邵芙蓉 儲(chǔ)曉琴

·綜述 講座·

脂質(zhì)立方液晶設(shè)計(jì)制備與表征評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

邵芙蓉 儲(chǔ)曉琴

脂質(zhì)立方液晶；設(shè)計(jì)；制備

脂質(zhì)立方液晶是在20世紀(jì)60年代首次提出的[1]。脂質(zhì)立方液晶由在三維空間內(nèi)擴(kuò)展的脂類雙層膜和兩條水道組成，結(jié)構(gòu)非常獨(dú)特。兩條水道中的一條與外部連續(xù)相通，而另一條卻是封閉的，并且還具有閉合脂質(zhì)雙層“蜂窩狀(海綿狀)”結(jié)構(gòu)[2]。獨(dú)特的內(nèi)部雙水道結(jié)構(gòu)和巨大的膜表面積使得脂質(zhì)立方液晶能夠包封各種不同極性和劑量的藥物，因而具有多樣化的藥物包裹性。1990年，Engsrtoem教授首次提出可以將脂質(zhì)立方液晶用于藥物載體的設(shè)想[3]。如今，脂質(zhì)立方液晶作為一種新型載藥體系逐漸受到國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者的關(guān)注。本文綜合國(guó)內(nèi)外近年來(lái)的研究結(jié)果，就脂質(zhì)立方液晶的設(shè)計(jì)制備工藝與表征評(píng)價(jià)做一綜述。

1 脂質(zhì)立方液晶的材料組成設(shè)計(jì)及其影響因素

1.1 脂質(zhì)立方液晶的材料組成 作為藥物的載體，目前對(duì)于脂質(zhì)立方液晶研究較多的體系是甘油單油酸酯/水體系(GMO/H2O)。GMO/H2O立方液晶在二元液晶體系相圖中占較大范圍，具有在室溫下能與水穩(wěn)定共存的性質(zhì)，因此具備作為藥物載體的潛力[4]。郭秀君等[5]以GMO和泊洛沙姆為材料制成的立方液晶能夠緩慢釋放包裹藥物，所形成的工藝穩(wěn)定可控。Di等[6]采用GMO/H2O作為藥物載體體系，制備得到包裹有達(dá)卡巴嗪的立方液晶，結(jié)果得到的晶型符合要求。

除GMO/H2O體系以外，植烷三醇/水體系[7]、壬基酚聚氧乙烯醚/水、十二烷基聚氧乙烯醚/水體系[8]以及甘油單油酸酯、磷脂酰乙醇胺和甘油二油酸酯等都可以作為藥物載體的原材料。付建武等[9]采用植烷三醇/水體系作為載體，制備了復(fù)方姜黃素脂質(zhì)立方液晶納米粒，結(jié)果所形成的脂質(zhì)立方液晶納米粒可較好地包裹藥物。

泊洛沙姆407、多肽、聚乙烯醇等可以作為穩(wěn)定劑，其中最常用的是泊洛沙姆407，它有利于支撐體系的框架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[10]，多肽也可調(diào)整立方晶孔徑大小，在更大的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮穩(wěn)定劑的作用[11]。

1.2 影響脂質(zhì)立方液晶相轉(zhuǎn)變的主要因素 導(dǎo)致脂質(zhì)立方液晶發(fā)生相轉(zhuǎn)變的因素主要包括溶液性質(zhì)、外界溫度、兩親性分子結(jié)構(gòu)和添加物質(zhì)。液晶的結(jié)構(gòu)可隨外界溶液的性質(zhì)和外界溫度的改變而改變。以較為常見(jiàn)的GMO/H2O體系為例，在室溫條件下，GMO隨溶液中水含量的增加，逐漸向脂質(zhì)立方液晶轉(zhuǎn)變，當(dāng)含水量大于40%時(shí)，溶液形成液晶與水共存的體系[12,13]。另外，隨著體系溫度的增加，液晶體系也隨著溫度的改變而改變，當(dāng)溫度升到100℃時(shí)，溶液體系變?yōu)榉聪嗄z束與水共存的狀態(tài)。

兩親性分子在水中可自發(fā)形成穩(wěn)定的脂雙層，然后組合成不同形狀和結(jié)構(gòu)的晶體。在兩親性分子中，烷基鏈的數(shù)目、長(zhǎng)度及不飽和度可直接影響晶體的形成。當(dāng)碳原子數(shù)目增加到20時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)立方相液晶和六角相液晶等[14]。

在外界環(huán)境穩(wěn)定的情況下，通過(guò)向溶液體系中加入第三種物質(zhì)，可調(diào)節(jié)液晶的形成。Libster等[15]將三辛酸甘油酯加入至GMO/H2O體系中制備了三元體系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三辛酸甘油酯分子可連接到GMO分子的尾部，使親水基團(tuán)有效面積相對(duì)減小，從而使體系的P值顯著增大，導(dǎo)致三元體系直接轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪嗔且合嗑А?/p>

2 脂質(zhì)立方液晶的制備方法研究

脂質(zhì)立方液晶從宏觀上可分為3種形態(tài)，即前體形式、凝膠形式和微粒分散體。前體形式為固體或者液體材料，在遇到諸如接觸液體等刺激時(shí)形成立方相凝膠為材料，在少量水中平衡后，具有光學(xué)等向性和高黏度的近固態(tài)形式，經(jīng)分散后能形成納米立方液晶。

隨著研究的深入，制備技術(shù)方法也越來(lái)越多，目前制備納米立方液晶的方法有由大到小和由小到大。立方晶早期的研究都是以由大到小為主，先以前體制備出大體積的立方相，然后利用高能量分散為立方液晶納米粒。高能量分散立方液晶納米粒的方法有超聲法、高壓均質(zhì)法、自乳化法、噴霧干燥法等。但在采用高能量分散的過(guò)程中，可能會(huì)對(duì)包封的藥物穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。由小到大是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的，采用簡(jiǎn)單的方法使分子尺寸的前體結(jié)晶形成立方相液晶，在這過(guò)程中輸入的能量很小，并可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。常用的脂質(zhì)立方液晶的制備方法有如下幾種。

2.1 自發(fā)乳化法 自發(fā)乳化法是指在適量的溶劑中將脂質(zhì)材料溶解，進(jìn)而攪拌形成低黏度透明的前體溶液。彭新生等[16]以甘油單油酸酯為原料，加入超純水，自乳化放置兩周，制備成立方液晶凝膠。另外Spicer 等[17]發(fā)明了室溫條件下制備納米立方液晶的方法，即在攪拌的條件下將甘油單油酸酯-乙醇溶液稀釋至泊洛沙姆407水溶液中自乳化，在幾乎沒(méi)有外加能量的情況下制備了納米粒分散體，且制備的納米立方液晶與有高能輸入制備的粒徑相比，顆粒小且穩(wěn)定。

2.2 噴霧干燥法 噴霧干燥法是將處方中各組分經(jīng)高剪切混合器混勻，然后制成低黏度立方液晶粗分散液，再經(jīng)噴霧干燥，最后制成粉狀脂質(zhì)立方液晶前體。Spicer等[18]于2002年提出了兩種制備立方晶前體粉末的方法，即將乙醇-殼聚糖-MO-水的乳劑噴霧干燥和將立方液晶置于淀粉溶液中的噴霧干燥，結(jié)果表明這種粉末狀前體能通過(guò)簡(jiǎn)單的水合作用形成穩(wěn)定的膠體立方晶。

2.3 熱溶劑法 熱溶劑法是目前制備脂質(zhì)立方液晶的常用方法之一，該方法條件溫和，不需有機(jī)溶劑。將GMO和泊洛沙姆407熔化，然后與加熱的水相攪拌、混合，通過(guò)機(jī)械攪拌、高速剪切均質(zhì)及超聲技術(shù)等使得立方液晶形成[19]。房秋雨等[20]將GMO與兩性霉素B于40℃加熱熔后，在室溫下機(jī)械攪拌3 h，使之形成一均一體系，最后制得立方晶體。甘莉等[21]將GMO與泊洛沙姆407于80℃水浴加熱，將油相在1 000 r/min 條件下高速剪切，再將全部的水相逐漸加入,采用高壓均質(zhì)技術(shù)，最后制得納米立方液晶成品。

3 脂質(zhì)立方液晶的結(jié)構(gòu)表征

脂質(zhì)立方液晶的粒子尺寸和表面電位可用常規(guī)激光粒度散色儀或質(zhì)子相關(guān)光譜進(jìn)行表征。立方晶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)表征一般采用冷凍透射電鏡與小角度X射線衍射技術(shù)，該方法可準(zhǔn)確確定雙連續(xù)液晶晶格類型、水通道大小等。

3.1 小角度X射線衍射技術(shù) 由于脂質(zhì)立方液晶分子排列不具有雙折射性，在偏光顯微鏡下為暗視野，故不宜采用偏光顯微鏡進(jìn)行識(shí)別。目前立方液晶的結(jié)構(gòu)主要是靠X射線衍射來(lái)來(lái)完成。該技術(shù)是根據(jù)不同的液晶在X射線中具有相應(yīng)的散射空間比例，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后尋找相對(duì)應(yīng)的散射空間比例，再將得到的數(shù)據(jù)代入相應(yīng)表達(dá)公式和Bragg方程就可得到確定液晶機(jī)構(gòu)及單位晶格直徑。覃玲珍等[22]采用X射線衍射分析技術(shù)分析了羥基喜樹(shù)堿立方液晶的結(jié)構(gòu)及其在制劑中的存在形式，結(jié)果表明該技術(shù)可較好地進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定。劉元芬等[23]采用小角X射線衍射技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)所制得的立方液晶進(jìn)行研究分析，結(jié)果表明該方法可以用于測(cè)定液晶的結(jié)構(gòu)。

3.2 冷凍透射電鏡和納米透射電鏡 通過(guò)這兩項(xiàng)技術(shù)可直接觀察到液晶的內(nèi)部形態(tài)和結(jié)構(gòu)，因此也是最直接的表征技術(shù)。Yamada等[24]運(yùn)用該技術(shù)觀察了所制備的立方液晶和六角相液晶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并從顯微圖上將兩者予以區(qū)分。金鑫等[25]將原人參二醇立方液晶納米粒滴置于有支持膜的銅篩網(wǎng)上，用1% 的醋酸雙氧鈾染色，在透射電鏡下觀察立方液晶的形態(tài)。

3.3 其他 除上述兩種較為常見(jiàn)的技術(shù)手段之外，對(duì)于脂質(zhì)立方液晶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究方法還有紅外光譜法、差示掃描量熱儀、偏振光顯微分析、電子自旋共振、核磁共振等技術(shù)[26]。

4 脂質(zhì)立方液晶作為載藥體系的優(yōu)點(diǎn)

脂質(zhì)立方液晶載藥體系作為立體多層結(jié)構(gòu)，類似多囊泡脂質(zhì)體，可以包封不同極性和劑量的藥物。在立方液晶的水道中，可以包封水溶性藥物，而脂溶性的藥物可以被包封于立方液晶的脂質(zhì)雙層膜中。除高包封率外，脂質(zhì)立方液晶還具有提高藥物穩(wěn)定性，尤其是蛋白質(zhì)、肽類等大分子藥物穩(wěn)定性的特點(diǎn)。Liu等[27]研究發(fā)現(xiàn)可以用GMO/H2O立方液晶包裹蚯蚓纖溶酶，結(jié)果表明蚯蚓纖溶酶具有較高的生物利用度，證明了脂質(zhì)立方液晶具有提高藥物穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，可作為蛋白類藥物載體。Boyd等[28]以難溶性肉桂嗪為模型藥物，采用OG液晶材料制成凝膠和混懸劑經(jīng)大鼠灌胃給藥，對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)液晶凝膠具有良好的緩釋性能，血藥濃度30 h后達(dá)到最高峰，生物利用度是混懸劑的3.44倍。

脂質(zhì)立方液晶除了具有提高藥物的生物利用度、穩(wěn)定性等作用外，還可降低藥物的毒副作用。Cervin等[29]將抗腫瘤藥多西紫杉醇包裹于反相立方液晶中，實(shí)驗(yàn)表明該液晶對(duì)腫瘤細(xì)胞的滲透效果較好，可抑制腫瘤的生長(zhǎng)。

脂質(zhì)立方液晶載藥體系不僅在體內(nèi)有緩釋的優(yōu)點(diǎn)，外用優(yōu)勢(shì)也引起了研究者的廣泛關(guān)注。以GMO為材料構(gòu)建的液晶載體在經(jīng)皮給藥系統(tǒng)中研究較多。這些藥物可增加丹皮酚[30]、雙氯芬酸鹽類藥物[31]的滲透性。此外, 脂質(zhì)立方液晶獨(dú)特的原位生物黏附特性和液晶層對(duì)潰瘍、易感部位具有暫時(shí)保護(hù)作用，這就使其優(yōu)于其他皮膚給藥方式。Bender等[32]使用光敏劑制成立方液晶凝膠對(duì)裸鼠進(jìn)行在體的透皮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與普通軟膏劑相比，脂質(zhì)立方液晶凝膠用藥1 h后，比普通軟膏劑10 h后所產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度還要強(qiáng)，顯示出脂質(zhì)立方液晶凝膠具有良好的透皮吸收性能。

5 展望

脂質(zhì)立方液晶獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)使其具有生物黏著性強(qiáng)、安全性好和穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，并且脂質(zhì)材料自組裝藥物載體在工業(yè)化生產(chǎn)、制劑穩(wěn)定性和重現(xiàn)性等關(guān)鍵問(wèn)題已基本解決，因此脂質(zhì)立方結(jié)晶將在藥劑學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

近年來(lái)，中醫(yī)藥因取材天然、作用平穩(wěn)、毒副作用小而越來(lái)越受到人們關(guān)注。然而，中藥的化學(xué)成分復(fù)雜，且部分成分穩(wěn)定性較差，使得中藥的使用存在一定的局限性。脂質(zhì)立方液晶具有特殊的構(gòu)造和多樣化包裹藥物的特性，其在中藥藥劑學(xué)中的運(yùn)用，必然會(huì)為中藥新劑型的開(kāi)發(fā)提供更大空間，脂質(zhì)立方液晶載藥系統(tǒng)的研究也必成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。

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(2014-10-19 收稿 2014-12-22 修回)

2014年安徽省自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：1408085QH183)

230038 合肥 安徽中醫(yī)藥大學(xué)護(hù)理學(xué)院(邵芙蓉)，藥學(xué)院(儲(chǔ)曉琴)

10.3969/j.issn.1000-0399.2015.02.036