強(qiáng)化混合超臨界流體輔助霧化法在水體系中制備載藥微粒的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、藥物超細(xì)微粒在傳統(tǒng)及新型給藥系統(tǒng)領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用，將藥物與生物相容性聚合物制備成載藥微粒不僅可以保護(hù)藥物活性成分，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)靶向、緩控釋或促吸收等給藥功能，但是特定的給藥系統(tǒng)比如肺部吸入式給藥對(duì)藥物微粒粒徑及粒徑分布等性質(zhì)具有嚴(yán)格要求。因此，關(guān)系到藥物微粒產(chǎn)品質(zhì)量及給藥效果的微粒制備技術(shù)十分關(guān)鍵。強(qiáng)化混合超臨界流體輔助霧化法(SAA-HCM)是一種將超臨界流體作為共溶質(zhì)及輔助霧化介質(zhì)制備超細(xì)微粒的綠色制備技術(shù)，采用了水力空化現(xiàn)象強(qiáng)化

2、超臨界二氧化碳(SC-CO2)與溶液混合，對(duì)微粒形貌和粒徑可控性強(qiáng)，操作條件較溫和，也是一個(gè)可以連續(xù)操作的過程。該技術(shù)既可以處理有機(jī)溶劑體系，也能在水體系中制備水溶性物質(zhì)超細(xì)微粒，彌補(bǔ)了其他超臨界微?；夹g(shù)的不足。SAA-HCM技術(shù)發(fā)展時(shí)間較短，其研究多為單組分物質(zhì)微粒制備且水溶性藥物研究較少，尤其是在水體系中制備載藥聚合物微粒的研究尚處于起步階段。本論文充分利用SAA-HCM技術(shù)能夠處理水體系的優(yōu)勢，按照“藥物載體微粒制備基礎(chǔ)研究→小

3、分子藥物/大分子藥物及其載藥微粒制備基礎(chǔ)研究→載藥微粒應(yīng)用基礎(chǔ)研究”的基本思路，把SAA-HCM技術(shù)拓展到處理水溶性小分子及大分子藥物等對(duì)象，特別是實(shí)現(xiàn)在水體系中一步制備載藥微粒，明確了小分子藥物與聚合物、大分子藥物與聚合物載藥微粒體系制備的一般規(guī)律，制備了適用于肺部給藥的載藥微粒干粉吸入劑型(DPI)，為應(yīng)用導(dǎo)向的新型載藥微?；A(chǔ)研究提供技術(shù)指導(dǎo)。
　　首先，選取不同規(guī)格殼聚糖、羥丙基甲基纖維素(HPMC)及共聚維酮為親水性藥用

4、聚合物輔料，驗(yàn)證了SAA-HCM技術(shù)從水溶液中制備常用聚合物超細(xì)微粒的可行性，考察了沉淀器溫度、混合器溫度和壓力、CO2與溶液流量比、溶液濃度及溶解條件等過程操作參數(shù)對(duì)聚合物微粒的形貌、粒徑和粒徑分布的影響規(guī)律。通過控制操作條件，成功制備了球形度高、界面清晰、分散性良好、粒徑小且分布較窄的分子量為3kDa、50kDa及300kDa的殼聚糖超細(xì)微粒;同時(shí)發(fā)現(xiàn)材料對(duì)微粒球形度有影響，HPMC(K15 M和K4 M)微粒的球形度稍差，而共聚維

5、酮微粒呈表面光滑的球體;但均可以將聚合物微粒粒徑控制在1-5μm甚至1-3μm之間，顯示了作為肺部吸入式DPI制劑藥物載體的應(yīng)用潛力。固態(tài)表征結(jié)果表明聚合物微粒保留了各自的主體結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度下降而多呈無定形態(tài)，熱穩(wěn)定性則與原料基本一致。
　　其次，以小分子藥物阿莫西林、茶堿分別作為抗感染和抗哮喘類模型藥物，以水為溶劑，研究了SAA-HCM技術(shù)制備小分子藥物超細(xì)微粒的過程，考察了操作條件對(duì)小分子藥物微粒形貌和粒徑的影響。制備的阿莫西林

6、微粒球形度高、分散性良好，呈無定形態(tài)，粒徑可以控制在3μm以內(nèi)，其分子結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性均得到保持;茶堿微粒則結(jié)晶度下降，大多數(shù)呈現(xiàn)球形，其分子結(jié)構(gòu)與原料一致，熔點(diǎn)略下降。隨后以殼聚糖、HPMC為聚合物載體,采用SAA-HCM技術(shù)成功地在水體系中一步制備了載阿莫西林的聚合物微粒。阿莫西林投料比例較低時(shí)制得的載藥微粒呈現(xiàn)聚合物載體微粒形貌，混合物溶液濃度對(duì)載藥微粒粒徑影響明顯，載藥微?？煽刂圃?.2-5μm，載藥效率接近理論值;阿莫西林以分子

7、形式較均勻地分布于球形殼聚糖基質(zhì)中，微粒呈無定形態(tài)，載藥微粒具備一定的緩釋作用，并擁有良好的空氣動(dòng)力學(xué)直徑，在肺部吸入式給藥領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。同時(shí)，采用該技術(shù)在水體系中一步制備的載茶堿聚合物微粒的形貌與聚合物/茶堿投料比密切相關(guān)，殼聚糖、HPMC及共聚維酮等聚合物投料比例的增大可以使復(fù)合微粒呈現(xiàn)聚合物載體微粒的形貌，同時(shí)降低藥物的結(jié)晶度直至呈無定形態(tài);聚合物與茶堿的復(fù)合可以有效改善茶堿單組分微粒的形貌、粒徑及結(jié)晶度，對(duì)于茶堿微粒制劑的設(shè)

8、計(jì)與開發(fā)具有一定指導(dǎo)意義。
　　以胰蛋白酶為生物大分子藥物模型，采用SAA-HCM技術(shù)從水溶液中制備了胰蛋白酶超細(xì)微粒。同樣考察了操作條件對(duì)蛋白質(zhì)藥物微粒形貌和粒徑的影響，胰蛋白酶微粒粒徑在0.2-4.0μm，但較難形成光滑球面的顆粒，沉淀器溫度和混合器溫度可以影響胰蛋白酶微粒形貌，驗(yàn)證了蛋白質(zhì)微粒制備過程中的成殼機(jī)理。同時(shí)，作為更有意義的工作，還以不同分子量級(jí)別的殼聚糖作為聚合物載體，采用SAA-HCM技術(shù)在水體系中一步制備了載

9、胰蛋白酶殼聚糖微粒，載藥效率可達(dá)90％以上。殼聚糖分子量和殼聚糖/胰蛋白酶投料比對(duì)復(fù)合微粒形貌影響顯著，聚合物分子量的降低使復(fù)合微粒球形度變差而蛋白質(zhì)投料比例的增加會(huì)使復(fù)合微粒表面的波紋型褶皺加深;溶液濃度的控制對(duì)復(fù)合微粒粒徑影響顯著，可使粒徑分布在0.2-3μm。胰蛋白酶微?；蟪薀o定型態(tài)，含水量與原料相近，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)完整性得到保持，但高級(jí)結(jié)構(gòu)有所擾動(dòng)，酶活性保留在70％以上;胰蛋白酶因其表面活性而在復(fù)合微粒中趨向于表面富集，并影響其

10、蛋白緩釋行為，呈現(xiàn)出一定的突釋。該體系的研究成果為SAA-HCM技術(shù)在水體系中制備載蛋白質(zhì)聚合物微粒提供工藝基礎(chǔ)。
　　此外，從改進(jìn)蛋白類藥物給藥方式出發(fā)，以胰島素為藥用蛋白，以自制的具有良好水溶性和跨黏膜促吸收作用的殼聚糖季銨化衍生物(TMC)為載體，在SAA-HCM技術(shù)從水溶液中成功制備了球形度高、分散性良好、分子結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性得到很好保持的TMC超細(xì)微粒基礎(chǔ)上，利用該技術(shù)一步制備了載胰島素的TMC微粒制劑。結(jié)果表明，TMC/

11、胰島素投料比和溶液濃度同樣對(duì)復(fù)合微粒形貌和粒徑影響顯著，粒徑分布可控制在1-5μm，胰島素的高級(jí)結(jié)構(gòu)得到了很好的保持;進(jìn)行了新一代藥用撞擊器(NGI)測試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明制備的TMC/胰島素復(fù)合微粒具有良好的空氣動(dòng)力學(xué)性能，質(zhì)量中值空氣動(dòng)力學(xué)直徑(MMAD)在1-3μm內(nèi)，可吸入比(FPF＜5μm)高達(dá)60％以上;大鼠體內(nèi)經(jīng)氣管給藥試驗(yàn)表明該配方可以明顯促進(jìn)胰島素的肺部吸收，提高其生物利用度(57.2％)，展示了該新型胰島素DPI制劑的優(yōu)

12、越性以及以TMC為載體的大分子藥物DPI制劑在肺部吸入式給藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
　　最后，還探索了采用SAA-HCM技術(shù)處理納米粒懸浮液的研究，從HA納米粒的殼聚糖懸浮溶液中成功地制備了界面清晰、粒徑分布較窄的殼聚糖HA納米粒復(fù)合微粒;將該技術(shù)從常規(guī)的水溶液或有機(jī)溶液中制備超細(xì)微粒拓展到在懸浮液中一步制備復(fù)合微粒，使功能性納米粒子與聚合物形成復(fù)合微粒，拓寬其應(yīng)用范圍。
　　綜上所述，SAA-HCM技術(shù)能夠較為廣泛地應(yīng)用于水體系