微球制劑的研究進(jìn)展

姚清艷，王燕清，朱建華，宋麗艷，于榮敏

（暨南大學(xué) 藥學(xué)院，廣東 廣州 510632）

緩釋、控釋和靶向制劑等一系列新劑型在醫(yī)藥領(lǐng)域如治療和診斷疾病方面均顯示出了很強(qiáng)的作用[1]。微球制劑由于具有穩(wěn)定、靶向、緩控釋等特性，且制備工藝成熟，操作方法簡單，近年來受到較多關(guān)注，有關(guān)微球技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)的報道也越來越多[2]。

微球制劑，是指先將藥物與適當(dāng)?shù)乃幱幂o料通過一定的微囊化技術(shù)制得微球，再按臨床使用時不同的給藥途徑與目的制成各種口服、注射等劑型而形成的藥物制劑。研究表明，可通過選擇不同種類的聚合物制備微球，使藥物在體內(nèi)選擇性地釋放，從而提高身體局部的血藥濃度，增強(qiáng)藥物的療效和作用時間，同時減少服藥量，這樣也可有效降低毒性反應(yīng)發(fā)生率。因此，研究者們應(yīng)用了各種天然或合成的可生物降解的有機(jī)物，如淀粉、殼聚糖、明膠、聚乳酸-羥基乙酸、聚甲基丙烯酸甲酯等作為載體材料制備微球，它們都在控制藥物釋放方面取得了良好的效果[3]。其中，聚乳酸-羥基乙酸（PLGA）是最常用的制備微球的輔料，作為一種生物相容的可降解的高分子聚合物，現(xiàn)已取得美國FDA 認(rèn)證，可用作注射用藥物制劑的載體。

1 微球的制備方法

常用的制備載藥微球的方法有乳化-溶劑揮發(fā)法、相分離法、噴霧干燥法和膜乳化法等。

1.1 溶劑揮發(fā)法

微球制備最常用的方法是乳化-溶劑揮發(fā)法，其原理是將原輔料先分別溶于兩種互不相溶的溶劑中，再通過機(jī)械振蕩或超聲乳化的方法制成乳劑，被分散成乳滴的液體為內(nèi)分散相，分散乳滴的液體為外連續(xù)相，然后使內(nèi)分散相溶劑在一定條件下?lián)]發(fā)除去，成球材料析出，固化成微球[4]。此法具有包封率高、操作方法簡便、重現(xiàn)性好、無需特殊設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，但易受所包載藥物的理化性質(zhì)等因素的影響。根據(jù)乳劑類型不同通常又可將其分為單乳法（O/W、W/O）和復(fù)乳法（W/O/W、O/W/O）兩大類，單乳法常用來包載水不溶性藥物，而復(fù)乳法則用來包載水溶性且性質(zhì)不太穩(wěn)定的藥物。

陳玉璽等[5]應(yīng)用乳化-溶劑揮發(fā)法制備了20(S)-原人參二醇的PLGA載藥微球，經(jīng)掃描電鏡觀察所制得的微球不僅外觀圓整，平均粒徑約1.16 μm，且載藥量高達(dá)19.61 %，包封率為41.76 %，體外釋放實(shí)驗(yàn)考察表明，其具有良好的緩釋效果。

1.2 相分離法

相分離法又稱凝聚法，是在藥物與聚合物載體的混合物（乳狀或混懸狀）中加入無機(jī)鹽或非溶劑物質(zhì)作為凝聚劑使聚合物的溶解度突然降低，從而可從混合溶液中析出來，并包裹在藥物表面形成一層保護(hù)層，再經(jīng)一定方法使保護(hù)層固化后即可得到高包封率的微球的方法[6]。此法可通過改變攪拌速度和系統(tǒng)溫度控制微球的粒徑大小，但易受加入的凝聚劑和溶劑殘留等因素的影響。

Mandal等[7]使用相分離法制備了噴他脒的PLGA 微球，掃描電鏡圖像表明，該微粒呈多孔球形，藥物包封率為 58 %，相比用乳化-溶劑揮發(fā)法制備的微球包封率明顯增加。通過這種方法制備的曲普瑞林一個月緩釋微球制劑達(dá)菲林?也于1986年成功上市，該制劑使得給藥頻率從原來的每日1次減小至每月1 次，大大地提高了患者用藥的順應(yīng)性。

1.3 噴霧干燥法

近年，噴霧干燥技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于制藥技術(shù)和生物化學(xué)領(lǐng)域，用這種技術(shù)制備的微球不但可被制成口服，注射等劑型，還有開發(fā)成靶向、緩控釋給藥系統(tǒng)的潛力。噴霧干燥法是指先將藥物與載體聚合物用有機(jī)溶劑溶解成溶液，然后將溶液用噴霧器噴至惰性氣流中形成無數(shù)的小液滴，再控制溫度使有機(jī)溶劑迅速蒸發(fā)，液滴迅速收縮成微球的方法[8]。該法具有操作簡單，一步成球，且所制得的微球包封率高、粒徑均勻等特點(diǎn)，但不適用于制備易高溫變性的蛋白質(zhì)多肽類微球。Mouez等[9]采用噴霧干燥技術(shù)將鹽酸維拉帕米包被于殼聚糖中，得到的微球粒徑約21～53 μm，包封率高達(dá)91 %，突釋量少，而且生物利用度研究表明，維拉帕米微球鼻腔給藥的生物利用度為58.6 %，明顯高于其溶液口服給藥的13 %。

1.4 膜乳化法

微孔膜乳化技術(shù)是近年發(fā)展起來的乳劑制備新技術(shù)，現(xiàn)已有實(shí)驗(yàn)室通過膜乳化法研制出了可包載不同種類藥物的微球制劑。其原理是先將分散相在外加壓力作用下，通過微孔膜的膜孔形成乳滴，當(dāng)乳滴達(dá)到一定大小時從膜表面完全脫離，進(jìn)入到在膜表面連續(xù)流動的連續(xù)相中，此過程類似單乳乳化，然后通過事先加入連續(xù)相中的穩(wěn)定劑將乳滴吸附到一起，最終使乳滴固化形成微球[4]。用膜乳化法制備的微球有粒徑均一且分布可控的特點(diǎn)，但常由于膜孔徑限制，難以制備出粒徑小于1 μm的微球。Zhao等[10]通過調(diào)整各項(xiàng)工藝參數(shù)，用SPG膜乳化法制備了平均粒徑約93 μm的微球，實(shí)驗(yàn)表明，其粒徑的正態(tài)分布系數(shù)為0.64，比傳統(tǒng)方法制備的微球粒徑分布集中。

除上述方法外，還有許多新方法如鹽析法[11]、高壓勻質(zhì)法[12]，新技術(shù)如納米技術(shù)[13]、微流控技術(shù)[14]和超臨界流體技術(shù)[15]等，用于微球研發(fā)的制備工藝中，以上均表明微球制劑研發(fā)具有重大意義和廣闊前景。

2 微球的質(zhì)量控制

通常評價微球制備工藝和質(zhì)量優(yōu)劣的指標(biāo)有微球形態(tài)、粒徑及其分布、載藥量、包封率及釋放度，有時還包括有關(guān)物質(zhì)和溶劑殘留等項(xiàng)目。關(guān)于微球制劑的質(zhì)量控制方法，可參照中國藥典2015年版附錄中的《微粒制劑指導(dǎo)原則》[16]。下面結(jié)合已上市微球產(chǎn)品的一些質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)報道等相關(guān)資料，對微球制劑質(zhì)量控制的各個項(xiàng)目進(jìn)行概述。

2.1 形態(tài)、粒徑及其分布

根據(jù)定義，微球是指將藥物溶解或分散于藥用輔料中而形成的骨架型的微小球狀實(shí)體，其粒徑一般約1～250 μm。所以理想的微球制劑產(chǎn)品的形態(tài)應(yīng)是規(guī)則圓整，粒徑均勻，且不存在空心狀態(tài)的實(shí)體。另外，微球之間的流動性要盡可能的好，不應(yīng)有粘連或聚團(tuán)現(xiàn)象存在[17]。

研究表明，粒徑及其分布是影響微球釋放度的重要因素，粒徑大小直接影響微球在體內(nèi)的循環(huán)時間。一般來說，微球粒徑過大，易被體內(nèi)的巨噬系統(tǒng)識別并清除出體外；而粒徑過小則會使微球的表面積相對增加，突釋量增大，從而降低微球的緩釋作用[18]。因此，在微球的制備過程中，必須根據(jù)不同的給藥目的和途徑控制粒徑范圍，以1～100 μm為宜。Ghassemi等[19]用溶劑揮發(fā)法制備的PLHMGA載藥微球，粒徑為12～16 μm，載藥量為60 %～70 %。更重要的是，與其PLGA載藥微球相比，其體外釋藥的藥代動力學(xué)過程更可控。

測量粒徑的方法有多種，主要包括激光衍射法（LLD）、動態(tài)光散射法（DLS）、透射電鏡（TEM）、掃描電鏡（SEM）和原子力學(xué)顯微鏡法（AFM）等。其中，激光衍射法是最常用的測量粒徑及其分布的方法[17]。

2.2 載藥量

載藥量是指單位體積或質(zhì)量的微球中所負(fù)載的藥量與微球總重量之比，它是反映微球制劑中藥物含量的重要指標(biāo)，所以計算微球載藥量需與藥物含量測定建立一定的聯(lián)系。在實(shí)際生產(chǎn)時可通過先計算載藥量，再進(jìn)行灌裝，實(shí)現(xiàn)對微球產(chǎn)品的含量控制。研究表明，影響微球載藥量的因素有：聚合物的種類和濃度，有機(jī)溶劑的選擇，投料比的選擇，有機(jī)相和水相的比例，固化的時間、溫度和攪拌速度等。同時，它們也是影響微球包封率和粒徑的主要因素。

微球的載藥量測定通常需較復(fù)雜的樣品前處理過程，再通過合適的含量測定方法進(jìn)行分析。常用的含量測定的方法除了HPLC法，還有ELISA法[20]、紫外分光光度法[21]等。Francesca等[22]用HPLC法測定出在對pH敏感性的牛血清蛋白微球中，二氟尼柳的載藥量大于90 %，而β-丙萘酚的載藥量則小于70 %。

2.3 包封率

包封率是指單位體積或質(zhì)量的微球中被包載入微球中的藥物量與體系中藥物總量之比。包封率越高表示被包裹入微球的藥物含量越高，所以包封率的測量也應(yīng)建立在含量測定的基礎(chǔ)上，最常用的方法也是HPLC法。研究表明，制備方法和制備工藝對包封率均會產(chǎn)生較大影響。隨著PLGA 的濃度、外水相體積和其中乳化劑濃度增加，包封率有所下降；而隨著乳化時攪拌速度和強(qiáng)度增加，包封率增加。另外，微球的載藥量與包封率一般呈正相關(guān)關(guān)系，即載藥量越高，包封率越大[23]。

Mukerjee等[24]優(yōu)化調(diào)整微球制備過程中的各項(xiàng)工藝參數(shù)后，成功制備出了表面光滑，形態(tài)圓整，包封率為90.88 %±0.14 %的姜黃素微球，并通過MTT法測試出了單純藥物和微球制劑作用于前列腺癌細(xì)胞系的IC50值分別為32～34 μmol/L和20～22.5 μmol/L（IC50值下降了35 %），由此證明了其對腫瘤細(xì)胞的殺傷作用比單純的藥物更顯著。

2.4 釋放度

常見的微球釋藥機(jī)制有兩種：一種是擴(kuò)散機(jī)制，即藥物被滲入到微球中的體液溶解后，再經(jīng)微球內(nèi)部的孔隙擴(kuò)散出來，而存在于微球表面的藥物通常會快速溶解，形成突釋效應(yīng)（initial burst）；另一種是降解機(jī)制，這種機(jī)制主要依賴于成球材料的生物降解特性，可使藥物緩慢而持久地從微球中釋放。一般來說，這兩種機(jī)制可同時存在于微球釋放的前后期[25]。

實(shí)驗(yàn)表明，微球的釋藥速率由聚合物的種類和濃度、微球所載藥物在釋放介質(zhì)中的穩(wěn)定性、溶解性、藥物與微球的親和力等因素共同決定。我們可以通過改變藥物的理化性質(zhì)，聚合物的種類，濃度和聚合條件等因素來調(diào)節(jié)釋藥速度。

微球釋放度的測定通常包括體內(nèi)和體外兩方面，體外釋放度常用HPLC法測定，而體內(nèi)釋放度需結(jié)合LC-MS或采用試劑盒的方法才能準(zhǔn)確測定。D’Souza等[26]等用了3種不同類型的PLGA 分別制備了不同粒徑（19～49 μm)和載藥量（31 %～37%）的微球并測定了其體外釋放速率，由此證明了微球的釋放速率與其粒徑和載藥量相關(guān)。

3 展望

現(xiàn)如今，有較多微球產(chǎn)品已經(jīng)上市，如法國Ipsen公司的曲普瑞林、日本武田公司的亮丙瑞林、美國Alkermes Inc 的注射用利培酮和Novartis Pharm的注射用醋酸奧曲肽微球等。我國上市的第一個微球產(chǎn)品是上海麗珠生產(chǎn)的注射用亮丙瑞林，為一個月長效緩釋微球。此外還有一些蛋白、多肽類藥物，如：促黃體生成素釋放激素拮抗物（LXT2101）、重組人胰島素樣生長激素（rhIGF2I）及干擾素α等緩控釋微球制劑正處于研發(fā)階段。伴隨著微球制劑技術(shù)的發(fā)展，微球研發(fā)的種類也越來越多，除了長效緩釋微球外，還有免疫微球[27]、磁性微球[28]等多種具有特殊功能的微球。

總之，微球制劑是一種將藥物分子包裹于藥用輔料中以求達(dá)到長時間平穩(wěn)釋藥目的的藥物輸送系統(tǒng)[29]。作為一種新型釋藥系統(tǒng)，雖然有粒徑不均、穩(wěn)定性差、包封率低及體內(nèi)外釋放相關(guān)性不好等各種各樣的問題，但是由于其具有靶向，緩釋等優(yōu)良特性，研究意義重大，且不斷有新技術(shù)被應(yīng)用到微球制備中，所以有理由相信在不久的將來，這些問題均將得到解決，微球制劑在臨床上也將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。