◆北京市第三十五中學(xué) 尚 楊 戴茗爍 杜春燕

在科技課的學(xué)習(xí)中，我們?cè)趯W(xué)校的納米實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。顧名思義，納米實(shí)驗(yàn)室首先定位的是納米材料的學(xué)習(xí)與研制。納米材料具有獨(dú)特的物理、化學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，目前已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

有了這么好的硬件學(xué)習(xí)條件，我們選擇什么樣的課題去進(jìn)行具有創(chuàng)新性的實(shí)踐？

通過(guò)上網(wǎng)搜索相關(guān)資料，我們了解到，在醫(yī)療領(lǐng)域，功能化納米材料具有能精準(zhǔn)定向把治療藥物輸送到病灶、降低藥物對(duì)非病灶組織的副作用的特點(diǎn)，所以利用納米材料作為治療藥物的載體已成常態(tài)。如果在其中加入具有緩釋作用的添加劑，還可提高治療效果，減輕患者的痛苦。

于是，我們踏上了為藥物尋找合適的納米材料載體、研制納米粒的征途。

一、選材背景

在調(diào)研中我們了解到，鹽酸利多卡因是一種酰胺類(lèi)局部麻醉藥，血液吸收或靜脈給藥后，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有興奮和抑制雙向作用，且對(duì)搭載的其他藥物有較高的包封性能和緩釋延時(shí)作用。

能否選用鹽酸利多卡因來(lái)研制納米粒治療藥物的載體？我們咨詢了指導(dǎo)老師，在她的建議下，我們進(jìn)一步了解到，理想的載藥納米粒材料還必須具備以下6個(gè)性質(zhì)：有較高的載藥量，有較高的包封率，有適宜的制備和提純方法，載體材料可生物降解、毒性較低或沒(méi)有毒性，有適當(dāng)?shù)牧胶土Ｗ有螒B(tài)，有較長(zhǎng)的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間。

經(jīng)反復(fù)論證，鹽酸利多卡因是比較合適的材料。由此，我們?cè)O(shè)計(jì)研制方案，準(zhǔn)備材料和設(shè)備，開(kāi)始研制。

二、研制過(guò)程

本實(shí)驗(yàn)采用脂質(zhì)納米粒制劑技術(shù)，先在高壓均質(zhì)機(jī)15 000psi和20 000psi不同壓力下，制備鹽酸利多卡因脂質(zhì)納米粒，然后通過(guò)激光粒度分析儀測(cè)定不同壓力下脂質(zhì)納米粒粒徑大小、粒徑分布情況和電位情況，為判斷制備的靶向載藥納米粒是否合格提供科學(xué)依據(jù)。依據(jù)以上方案，我們的實(shí)驗(yàn)研制過(guò)程如下。

（一）器材及藥物準(zhǔn)備

電子天平、磁力攪拌器、高壓均質(zhì)機(jī)、激光粒度分析儀。利多卡因、單硬脂酸甘油酯、卵磷脂、泊洛沙姆188。

（二）步驟

1.稱(chēng)量藥物

用電子天平分別稱(chēng)取0.1g利多卡因、1.5g單硬脂酸甘油酯、1.0g卵磷脂、0.5g泊洛沙姆188。

2.配置藥物

（1）將卵磷脂、泊洛沙姆188倒入錐形瓶，再加入20ml的超純水，置于75℃磁力攪拌器中使其充分溶解，形成均勻水相。

（2）將利多卡因、單硬脂酸甘油酯倒入錐形瓶，再加入5ml無(wú)水乙醇，最后置于75℃磁力攪拌器中使其充分溶解，形成均勻油相并冷卻，如圖1、圖2。

圖1 在75℃水浴加熱中利用磁力攪伴器溶解藥物

圖2 配制的藥物

3.制備脂質(zhì)納米粒

（1）將油相緩慢倒入水相，調(diào)節(jié)高壓均質(zhì)機(jī)壓力分別為15 000psi、20 000psi，反復(fù)循環(huán)均質(zhì)10min。

（2）將均質(zhì)后溶液置于45℃水浴中加熱，磁力攪拌60min，使溶劑完全蒸發(fā)，再用冰水浴迅速冷卻，即得到脂質(zhì)納米粒。

4.脂質(zhì)納米粒的粒徑和電位測(cè)量

用蒸餾水5倍稀釋鹽酸利多卡因納米乳，利用激光粒度分析儀測(cè)定其平均粒徑、粒徑分布情況和電位情況，重復(fù)3次，取平均值。本實(shí)驗(yàn)在室溫26.1℃、濕度44.8%的環(huán)境下完成。

三、結(jié)果與分析

（一）粒徑分析

我們制備出在20 000psi、15 000psi條件下的鹽酸利多卡因脂質(zhì)納米粒，隨后使用激光粒度分析儀測(cè)試其粒徑，測(cè)試結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 納米粒的粒徑分布曲線（15 000psi）

由圖3可以看出，在高壓均質(zhì)機(jī)15 000psi下，納米粒平均粒徑為4933nm，分散性指數(shù)為96.4%。由圖4可以看出，在20 000psi下連續(xù)測(cè)量3次，納米粒粒徑分別為120.71nm、119.92nm和122.29nm，平均粒徑為120.97nm，分散性指數(shù)分別為22.6%、21.5%和22.2%。

由此可見(jiàn)，高壓均質(zhì)儀的壓力設(shè)定對(duì)脂質(zhì)納米粒的大小有影響，隨著壓力增大，納米粒粒徑減小，粒徑分布變窄。

比較二者后發(fā)現(xiàn)，在20 000psi下粒徑大小和分散性指數(shù)符合要求，即粒徑分布范圍較窄，表明體系均一性良好。

圖4 納米粒的粒徑分布曲線（20 000psi）

（二）電位分析

將高壓均質(zhì)機(jī)在15 000psi和20 000psi壓力下的兩組脂質(zhì)納米粒樣品用蒸餾水稀釋后，利用激光粒度分析儀測(cè)定其Zeta電位，得到的平均Zeta電位分別是（-50.2±1.3）mV和（-56.5±1.0）mV（如圖5、圖6）。

圖5 納米粒的電位分布（15 000psi）

圖6 納米粒的電位分布（20 000psi）

分子或分散粒子越小，Zeta電位的絕對(duì)值（正或負(fù)）越高，體系越穩(wěn)定。反之，Zeta電位（正或負(fù)）越低，越傾向于凝結(jié)或凝聚，即吸引力超過(guò)了排斥力，分散被破壞而發(fā)生凝結(jié)或凝聚。Zeta電位絕對(duì)值代表其穩(wěn)定性大小，正、負(fù)代表粒子帶何種電荷。

（三）制備的納米粒的顯微鏡觀察結(jié)果

將制備好的納米粒懸液滴在載玻片上，蓋上蓋玻片，于尼康正置熒光顯微鏡下觀察其微觀形態(tài)。明場(chǎng)下觀察制備的納米粒，可見(jiàn)顆粒分散性、均一性都較好，如圖7。用熒光標(biāo)記的單硬脂酸甘油酯制備的納米粒在藍(lán)色激發(fā)光下，可見(jiàn)納米粒呈現(xiàn)綠色熒光，如圖8。

圖7 納米粒的顯微鏡觀察結(jié)果（明場(chǎng)）

圖8 納米粒的顯微鏡觀察結(jié)果（熒光）

四、結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以鹽酸利多卡因?yàn)檠芯繉?duì)象，采用脂質(zhì)納米粒制劑技術(shù)，探索鹽酸利多卡因脂質(zhì)納米粒穩(wěn)定的制備工藝。研究發(fā)現(xiàn)，在高壓均質(zhì)機(jī)20 000psi的壓力下，制備出的鹽酸利多卡因脂質(zhì)納米粒具有如下性質(zhì)。

（1）粒徑大小均一，平均粒徑為120.97nm；粒徑分布范圍較窄，體系均一性良好。

（2）Zeta電位絕對(duì)值高（-56.5±1.0mV），說(shuō)明構(gòu)建體系穩(wěn)定。

（3）所得納米粒顆粒均一，在熒光顯微鏡下發(fā)出綠色熒光。

相關(guān)資料表明，脂質(zhì)納米粒具有長(zhǎng)期的物理、化學(xué)作用的穩(wěn)定性，可有效控制標(biāo)靶藥物的定位和能量釋放，還具有脂質(zhì)體、乳劑毒性低等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前景的藥物載體。由此可見(jiàn)，我們的實(shí)踐是有現(xiàn)實(shí)意義的。

本次實(shí)驗(yàn)只是探討了一種選用鹽酸利多卡因等原料制備脂質(zhì)納米粒的制備條件、方法，并通過(guò)科學(xué)的理化性質(zhì)測(cè)定證明，制取的鹽酸利多卡因脂質(zhì)納米?；具_(dá)到載藥標(biāo)準(zhǔn)。下一步，我們還將繼續(xù)研究不同濃度的載藥納米粒的體外釋放能力、包封速率、載藥含量等,以探索精準(zhǔn)的納米靶向治療藥物的潛在應(yīng)用。

圖9 探究過(guò)程

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

該項(xiàng)目的選題涉及的領(lǐng)域雖已有眾多科研成果，但由于該校有此課題的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的條件，孩子們緊隨科研人員“伴跑”進(jìn)行實(shí)踐探討，也不失為一種很好的研究性學(xué)習(xí)方式。項(xiàng)目報(bào)告把選題、選材、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、檢測(cè)全過(guò)程交待得很清楚，實(shí)驗(yàn)部分的格式也很規(guī)范，可供示范。

不足的是，實(shí)驗(yàn)部分除對(duì)利多卡因的選材外，文中對(duì)另外選擇的五種添加材料及其性能，全部選材的量，儀器設(shè)備控制的壓力量、時(shí)間量等的確定未作交代，而這些是中學(xué)生論文或報(bào)告中必須交代的內(nèi)容。中學(xué)生的學(xué)識(shí)水平有限，所以在研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中，更需要展示其認(rèn)知、研討的過(guò)程。