩條水道組成，結構非常獨特。兩條水道中的一條與外部連續(xù)相通，而另一條卻是封閉的，并且還具有閉合脂質雙層“蜂窩狀(海綿狀)”結構[2]。獨特的內(nèi)部雙水道結構和巨大的膜表面積使得脂質立方液晶能夠包封各種不同極性和劑量的藥物，因而具有多樣化的藥物包裹性。1990年，Engsrtoem教授首次提出可以將脂質立方液晶用于藥物載體的設想[3]。如今，脂質立方液晶作為一種新型載藥體系逐漸受到國內(nèi)外廣大學者的關注。本文綜合國內(nèi)外近年來的研究結果，就脂質立方液晶的設計制備工藝與表征評價做一綜述。

1 脂質立方液晶的材料組成設計及其影響因素

1.1 脂質立方液晶的材料組成 作為藥物的載體，目前對于脂質立方液晶研究較多的體系是甘油單油酸酯/水體系(GMO/H2O)。GMO/H2O立方液晶在二元液晶體系相圖中占較大范圍，具有在室溫下能與水穩(wěn)定共存的性質，因此具備作為藥物載體的潛力[4]。郭秀君等[5]以GMO和泊洛沙姆為材料制成的立方液晶能夠緩慢釋放包裹藥物，所形成的工藝穩(wěn)定可控。Di等[6]采用GMO/H2O作為藥物載體體系，制備得到包裹有達卡巴嗪的立方液晶，結果得到的晶型符合要求。

除GMO/H2O體系以外，植烷三醇/水體系[7]、壬基酚聚氧乙烯醚/水、十二烷基聚氧乙烯醚/水體系[8]以及甘油單油酸酯、磷脂酰乙醇胺和甘油二油酸酯等都可以作為藥物載體的原材料。付建武等[9]采用植烷三醇/水體系作為載體，制備了復方姜黃素脂質立方液晶納米粒，結果所形成的脂質立方液晶納米?？奢^好地包裹藥物。

泊洛沙姆407、多肽、聚乙烯醇等可以作為穩(wěn)定劑，其中最常用的是泊洛沙姆407，它有利于支撐體系的框架網(wǎng)絡結構[10]，多肽也可調整立方晶孔徑大小，在更大的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮穩(wěn)定劑的作用[11]。

1.2 影響脂質立方液晶相轉變的主要因素 導致脂質立方液晶發(fā)生相轉變的因素主要包括溶液性質、外界溫度、兩親性分子結構和添加物質。液晶的結構可隨外界溶液的性質和外界溫度的改變而改變。以較為常見的GMO/H2O體系為例，在室溫條件下，GMO隨溶液中水含量的增加，逐漸向脂質立方液晶轉變，當含水量大于40%時，溶液形成液晶與水共存的體系[12,13]。另外，隨著體系溫度的增加，液晶體系也隨著溫度的改變而改變，當溫度升到100℃時，溶液體系變?yōu)榉聪嗄z束與水共存的狀態(tài)。

兩親性分子在水中可自發(fā)形成穩(wěn)定的脂雙層，然后組合成不同形狀和結構的晶體。在兩親性分子中，烷基鏈的數(shù)目、長度及不飽和度可直接影響晶體的形成。當碳原子數(shù)目增加到20時，都會出現(xiàn)立方相液晶和六角相液晶等[14]。

在外界環(huán)境穩(wěn)定的情況下，通過向溶液體系中加入第三種物質，可調節(jié)液晶的形成。Libster等[15]將三辛酸甘油酯加入至GMO/H2O體系中制備了三元體系，結果發(fā)現(xiàn)三辛酸甘油酯分子可連接到GMO分子的尾部，使親水基團有效面積相對減小，從而使體系的P值顯著增大，導致三元體系直接轉變?yōu)榉聪嗔且合嗑А?/p>

2 脂質立方液晶的制備方法研究

脂質立方液晶從宏觀上可分為3種形態(tài)，即前體形式、凝膠形式和微粒分散體。前體形式為固體或者液體材料，在遇到諸如接觸液體等刺激時形成立方相凝膠為材料，在少量水中平衡后，具有光學等向性和高黏度的近固態(tài)形式，經(jīng)分散后能形成納米立方液晶。

隨著研究的深入，制備技術方法也越來越多，目前制備納米立方液晶的方法有由大到小和由小到大。立方晶早期的研究都是以由大到小為主，先以前體制備出大體積的立方相，然后利用高能量分散為立方液晶納米粒。高能量分散立方液晶納米粒的方法有超聲法、高壓均質法、自乳化法、噴霧干燥法等。但在采用高能量分散的過程中，可能會對包封的藥物穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。由小到大是近年來發(fā)展起來的，采用簡單的方法使分子尺寸的前體結晶形成立方相液晶，在這過程中輸入的能量很小，并可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。常用的脂質立方液晶的制備方法有如下幾種。

2.1 自發(fā)乳化法 自發(fā)乳化法是指在適量的溶劑中將脂質材料溶解，進而攪拌形成低黏度透明的前體溶液。彭新生等[16]以甘油單油酸酯為原料，加入超純水，自乳化放置兩周，制備成立方液晶凝膠。另外Spicer 等[17]發(fā)明了室溫條件下制備納米立方液晶的方法，即在攪拌的條件下將甘油單油酸酯-乙醇溶液稀釋至泊洛沙姆407水溶液中自乳化，在幾乎沒有外加能量的情況下制備了納米粒分散體，且制備的納米立方液晶與有高能輸入制備的粒徑相比，顆粒小且穩(wěn)定。

2.2 噴霧干燥法 噴霧干燥法是將處方中各組分經(jīng)高剪切混合器混勻，然后制成低黏度立方液晶粗分散液，再經(jīng)噴霧干燥，最后制成粉狀脂質立方液晶前體。Spicer等[18]于2002年提出了兩種制備立方晶前體粉末的方法，即將乙醇-殼聚糖-MO-水的乳劑噴霧干燥和將立方液晶置于淀粉溶液中的噴霧干燥，結果表明這種粉末狀前體能通過簡單的水合作用形成穩(wěn)定的膠體立方晶。

2.3 熱溶劑法 熱溶劑法是目前制備脂質立方液晶的常用方法之一，該方法條件溫和，不需有機溶劑。將GMO和泊洛沙姆407熔化，然后與加熱的水相攪拌、混合，通過機械攪拌、高速剪切均質及超聲技術等使得立方液晶形成[19]。房秋雨等[20]將GMO與兩性霉素B于40℃加熱熔后，在室溫下機械攪拌3 h，使之形成一均一體系，最后制得立方晶體。甘莉等[21]將GMO與泊洛沙姆407于80℃水浴加熱，將油相在1 000 r/min 條件下高速剪切，再將全部的水相逐漸加入,采用高壓均質技術，最后制得納米立方液晶成品。

3 脂質立方液晶的結構表征

脂質立方液晶的粒子尺寸和表面電位可用常規(guī)激光粒度散色儀或質子相關光譜進行表征。立方晶的內(nèi)部結構表征一般采用冷凍透射電鏡與小角度X射線衍射技術，該方法可準確確定雙連續(xù)液晶晶格類型、水通道大小等。

3.1 小角度X射線衍射技術 由于脂質立方液晶分子排列不具有雙折射性，在偏光顯微鏡下為暗視野，故不宜采用偏光顯微鏡進行識別。目前立方液晶的結構主要是靠X射線衍射來來完成。該技術是根據(jù)不同的液晶在X射線中具有相應的散射空間比例，將相應的數(shù)據(jù)處理后尋找相對應的散射空間比例，再將得到的數(shù)據(jù)代入相應表達公式和Bragg方程就可得到確定液晶機構及單位晶格直徑。覃玲珍等[22]采用X射線衍射分析技術分析了羥基喜樹堿立方液晶的結構及其在制劑中的存在形式，結果表明該技術可較好地進行晶體結構的測定。劉元芬等[23]采用小角X射線衍射技術對實驗所制得的立方液晶進行研究分析，結果表明該方法可以用于測定液晶的結構。

3.2 冷凍透射電鏡和納米透射電鏡 通過這兩項技術可直接觀察到液晶的內(nèi)部形態(tài)和結構，因此也是最直接的表征技術。Yamada等[24]運用該技術觀察了所制備的立方液晶和六角相液晶的內(nèi)部結構，并從顯微圖上將兩者予以區(qū)分。金鑫等[25]將原人參二醇立方液晶納米粒滴置于有支持膜的銅篩網(wǎng)上，用1% 的醋酸雙氧鈾染色，在透射電鏡下觀察立方液晶的形態(tài)。

3.3 其他 除上述兩種較為常見的技術手段之外，對于脂質立方液晶的內(nèi)部結構研究方法還有紅外光譜法、差示掃描量熱儀、偏振光顯微分析、電子自旋共振、核磁共振等技術[26]。

4 脂質立方液晶作為載藥體系的優(yōu)點

脂質立方液晶載藥體系作為立體多層結構，類似多囊泡脂質體，可以包封不同極性和劑量的藥物。在立方液晶的水道中，可以包封水溶性藥物，而脂溶性的藥物可以被包封于立方液晶的脂質雙層膜中。除高包封率外，脂質立方液晶還具有提高藥物穩(wěn)定性，尤其是蛋白質、肽類等大分子藥物穩(wěn)定性的特點。Liu等[27]研究發(fā)現(xiàn)可以用GMO/H2O立方液晶包裹蚯蚓纖溶酶，結果表明蚯蚓纖溶酶具有較高的生物利用度，證明了脂質立方液晶具有提高藥物穩(wěn)定性的優(yōu)點，可作為蛋白類藥物載體。Boyd等[28]以難溶性肉桂嗪為模型藥物，采用OG液晶材料制成凝膠和混懸劑經(jīng)大鼠灌胃給藥，對比研究發(fā)現(xiàn)液晶凝膠具有良好的緩釋性能，血藥濃度30 h后達到最高峰，生物利用度是混懸劑的3.44倍。

脂質立方液晶除了具有提高藥物的生物利用度、穩(wěn)定性等作用外，還可降低藥物的毒副作用。Cervin等[29]將抗腫瘤藥多西紫杉醇包裹于反相立方液晶中，實驗表明該液晶對腫瘤細胞的滲透效果較好，可抑制腫瘤的生長。

脂質立方液晶載藥體系不僅在體內(nèi)有緩釋的優(yōu)點，外用優(yōu)勢也引起了研究者的廣泛關注。以GMO為材料構建的液晶載體在經(jīng)皮給藥系統(tǒng)中研究較多。這些藥物可增加丹皮酚[30]、雙氯芬酸鹽類藥物[31]的滲透性。此外, 脂質立方液晶獨特的原位生物黏附特性和液晶層對潰瘍、易感部位具有暫時保護作用，這就使其優(yōu)于其他皮膚給藥方式。Bender等[32]使用光敏劑制成立方液晶凝膠對裸鼠進行在體的透皮實驗，結果發(fā)現(xiàn)與普通軟膏劑相比，脂質立方液晶凝膠用藥1 h后，比普通軟膏劑10 h后所產(chǎn)生的熒光強度還要強，顯示出脂質立方液晶凝膠具有良好的透皮吸收性能。

5 展望

脂質立方液晶獨特的晶體結構使其具有生物黏著性強、安全性好和穩(wěn)定性高等優(yōu)點，并且脂質材料自組裝藥物載體在工業(yè)化生產(chǎn)、制劑穩(wěn)定性和重現(xiàn)性等關鍵問題已基本解決，因此脂質立方結晶將在藥劑學領域得到廣泛應用。

近年來，中醫(yī)藥因取材天然、作用平穩(wěn)、毒副作用小而越來越受到人們關注。然而，中藥的化學成分復雜，且部分成分穩(wěn)定性較差，使得中藥的使用存在一定的局限性。脂質立方液晶具有特殊的構造和多樣化包裹藥物的特性，其在中藥藥劑學中的運用，必然會為中藥新劑型的開發(fā)提供更大空間，脂質立方液晶載藥系統(tǒng)的研究也必成為國內(nèi)外研究熱點。

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(2014-10-19 收稿 2014-12-22 修回)

2014年安徽省自然科學基金青年項目(項目編號：1408085QH183)

230038 合肥 安徽中醫(yī)藥大學護理學院(邵芙蓉)，藥學院(儲曉琴)

10.3969/j.issn.1000-0399.2015.02.036