微球給藥系統(tǒng)載體材料的研究進展

陸新月，呂慧俠

(中國藥科大學藥劑學教研室，南京 210009)

微球(microspheres)是指藥物溶解或分散在成球材料中，形成的骨架型微小球形或類球形微粒，其粒徑范圍一般在1～250 μm，可以供口服、注射、滴鼻或皮下埋植使用。與普通劑型相比，微球包裹藥物后掩味、提高藥物的穩(wěn)定性、減少藥物對胃腸道的刺激、液體藥物固體化便于應用與貯存、緩控釋和靶向給藥等優(yōu)點。借助特定高分子材料的生物降解性和降解時間的可控性，微球給藥可以實現(xiàn)超長時間的緩控釋作用，并使藥物濃集于靶區(qū)，可以實現(xiàn)提高藥物療效、降低其不良反應和延緩給藥周期，提高用藥順應性。對微球給藥系統(tǒng)的載體材料、制備方法以及應用范圍等的研究已成為目前藥劑學的熱點。

載體材料的選擇對微球的制備方法以及臨床應用至關重要。本文精選2016年我國學者在微球給藥系統(tǒng)領域發(fā)表的高質量文章，以Web of Science、Science Direct和中國知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫為搜索平臺，以“微球給藥系統(tǒng)”、“微球載體材料”、“國內學者2016年發(fā)表的論文”等為搜索條件，對微球給藥系統(tǒng)的研究進展進行搜集整理，按制備微球所采用的材料不同，從天然高分子材料、合成高分子材料和無機材料這3個方面進行綜述。

1 天然高分子材料

天然高分子材料是指沒有經(jīng)過人工合成的，天然存在于動物、植物和微生物體內的大分子有機化合物。常用天然高分子材料根據(jù)其化學結構的不同可以分為5類：(1)多糖，如淀粉、纖維素、甲殼素、海藻酸、透明質酸和果膠；(2)聚酰胺，如酪蛋白、明膠、骨膠原和大豆蛋白等；(3)類聚異戊二烯，如天然橡膠；(4)聚酯，如聚羥基脂肪酸酯(PHA)和聚蘋果酸酯(PMLA)；(5)聚酚，如木質素。

天然高分子材料具有如下優(yōu)異特性：(1)來源廣泛、種類多樣；(2)可再生，符合可持續(xù)發(fā)展的需要；(3)優(yōu)異的生物相容性；(4)生物可降解，能在機體生理環(huán)境下，通過水解、酶解等多種方式從大分子物質逐漸降解成為機體本身就存在的小分子物質，最后通過新陳代謝被完全吸收或排泄；(5)易于改性，用途廣泛。許多天然高分子含有多種功能基團，可通過化學、物理、生物等多種手段對其進行改性，從而獲得種類繁多的衍生物及性能各異的新材料。

1.1 殼聚糖及其衍生物

殼聚糖(chitosan)是由自然界廣泛存在的幾丁質經(jīng)過脫乙酰作用得到的一種天然陽離子多糖，因其安全性高、生物相容性好，且具有廣譜抗菌、促進組織修復、止血以及提高人體免疫力等作用，被廣泛應用于生物醫(yī)學和藥物遞送領域[1]。殼聚糖作為藥物載體常被制成微球或納米球，通過控制殼聚糖的分子量和脫乙酰度可以調節(jié)藥物的釋放動力學。殼聚糖微球的制備方法有乳化交聯(lián)法、離子誘導凝膠法和噴霧干燥法。

采用乳化交聯(lián)法制備載羅哌卡因殼聚糖微球，載藥量為7.3%，包封率為91.2%，平均粒徑為(2.62±0.76) μm。所制得的微球其釋放行為呈明顯的兩相模式，在最初的2 h有一個突釋的過程，突釋量為40%，然后維持長時間的緩慢釋放，24 h內累積釋放約65%。對Sprague Dawley大鼠皮下注射游離藥物溶液和載藥微球溶液，藥動學試驗結果顯示，微球組的血藥濃度-時間曲線下面積是普通注射劑組的4.27倍。小鼠熱板刺激模型藥效學試驗結果證明，載藥微球不僅可延長羅哌卡因的作用時間，還可以降低給藥劑量[2]。

基于Box-Behnken設計的響應面分析，以殼聚糖濃度、攪拌速度和聚合物/藥物比例這3個因素為自變量，以載藥量、包封率和粒徑為因變量，篩選出乳化交聯(lián)法制備載去甲異波爾定微球的最優(yōu)處方，其包封率和載藥量分別為(38.89±1.72)%和(4.25±0.15)%，平均粒徑為105 μm。體外釋放試驗顯示，載藥微球有較嚴重的突釋行為，1 h內累積釋放約60%，24 h內累積釋放約90%[3]。

將載丹酚酸B殼聚糖微球吸附在多孔羥基磷灰石支架上，并利用海藻酸鹽和殼聚糖之間的靜電相互作用增強這種吸附。體外釋放試驗顯示，單純的載藥微球在最初2 d突釋約21%，然后緩慢持續(xù)釋放，30 d內累積釋放約60%；同樣的，羥基磷灰石支架-殼聚糖微球復合物的釋藥過程也由突釋和緩釋兩個階段組成，但其釋放量略小于單純的載藥微球，30 d內累積釋放約55%。大鼠顱骨成骨細胞(RCOs)增殖試驗表明，在細胞培養(yǎng)的第3天和第7天，培養(yǎng)在羥基磷灰石支架/載藥殼聚糖微球復合物上的RCOs的增殖明顯多于培養(yǎng)在羥基磷灰石支架或羥基磷灰石支架/未載藥殼聚糖微球復合物上的RCOs[4]。

通過乳液交聯(lián)法合成殼聚糖微球并負載骨形態(tài)發(fā)生蛋白，再將其復合于脫細胞基質的小牛松質骨支架上，制備了殼聚糖微球/小牛松質骨支架復合緩釋體系。釋放實驗表明，微球在體外持續(xù)釋放達21 d，骨形態(tài)發(fā)生蛋白在第21天時濃度仍有(239.1±20.0) mg/L。體外細胞實驗表明，該緩釋體系有利于小鼠前成骨細胞MC3T3-E1的生長，促進其向成骨方向分化[5]。

由于分子內、分子間氫鍵作用，殼聚糖呈緊密的晶態(tài)結構，不溶于水和有機溶劑，只有當脫乙酰度為50%左右時，二級結構受到最大程度的破壞，結晶度降低，才能較好的溶于水，溶解性差成為限制殼聚糖應用的主要因素[6]。以羧甲基殼聚糖為載體、戊二醛為交聯(lián)劑，采用乳化交聯(lián)法制備葛根素羧甲基殼聚糖微球。以載藥量、包封率和平均粒徑為評價指標，應用單因素試驗和星點設計-效應面法優(yōu)化處方。所得優(yōu)化工藝為葛根素與羧甲基殼聚糖質量比為1∶1，羧甲基殼聚糖濃度為2.5%，油水比為6∶1，戊二醛用量為1 mL。優(yōu)化所得的微球近似呈球形，表面較光滑，載藥量、包封率和平均粒徑分別為(25.73±0.15)%、(51.47±0.31)%和(78.8±0.7) μm。載藥微球在0.1 mol/L鹽酸和pH 6.8磷酸鹽緩沖液中均存在較顯著的突釋效應，2 h累積釋放約39%，24 h時累積釋放約68%[7]。

以殼聚糖和β-環(huán)糊精為原料，首先合成出單-6-對甲苯磺酰-β-環(huán)糊精(6-OTs-CD)，再將殼聚糖與6-OTs-CD連接，得到殼聚糖接枝β-環(huán)糊精聚合物，然后以三聚磷酸鈉為交聯(lián)劑，通過靜電自組裝的方法得到了聚合物空心微球，并以氟尿嘧啶為模型藥物，研究了聚合物空心微球對藥物的負載性能。當投藥比為40%時，微球的包封率最高，為30.25%；當投藥比為80%時，微球的載藥量最高，為27.60%[8]。

1.2 海藻酸鈉

海藻酸鈉(sodium alginate)是從褐藻中提取的天然陰離子多糖，由β-D-甘露糖醛酸(M段)和α-L-古羅糖醛酸(G段)通過1,4-糖苷鍵連接而成[9]。海藻酸鈉無毒、生物相容性好，其分子鏈含有游離的羥基和羧基，可以與多數(shù)二價或多價陽離子發(fā)生交聯(lián)反應生成不溶于水、具有三維網(wǎng)狀的水凝膠結構，其中鈣離子因其安全性好而成為最常用的交聯(lián)劑。海藻酸鈉所形成的水凝膠微球對外界pH敏感，若外環(huán)境pH偏酸性，三維網(wǎng)狀結構中的羧基陰離子與氫離子結合形成羧酸，分子間作用力減弱，微球收縮；若外環(huán)境pH偏中性或堿性，羧基以陰離子形式存在，負電荷相互排斥，微球溶脹，可以釋放出所包封的活性成分或藥物。目前，常用的制備海藻酸鈉水凝膠微球的方法主要有噴霧法、乳化法和凝聚法。

以鹽酸氟西汀為模型藥物，采用離子凝膠-烘干法制備海藻酸鈉胃漂浮微球，并以百憂解為參比制劑，測定微球體外釋放情況和胃腸運轉行為。試驗結果顯示，在0.5%SDS溶液中，百憂解分散片10 min累積釋放約100%，而胃漂浮微球僅釋放30%，具有緩釋的效果。大鼠灌胃給藥后，受試制劑在胃中維持較高濃度長達8 h，而參比制劑自2 h起胃中濃度開始大幅度下降，在吸收部位小腸近段濃度較低，而在非吸收部位小腸遠段濃度較高[10]。

殼聚糖與海藻酸鈉水凝膠結合使用是科研人員常用的策略。殼聚糖帶正電，海藻酸鈉帶負電，兩者通過靜電相互作用可以形成聚合電解質，降低水凝膠的孔隙率，減少了被包封藥物的滲漏，可以達到更好的緩控釋作用。制備出一種結腸定位的載淫羊藿苷殼聚糖-海藻酸鹽口服微球，用于治療潰瘍性結腸炎。在模擬胃液中，2 h內僅有10%的藥物被釋放，而在模擬腸液中有65.6%的藥物被釋放。熒光示蹤顯示靶向微球在結腸中的滯留時間超過12 h。結腸炎動物模型試驗表明這種微球既能夠減少結腸損傷，又能夠減少炎性反應[11]。以乳化交聯(lián)法制備出載萬古霉素殼聚糖-海藻酸鹽微球，用于治療骨髓炎。微球中藥物2 h累積釋放約20%，24 h累積釋放約68%，血藥濃度時間曲線下面積和消除半衰期分別為游離藥物溶液的1.7倍和3.1倍[12]。將海藻酸鈉微球分散在殼聚糖熱敏凝膠中，以雙氯芬酸鈉為模型藥物，制備出一種可關節(jié)內注射的原位凝膠給藥系統(tǒng)。其中海藻酸鈉微球可以彌補殼聚糖熱敏凝膠機械強度差、不能長期緩慢釋藥的缺陷。體外釋放試驗表明，微球凝膠復合給藥系統(tǒng)可持續(xù)釋藥長達5 d，且隨著海藻酸鈉微球比例的增加，釋藥速率逐漸減小。在新西蘭兔體內進行的抗炎試驗顯示，關節(jié)內注射載藥微球凝膠復合給藥系統(tǒng)3周后，關節(jié)炎關節(jié)的腫脹速率下降到(17.98±2.22)%，低于游離藥物溶液和載藥水凝膠(23.31±3.10)%和(21.79±2.66)%[13]。

1.3 明 膠

明膠(gelatin)是動物的結締或表皮組織中的膠原部分變性或降解的產(chǎn)物[14]，是由18種氨基酸與多肽交聯(lián)形成的直鏈聚合物，在結構上明膠分子主要由甘氨酸-脯氨酸-羥基脯氨酸重復序列組成，該序列構成了凝膠結構的基本模塊[15]。明膠因其良好的生物相容性、生物降解性和生物吸附性，被廣泛應用于醫(yī)藥學領域。明膠微球制備方法主要有噴霧干燥法、冷凍干燥法、單凝聚法、復凝聚法和乳化法。

為了增強海藻酸鹽水凝膠支架的生物活性，將載四環(huán)素明膠微球和羥基磷灰石均勻分散在海藻酸鈉和碳酸鈣的混懸液中，然后加入新鮮的葡萄糖內脂溶液并進行均質化，得到海藻酸鹽/羥基磷灰石/明膠微球復合水凝膠。研究者考察了羥基磷灰石和明膠微球對凝膠支架的pH、膠凝時間、機械性能、溶脹比、降解行為和藥物釋放的影響。研究表明，羥磷灰石和載藥微球的存在減少了凝膠支架的孔隙度。如果單獨用海藻酸鹽水凝膠或明膠微球包載四環(huán)素，7 d內藥物釋放超過60%，且明膠微球在最初的3 d就已釋放57.4%的藥物。而通過復合支架則可顯著抑制藥物的突釋行為，21 d累積釋藥量僅為46.4%[16]。

通過去勢法建立兔骨質疏松模型，利用乳化交聯(lián)法分別制備負載不同濃度降鈣素基因相關肽(CGRP)和P物質(SP)的明膠緩釋微球，將微球植入骨質疏松兔的股骨缺損中，觀察其對骨缺損修復的影響。掃描電鏡可見明膠微球形態(tài)規(guī)則，表面光滑，沒有明顯的裂紋以及微孔、褶皺等，平均粒徑為(12±4.93) μm。體外釋藥試驗顯示，SP在第8天釋放達50%，在第27天被完全釋放，CGRP在第6天釋放達50%，在第20天被完全釋放。負載不同濃度CGRP及SP的明膠緩釋微球均能有效促進成骨。影像學結果顯示SP在1×10-6mol/L時其骨體積分數(shù)最高，并能有效提高骨小梁數(shù)量，降低骨小梁間距。CGRP在濃度為1×10-8mol/L時其新生骨組織比例最高[17]。

1.4 淀 粉

淀粉微球一般由淀粉或其改性產(chǎn)物經(jīng)交聯(lián)反應形成，淀粉作為一種優(yōu)良的微球載體材料，其具有無毒、可降解、無免疫原性、良好的生物相容性以及載藥能力強、成本低等優(yōu)點，目前已在鼻腔給藥、動脈栓塞、靶向給藥、免疫分析等領域得到廣泛應用[18]。

以可溶性淀粉為原料，N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，雙氯芬酸鈉為模型藥物，通過反相乳化交聯(lián)法制備雙氯芬酸鈉淀粉微球。淀粉微球的粒徑分布在9 μm左右，給藥后0～8 h釋藥較快，36 h后釋藥速率基本為零，48 h內累積釋放約78%[18]。

采用復乳化交聯(lián)法制備天麻素淀粉微球，以蟾蜍上顎黏膜為評價模型，黏膜平均滯留時間為指標，評價天麻素淀粉微球的黏膜黏附力。結果表明無黏附性粉末的平均滯留時間為(176.92±23.25) s，折算為人體鼻黏膜滯留時間僅為20～30 min，而天麻素淀粉微球的平均滯留時間延長至(944.33±68.29) s，折算為人體鼻黏膜滯留時間約為3 h。天麻素淀粉微球3 h累積釋藥達90%以上，釋藥過程符合Weibull模型，t50(釋放50%所需時間)為40.08 min，t90(釋放90%所需時間)為245.73 min[19]。

多孔淀粉微球相較于普通淀粉微球孔隙發(fā)達、質地輕，所以負載能力更強，擴散速率更快。司曉菲等[20]考察了不同致孔方法對交聯(lián)玉米淀粉微球的致孔效果，包括冷凍干燥法、加入致孔劑PEG6000、PVP K15或DMPE2000。結果顯示，PEG6000可使微球的表面及內部形成多孔網(wǎng)狀結構，隨著致孔劑用量的增加，微球形貌由少孔到密集多孔到多孔網(wǎng)狀結構變化，但是過量的致孔劑會導致微球骨架塌陷，孔隙率下降。在藥物負載方面，以亞甲基藍為模型藥物，當PEG6000的添加量為0.3 g/g時，多孔微球孔隙率可達89%，載藥量為158 mg/g。

2 合成高分子材料

2.1 聚乳酸

聚乳酸(polylactic acid,PLA)是以速生資源玉米為主要原料，經(jīng)發(fā)酵制得乳酸，再經(jīng)乳酸縮合得到的直鏈脂肪族聚酯，是第一批通過美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)認證，被正式作為藥用輔料收錄進美國藥典的可生物降解材料。PLA因具有良好的生物相容性、可生物降解性，已成為醫(yī)用材料領域中最受重視的材料之一，被廣泛應用于手術縫合線、骨固定器、藥物緩控釋系統(tǒng)以及組織工程支架等領域[21]。自從1996年，TAP Holdings研發(fā)的適用于前列腺癌和子宮內膜異位癥的亮丙瑞林PLA微球被FDA批準后，陸續(xù)有不少以PLA為載體的緩釋制劑上市，PLA及其共聚物PLGA也因此成了制劑研發(fā)領域的熱點。

以PLA為載體材料制備微球時最常用的方法是復乳(W/O/W)法。然而，載有親水藥物，尤其是低分子親水藥物的微球仍面臨兩個主要問題：低載藥量和突釋行為。導致這兩大問題的原因有藥物的遷移、微球的多孔結構和藥物在聚合物基質中的不均勻分布等。為了解決上述問題，采用油包固體(solid in oil,S/O)噴霧干燥法制備載異煙肼PLA微球，首先使微粉化的異煙肼分散在二氯甲烷之中，接著溶解PLA，最后用納米噴霧干燥儀B-90對混懸液進行噴霧干燥。不同于W/O/W乳化法，S/O法使用的是微粉化的異煙肼粉末而非藥物溶液，避免了藥物在乳化和干燥過程中隨水相遷移，同時，藥物的微粉化也使得藥物的分布更加均勻。使用該法制得的微球形態(tài)規(guī)則、表面光滑，包封率高達87.3%，能夠在大鼠肺部維持相對穩(wěn)定的藥物濃度長達4周，有望用于肺結核的臨床治療[22]。

同樣是用于肺部藥物遞送，采用一步高壓靜電抗溶劑法制備左旋聚乳酸(PLLA)多孔微球。研究者考察了致孔劑薄荷醇和PLLA的比例、PLLA的濃度、電壓和推速4個因素對PLLA多孔微球的形態(tài)以及空氣動力學特性的影響，最終制備出幾何學平均直徑為(19.1±0.4) μm，無顯著毒性，適宜肺部給藥的PLLA多孔微球[23]。

PLA多孔微球因其相互連接的內部孔道和高比表面積，且藥物可以通過溶液浸漬法整合到多孔微球上，從而避免了劇烈的制備條件導致藥物的失活，因此非常適宜于蛋白多肽類藥物的載藥。但單獨使用PLA制備多孔微球時，常需加入致孔劑，如四氫呋喃、油酸鈉、普朗尼克等，同時去除致孔劑耗時長，也給大生產(chǎn)帶來不必要的困難。將PLA衍生化。采用兩親性聚合物mPEG-PLA代替疏水性的PLA，用二氯甲烷作為油相，開發(fā)出一種無需加入傳統(tǒng)致孔劑的制備方法。所得微球形狀規(guī)則，平均直徑為9.82 μm，微球內部孔隙的平均直徑為4.10 nm[24]。

2.2 聚乳酸-羥基乙酸共聚物

聚乳酸-羥基乙酸共聚物[(poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA]是由一定比例的乳酸和羥基乙酸聚合而成的高分子材料，也已被美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)和歐洲藥品管理局(EMA)收錄為藥用輔料。PLGA具有良好的生物相容性和生物降解性，其材料降解產(chǎn)物與機體代謝產(chǎn)物相同，不會對機體產(chǎn)生不良反應，因此被廣泛應用于醫(yī)學工程材料和藥物遞送領域[25]。PLGA的降解程度隨單體(PLA∶PGA)比例不同而有差異，一般來說，乙交酯比例越大越易降解。在所有已上市的微球產(chǎn)品中，PLGA是最常用的載體材料，Lurpon Depot?、Zoladex?、Sandotatin LAR?、Risperdal Consta?等均是以PLGA為載體制備的微球。

利用PLGA載藥微球局部給藥治療肺結核一直是研究熱點，盡管目前還沒有相關產(chǎn)品成功上市。結核分支桿菌主要存在于肺部巨噬細胞，只有粒徑適宜(約3 μm)的微球才能成功被巨噬細胞攝取。發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的機械乳化法會因為轉子旋轉不均而導致微球粒徑不均。因此，他們在傳統(tǒng)制備工藝的基礎上，引入直徑4～6 mm的玻璃珠作為輔助劑，省去了高壓均質機的使用。把玻璃珠和轉子共同投入待乳化溶液之中，玻璃珠在機械攪拌的條件下旋轉，不同于轉子，由于缺乏固定軸，它們會分散在溶液之中，使得機械分散力分布得更加均勻。新方法制備的載利福平PLGA微球，其粒徑分布明顯變窄。通過設置合適的離心參數(shù)，研究者得到大量直徑在3 μm左右的微球。體外釋放試驗顯示，藥物釋放速率在第1天達到最大，接近25 μg/d，然后隨著時間的推移逐漸減小，在第15天趨近于0?？紤]到PLGA微球表面帶負電，不利于細胞攝取，研究者又用陽離子聚合物聚乙烯亞胺對微球表面進行修飾。巨噬細胞攝取試驗表明，被聚乙烯亞胺包裹的微球給藥效率更高[26]。

PLGA微球常用于注射給藥，以解決普通注射劑給藥頻繁、患者順應性差的問題。通過水包油包水復乳法，將治療2型糖尿病藥物利拉魯肽載入PLGA微球。體外釋放試驗顯示藥物持續(xù)緩慢釋放長達30 d，累積釋放多達90%。2型糖尿病大鼠體內試驗證明在給藥后的第10到25天，載藥微球的降糖能力不弱于普通注射劑。另外，對關鍵器官的病理研究表明，利拉魯肽微球不會影響心臟、腎臟和肝功能，且能夠防止肝臟出現(xiàn)脂肪沉積[27]。

將Pluronic?F127(F127)-PEG結合物用于PLGA微球的制備。大分子降糖藥艾塞那肽被固定在F127-PEG的親水PEG段。F127-PEG多凝膠核在不同時期發(fā)揮不同的功能。在微球制備過程中，其作為保護劑，在PLGA有機溶液和藥物溶液之間形成保護結構，避免艾塞那肽的生物活性被有機溶劑破壞；在藥物釋放過程中，F(xiàn)127-PEG接觸到介質溶液后開始溶脹，形成原位凝膠，降低了PLGA降解和藥物釋放的速度。皮下注射這種新型微球后，KKAy小鼠的血糖濃度得到有效控制長達2周，優(yōu)于已上市Bydureon?微球[28]。

3 無機材料

無機材料是由硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽等原料或氧化物、氯化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、鹵化物等原料經(jīng)一定的工藝制備而成的材料，是除金屬材料、高分子材料以外所有材料的總稱。無機材料種類繁多，用途各異，目前還沒有完善的分類方法，一般將其分為傳統(tǒng)和新型無機材料兩大類。傳統(tǒng)上的無機材料是指以SiO2及其硅酸鹽化合物為主要成分制成的材料，因此又稱硅酸鹽材料，主要有陶瓷、玻璃等。新型無機材料是用氧化物、氯化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各種無機非金屬化合物經(jīng)特殊的先進工藝制成的材料。主要包括新型陶瓷、特種玻璃、多孔材料等。

3.1 四氧化三鐵

四氧化三鐵(Fe3O4)是常用的磁性納米材料，它除了具有一般納米材料特有的表面效應、量子尺寸效應、體積效應以外，還可以呈現(xiàn)出一些獨特優(yōu)異的物理特性，比如超順磁性、高飽和磁化強度、生物相容性、低毒性等。目前，F(xiàn)e3O4納米粒在體內藥物靶向傳遞、DNA的分離轉染、免疫檢測、基因載體制備以及醫(yī)學診斷方面都有廣泛的應用前景[29]。

通過層層自組裝技術合成核-殼結構的Fe3O4/氧化石墨烯微球，并以布洛芬為模型藥物，考察了微球結構和氧化石墨烯含量對載藥特性的影響。結果顯示，當氧化石墨烯含量相同時，20層結構微球的載藥量和緩釋效果均優(yōu)于10層結構的微球；氧化石墨烯含量越高，微球載藥能力越強，但最高不宜超過15%[30]。

以聚(甲基丙烯酸-co-丙烯酰胺)[P(MAA-co-AAm)]為高分子基材、Fe3O4為磁性內核，制備出P(MAA-co-AAm)/Fe3O4磁性復合微球。掃描電鏡照片顯示，復合微球呈現(xiàn)明顯的交聯(lián)結構特征，分散性較好。將茶堿負載到P(MAA-coAAm)/Fe3O4磁性交聯(lián)復合微球上，在pH 7.4的堿性緩沖溶液及去離子水中，藥物釋放速率較快，于8 h左右達到釋放平衡；而在pH 1.4的酸性緩沖溶液中，藥物釋放緩慢，證明P(MAA-co-AAm)/Fe3O4磁性復合微球有很好的pH響應性，能夠在酸性胃液和堿性腸液中自動調節(jié)藥物釋放速率，具有靶向藥物釋放效果[31]。

3.2 羥基磷灰石

羥基磷灰石(hydroxyapatite,HAP)是人類牙齒和骨骼中最重要的無機成分，其晶體的結構式為Ca10(PO4)6(OH)2，人工合成的羥基磷灰石在成分和結構上與自然骨組織的鈣鹽一致。HAP因其具有良好的生物相容性、生物降解性和生物活性，在藥物遞送、骨修復和組織工程領域受到廣泛關注。近些年，許多研究致力于將HAP應用于藥物控釋系統(tǒng)，其中多孔中空羥基磷灰石微球(porous hollow hydroxyapatite microspheres，PHHMs)被認為是最有潛力的藥物載體。PHHMs具有如下優(yōu)勢：(1)良好的生物相容性、生物降解性和生物活性；(2)比表面積大、孔隙大小均勻、孔隙體積大，易于負載大量藥物并且恒速緩慢釋放；(3)HAP的羥基能夠和含有羥基的藥物發(fā)生氫鍵相互作用，增加載藥量，改善釋藥特性。目前為止，PHHMs的制備方法主要有水熱法、微波輔助法、模板法、噴霧干燥法、溶劑熱法等。

通過水熱法在120 ℃條件下反應1 h制備了平均直徑1.3 μm、平均孔徑24.27 nm的PHHMs，其表面是由寬約20 nm、長約300 nm的HAP納米纖維規(guī)則組裝而成。載藥PHHMs在pH 4.5～7.4的PBS溶液中表現(xiàn)出相似的釋放趨勢，即緩慢、持續(xù)釋藥超過96 h。但PHHMs在pH 4.5的PBS溶液中累積釋藥率最高，部分原因是PHHMs在低pH溶液中的溶解度更高。細胞毒性試驗和MTT分析表明，載藥PHHMs能夠有效殺死癌細胞且對正常細胞傷害很小[32]。

以慶大霉素為模型藥物，將O/W乳劑體系引入到噴霧干燥法中，以聚乙烯醇作為乳化劑和黏合劑，制備出粒徑約20 μm，孔徑約0.6 μm的PHHMs。研究發(fā)現(xiàn)，載藥量和油水兩相比例密切相關，隨著油水兩相的比例從1∶4增加到1∶2，載藥量從45.6%增加到51.4%[33]。

HAP能夠被陽離子取代，如單價的Ag+，二價的Zn2+、Sr2+、Cu2+，三價的Al3+、Fe3+等，這些離子取代HAP可以促進成骨細胞的增殖分化和骨生成。用Sr取代HAP(SrHAP)和海藻酸鹽制備出復合微球。與傳統(tǒng)海藻酸鹽微球相比，復合微球通過釋放具有骨誘導性和成骨性的Sr2+離子促進了成骨細胞的增殖[34]。

以球形碳酸鈣顆粒為硬模板，輔以水熱，制備羥基磷灰石微球。以鹽酸阿霉素為藥物模型，用合成的碳酸鈣顆粒、羥基磷灰石微球對其分別進行有效負載和可控釋放研究。結果表明羥基磷灰石微球的負載能力要強于碳酸鈣顆粒。且藥物釋放過程中，碳酸鈣有突釋，而羥基磷灰石與藥物通過氫鍵或者靜電作用結合，控制藥物釋放能力較強[35]。

3.3 碳酸鈣

碳酸鈣(CaCO3)是主要的生物礦物之一，不僅廣泛存在于生物體中，也大量存在自然界中。因其具有成本低廉和性能優(yōu)良等特點，被廣泛應用于橡膠、醫(yī)藥、造紙和食品等行業(yè)。CaCO3具有方解石、文石和球霰石3種晶型結構，常溫常壓下方解石最穩(wěn)定，球霰石熱力學穩(wěn)定性較差。CaCO3微球具有體積小、比表面積大、孔隙率大等特點，被廣泛應用于生物技術、醫(yī)藥等高端行業(yè)[36]。

為了減少有機溶劑的污染，避免氧化石墨烯的聚集，以乙醇為包封介質，使CaCO3和氧化石墨烯(GO)自組裝形成核-殼結構的微球。然后以布洛芬為模型藥物，比較了傳統(tǒng)CaCO3微球和CaCO3@GO微球。實驗結果表明，CaCO3@GO微球的載藥量和釋藥時間分別為52%和6 h，高于傳統(tǒng)CaCO3微球的38%和4.5 h[37]。

以四乙烯五胺-石墨烯(rGO-TEPA)誘導CaCO3的礦化，成功構建具有多孔表面結構和中空內部結構的CaCO3/rGO-TEPA微球。作為潛在藥物載體，CaCO3/rGO-TEPA微球對阿霉素的載藥量高達94.7%。在pH 7.4的PBS溶液中，先是有9.1%的藥物在4 h內被迅速釋放，而后有13.8%的藥物在48 h內被緩慢釋放，表明CaCO3/rGO-TEPA 微球在正常組織環(huán)境下能夠較為穩(wěn)定的包載藥物；在pH 5.0的PBS溶液中，微球4 h釋藥59.3%，48 h釋藥91.7%，這可能是因為在弱酸條件下，CaCO3/rGO-TEPA的結構被破壞，并且阿霉素的溶解度提高。這種pH敏感的釋藥特性使CaCO3/rGO-TEPA微球有望用于腫瘤靶向藥物遞送[38]。

以毒死蜱為模型農藥，十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，氯化鈣和碳酸鈉為反應物，在室溫下制備了毒死蜱/碳酸鈣復合微球。復合微球為不規(guī)則的球形粒子，粒徑1～2 μm，藥物以非晶形式存在于微球中。最優(yōu)制備條件下的包封率和載藥量分別為70.7%和12.4%。復合微球具有良好的緩釋性能，4～10 h時，累積釋放率在90%左右[39]。

4 結 語

作為長效緩控釋制劑中最具開發(fā)潛力的微球制劑，美國FDA已批準了8種可注射的微球制劑，目前我國尚無國產(chǎn)的微球制劑產(chǎn)品正式上市。

2016年我國在微球劑型的新藥注冊申請方面取得較大的進展。微球制劑相關的各類申請共有6個，其中國產(chǎn)化藥申請2個，1個為化藥新藥臨床申請，來自陜西麥科奧特科技有限公司的注射用艾塞那肽微球；1個為化藥補充申請，為北京博恩特藥業(yè)有限公司的注射用醋酸亮丙瑞林緩釋微球。已發(fā)批件的申請共有13個，其中國產(chǎn)化藥申請6個，均為化藥新藥臨床申請，4個來自山東綠葉制藥有限公司，分別為注射用艾塞那肽微球(化藥1.6和化藥2)、注射用醋酸曲普瑞林緩釋微球和注射用醋酸戈舍瑞林緩釋微球，1個為北京世橋生物制藥有限公司的眼玻璃體內注射用環(huán)孢素微球，1個為齊魯制藥有限公司的注射用艾塞那肽微球。

上述產(chǎn)品中，除了作為超聲造影劑的八氟丙烷脂質微球所用材料為脂質類，其余所有微球的載體材料均是PLGA，這與2016年國內學者研究的熱點相一致。與此同時，無機材料憑借其獨特的優(yōu)勢也被深入開發(fā)。多種高分子材料或無機、高分子材料聯(lián)合使用制備復合微球已經(jīng)成為一種趨勢。從目前的研究結果來看，微球材料改性后引發(fā)的生物相容性、生產(chǎn)過程中的包封率、溶劑處理、生產(chǎn)效率以及臨床應用中的突釋現(xiàn)象等問題仍亟待解決。相信隨著科學技術水平的不斷提高，微球載體材料、制備技術、生產(chǎn)效率以及臨床應用方面的研究也將隨之得到進一步的加強與完善。