膠束在中藥制劑中的應用研究

于麗麗,鮑海川

(魯南制藥集團山東新時代藥業(yè)有限公司，山東 臨沂 273400)

納米藥物輸送系統(tǒng)是于 20 世紀 60 年代開始發(fā)展的一種新型給藥系統(tǒng)。納米粒子也叫超微顆粒，最常見的是固體膠體粒子制成的高分子材料，范圍的大小從 1到 1000nm(1μm)，有時也認為粒子在 1 至 200 nm范圍內。納米材料顆粒與多數大蛋白 (也為納米級)大小相仿，在體內不易作為異物受到排斥，加之可對納米材料進一步生物兼容性官能團化，更易滿足藥物載體在組織、血液、免疫等生物兼容性方面的要求。藥劑學中以表面活性劑或高分子載體材料形成的膠束為載體制成的藥物膠束制劑正受到越來越多的關注，而粒徑為納米尺寸的膠束作為藥物的載體具有許多獨特的優(yōu)勢，如緩控釋及靶向特性、與細胞和組織的生物相容性等優(yōu)點，在新型載藥系統(tǒng)領域顯示了良好的應用前景。本文簡要綜述了膠束的性質、形成機理、載體材料、制備方法、體內外釋藥特性及在中藥制劑方面的應用研究。

1 膠束的分類和形成

依據構成載體材料相對分子質量的不同，膠束可分為低分子膠束和聚合物膠束。低分子膠束采用小分子的表面活性基團作載體材料，其增溶量、載藥量及促進藥物被機體利用的程度均有限，聚合物膠束根據其共聚物結構的不同可分為嵌段共聚物膠束和接枝共聚物膠束。嵌段共聚物中的隨機型嵌段共聚物用處較少，常用的多為二嵌段 AB 和三嵌段 ABA 兩類，均無支鏈。

雙親嵌段共聚物的親水部分通常是酸類聚合物、聚電解質等的離子型聚合物或非離子型聚合物，如聚酰胺、聚氧乙烯(PEO)、聚乙二醇 (PEG) 等，疏水部分通常為聚苯乙烯、聚環(huán)氧丙烷(PPO)、聚酯和聚氨基酸等，其中聚內酯類使用最多。親水部分與疏水部分一起可構成各種二嵌段 (AB) 或三嵌段(ABA)兩性聚合物膠束。接枝共聚物膠束通常以疏水性的聚合物為主鏈，接枝上親水性的側鏈，所得到的接枝共聚物在水性介質中自發(fā)地組裝成外表親水、內部親油的膠束。兩親性接枝共聚物在水中形成的膠束，由于仍有少量疏水部分與水接觸，易引起聚集，故不適合作為藥用載體[1]。

目前對膠束的研究多集中在嵌段共聚物膠束上，尤其是水溶性或兩親性嵌段共聚物在水中溶解后自發(fā)形成的高分子膠束。此外，根據納米聚合物膠束在水中自組裝的原理不同可分為兩親性嵌段共聚物膠束、聚電解質膠束和非共價鍵膠束[2]。兩親性嵌段共聚物最為常見的是聚乙二醇-聚谷氨酸芐酯(PEG-PBLG)，它具有優(yōu)良的血液相容性和生物降解性等特點，用膠束載藥后顯示出一定的緩釋特性、低毒和更好的抗腫瘤作用。張躍庭等將聚乙二醇-聚己內酯-聚乙二醇采用三嵌段共聚物為載體包載紫杉醇形成膠束，有地改善了紫杉醇的水溶性[3]。

聚電解質膠束凝聚成核的過程是分子間力 (包括疏水作用、靜電作用、金屬絡合作用及嵌段共聚物間氫鍵作用)作用的結果。如 Lee 等制備了聚苯乙烯和 P(MDS-co-CES)陽離子膠束[4]；周芬等用聚陽離子(PLL) 和 親 水 片 段 (PEG) 合 成 了 三 嵌 段 共 聚 物PLL-PEG-PLL，作為非病毒基因載體與 DNA 形成聚離子復合物膠束，可用于基因的傳遞和治療。非共價鍵膠束在藥學中并不常見。

由兩親性嵌段共聚物形成的膠束其疏水嵌段形成固態(tài)內核包埋藥物，親水嵌段則形成水合性外殼掩蔽內核，阻止內核的凝集，提高了包載藥物的穩(wěn)定性，并起到緩控釋和靶向的特性。而且自組裝形成的載藥膠束是熱力學、動力學穩(wěn)定的體系[5]。對其疏水性內核的篩選有利于攜帶不同性質的藥物；而對其親水性外殼的設計和優(yōu)化則能使載藥膠束體系逃避單核巨噬細胞的吞噬，賦予其“隱形”性[6]。

2 聚合物膠束作為藥物載體的優(yōu)點

聚合物膠束由獨特的核殼結構構成。疏水性的內核可以包載難溶性藥物，親水性外殼將藥物與水溶性環(huán)境隔開可以穩(wěn)定膠束，同時防止膠束被機體內網狀內皮系統(tǒng)排出體外。內核有時可由水溶性聚合物通過化學鍵與難溶性藥物構成[7]，再通過由兩個帶相反電荷的片段形成聚離子復合物方式形成膠束[8]。聚合物作為給藥載體在難溶性藥物、基因、顯像劑的應用上頗具吸引力[9-10]。難溶性藥物在治療方面常存在一些不容忽視的問題，如吸收差、生物利用度低和藥物聚集導致并發(fā)癥如:栓塞[11]聚合物膠束能夠增容藥物達10～5000倍之多。

3 常見的用于制備膠束的兩親性聚合物

兩親性聚合物至少是由親水和親脂兩部分組成的高分子聚合物，目前這類聚合物的親水性片段大都選用聚乙二醇(polyethylene glycol， PEG)，市場上供應一系列分子質量的PEG可以滿足制備不同分子質量和理化險質聚合物的要求。PEG水溶性良好，具有高度水合特性，為各種微粒(膠束、脂質體、納米粒和納米囊等)提供足夠的空間位阻[12]。此外，它的生物相容性良好，并已通過FDA認證，因此廣泛作為藥用輔料使用。根據藥物性質或載體性質的要求，選擇某一固定分子質量的PEG與脂溶性片段的單體反應，PEG作為兩親性聚合物的水溶性片段[13]。除PEG外，其他非離子的親水性聚合物也可以作為親水性片段使用，例如聚乙烯毗咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，PVP)o與PEG一樣，PVP也具有良好的生物相容性和水溶性[14-16]，然而由于合成條件的限制，P VP的分子質量并不像PEG那樣穩(wěn)定可控。由于PVP的沸點較高，容易與溶劑形成氫鍵，很容易造成溶劑殘留。因此PVP作為水溶性片段制備兩親性共聚物的研究沒有PEG廣泛。此外，聚甲基丙烯酸從N-二甲氨基乙醋。PDMAEMA作為一種pH敏感性的生物相容性親水材料、也可以用作兩親性聚合物水溶性片段。

4 膠束在中藥制劑方面的應用研究

4.1 姜黃素膠束制劑研究

姜黃素是一種天然酚類色素，廣泛存在于姜黃屬植物姜黃、莪術、郁金等的根莖中，是姜黃的重要活性成分。姜黃素對機體各系統(tǒng)作用廣泛，具有較好的抗氧化、抗炎、抗動脈粥樣硬化、抗腫瘤等藥理作用，且毒性低、不良反應小[17-18]。但姜黃素存在水溶性差、難吸收、對光較敏感、易降解等缺點，限制了其在臨床上的推廣應用。為克服以上不足，可將其制成磷脂復合物、固體分散體、包合物和聚合物膠束等[19-22]。

張峻穎[23]等人以姜黃素為模型藥物，制備 Pluronic F127 聚合物的載藥膠束并闡明 Pluronic F127 在水中的膠束化過程。采用 HPLC 測定姜黃素含量，流動相0.1%甲酸水溶液-甲醇( 30∶70)，檢測波長420nm。采用薄膜水化法制備姜黃素Pluronic F127 膠束，通過正交試驗考察姜黃素-Pluronic F127質量比、水相用量、水相pH和水化時間對載藥共聚物膠束包封率及載藥量的影響。利用動態(tài)光散射法測定膠束粒徑，動態(tài)透析法考察載藥膠束的體外釋放行為，并通過1H-NMR分析PluronicF127 在水中的膠束化行為。結果發(fā)現：優(yōu)選的處方工藝為姜黃素-Pluronic F127(1∶15) ，水相用量10 mL，水相pH值5.0，水化時間1.0 h。姜黃素Pluronic F127膠束的平均粒徑約30 nm，平均包封率64.5%，平均載藥量4.1%，體外釋放符合Higuchi方程。在水中隨著 Pluronic F127 質量濃度的增高，質子的NMR化學位移向高場移動且信號變寬。

Ma等的研究表明，聚合物MPEG-PCL膠束的包載使CUR的生物半衰期較CUR對照制劑(以DMA， PEG和葡萄糖水溶液為溶劑)提高60倍[24].Yu等采用高速勻質方法制備了CUR載藥親脂性修飾淀粉膠束，CUR溶解性提高了1670倍，體外抗癌活性也得到提高[25]。采用溶液鑄模法制備了MPEG-PA的CUR載藥膠束，提高了CUR的水溶性，使CUR在生理條件(pH值7.4 )、模擬胃液(pH值1.2)和模擬腸液(pH值6.8 )中表現出良好的穩(wěn)定性。IC50值為15.58um，略高于游離CUR對照[26]。Li等制備的水溶性PEG鍵合CUR衍生物，明顯抑制了乳腺癌細胞的生長，降低了JAB 1相關蛋白激酶的活性，較游離CUR更有效[27]。

4.2 黃芩苷納米膠束研究

黃芩苷(baicalin，BCN)為中藥黃芩的主要活性成分，現代藥理學研究表明，黃芩苷具有抗菌、抗病毒、清除氧自由基、抗氧化、解熱、鎮(zhèn)痛、抗炎、抗腫瘤、保護心腦血管及神經元、保肝、預防或治療糖尿病及其并發(fā)癥等作用[28]。近幾年，對其抗腫瘤的研究頗為廣泛[29-32]。

馬文轉等人[33]以 TPGS 為載體材料，以難溶性抗腫瘤藥物黃芩苷為模型藥物，制備納米膠束。所制備的納米膠束粒徑小，包封率及載藥量高，在體外釋放緩慢，具有較好的制劑學性質。同時體外細胞實驗結果表明，黃芩苷納米膠束對 MCF-7 細胞的抑制效果顯著高于黃芩苷溶液。PEG 作為黃芩苷納米膠束的親水性外殼，能延長膠束的血液循環(huán)時間，降低肝腎的攝取，在膠束表面形成水化層而阻止血漿調理素等蛋白吸附在膠束表面而避免被網狀內皮系統(tǒng)吞噬；維生素E 琥珀酸酯(VES)形成疏水性內核將黃芩苷包裹于其中，進而增加黃芩苷的溶解度和滲透性，能通過 EPR 效應進入到腫瘤中，增加藥物的體內生物利用度而提高療效。為黃芩苷對乳腺癌的治療開辟了新途徑。

張海群[34]根據BC藥物的特點，選擇混合膠束作為BC口服給藥的傳迸載體系統(tǒng)，設計并制備了BC-loaded、ST-P123-MMS系統(tǒng)。選擇ST、N23為載體材料，通過薄膜分散法將BC包載到BC-loaded、ST-P123-MMS中，W載藥量和包封率作為考察指標，通過單因素篩選制備工藝的影響因素，并通過均勻設計對處方進行進一步優(yōu)化。結果發(fā)現：確定制備載黃琴昔混合膠束的最優(yōu)處方與工藝為:P123量為100 mg， ST量為100 mg， BC量為45 mg，水化體積為4 mL，旋蒸溫度定為40℃，水化方式為37℃條件下渦旋、恒溫攪拌15 min。

4.3 紫杉醇膠束制劑研究

紫杉烷屬于四環(huán)二萜類化合物，可經天然提取或化學半合成得到。1962 年美國農業(yè)部收集了短葉紅豆杉(太平洋紫衫)樹皮的首份樣本，從中分離得到抗腫瘤藥物紫杉醇[35]。

Genexol是首個上市的紫杉醇聚合物膠束制劑，以聚乙二醇-聚 D，L-丙交脂(m PEG-PDLLA)為載體材料[36]。2007 年 Genexol在韓國上市，作為一線藥物治療復發(fā)性、轉移性乳腺癌，并與順鉑合用治療非小細胞肺癌[37]。

NanoxelTM是以聚乙烯基吡咯烷酮-聚 N-異丙基丙烯酰胺(PVP-PNIPAM)為載體材料制備的紫杉醇聚合物膠束制劑，其中的PNIPAM鏈段使得膠束具有pH敏感性，可利用腫瘤組織的酸性微環(huán)境實現藥物控釋目的。膠束粒徑在 80～100 nm 內[38]。

自1992 年第一個紫杉醇產品 Taxol上市至今，短短二十幾年的時間里，紫杉烷聚合物膠束制劑可謂發(fā)展迅速。然而，不可否認的是，聚合物膠束自身也存在一定的局限性：適用于該類載體的新型輔料較少、處方工藝不甚成熟、臨床應用時間短，安全性有待長期考察[39]。雖然如此，聚合物膠束在制劑研發(fā)中的諸多優(yōu)勢必然會推動其自身的不斷完善，應用于更多疏水性藥物。

4.4 大黃素類膠束制劑研究

大黃素為葸醌類衍生物，是大黃的主要有效成分，具有抑菌消炎、抗氧化、抗腫瘤、調節(jié)胃腸活動及抗肝腎纖維化等藥理作用。該成分水溶性及口服生物利用度差，擬采用熱熔擠出技術增加其水溶性，以促進吸收，但該技術的溫度較高，不耐熱的藥物易降解。典靈輝[40]等人采用薄膜分散法制備大黃素聚合物膠束( Emo-PMs) 。利用粒徑測定儀、透射電鏡、X-射線衍射對其進行表征;采用 HPLC 測定Emo-PMs 的包封率和載藥量，流動相甲醇-0.1%磷酸(75∶25)，檢測波長437nm;采用動態(tài)膜透析法考察載藥膠束的體外釋藥特性。結果:發(fā)現Emo-PMs 呈球形或類球形，平均粒徑(65±3.8)nm，多分散系數0.099±0.022，Zeta 電位-(12.7±0.19)mV，平均包封率(88.25±3.51)%，平均載藥量(4.51±0.72)%;大黃素以無定形狀態(tài)或分子狀態(tài)包載在聚合物膠束中; Emo-PMs 具有緩釋作用，釋放機制符合 Higuchi 方程。由此可見制備的 Emo-PMs 粒徑、包封率、載藥量可控，具有緩釋作用。

5 小結與討論

膠束在藥劑學中是指，當表面活性劑的正吸附到達飽和后繼續(xù)加入表面活性劑，其分子則轉入溶液中，因其親油基團的存在，水分子與表面活性劑分子相互間的排斥力遠大于吸引力，導致表面活性劑分子自身依賴范德華力相互聚集，形成親油基向內，親水基向外，在水中穩(wěn)定分數，大小在膠體級別的粒子。通過本次研究可以看出，膠束的應用比較廣泛，但主要是在中藥提取分離后得到的單體的制劑之中廣泛的應用。主要可能是因為，中藥提取分離后得到的單體的分子較小，易于進行膠束的制備。通過查找文獻發(fā)現，并無將中藥提取物直接進行膠束制備的研究。經過本人查閱文獻發(fā)現，膠束在國外的應用很廣泛，國外主要是將化藥進行膠束制劑后服用，可以大大增加其藥效。而中藥在此方面的應用就較少。還有待進一步的研究發(fā)展。