納米混懸劑的制備、表征及其應(yīng)用研究進(jìn)展

陳充抒，梁 艷，梁 莉 綜述，陳 虹 審校

在藥物研制中發(fā)現(xiàn)，近40%的藥物是水難溶性的，一些藥物甚至難溶于有機(jī)溶劑，導(dǎo)致其生物利用度低不能使充分發(fā)揮療效［1］，使一些藥物在研制開發(fā)過程中面臨溶解度低、藥物穩(wěn)定性低，口服吸收差等問題，將會直接導(dǎo)致藥物生物利用度低。而常規(guī)制劑技術(shù)難以解決難溶性藥物溶解度的問題，嚴(yán)重阻礙高效制劑產(chǎn)品的研發(fā)。目前，發(fā)現(xiàn)納米混懸技術(shù)給這些難溶性藥物提供了重現(xiàn)自身價(jià)值的機(jī)會?，F(xiàn)對納米混懸劑制備方法、表征及其應(yīng)用的研究進(jìn)展做一綜述。

1 納米混懸劑的制備

1.1 制備條件 納米混懸劑是用特殊的技術(shù)將藥物直接制備成納米大小的粒子，并借助于表面活性劑等對其進(jìn)行穩(wěn)定而得到的給藥系統(tǒng)。與脂質(zhì)體、膠術(shù)、聚合物納米粒等使用了大量藥物輔料的給藥系統(tǒng)相比，納米混懸劑是近乎“純藥物”的納米顆粒［2，3］，與傳統(tǒng)上的基質(zhì)骨架型納米體系不同，納米混懸劑無需載體材料，它是通過表面活性劑的穩(wěn)定作用，將納米尺度的藥物粒子分散在水中形成穩(wěn)定的體系，具有最大限度的載藥量和藥物傳輸效率，特別適合大劑量難溶性藥物的口服和注射給藥，與普通混懸劑最主要的區(qū)別在于其藥物粒子的粒徑小于1 μm，多數(shù)在150～800 nm 的范圍內(nèi)。不論是難溶性藥物，還是水和油都不易溶的藥物，均可通過該方法制備得到相應(yīng)的納米混懸劑。由于納米粒子具有較大的表面積，藥物溶出速度和程度均較高，進(jìn)而提高了生物利用度，加之遠(yuǎn)高于其他納米制劑的載藥量，這使得那些溶解性差的抗生素類藥物、抗腫瘤藥物和一些治療窗窄的藥物能更好的發(fā)揮作用，納米混懸劑已成為目前解決難溶性藥物應(yīng)用于臨床的最有效的載體和途徑。

1.2 制備方法

1.2.1 分散法［4］將藥物大顆粒分散到納米范圍并穩(wěn)定下來，包括介質(zhì)研磨法、高壓勻質(zhì)法、微射流等。

1.2.1.1 介質(zhì)研磨法 此法需要專用設(shè)備介質(zhì)研磨機(jī)，介質(zhì)研磨機(jī)主要由輾磨室、研磨桿和一個(gè)再循環(huán)室組成。介質(zhì)研磨法是先將藥物粉末分散在表面活性劑溶液中，再將研磨介質(zhì)和藥物粉末的分散液放入介質(zhì)研磨機(jī)的研磨室內(nèi)，在研磨桿的高速剪切運(yùn)動下，使藥物粒子之間及其研磨介質(zhì)、研磨室內(nèi)壁發(fā)生猛烈的碰撞，從而粉碎得到納米級的藥物粒子［5］。得到的混合物通過濾網(wǎng)分離，使研磨介質(zhì)和大顆粒截留在研磨室內(nèi)，小粒子藥物則進(jìn)入再循環(huán)室，再循環(huán)室內(nèi)中的藥物粒徑如達(dá)到粒徑要求則可取出，其余進(jìn)入新一輪的研磨，從而粉碎得到納米級的藥物粒子。研磨介質(zhì)一般為玻璃粒子、氧化鋯粉末或高交聯(lián)聚苯乙烯樹脂［6］。用該法得到納米混懸劑所需時(shí)間從幾個(gè)小時(shí)到幾天不等。研磨可一次或多次進(jìn)行。一般用此法制備納米混懸劑會受到藥物含量、研磨球數(shù)量、研磨速度、研磨時(shí)間和溫度等因素的影響。Indrajit 等［7］采用諾華制藥提供的NVS-102 化合物采用濕法研磨技術(shù)，把15～20 μm 大小的微粒輾磨成粒徑在260～500 nm 之間的粒子。該法的優(yōu)點(diǎn)是不僅適用于水溶性差藥物，還適用于那些水溶性和有機(jī)溶劑溶解均差的藥物，且得到的納米混懸劑的粒徑分布范圍窄，制備過程簡單，利于推廣。但與高壓勻質(zhì)法相比，因研磨介質(zhì)磨損而導(dǎo)致有毒物質(zhì)進(jìn)入制劑，所以靜脈注射納米混懸劑不適合用此法制備。

1.2.1.2 高壓勻質(zhì)法 先將藥物微粉化制成混懸液，藥物混懸液通過高壓均質(zhì)機(jī)的柱塞泵吸入并加壓，在柱塞作用將藥物混懸液擠壓進(jìn)入壓力大小可調(diào)的閥組中，經(jīng)過特定寬度的限流縫隙(工作區(qū))后，瞬間失壓的藥物混懸液以極高的流速(1000～1500 m/s)噴出，碰撞在閥組件之一的沖擊環(huán)上，利用其產(chǎn)生的空穴效應(yīng)、撞擊效應(yīng)和剪切效應(yīng)，從而將微分化的藥物進(jìn)一步粉碎為納米尺寸的粒子，同時(shí)降低藥物粒徑的多分散性。本法可一步完成，也可分兩步完成，即經(jīng)過兩個(gè)串聯(lián)的均質(zhì)閥，第一個(gè)勻化閥的壓力將較大，主要起分散混懸劑的作用，第二個(gè)勻化閥的壓力將低于第一個(gè)，以提高納米混懸劑的穩(wěn)定性。Xiong 等［8］利用此法制備尼莫地平納米混懸劑，并考察了勻質(zhì)壓力和勻質(zhì)次數(shù)對粒徑大小及粒徑分布的影響。采用直接高壓勻質(zhì)法可避免有機(jī)溶劑的加入，適用于既難溶于水也難溶于油的藥物，而且工藝的重現(xiàn)性好，但需將藥物微粉化，其粒徑不大于25 μm。

1.2.2 凝聚法 藥物溶液通過控制結(jié)晶或沉淀形成納米級別的藥物粒子。常見的有超臨界流體技術(shù)、沉淀法、壓縮流體法、重力場控制沉淀技術(shù)、溶劑蒸發(fā)沉降法、類乳化溶劑擴(kuò)散法及固態(tài)反相膠術(shù)溶液法等。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常不同方法配合使用，最常見的是和高壓勻質(zhì)的聯(lián)合使用。為了得到穩(wěn)定的藥物制劑，還需要在體系中加入一些調(diào)節(jié)劑。例如牛血清白蛋白、聚維酮、十二烷基硫酸鈉、吐溫-80、羧甲基纖維素鈉等，還需要加入緩沖液、鹽、多元醇、一些滲透壓調(diào)節(jié)劑和抗凍劑等附加劑以滿足不同需要［5］。

1.2.2.1 沉淀法 沉淀法是將藥物溶解到一定的溶劑中形成溶液，這一溶劑稱為良溶劑;然后將藥物的良溶劑溶液加入到另一不能溶解藥物的溶劑中，這一溶劑稱為不良溶劑。在含有藥物的良溶劑滴加到不良溶劑的過程，藥物濃度過飽和，而析出結(jié)晶，通過控制析晶條件組建納米粒子。該技術(shù)涉及兩個(gè)關(guān)鍵的階段，即晶核的形成和成長。只有晶核形成快而成長慢才能得到最小粒徑的穩(wěn)定混懸液。兩個(gè)階段都受溫度、藥物的過飽和度和機(jī)械攪拌的影響。理想的成核溫度應(yīng)低于成長溫度。少量藥物溶于與水互溶的溶劑，再與水快速混合而產(chǎn)生的高過飽和度會使藥物自發(fā)成核。隨著晶核周圍過飽和程度降低、晶核成長變慢，結(jié)晶生長受到抑制，最終可得到納米粒徑的藥物結(jié)晶。Swarnali 等［9］利用此技術(shù)制備兩性霉素B 納米混懸劑并進(jìn)行了該制劑對眼部耐受力的測試。

沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，生產(chǎn)過程可以一步完成，消耗的機(jī)械力較小，適用于穩(wěn)定性較差的藥物。但是應(yīng)用沉淀法的前提條件有兩點(diǎn):(1)藥物至少能溶于一種良溶劑中;(2)這一良溶劑需要和不良溶劑混溶，因此不適合既不溶于水又不溶于非水溶劑的藥物。由于制備過程中使用了有機(jī)溶劑，涉及到有機(jī)溶劑的殘留和后處理問題，在去除有機(jī)溶劑時(shí)可能造成藥物粒徑的變化，還會破壞環(huán)境并影響人體使用的安全性。

1.2.2.2 超臨界流體技術(shù) 這是一項(xiàng)近10年發(fā)展起來的制備超細(xì)微粒的新技術(shù)。在超臨界條件下，溶質(zhì)的溶解度可隨溫度和壓力在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，降低壓力可以導(dǎo)致過飽和，且可以達(dá)到高的過飽和度，固體溶質(zhì)從超臨界流體中沉析出來，形成平均粒徑較小的均勻粒子。Shin 等［10］通過超臨界流體反溶劑技術(shù)制備了維生素K 納米粒，并考察了制備條件對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。與傳統(tǒng)的粉碎機(jī)結(jié)晶技術(shù)相比，使用超臨界流體可避免大量使用有機(jī)溶劑及由此造成的環(huán)境污染，且無需為了去除產(chǎn)品中殘留的有機(jī)溶劑進(jìn)行繁瑣的操作，是國際上公認(rèn)的綠色技術(shù)。

1.2.2.3 納米噴霧干燥法 本法是通過控制噴嘴的大小來調(diào)節(jié)藥物粒徑，將藥物溶于有機(jī)良溶劑(水溶性藥物直接用水做溶劑)進(jìn)行噴霧干燥，所得藥物顆粒用含有穩(wěn)定劑的水相分散即得納米混懸劑。此法操作簡單、藥物粒徑可控，但是對于比重特小的藥物來說，再次用水相分散不易形成較好均一的混懸液。

總之，難溶性藥物納米混懸劑的幾種制備方法都各有優(yōu)、缺點(diǎn)，如果單獨(dú)使用不能保證制備效果，可以考慮幾種制備方法聯(lián)合使用增加制備效果。有專家報(bào)道將高壓勻質(zhì)法和沉淀法聯(lián)合使用制備紫衫醇納米混懸劑［9］。在制備過程中先用沉淀法制備得到藥物結(jié)晶的初懸液，將初懸液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑，所得到的濃縮液置高壓勻質(zhì)機(jī)中利用高壓勻質(zhì)機(jī)獲得粒徑更加均勻的產(chǎn)品。這樣克服了沉淀法生產(chǎn)的產(chǎn)品粒徑不均勻，容易團(tuán)聚的問題。將不同制備方法相結(jié)合用于制備難溶性藥物納米混懸劑具有廣泛的開發(fā)前景。

2 納米混懸劑的表征

2.1 粒徑、粒徑分布及其電位 納米混懸劑粒徑大小和粒徑分布直接影響藥物的溶解度、溶出速率以及物理穩(wěn)定性。粒徑及其分布的測定可以采用光子相關(guān)光譜、激光衍射和動態(tài)光散射。多分散指數(shù)(polydispersity index，PI)是衡量粒徑分布均勻與否的標(biāo)準(zhǔn)，PI值0.1～0.25 之間，說明納米混懸劑粒徑分布越窄，大于0.5 說明粒徑分布廣，即粒徑分布不均勻［11］。較寬的粒徑分布是發(fā)生奧斯特瓦爾德熟化的最重要原因，導(dǎo)致晶體快速成長和粒子聚集，導(dǎo)致制劑不穩(wěn)定，因此控制合適的粒徑分布是很必要的，一般在150～350 nm 之間相對穩(wěn)定。故制劑制備過程中除需選擇良好的表面活性劑外，工藝條件的控制也必不可少。

納米混懸劑Zeta 電位的大小是影響其穩(wěn)定性的重要因素。對于納米混懸液，納米粒子之間的排斥作用也有利于膠體分散體的長期穩(wěn)定。一般認(rèn)為，同時(shí)存在有靜電穩(wěn)定作用和空間穩(wěn)定作用時(shí)，Zeta 電位的絕對值20 mV 就可以維持納米混懸劑的穩(wěn)定，因?yàn)殪o電穩(wěn)定作用賦予粒子空間足夠的立體排斥力;當(dāng)只有靜電穩(wěn)定作用時(shí)，混懸劑的Zeta 電位絕對值超過30 mV 才能維持整個(gè)體系的穩(wěn)定［12］。

2.2 制劑晶型和外觀研究 由于制備工藝的差異，同一化學(xué)結(jié)構(gòu)的藥物可能呈現(xiàn)不同的晶型，產(chǎn)生多晶型，多晶型藥物因晶型不同會在穩(wěn)定性、溶出度和生物利用度方面產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響藥物的安全性。因此，對納米混懸劑晶體形態(tài)的研究是很必要的，X 線衍射法和差示熱量掃描法(differential heat scanning，DSC)常用于確證藥物的晶型。XRP 法能區(qū)分無定型態(tài)和結(jié)晶型態(tài)，結(jié)晶態(tài)的藥物通常有一個(gè)尖銳的熔點(diǎn)峰，在無定型粒子中則沒有。另外，DSC 常作為X 線衍射法的補(bǔ)充，不同晶型間的熔點(diǎn)可能不同，DSC 可用來區(qū)分不同的晶型。對于微粒的外觀形態(tài)，常用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和原子力顯微鏡進(jìn)行考察。

2.3 飽和溶解度和溶出速率 提高難溶性藥物的飽和溶解度和溶出速率是納米混懸劑的主要優(yōu)勢之一，納米混懸劑的使用過程中，納米粒子溶解和釋放速率直接影響藥物的吸收速度和程度，因而與藥效密切相關(guān)。固體納米粒子需要溶解為分子形式后才可發(fā)揮治療作用，而藥物分子的形成速度取決于納米粒子的溶出速率。在特定的溶解介質(zhì)中，結(jié)合透析袋法和溶出度法可測定不同納米混懸劑的溶出速率［13］。根據(jù)Ostwald-Freundlich 方程和Noyes-Whitney 方程［14］，增加納米粒子的飽和溶解度可提高藥物溶出速率［15］。飽和溶解度的測定通常將藥物的過飽和溶液在恒溫條件攪拌或振搖直到溶解達(dá)到平衡，采用高效液相進(jìn)行濃度測定。

2.4 納米混懸劑的穩(wěn)定性 納米混懸劑屬于熱動力學(xué)不穩(wěn)定體系，其穩(wěn)定性主要由粒徑來決定，與大粒子相比，小粒子比表面積大，具有較高的表面能，因此粒子相互接觸碰撞的機(jī)會增加，同時(shí)粒子間存在較強(qiáng)的相互吸引力，分子間相互作用力增強(qiáng)，粒子很容易發(fā)生不可逆聚集以降低其表面能［16，17］。所以，通常使用適量的穩(wěn)定劑來提供給粒子足夠的空間為阻力或靜電斥力，以防止粒子聚集。

3 納米混懸劑的應(yīng)用

納米混懸劑在開發(fā)難溶性藥物方面得到了日益廣泛的應(yīng)用，但國內(nèi)對納米混懸劑的研究才剛剛起步，而國外發(fā)展迅速，迄今為止已有3 種納米混懸劑獲準(zhǔn)上市。如乳腺癌治療藥物紫杉醇靜脈注射劑［18］，采用殼聚糖和油酸甘油制備，粒徑為(432.5 ±37.1)nm，療效幾乎是Cremophor-EL 溶媒紫杉醇制備的2 倍;免疫抑制劑西羅莫司的口服納米混懸劑［19］，生物利用度較口服溶液高了近1 倍;止吐藥阿瑞吡坦［20］納米混懸劑其生物利用度比普通混懸劑提高4 倍。除此之外白消安、布地奈德、胰島素等納米混懸劑正處在不同的臨床試驗(yàn)階段。

3.1 提高制劑的安全性 目前用于藥物制備的輔料中有些對人體會產(chǎn)生不安全的影響，通過將藥物制成納米混懸劑可以減少或消除這些影響。例如，市售依托泊苷注射液為增加其溶解度，加入大量的吐溫-80、聚乙二醇、乙醇等溶劑增溶，刺激性大，使用過程中藥物容易析出，患者順應(yīng)性差。另外，依托泊苷注射液的不良反應(yīng)為骨髓抑制，可使患者白細(xì)胞和血小板減少等。作為一種內(nèi)源性物質(zhì)，白蛋白具有良好的組織相容性，可生物降解，沒有毒性和免疫原性，以白蛋白為穩(wěn)定劑制備的依托泊苷納米混懸劑其骨髓抑制作用明顯低于市售依托泊苷注射液［21］。Kayser 等［22］研究表明，阿非迪霉素納米混懸劑的半數(shù)有效濃度是用二甲基亞砜助溶溶液的5 倍。Peters 等［23］將抗微生物藥物氯法齊明制備成納米混懸劑后，給接種病菌的小鼠靜脈注射使用，結(jié)果表明，雖然兩組制劑針對小鼠肺部感染上沒有顯著性差異，但在小鼠的肝臟和脾臟的感染程度明顯低于脂質(zhì)體組。

3.2 提高生物利用度 She 等［24］利用乳化擴(kuò)散法制備得到了口服燈盞花素納米混懸劑，粒徑為(293.11 ±55.86)nm，在給予相同劑量的情況下，給大鼠灌胃后進(jìn)行了藥代動力學(xué)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)燈盞花素納米混懸劑與普通混懸劑相比，納米混懸劑在大鼠體內(nèi)的Cmax 和AUC 分別為(358.9 ±80.26)ng/ml 和(4520.4 ±1157.3)ng/(h·ml)，而普通混懸劑分別為(84.59 ±128.4)ng/ml、(408.2 ±288.3)ng/(h·ml)，其絕對生物利用度較普通納米混懸劑提高了近11倍。Wang 等［25］將水飛薊素制備成納米混懸劑，并對其進(jìn)行了比格犬藥代動力學(xué)的研究，與未輾磨的水飛薊素藥物相比，藥物在血液中的藥物分布情況如圖1。

由圖1 可以看出，該納米混懸劑的達(dá)峰時(shí)間顯著縮短2/3，Cmax和AUC 分別提高了1.78 倍和3 倍。這主要是由于將水溶性差的藥物制備成納米混懸劑后，藥物的粒徑顯著減小，比表面積增大，使溶解度和溶出速率均增加，加強(qiáng)藥物的口服吸收，進(jìn)而提高藥物生物利用度。

3.3 提高物理穩(wěn)定性 10-羥基喜樹堿具有酯環(huán)結(jié)構(gòu)，在堿性條件下內(nèi)酯環(huán)容易開環(huán)，開環(huán)后藥物失去藥理活性。付強(qiáng)等［26］通過此技術(shù)制備了平均粒徑為131 nm、zeta 電位為-25.5 mV 的10-羥基喜樹堿納米混懸劑，穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明，在pH 7.0～8.0 內(nèi)，開環(huán)結(jié)構(gòu)不到10%，相反，此條件下溶液劑幾乎全部開環(huán)，體外溶出實(shí)驗(yàn)表明，與粗混懸劑相比，納米混懸劑的生物利用度明顯提高，主要是因?yàn)槠淦骄叫『投喾稚⒅笖?shù)小，增加其物理穩(wěn)定性。

圖1 不同劑型水飛薊素口服給藥后的血藥濃度-時(shí)間曲線

3.4 提高對體內(nèi)黏膜組織的黏附性 小球隱孢子蟲是引起艾滋病患者嚴(yán)重腹瀉的主要致病菌，布帕伐醌納米混懸劑不僅能直接作用于胃腸道黏膜上的病原菌，而且能夠克服患者因腹瀉導(dǎo)致的藥物流失。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示布帕伐醌納米混懸劑比普通混懸劑的大鼠胃腸道感染指數(shù)低［27］。主要原因是納米混懸劑藥物粒徑小、比表面積大，因此對黏膜的黏附性比較強(qiáng)，可延長藥物在胃腸道的滯留時(shí)間，提高生物利用度。

3.5 實(shí)現(xiàn)靶向性 在炎性部位，由于一些病變生理學(xué)變化，如內(nèi)皮細(xì)胞損傷，毛細(xì)管通透性增加，組織浸潤等原因，影響了內(nèi)皮細(xì)胞的完整性，導(dǎo)致一定大小的粒子可以被炎性組織攝取在炎性部位從而起到靶向的作用。研究表明粒徑小于100 nm 時(shí)能較高的被炎性組織攝取。如果要實(shí)現(xiàn)靶向給藥，可以通過控制納米混懸劑中藥物粒子的粒徑來實(shí)現(xiàn)或?qū)ζ浔砻嫘揎梺韺?shí)現(xiàn)，目前比較成功的主要有納米藥物腦靶向和肺靶向，將達(dá)拉根納米混懸劑用吐溫-80 和聚異丁基氰丙烯酸鹽進(jìn)行表面修飾后可實(shí)驗(yàn)?zāi)X靶向，用PEG 對藥物粒子進(jìn)行表面修飾后，可延長藥物在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，使之富集于炎性部位［28］。

4 前景與展望

納米混懸劑的用途十分廣泛，除直接口服提高生物利用度外，也可以通過冷凍干燥、噴霧干燥轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w形式，制成片劑、丸劑、或膠囊等傳統(tǒng)形式，以便保存和運(yùn)輸，還可以直接應(yīng)用于注射給藥，從而獲得較高的生物利用度。以滿足不同需要。

目前，已有超過20 家公司正致力于將納米技術(shù)用于藥物傳遞系統(tǒng)［29］。近年來，納米混懸劑在解決難溶性藥物溶解度方面發(fā)揮了巨大的作用。通過制劑手段將難溶性藥物制成納米給藥系統(tǒng)可以增加難溶性藥物的溶解度繼而提高生物利用度，輔料用量少，不良反應(yīng)小，同時(shí)制備工藝簡單、具有規(guī)?；a(chǎn)的可能，因此受到廣大科研工作者的青睞。本文通過討論納米混懸劑的制備方法、表征及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，為納米混懸劑新藥的開發(fā)與研究提供思路和參考。

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