納米銅硅膠膜厚度對(duì)MAS-IUS控釋效果影響的實(shí)驗(yàn)研究

樊文艷，蔣成素，孟胤妤，孫 翠，任曉艷，古衡芳，肖雁冰

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬婦女兒童醫(yī)院 婦科，貴州 遵義 563000)

左炔諾孕酮宮內(nèi)緩釋系統(tǒng)(商品名：曼月樂)被廣泛應(yīng)用于女性避孕及婦科疾病[1-3]：但曼月樂也存在一些缺陷，如環(huán)下移、脫落現(xiàn)象；一旦其內(nèi)LNG耗盡，避孕效果將受到影響。因此，研制能彌補(bǔ)曼月樂這些不足的新型宮內(nèi)緩釋系統(tǒng)具有一定的臨床意義[4-5]。本研究是“一種評(píng)價(jià)LNG濃度梯度的仿子宮體模建立的實(shí)驗(yàn)研究[6]”項(xiàng)目的組成部分，旨在通過系列研究，研制出具有藥物恒釋和避孕時(shí)效更長的新型“記憶合金硅膠宮內(nèi)緩釋系統(tǒng)(Memory Alloy Silicone Intrauterine System,MAS-IUS)[7]”，并為項(xiàng)目組相關(guān)專利的開發(fā)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文以單體LNG制成MAS-IUS實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研究單體LNG在MAL-IUS中的釋放規(guī)律，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料 ①紫外分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限公司，型號(hào)T6新世紀(jì))；②電子天平(諸暨市超澤衡器設(shè)備有限公司，JM型，精確度：0.001 g)；③A、B兩種組分的室溫硫化硅膠[8-10](東莞市國創(chuàng)有機(jī)硅膠有限公司)；④納米銅(昆山德陽新材料科技有限公司，粒徑是72 nm)；⑤硅膠粘合劑(美國道康寧公司，型號(hào)QIS-5708)；⑥左炔諾孕酮標(biāo)準(zhǔn)品(SL881 0.5 g,北京索萊寶科技有限公司)；⑦無水乙醇分析純(天津市永大化學(xué)試劑有限公司)；⑧恒溫循環(huán)水浴箱(江蘇天力醫(yī)療器械有限公司，型號(hào)TL-420型)；⑨37 ℃超彈性記憶鈦鎳合金，直徑0.3 mm(蘇州榮千稀有金屬有限公司)；⑩電子游標(biāo)卡尺(杭州南工量具有限公司，型號(hào)QR/0-150 mm,精確度：0.01 mm)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鈦鎳合金絲管架的制作 由蘇州榮千稀有金屬有限公司按本實(shí)驗(yàn)要求定制，利用特定模具將鈦鎳合金絲纏繞成外徑3 mm的超彈性彈簧，在280 ℃的高溫下定型30 min后脫模，制作成環(huán)外徑3 mm，內(nèi)徑2.7 mm，150圈，長度45 mm的37 ℃記憶合金鈦鎳合金絲管。

1.2.2 不同納米銅硅膠膜厚度的MAS-IUS的制備 A、B雙組分硅膠(A硅膠：B硅膠=1∶1)攪拌均勻，按3%比例(質(zhì)量比)加入納米銅，混合均勻，將混合物均勻噴涂于鈦鎳合金絲管架外部，制成厚度為0.5 mm的納米銅硅膠膜，以電子游標(biāo)卡尺測量四個(gè)徑線求平均值，以誤差在0.02 mm為可控范圍；然后用硅膠粘合劑封堵一端，在室溫下硫化24 h后，將LNG(固體粉末)52 mg置入中空的納米銅硅膠鈦鎳合金管中，再以硅膠粘合劑封堵另一端，即可得到膜厚度為0.5 mm的MAS-IUS。同法制備膜厚度分別為：1.0、1.5、2.0 mm的MAS-IUS模型。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立 精確量取10 mL乙醇，加入不同質(zhì)量的左炔諾孕酮，配制成左炔諾孕酮濃度為0.02、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/mL的樣品，以標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)液的分光光度值為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，在波長為345 nm處求得左炔諾孕酮的曲線回歸方程：Y=0.397 8X+0.000 7,r2= 0.999 7(見圖1)，結(jié)果表明：標(biāo)準(zhǔn)液與分光光度值呈線性關(guān)系良好,利用曲線進(jìn)行處理，分別檢測樣品中左炔諾孕酮的濃度，求出釋放量。

圖1 LNG濃度與吸光度的關(guān)系

1.2.4 體外釋放實(shí)驗(yàn) 根據(jù)納米銅硅膠膜厚度將MAS-IUS分為A組(0.5 mm)、B組(1.0 mm)、C組(1.5 mm)、D組(2.0 mm)，每組有4個(gè)相同厚度的樣品；為避免裝藥過程中藥物粉末不慎撒落于管外的納米銅硅膠膜表面影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用無水乙醇反復(fù)沖洗后，放入裝有10 mL無水乙醇的密閉離心管中，在(37±0.5)℃的恒溫循環(huán)水浴箱上，每24小時(shí)取樣并更換新鮮的無水乙醇，連續(xù)測量30 d。

1.2.5 LNG每天釋放濃度的測定 樣品LNG濃度的測定：以無水乙醇作為空白對(duì)照，用紫外分光光度計(jì)測定樣品中LNG的吸光度值，每個(gè)樣品測定4次，取平均值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出樣品中藥物的濃度。

2 結(jié)果

2.1 單體LNG在MAS-IUS模型中的釋放規(guī)律 4組不同納米銅硅膠膜厚度的MAS-IUS中LNG的釋放均表現(xiàn)為釋放速率隨納米銅硅膠膜的增厚而下降，各組釋放量均在5 d后趨于穩(wěn)定，5 d前表現(xiàn)為“暴釋”現(xiàn)象(見圖2)。

圖2 不同厚度納米銅硅膠膜MAS-IUS模型體外當(dāng)天釋放量及累積釋放量

2.2 單體LNG在不同膜厚度的MAS-IUS模型中釋放量比較 A、B、C、D組進(jìn)行比較，P≤0.001，而后每2組進(jìn)行兩兩比較，P≤0.01，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。利用SPSS軟件進(jìn)行線性回歸，得出累積釋放量與天數(shù)的線性回歸方程(見表1)。

表1不同控釋膜厚度MAS-IUS的LNG累積釋放量與天數(shù)的線性關(guān)系及平均釋放量

組別零級(jí)釋放方程r均數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)差(mg x±s)AY=0.28X±0.461.0000.2961±0.0529BY=0.23X±0.331.0000.2431±0.0382CY=0.18X±0.410.9990.1903±0.0448DY=0.13X±0.450.9990.1470±0.0499

A、B、C、D組比較，P<0.001，而后進(jìn)行兩兩比較，P<0.01。

2.3 單體LNG的MAS-IUS納米銅硅膠膜厚度與釋藥速度的關(guān)系 4種不同納米銅硅膠膜的MAS-IUS模型 ，按藥物體外釋放利用紫外分光光度計(jì)測定釋藥量，結(jié)果見表1。 將釋藥速度(Y)對(duì)納米銅硅膠膜所形成的管壁厚度(X)進(jìn)行回歸分析，得：Y=-0.1X+0.33,r=1。

3 討論

3.1 不同厚度納米銅硅膠膜對(duì)LNG釋放量的影響 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，LNG單體的MAS-IUS的釋放速率隨納米銅硅膠膜的增厚而下降(見圖2、表1)。LNG單體在MAS-IUS的釋放過程分為3步：① 藥物從晶體中分離；② 藥物分子透過記憶合金超彈性彈簧的間隙擴(kuò)散進(jìn)入納米銅硅膠膜內(nèi)[7]；③ 藥物分子最終進(jìn)入溶出介質(zhì)(乙醇)中。LNG單體從MAS-IUS中的溶出釋放過程并不是簡單的透過單純納米銅硅膠膜的擴(kuò)散過程，硅膠中常含有硅藻土，其在增加硅膠強(qiáng)度的同時(shí)，使藥物在硅膠中的擴(kuò)散路徑變得彎曲、復(fù)雜，從而影響藥物的擴(kuò)散、溶出過程。在MAS-IUS模型中，LNG隨納米銅硅膠膜的厚度增加，需要通過的擴(kuò)散路徑延長，而 LNG通過控釋膜的擴(kuò)散速率不變，故單位時(shí)間內(nèi)釋放的藥量降低[11]，即釋放速率降低。MAS-IUS模型納米銅硅膠膜厚度對(duì)釋藥速度的影響極為顯著，表明膜厚度是以單體形式存在的LNG在MAS-IUS中擴(kuò)散的關(guān)鍵因素，釋放速率與納米銅硅膠膜厚度成反比，即MAS-IUS的釋藥機(jī)理屬于膜控制釋放，其釋藥規(guī)律符合控制釋放規(guī)律。因此，可以通過選擇不膜厚度來進(jìn)行調(diào)節(jié)以獲得不同的釋藥速度。

3.2 LNG單體在MAS-IUS中的釋放規(guī)律 研究結(jié)果提示，含LNG單體的MAS-IUS模型釋放量在前5d均表現(xiàn)為“暴釋”現(xiàn)象(見圖2)，5 d后趨于穩(wěn)定，在30 d體外釋藥量基本達(dá)到零級(jí)釋放(r>0.9999)，表明單體LNG在MAS-IUS模型中均呈現(xiàn)先經(jīng)爆釋，而后緩釋的規(guī)律。藥物從MAS-IUS模型中的釋放，主要基于擴(kuò)散作用。膜控型藥物的釋放行為與擴(kuò)散系數(shù)、溶解度系數(shù)、控釋膜厚度有關(guān)。在該MAS-IUS模型釋放過程主要的限速步驟是藥物在控釋膜中的擴(kuò)散，藥物以過飽和狀態(tài)分散于納米銅硅膠膜彈性體中，以一定的速度由膜的內(nèi)側(cè)逐步擴(kuò)散至外層，外側(cè)藥物再釋放進(jìn)入周圍環(huán)境(乙醇)。在釋放初期，藥物濃度高、濃度梯度差大，因此，釋放速率較快，表現(xiàn)出爆釋(見圖2)。隨著藥物釋放，濃度梯度差減小，其釋放量趨于平穩(wěn)并逐漸下降。MAS-IUS模型中LNG的累積釋放量與時(shí)間成線性關(guān)系，即符合零級(jí)釋放，可在一定的釋藥周期內(nèi)平穩(wěn)釋藥。

3.3 MAS-IUS的問題與改進(jìn) 本研究由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，納米銅硅膠復(fù)合材料的制作采用混合法，但雙棍開煉機(jī)的攪拌存在一定的局限性；納米銅硅膠膜制作的質(zhì)控(厚度和均一性)是采用電子游標(biāo)卡尺測量，以誤差在0.02 mm為可控范圍，故納米銅膜的厚度與均一性差異可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)果可能存在一定的偏差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果亦顯示，MAS-IUS模型中LNG的釋放量在5d后并不穩(wěn)定，而是在0.05 mg范圍的波動(dòng)(見表1)，可能主要就是這方面的因素造成。而要消除這方面的誤差，必須通過標(biāo)準(zhǔn)化的制環(huán)工藝。此外，本研究MAS-IUS中單體LNG的釋放量過大，為曼月樂釋放量的近幾倍至十幾倍，其原因可能有二：①本研究所用溶劑為乙醇，其對(duì)LNG的溶解度相較于“宮腔液[12]”要高得多；②LNG以單體形式存在，理論上相較于LNG以其他材料混合或包裹等[13-15]，具有更快的釋放效果。本文研究的是單體LNG在MAS-IUS模型中的釋放規(guī)律，在后續(xù)的研究中，將探索MAS-IUS模型中，非單體LNG(如用乙烯一醋酸、乙烯共聚物等包裹LNG)[16]在乙醇溶液及“模擬宮腔液或人工宮腔液”中的釋放速率與規(guī)律，以期制得恒釋和釋放時(shí)間更長的MAS-IUS模型。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 李雷，冷金花，戴毅，等.LNG-IUS治療子宮腺肌癥相關(guān)重度痛經(jīng)的前瞻性研究[J].中華婦產(chǎn)科雜志，2016,51 (6) :424-430.

[2] 方德容,趙 菁,李青漢,等.曼月樂治療子宮腺肌病病灶閾值篩選的初步研究[J].遵義醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2014,37(4):418-421.

[3] Sabbioni L,Petraglia F,Luisi S.Non-contraceptive benefits of intrauterine levonorgestrel administration:why not? [J].Gynecol Endocrinol,2017,Jun 6:1-8.doi:10.1080/09513590.2017.1334198.

[4] Shaaban O M,Ali M K,Sabra A M,et al.Levonorgestrel releasing intrauterine system versus a low-dose combined oral contraceptive for treatment of adenomyotic uteri:a randomized clinical trial[J].Contraception,2015,92(4):301-307.

[5] Abu J,Brown L,Ireland D.Endometrial adenocarcinoma following insertion of the levonorgestrel-releasing intrauterine-system(mirena) in a 36-year-old woman[J] .J Gynecol Cancer,2006 ,16(3):1445-1447.

[6] 孫翠,任曉艷,樊文艷,等.硅膠仿子宮體模的建立及LNG彌散規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J].遵義醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2017,40(2)：177-184.

[7] 唐小玲,李年豐,潘一峰,等.左炔諾孕酮納米粒緩釋給藥系統(tǒng)的研究[J].中國醫(yī)學(xué)工程,2004,12(6):16-18.

[8] 曾春香，張斯?jié)h.緩釋控釋藥用高分子材料的臨床應(yīng)用[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù),2010,14(21):3939-3942.

[9] 劉琴,湯莉,丁寧,等.緩釋管組成結(jié)構(gòu)對(duì)藥物緩釋速率的影響因素研究[J].生物醫(yī)學(xué)工程雜志,2012,29(2):296-300.

[10]Kajihara M,Sugie T,Sano A,et al.Novel method to control release of lipophilic drugs with high potency from silicone[J].Chen Pharm Bull (Tokyo),2003,51(1):11-14.

[11]Fischer C P，Kayisili U,Taylor H S.HOXA10 expression is decreased in endometrium of women with adenomyosis[J].Fertil Steril,2011,95(3):1133-1136.

[12]王蕓,湯瀅,夏先平,等.模擬宮腔液成分對(duì)銅/低密度聚乙烯納米復(fù)合材料宮內(nèi)節(jié)育器中銅離子(Cu2+)釋放的影響[J].生殖與避孕，2011，31(4):231-236.

[13]王俏,邵斌,陳國神.EVAc膜及促進(jìn)劑對(duì)左炔諾孕酮人皮膚滲透速率的影響[J].中國藥學(xué)雜志,1998,33(11):665-668.

[14]王勝浩,章利春,林芳.生物降解型左炔諾孕酮微球的體內(nèi)外釋藥特性研究[J].中國藥學(xué)雜志,2001,36(3):170-171.

[15]張倩,寧美英.左炔諾孕酮儲(chǔ)庫型陰道環(huán)的制備及釋藥機(jī)制的研究[J].中國計(jì)劃生育學(xué)雜志,2016,24(12):796-802.

[16]王惠中.以聚苯基倍半硅氧烷—聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物為基礎(chǔ)的硫化膠之性能[J].世界橡膠工業(yè),2017,44(5):7-9.