磁性靶向藥物的制備與性能分析

薛瑞辰,魏丹丹

(河北北方學(xué)院動(dòng)物科技學(xué)院,河北張家口075131)

現(xiàn)在獸醫(yī)臨床和學(xué)科研究領(lǐng)域,對(duì)奶牛乳房炎的研究非常熱門,在試驗(yàn)室條件下,理想的殺菌藥物也很多,但存在的問題是臨床治療效果不夠理想[1],分析原因,我們認(rèn)為是由于奶牛乳房部位的特殊生理性因素,導(dǎo)致藥物在乳房部位停留時(shí)間短,達(dá)不到理想的治療濃度,而起不到很好的治療效果.為了解決這一問題,我們擬利用磁性靶向藥物解決這一難題.

近年來,國(guó)內(nèi)外先后發(fā)展了脂質(zhì)體、乳劑、毫微球等多種靶向給藥系統(tǒng),但仍不能有效避免被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的巨噬細(xì)胞吞噬[2].而藥物磁性微球在外磁場(chǎng)作用下的快速運(yùn)動(dòng)與分離,可以提高其靶向性,是靶向藥物載體的理想候選者[3].磁性靶向藥物是將藥物與鐵磁性物質(zhì)共同包裹于高分子聚合物載體中.用于體內(nèi)后,利用體外磁場(chǎng)的效應(yīng)引導(dǎo)藥物在體內(nèi)定向移動(dòng)和定位集中.這種磁性載體由磁性材料和具有一定通透性但又不溶于水的骨架材料所組成,用體外磁場(chǎng)將其固定于靶部位,釋放藥物,不僅提高了靶部位的藥物濃度而且降低了其他部位的藥物濃度[4,5].這樣既可避免傷害正常細(xì)胞,又可減少用藥劑量,減輕藥物毒副作用,加速和提高治療效果,顯示出了其特有的優(yōu)越性[6].本實(shí)驗(yàn)選用目前治療奶牛乳房炎效果比較顯著的藥物環(huán)丙沙星[7],制成環(huán)丙沙星磁性明膠微球,并分析其性能.

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 試 劑

FeCl2·4H2O(化學(xué)純)(天津市博迪化工有限公司);FeCl3·6H2O(化學(xué)純) (天津市天大化工實(shí)驗(yàn)廠);NaOH(天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠);明膠 (天津市北辰驊躍化學(xué)試劑廠);甲醛 (張家口市橋東區(qū)東山綜合化工廠);鹽酸環(huán)丙沙星 (石家莊市華新制藥廠0.25 g/片);白油;硬脂酸鋁;冰塊;蒸餾水;PBS緩沖液.

1.1.2 儀 器

電子天平 (上海精密科學(xué)儀器有限公司 FA1004N);電熱恒溫水箱 (北京西城區(qū)醫(yī)療器械廠);顯微鏡;721紫外分光光度計(jì) (上海第三儀器分析廠);組織搗碎機(jī);超聲波清洗器 (北京醫(yī)療設(shè)備二廠);800型離心沉淀器 (上海公私合營(yíng)鑫昌醫(yī)療器械廠);膠體磨;藥物溶出儀;噴霧器;量筒;燒杯;溫度計(jì);p H試紙;玻璃棒;磁鐵.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 磁性載體的制備

本實(shí)驗(yàn)借鑒文獻(xiàn) [8-10]中的制備方法,采用化學(xué)共沉淀法制備 Fe3O4磁性粒子,其反應(yīng)原理為：Fe2++2Fe3++8OH-→Fe3O4+4H2O.稱取1.2 g FeCl2·4H2O溶于60 mL蒸餾水中,加入15 mL0.6 mol/L的FeCl3·6H2O水溶液,在60℃、攪拌與超聲作用下,用噴霧器向溶液中噴入2 mol/L的NaOH溶液,使p H值達(dá)到11～12,反應(yīng)60 min,使所得 Fe3O4微粒充分熟化.磁分離Fe3O4微粒,并用蒸餾水清洗5次,攪拌,分散Fe3O4微粒于120 mL水中,超聲震蕩15 min,磁分離Fe3O4微粒,棄去上清液,真空干燥即得Fe3O4微粒.

1.2.2 磁性靶向藥物微球的制備[11]

采用乳化-交聯(lián)法制備微球,將6 g明膠與3.6 gFe3O4溶于蒸餾水中,于60℃水浴中溶解后加入0.4 g藥物 (投料比環(huán)丙沙星：明膠為1：15),充分混合制成a液;將400 ml白油和20 ml硬脂酸鋁 (投料比白油：硬脂酸鋁為20：1)充分混合形成b液.將a液置于膠體磨中,將b液緩慢滴加于a液中;乳化10 min后改為冰浴,攪拌1 h,滴加適量甲醛,繼續(xù)攪拌1 h,即得淺棕色乳狀液體.

1.2.3 微球的形態(tài)和特性檢測(cè)

1.2.3.1 形態(tài)觀察

取少量環(huán)丙沙星磁性微球溶液置載玻片上,在400倍顯微鏡下觀察其形態(tài)并拍照,測(cè)量一個(gè)視野中微球的直徑范圍,計(jì)算其平均直徑.

1.2.3.2 分布及運(yùn)動(dòng)

取環(huán)丙沙星磁性微球溶液1 ml置于10 ml乙醚溶液的普通培養(yǎng)瓶中,200倍顯微鏡觀察微球在外加磁場(chǎng)作用下的分布及運(yùn)動(dòng).

1.2.3.3 微球中藥物含量及包封率的測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)品配制：精密稱取環(huán)丙沙星對(duì)照品10 mg置于100 ml容量瓶中配成系列濃度,以生理鹽水為空白,以紫外分光光度法在570 nm下測(cè)定各溶液濃度 (C)與相應(yīng)熒光值 (A)作線性回歸,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算回歸方程,以此作為測(cè)定藥物含量的依據(jù).

微球中藥物含量及包封率測(cè)定：精密量取藥物微球20 ml置于50 ml生理鹽水中,加入少量含HCI的PBS溶液,以紙包扎避光,超聲并加熱90℃,1 h后,3 000 r/min離心10 min,取上清液1 ml,定容至10 ml,紫外分光光度法測(cè)定,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算藥物含量和包封率,包封率=已包封藥物總量/投入藥物總量×100%.

1.2.3.4 體外釋放曲線測(cè)定

量取環(huán)丙沙星磁性微球20 ml,置藥物溶出儀樣品瓶中,在外磁場(chǎng)作用下使樣品完全浸于37.0℃、80 ml生理鹽水溶液中,分別在一定間隔時(shí)間取樣1 ml,并補(bǔ)充生理鹽水溶液1 ml,用紫外分光光度法測(cè)出每管藥物分光光度值,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算微球累積釋藥百分量.

圖1 環(huán)丙沙星磁性藥物微球

2 結(jié) 果

2.1 形態(tài)觀察

制成的環(huán)丙沙星磁性微球溶液為淺棕色乳狀溶液[12],顯微鏡下微球呈散在圓形,其內(nèi)可見已包裹的黑色磁粉,微球直徑40～58μm;微球在溶液中分布均勻,藥物和鐵粉包裹的較好,溶液呈淺棕色可能是由于未被包埋的鐵粉所造成 (見圖1).

2.2 磁響應(yīng)性

環(huán)丙沙星磁性微球在乙醚溶液中呈不規(guī)則運(yùn)動(dòng),在外加磁場(chǎng)誘導(dǎo)時(shí)則向磁鐵方向運(yùn)動(dòng),動(dòng)作距離為65～70 mm,說明微球的慈響應(yīng)性很好,有很好的靶向性.

2.3 載藥量和包埋率

應(yīng)用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理計(jì)算可得：相關(guān)系數(shù)r=0.999,當(dāng) df=n-2=5-2=3時(shí),查表得 r0.05(3)=0.878,r＞r0.05(3),P＜0.05,表明A與C間存在顯著的線性關(guān)系.又因?yàn)椋篵=0.136,a=-1.548得A與C的曲線回歸方程為：A=0.028 C0.136.即所測(cè)環(huán)丙沙星標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：A=0.028 C0.136(R=0.999,n=5);藥物微球所測(cè)熒光值為0.014,代入所得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求得：1 ml磁性藥物微球中含環(huán)丙沙星165μg,推算出磁性微球的載藥量為16.5%,藥物包封率為33%.

2.4 體外釋放曲線測(cè)定[12]

在37℃生理鹽水溶液中,磁性藥物微球中環(huán)丙沙星的釋放速率為,30 min釋放55%左右,60 min釋放75%左右,120 min釋放85%左右,240 min釋放90%以上,將以上結(jié)果繪制成藥物微球釋放速率曲線見圖2.

表2 不同藥物濃度所測(cè)熒光值

3 討 論

奶牛乳房炎是由各種病因引起的乳房炎癥,具有發(fā)病率高、治愈難、治愈率低及危害嚴(yán)重等特點(diǎn),是危害奶牛養(yǎng)殖業(yè)的三大疾病之一[13],也是引起奶牛場(chǎng)經(jīng)濟(jì)損失最嚴(yán)重的疾病之一.其主要致病原因是病原微生物的侵害,其中以金黃色葡萄球菌、鏈球菌和大腸桿菌為主;約占奶牛乳房炎病例的90%以上[14,15].

環(huán)丙沙星是一種人工合成的新型殺菌性抗菌劑,與喹諾酮類之外的抗生素幾乎無交叉耐藥性.這種藥物之所以能有效的防治奶牛乳房炎,是由其抗菌機(jī)理、抗菌活性及其在體內(nèi)的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)決定的.尤其在藥代動(dòng)力學(xué)上,這類藥物能進(jìn)入吞噬細(xì)胞內(nèi),殺死吞噬細(xì)胞內(nèi)的金黃色葡萄球菌;還可通過血乳屏障,進(jìn)主乳腺,這在乳房炎的治療上明顯優(yōu)于其他抗生素類藥物[16].從藥敏試驗(yàn)和臨床試驗(yàn)效果看,環(huán)丙沙星具有耐藥性小、廣譜抑菌殺菌,殘留少和療效高等優(yōu)點(diǎn),因此可做為治療乳房炎的首選藥.

圖2 環(huán)丙沙星磁性明膠微球釋放速率曲線

微球是指藥物被吸附、溶解或分散在高分子材料載體中形成的微小球狀實(shí)體,粒徑多在1～250μm之間.它作為藥物的載體而成為一種新的給藥系統(tǒng),是近年來研究比較多的藥物控釋和緩釋劑型[17-18].而磁性高分子微球是一種新的緩釋靶向給藥系統(tǒng),它是把藥物和磁性超細(xì)微粒通過各種方法結(jié)合而成,將其固定于靶部位,釋放藥物,不僅提高了靶部位的藥物濃度而且降低了其他部位的藥物濃度.這樣既可避免傷害正常細(xì)胞,又可減少用藥劑量,減輕藥物毒副作用,加速和提高治療效果,顯示特有的優(yōu)越性[19].因此,本研究將環(huán)丙沙星與磁性微球結(jié)合在一起,制成的磁性明膠藥物微球是一種治療奶牛乳房炎的新型藥物.

本實(shí)驗(yàn)制得的環(huán)丙沙星磁性微球乳液呈淺棕色,在高倍顯微鏡下觀察,微球球形圓整,外形規(guī)則,分布均勻,分散性及流動(dòng)性很好,不粘連或極少粘連,少見聚集現(xiàn)象,微球透光性較差,部分微球中有非均勻分散的黑色不透光區(qū),可能是藥物和磁性材料造成.微球的大小為40～58μm,載藥率為16.5%.微球在外加磁場(chǎng)的作用下向磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng),動(dòng)作距離為65～70 mm.說明微球的磁響應(yīng)性很好,具有很好的靶向性.藥物微球體外釋放結(jié)果表明,環(huán)丙沙星30 min釋放55%左右,60 min釋放75%左右,240 min釋放90%以上,說明微球有明顯的緩釋作用.

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)制備的環(huán)丙沙星磁性明膠微球成球性好,說明其結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定;微球在外加磁場(chǎng)的作用下向磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作距離為65～70 mm,說明微球的磁響應(yīng)性很好,具有很好的靶向性;微球在240 min內(nèi)釋放90%以上,說明微球有一定的緩釋性.表明試驗(yàn)中制得的環(huán)丙沙星磁性明膠微球理論上符合作為治療奶牛乳房炎的藥物.并且試驗(yàn)中采取的制備方法簡(jiǎn)便,原料易得,大小較均勻.此磁性靶向藥物對(duì)奶牛乳房炎的臨床治療有著重要的意義.

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