王 西，吳修利，趙 珺

(長(zhǎng)春大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)春130022)

0 引言

甲殼素在自然界中大量存在，其經(jīng)乙酰化處理的產(chǎn)物—?dú)ぞ厶?，分子結(jié)構(gòu)中包含游離的氨基，能夠與酸分子結(jié)合，從而成為天然多糖中僅有的堿性多糖。由于具有很強(qiáng)的生理適應(yīng)性、可完全分解性、可再生性等優(yōu)異的特性，使其可應(yīng)用于生物學(xué)界、醫(yī)學(xué)界及化工等工業(yè)、農(nóng)業(yè)及環(huán)保等不同領(lǐng)域，殼聚糖的研究與應(yīng)用受到了越來越廣泛的關(guān)注［1－3］。

與傳統(tǒng)的藥劑相比較，以殼聚糖作為載體制備成納米顆粒的優(yōu)點(diǎn)較為明顯，可以降低服藥的次數(shù)、延長(zhǎng)藥物的生理活性及減少藥物本身的刺激性氣味，并且可以降低藥物的成本等，故具有比普通藥物制劑較為明顯的優(yōu)越性能，近年來殼聚糖的研究與應(yīng)用受到了越來越多科技人員的廣泛關(guān)注。本文針對(duì)殼聚糖基載藥納米微球的制備方法進(jìn)行了深入的研究。

1 殼聚糖微球的制備

以甲殼素/殼聚糖衍生物為原料，有多種不同的納米粒子制備方法包括共價(jià)交聯(lián)法、大分子復(fù)合法、離子交聯(lián)法、反相膠束法、沉淀析出法、自組裝法、乳滴聚結(jié)法、化學(xué)修飾法等。選擇何種方法取決于所需粒子尺寸的大小、活化劑熱化學(xué)穩(wěn)定性、藥動(dòng)學(xué)釋放的重現(xiàn)性、生成產(chǎn)物的穩(wěn)定性及毒素殘留，通過對(duì)所制備的甲殼素/殼聚糖納米微球的尺寸及其性能的要求，進(jìn)而選擇適合的制備方法。

圖1 乳化交聯(lián)制備殼聚糖微球流程圖

1.1 乳化－交聯(lián)法

該方法是利用殼聚糖氨基活性與活性劑的醛基進(jìn)行交聯(lián)作用，如圖1 所示，在包埋親脂性藥物時(shí)，首先將親脂性藥物溶解于油相中制備成油相O，殼聚糖溶于稀酸溶液中制備成水相W，然后將油相通過一定的乳化方式分散于水相中制備成W/O 型乳化液，當(dāng)加入醛類交聯(lián)劑后，使交聯(lián)劑擴(kuò)散進(jìn)入殼聚糖水相，將殼聚糖交聯(lián)固化成微小粒子。

Tam 等［4］發(fā)現(xiàn)用海藻酸－聚賴氨酸－海藻酸微球包裹間質(zhì)細(xì)胞可促進(jìn)睪丸激素的產(chǎn)生，可用于治療荷爾蒙缺乏癥和前列腺癌等疾病。但聚賴氨酸目前主要依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴，且與聚賴氨酸之海藻酸鹽間的化學(xué)鍵容易斷裂，在微囊團(tuán)出現(xiàn)纖維化現(xiàn)象［5－6］。故研究人員嘗試采用天然陽離子材料殼聚糖代替或修飾制備海藻酸基，通過聚磷酸鹽或聚磷酸等聚陰離子與殼聚糖發(fā)生離子相互作用而制備凝膠網(wǎng)絡(luò)微球，可作為抗癌藥物的釋放載體［5］。

于海峰等［6］對(duì)乳化交聯(lián)法制備恩諾沙星殼聚糖微球進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)油水相為4.2:1，殼聚糖濃度2%，交聯(lián)時(shí)間3.5 h 的條件下，制得的微球粒徑均一，球形圓整，粒徑平均7.21μm，包封率61.34%，載藥量70.12%。樣品在24 小時(shí)內(nèi)能夠有效的長(zhǎng)時(shí)釋放藥物，從而達(dá)到優(yōu)良的緩釋效果，解決了恩諾沙星半衰期較短，給藥頻繁帶來的問題。

2.2 離子凝膠法(離子交聯(lián)法/離子誘導(dǎo)法)

離子凝膠法是目前殼聚糖納米微球制備中使用最廣泛的方法。該法條件較為溫和，可保持藥物的活性，而且工藝操作簡(jiǎn)單、條件可控性好，可通過調(diào)節(jié)控制工藝條件獲得納米粒的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)［7－9］。常用無副作用的多聚陰離子與殼聚糖氨基發(fā)生分子間或內(nèi)部交聯(lián)，對(duì)其進(jìn)行離子誘導(dǎo)凝膠化來制得納米粒。離子凝膠法反應(yīng)條件較為溫和，無需使用有機(jī)溶劑，能得到穩(wěn)固性好、粒徑均一的殼聚糖納米，殼聚糖在酸性溶液中發(fā)生氨基質(zhì)子化是殼聚糖納米形成的關(guān)鍵條件［10，11］。

圖2 離子凝膠法制備殼聚糖微球流程圖

發(fā)現(xiàn)離子凝膠法制備殼聚糖納米粒的主要影響因素為殼聚糖濃度、殼聚糖/TPP 質(zhì)量比和殼聚糖溶液pH 值。殼聚糖濃度和殼聚糖/TPP 質(zhì)量比對(duì)殼聚糖納米粒粒徑影響顯著。

殼聚糖溶液pH 值以3.5－5.0 為宜，這與吳振宇等［12］研究結(jié)果一致。殼聚糖溶液pH 值為6.0 時(shí)，加入TPP 即刻發(fā)生沉淀，這可能與殼聚糖溶解性降低和陽性電價(jià)發(fā)生改變有關(guān)，與殼聚糖濃度無關(guān)。而pH 值≤3.0 時(shí)，TPP 的磷酸基團(tuán)被氫離子占據(jù)，殼聚糖－TPP 間的靜電吸引受影響，而無法形成乳溶液。

曹力凡等［13］通過離子凝膠法制備了小檗堿殼聚糖納米載藥微球，測(cè)定包封率，觀察測(cè)定其掃描電鏡圖及紅外光譜。實(shí)驗(yàn)表明殼聚糖包裹的小檗堿納米顆粒具有均一的粒徑和優(yōu)良的包封率，為小檗堿靶向給藥和緩釋用藥設(shè)計(jì)提供理論及實(shí)驗(yàn)參考。

離子凝膠法反應(yīng)條件較為溫和，無需使用有機(jī)溶劑，能得到穩(wěn)固性好、粒徑均一的殼聚糖納米，殼聚糖在酸性溶液中發(fā)生氨基質(zhì)子化是殼聚糖納米形成的關(guān)鍵條件［14，15］。

圖3 凝聚沉淀法制備殼聚糖微球流程圖

2.3 凝聚—沉淀法

殼聚糖在堿性溶液中不溶，需通過壓縮空氣將殼聚糖醋酸溶液壓入NaOH 溶液或NaOH－乙醇溶液，形成凝聚體，制備過程中可改變氣壓及噴嘴截面積進(jìn)而控制粒徑大小，向混合液中加入交聯(lián)劑固化粒子來控制藥物釋放，具體機(jī)制如圖3 所示。

凝聚—沉淀法制備的粒子較大。劉慧等［16－18］對(duì)該方法進(jìn)一步改進(jìn)，在殼聚糖的醋酸溶液中，加入表面活性劑吐溫－80，將硫酸鈉溶液緩慢滴入不斷磁力攪拌的殼聚糖醋酸溶液中，經(jīng)超聲波處理后獲得納米殼聚糖。還擬通過選擇相對(duì)分子質(zhì)量不同的殼聚糖，并調(diào)節(jié)攪拌速率及超聲強(qiáng)度來制備不同粒徑的納米微球顆粒。

常用交聯(lián)劑有甲醛、戊二醛。甲醛在pH8－9 條件下固化完全，戊二醛在中性條件下可以固化完全，因此較適合堿性條件不穩(wěn)定藥物。宋曉燕等［19］利用凝聚法制備了殼聚糖水凝膠微球(CHM)。交聯(lián)程度在酸性條件下對(duì)溶脹度有較大影響，且溶脹度與戊二醛用量成反比，CHM 的粒徑與戊二醛用量成正比。體外釋放實(shí)驗(yàn)表明CHM 對(duì)雙氯滅痛的累積釋放量與交聯(lián)程度成反比關(guān)系;結(jié)果證明CHM 可作為雙氯滅痛優(yōu)良的載體。

圖4 乳滴聚結(jié)法制備殼聚糖微球流程圖

2.4 乳滴聚結(jié)法

乳滴聚結(jié)法將交聯(lián)和沉淀的原理相結(jié)合制備殼聚糖粒子［20］。該法并不采用交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)沉淀，而是采用NaOH溶液進(jìn)行沉淀得到殼聚糖微粒。首先分別制備穩(wěn)定的W/O型殼聚糖微乳液和W/O 型NaOH 微乳液;將兩種乳劑在高速攪拌條件下混合，使NaOH 乳滴和殼聚糖乳滴在碰撞中逐漸凝聚，最后固化殼聚糖納米粒，如圖4:

Tokumitsu 等將含藥物的液體石蠟的殼聚糖與蒸餾水混均形成穩(wěn)定的乳液，用相同的方法獲得含有NaOH 的殼聚糖溶液。將兩種乳液在高速攪拌條件下相互混合，乳滴隨機(jī)碰撞后交聯(lián)，獲得的納米粒徑約為460nm［21，22］。

2.5 反相膠束法

反相膠束法是利用兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成均勻的乳液，劑量小的溶劑被包裹在劑量大的溶劑中形成獨(dú)立的微泡，微泡的表面是由表面活性劑組成，從微泡中生成固相可使整個(gè)反應(yīng)過程局限在一個(gè)微小的球形液滴內(nèi)，在形成球形顆粒過程中避免了顆粒之間的團(tuán)聚現(xiàn)象。如圖5:

圖5 反相膠束法制備殼聚糖微球流程圖

首先將表面活性劑與有機(jī)相溶形成膠束，將溶有藥物的殼聚糖溶液加到勻速攪拌的有機(jī)相中，調(diào)整水相的用量使溶液呈透明的微乳狀態(tài);再在恒速攪拌條件下加入交聯(lián)劑，直到體系由透明轉(zhuǎn)變?yōu)榘胪该鲿r(shí)揮去溶劑，加入適量蒸餾水再分散;然后加入適當(dāng)?shù)臒o機(jī)鹽，離心后取上清液，透析純化，冷凍干燥。如圖5 所示。

Mitra 等用反相膠束法制備了阿霉素(DXR)偶聯(lián)右旋糖酐(DEX)的殼聚糖納米粒，體外試驗(yàn)結(jié)果顯示，DEX—DXR 殼聚糖納米粒的毒副作用明顯小于單純的DXR，且有效增加了DXR 的抗腫瘤效應(yīng)。

孫慶元等以可溶性淀粉為原料，環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑，植物油為油相，Span60 為乳化劑，采用反相膠束法合成淀粉微球，以吸附量為指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到淀粉微球的最佳合成條件，利用紅外光譜和電子顯微鏡對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征，結(jié)果證明了可溶性淀粉與環(huán)氧氯丙烷發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)［35］。

殼聚糖納米微粒是一類具有廣闊應(yīng)用前景的藥物控釋載體［36］，但現(xiàn)今對(duì)于反向膠束的研究還僅限于少數(shù)的微乳體系，各種新材料的合成多數(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)階段。對(duì)反相膠束中的顆粒形成的機(jī)理、動(dòng)力學(xué)過程、納米反應(yīng)器反應(yīng)性能、化學(xué)工程問題及其組成與結(jié)構(gòu)還需要不斷的進(jìn)行更深一步的研究［37］。

3 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)藥物治療作用的要求也逐漸提高，藥物經(jīng)納米化處理后，藥物的吸收率、靶向性、溶解率均明顯提高，而且還能有效控制釋放，減少了藥物的使用劑量的同時(shí)，不僅改善治療效果，而且解決了藥物殘留等問題，采用納米技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用可以從根本上解決目前因藥物的大量使用而帶來的種種不良后果。納米技術(shù)在醫(yī)藥研發(fā)領(lǐng)域不斷的進(jìn)行滲透及擴(kuò)大影響，在未來的發(fā)展中定在藥物研究方面帶來巨大的改變。由此可見，作為生物醫(yī)用新材料將殼聚糖納米粒作為藥物載體的研究也將成為今后研究的熱點(diǎn)課題。

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