型给药系统聚合物胶束与泡囊.ppt

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1、新型给药系统聚合物胶束与泡囊,陆 彬四川大学华西药学院,聚合物胶束与泡囊,2,一、前言 二、聚合物胶束与泡囊的结构特点 三、聚合物胶束与泡囊的缓释性和体内分布 四、临界胶束浓度与聚合物胶束 五、制备聚合物胶束的材料 六、聚合物胶束的制备方法 七、聚合物胶束的应用实例 八、制备泡囊的材料 九、泡囊的制备方法 十、泡囊的应用实例 十一、结语,聚合物胶束与泡囊,3,一、前 言,胶束(micelles，亦称胶团)是胶体分散系中的一种，属于缔合胶体。胶束在药学中长期用于难溶性药物的增溶，聚合物胶束(polymeric micelles)不仅用于增溶，而且可以作为药物载体。如难溶于水的两性霉素B，用PEG

2、-聚（-苯甲酰-天冬氨酸酯）制成聚合物胶束，溶解度可提高到5 g/L，是原来溶解度的1万倍。近年来，聚合物胶束用作载体成为给药系统研究的热点，可以用于提高药物稳定性，延缓释放，提高药效，降低毒性，和具有靶向性。如将P388白血病大鼠用阿霉素及其聚合物胶束进行药理对照实验，阿霉素中毒剂量是30 mg/kg，而其聚合物胶束是600 mg/kg，即胶束使其毒性大为降低。用聚乙二醇/磷脂酰乙醇胺聚合物胶束（低浓度时很稳定，粒径735 nm），发现与血浆无明显作用，在血液循环中能长时间存在，且在荷Lewis肺癌的小鼠癌组织及EL T4淋巴癌中浓集，如包载难溶的抗癌药，也在癌中浓集，说明该胶束有良好的稳定

3、性和靶向性。,聚合物胶束与泡囊,4,由磷脂类和胆固醇的双分子层组成的脂质体，其膜具有类似生物膜结构成为药物的优良载体。其主要特点是具有靶向性、缓释性、细胞亲和性和组织相容性。脂质体存在的问题主要是不太稳定，包括药物易渗漏、磷脂易受氧化和降解等。近年发展成泡囊(niosomes，亦称囊泡或类脂质体)及聚合物泡囊(polymer vesicles 或polymersomes)，它们作为药物载体与脂质体的体内外性质极其相似，但较脂质体稳定，比胶束和纳米乳载水溶性药量大，是一类极有前途的新型给药系统。一般泡囊是由非离子型表面活性剂形成，而聚合物泡囊则由双亲性嵌段共聚物形成，条件是亲水段和疏水段的长度合

4、宜或分子结构中亲水段与疏水段相间排列适当。泡囊和聚合物泡囊均可在水中自组装形成。,聚合物胶束与泡囊,5,二、聚合物胶束与泡囊的结构特点,聚合物胶束和泡囊均可由合成的双亲性表面活性剂在水中自组装形成。但聚合物胶束是内核疏水、外层亲水的实心结构，空白胶束粒径通常在1050 nm之间。结构见右上图。胶束核心包载固态疏水药物后可成为纳米球或亚微球，包载液态疏水药物后可成为纳米乳或亚微乳，粒径均大于空白胶束。胶束也可在其亲水基团之间包载亲水药物，但载药量较低。见右下图。所谓“自组装”，即在水溶液中双亲性分子的疏水段被水分子排斥而聚集，从而自动形成亲水段向外的缔合结构。,聚合物胶束与泡囊,6,泡囊通常由非

5、离子型表面活性剂形成，具有封闭的双层结构，壳层内外均是亲水基团（右图用圆圈表示），空的中心可容纳水性介质，夹在两层亲水基团中间的是疏水基团，双分子层单室泡囊示意图见右上。泡囊亦可由双亲性线形嵌段共聚物在溶液中自组装形成单分子层膜，称为聚合物泡囊。右下图是由聚甲基苯基硅烷-聚氧乙烯嵌段共聚物形成的泡囊示意图，其外壳内侧和外侧均是亲水基团聚氧乙烯，壳层中心为疏水的聚甲基苯基硅烷。泡囊的大小通常在几十纳米至几十微米。由于具有较大的中空亲水区，对水溶性药物的包封率高，在壳层的疏水区也可以包载疏水药物，但载药量较小。,聚合物胶束与泡囊,7,脂质体与聚合物泡囊均可由“成膜”和“水化”两步形成，如右上图。两

6、者的主要区别取决于双亲性材料的分子量，见右下图。分子量小于100者不能形成聚集体(n.a.)；1001000之间形成脂质体；1000以上则形成聚合物泡囊。而且，随着材料分子量增大，聚集体的稳定性增大至一定值，膜的流动性和透过性降低。故聚合物泡囊的稳定性明显高于脂质体，而膜的透过性较低（缓释性更高）。,聚合物胶束与泡囊,8,双亲性嵌段共聚物在溶液中可以自发形成胶束，亦可形成共聚物泡囊，其中决定性因素是亲水段（如POE或PEG）在分子中所占的体积比(fOE）。fOE0.5时亲水段很大，形成锥形分子（右图右上），也形成球形胶束。当fOE 在0.20.42时，（见右上图的左）可形成壳层结构，即聚合物泡

7、囊（右中图的左）。当fOE在0.420.5时，形成 虫状（或棒状）胶束（见右下图）。,聚合物胶束与泡囊,9,脂质体同PEG共价结合得到隐形（或长循环）脂质体。但发现，所得隐形脂质体中PEG的摩尔比最高不能超过11。认为PEG比例过高（包括用PEG 5000代替2000），均导致锥形分子而形成胶束，而所得脂质体中PEG的比例仍未提高。右图，隐形脂质体膜中PEG化的分子比例不高（约为10）。其余 每个双亲性嵌段聚合物均100PEG化，则可形成泡囊膜，因为疏水段（聚丁二烯）占一半以上，即fPEG处于0.20.42。这种隐形聚合物泡囊不仅比隐形脂质体的血循环时间延长2倍以上，而且稳定性也高，对脂溶性及

8、双亲性药物的载药量也大为提高，因为膜的疏水层厚度大大增加。,聚合物胶束与泡囊,10,三、聚合物胶束与泡囊的缓释性和体内分布（一）缓释性 通常疏水性药物用胶束包载，亲水性药物用泡囊包载，均可在体内外具有较明显的缓释性。如氯硝西泮制成PEG-聚（-苄基-1-谷氨酸酯）胶束后，在pH 7.4 PBS中进行体外释放70天才释药40。,聚合物胶束与泡囊,11,又如布洛芬(难溶于水)泡囊的材料为 Span 60/胆固醇/二鲸蜡磷酸酯(组成比为 47.5/47.5/5)，在人工胃液中比原药释放慢（右上图），在人工肠液中比原药释放更慢(右下图)。因该泡囊在微碱性溶液中更稳定。又如羧基荧光素，其几种剂型的释药速

9、率如下：游离羧基荧光素W/O型乳剂泡囊,聚合物胶束与泡囊,12,（二）体内分布 粒子型给药系统在体内的分布主要取决于粒径和粒子表面特性（如亲水性和电荷）。粒径小于50 nm的胶束和泡囊具有优良的组织透过性，尤其是可在具有渗漏性血管的组织（如肿瘤、炎症区或梗死区）聚集，即所谓增强透过和滞留效应（EPR），因而具有天然的被动靶向作用。其粒径又大于可以被肾排泄的程度，而小于可以被单核细胞非特异摄取的限度，可以延长在体内的时间。也使其可以用亚微米微孔法过滤除菌。胶束还具有克服血-脑屏障（blood-brain barriers,BBB）的功能。,聚合物胶束与泡囊,13,粒径小的泡囊由于有细胞相容性，易

10、透过皮肤。如雌二醇泡囊透过人体角质层的量，泡囊为胶态时比原药增加1.5 2.4倍，液态泡囊则增加4.89.5倍。又如甲磺酸用8-聚氧乙烯月桂醇酯制成泡囊，体外透皮量为13.62.3 ngh-1cm2,是普通泡囊的6.2倍，认为是改变了角质层的超微结构，进一步提高了皮肤的透过性。静注粒径0.12.0 m的泡囊，会很快被网状内皮系统吸收而从血液中清除，最终到达肝脏的枯否氏细胞的溶酶体中。725 m的泡囊可以被肺毛细血管机械截留，具有肺靶向性。栓塞后是否带来毒副作用，视粒子型载体的性质而定。如静注阿霉素泡囊释药时间延长1/2，可提高肝中药物浓度，肝中代谢物增加2倍，肺中含量也增大，清除率和分布体积明

11、显降低，心脏中药物半衰期降低，提高了对心脏的保护力。,聚合物胶束与泡囊,14,四、临界胶束浓度与聚合物胶束 在水溶液中加入表面活性剂后，溶液的界面张力迅速降低，当表面活性剂分子在水溶液表面的浓度达饱和后，如果继续加入表面活性剂，其分子就会急速转入溶液内部，形成亲水基向外、疏水基向内的表面活性剂分子缔合体，即胶束。在非水溶液中，过量的表面活性剂会形成亲水基向内、疏水基向外的分子缔合体，称为反胶束。表面活性剂分子缔合形成胶束时的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。反胶束往往不象水溶液的胶束有确定的CMC值。,聚合物胶束与泡囊,15,在CMC前后很小的浓度范围内，溶液的物理化学性质，如液体的界面张力

12、、渗透压、粘度、密度、摩尔电导等都发生了急剧的变化。CMC值常因溶剂不同而变化，溶液的温度、pH值、离子强度等对胶束CMC值也有影响。在一定温度下，不同表面活性剂的CMC不同，形成胶束的分子缔合数也不同，小分子表面活性剂的胶束，通常缔合数在几十到几百之间。能形成胶束的最低温度称为临界胶束温度，高于此温度胶束将解缔合成单体。,聚合物胶束与泡囊,16,通常结构相似的表面活性剂，其烃基的碳链增长，CMC值明显降低；非离子型表面活性剂的CMC比离子型的小得多（约1:100），而非离子型表面活性剂胶束的分子缔合数却大得多（可达数千）。药学中常用的低分子表面活性剂对难溶药物的增溶效果较好，但其CMC值较高

13、，不能用作药物载体，因为经稀释的胶束不稳定（如在静注后受血容量的影响会解缔合），故作为给药系统的载体，必须使用两亲性聚合物作材料。,聚合物胶束与泡囊,17,五、聚合物胶束的材料 一般用两种聚合物组成的嵌段聚合物，通常用线形嵌断共聚物，其亲水区的材料主要是聚乙二醇（PEG）、聚氧乙烯（PEO）或聚乙烯吡咯烷酮（PVP），构成疏水区的材料主要是聚氧丙烯、聚苯乙烯、聚氨基酸、聚乳酸、精胺、短链磷脂等。这两类材料可以构成各种二嵌断（AB）或三嵌断（BAB）两亲性共聚物。由于合成时可以控制亲水段和疏水段的长度及其摩尔比，可以制得不同分子量和不同亲水疏水平衡的共聚物。要能形成比较稳定的胶束，PEG段的分子

14、量通常在1 00015 000范围，而疏水段的分子量与此相当或稍小。文献中也有用两个亲水聚合物共聚，再在其中之一接上疏水药物（如紫杉醇、顺铂或疏水的诊断试剂等）形成疏水核芯。,聚合物胶束与泡囊,18,聚合物胶束的形成除借助疏水段的van der Waals力以外，还可以借助静电引力。水溶性的两种带相反电荷的嵌段共聚物分子，可借静电引力形成聚合物胶束，如将聚氧乙烯（PEO）同聚天冬氨酸（PAsp）组成的带负电荷聚合物PEO-PAsp，和带正电荷的聚合物PEO-聚羟氨酸两种溶液混合搅拌，形成分子间自组装复合物，可用于制备聚合物胶束（或纳米粒）。由于其制备条件温和，特别适用于包载生物技术药物，如多肽

15、、蛋白质类、酶和基因等。,聚合物胶束与泡囊,19,六、聚合物胶束的制备方法 聚合物胶束的制备一般分直接溶解法和透析法两种。水溶性较好的材料（如pluronics类）可直接溶解于水（可加热溶解），浓度超过溶解度后即可形成透明的聚合物胶束溶液。水溶性差的材料必须同时使用有机溶剂，先在有机溶剂（或含水的混合溶剂）中溶解，再透析除去有机溶剂，可制得聚合物胶束。载药聚合物胶束制备方法与聚合物胶束类似，有的很简单，将材料（如表面活性剂）先在水中溶解、分散，再加入疏水性药物的适当溶液搅拌即成。此外有以下方法。（一）物理包裹法 1.自组装溶剂蒸发法 将材料与药物溶于有机溶剂中，再逐渐加到搅拌的水中，形成聚合物

16、胶束后，加热将有机溶剂蒸发除去，即得。,聚合物胶束与泡囊,20,2.透析法 将两亲性聚合物溶解在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）或N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）中，溶解后加入难溶于水的被载药物，搅拌过夜，再将混合溶液置透析袋中，用水透析59 h，透析后冷冻干燥即得。如用两亲性嵌断共聚物聚乙二醇-聚谷氨酸苄酯作材料，同药物萘普生一起溶于DMF（或THF 四氢呋喃）中，60保温，转至透析袋中用水透析，定时换水后，将被透析液离心，上清液0.45 m微孔过滤，即得萘普生胶束，粒径35245 nm，其中较大者外壳厚度约20 nm。共聚物中疏水段愈长者粒径愈大（同时对萘普生增溶的效

17、果亦愈大），用THF作溶剂者粒径远小于用DMF者，共聚物/溶剂比愈大者粒径也愈大。,聚合物胶束与泡囊,21,3.乳化-溶剂挥发法 将难溶药物溶于有机溶剂，同时将聚合物以合适方法制成澄清的聚合物胶束水溶液，再在剧烈搅拌下将有机溶液倒入聚合物胶束溶液中，形成O/W型乳状液，继续搅拌使有机溶剂挥发，滤去游离的药物及其它小分子后，冷冻干燥即得。此法所得的聚合物胶束载药量比透析法略高。（二）化学结合法 利用药物与聚合物疏水链上的活性基团发生化学反应，将药物共价结合在聚合物上，所制得载药聚合物胶束，可有效避免肾排泄及网状内皮系统的吸收，提高生物利用度。但本法需要有能够反应的活性基团，应用上受到限制。,聚合

18、物胶束与泡囊,22,七、聚合物胶束的应用实例（一）顺铂 PEG-PAsp胶束 顺铂（CDDP）是广泛应用的抗癌药，但有水溶性差和毒副作用等缺点，而且因为肾小球清除作用高而使其在血中的半衰期非常短。制成CDDP聚合物胶束后可克服这些缺点。由于CDDP中的配体Cl 可以离解，也可在不含氯离子的介质中被COO 取代，取代产物又可以在生理盐水介质中使Cl 恢复原位形成CDDP。将CDDP同 水中的PEG-PAsp（聚天冬氨酸）相混，CDDP同PAsp自发结合（成为铂的配合物），形成载药聚合物胶束，其粒径仅约20 nm，而且粒径分布很窄。此胶束在含氯离子的溶液中即释放出CDDP。,聚合物胶束与泡囊,23

19、,经测定，形成载药聚合物胶束的最佳CDDP/Asp比是0.5。所得的PEG-PAsp(CDDP)胶束可以在生理盐水（0.15 mol/L NaCl）中通过配体氯离子取代反应释放CDDP，介质中氯离子浓度愈大释药愈快。在37时经过开始约10 h的时滞（或称为诱导，无释放，主要发生配体交换），然后可持续释药50 h。释药速率与聚合物胶束中PAsp的链长呈负相关。时滞这正好有利于聚合物胶束经静注后达到肿瘤才释药，两者需要的时间大体相当。动物实验表明，聚合物胶束比原药CDDP的血中AUC提高5.2倍，比肿瘤中AUC提高14倍，而肾毒性等毒副作用大为降低。如在PEG-PAsp嵌段共聚物中加入不同量的PA

20、sp聚合物，与CDDP一道制备载药聚合物胶束，则聚合物胶束的粒径随聚合物的量增大而增大，时滞亦延长。聚合物胶束用纯水近千倍稀释，未见有明显的解缔合或释药现象（72 h释放低于0.5），说明聚合物胶束非常稳定。,聚合物胶束与泡囊,24,（二）阿霉素 PEG-PBLA胶束 将阿霉素(DOX)通过透析法或乳化法包入PEG-PBLA（聚-苄基-L-天冬氨酸）嵌段共聚物胶束，PBLA中的苄基可以同包裹的DOX通过p-p作用使载药聚合物胶束稳定。所得的载药量可达5%18%。载药后的胶束因疏水核心更稳定，故比空白胶束稳定，能够抗稀释而不离解，也不同血中的蛋白作用。这种载药聚合物胶束静注后对C26小鼠的抗癌效

21、果也远优于原药DOX。,聚合物胶束与泡囊,25,（三）吲哚美辛 PVP-b-PLA胶束 Benahmed比较研究了以PLA作疏水段、以PVP或PEG作亲水段的两种嵌段共聚物：PVP-b-PLA共聚物和PEG-b-PLA共聚物，以难溶于水的吲哚美辛（IDM）作模型药物，将共聚物与IDM一道溶于DMF或乙醇，用水透析，再滤膜过滤，即可得粒径40100 nm的聚合物胶束，其缔合度为100300。但如果制备的浓度增大，粒径也增大，最大可达500 nm。,聚合物胶束与泡囊,26,PVP-b-PLA胶束优于PEG-b-PLA胶束：（1）增溶量更大，使IDM溶解度最大可达22（PEG-b-PLA仅1214）

22、。原因可能是IDM不仅处于疏水核心，还可以同PVP中的酰胺形成氢键，故亲水外壳中亦能包载，增溶更显著。（2）CMC值更小，在215 mg/L范围，即胶束稳定性高，更能经受体液的稀释。（3）冻干时不需另加保护剂，因PVP就是很好的冻干保护剂，而PEG作冻干保护剂时，会促进粒子聚合而降低稳定性。,聚合物胶束与泡囊,27,（四）阿霉素 PEG-PAsp胶束 将阿霉素（DOX）中的伯氨基同PEG-PAsp中PAsp（聚天冬氨酸）段的羧基经共价结合，制成PEG-PAsp(DOX)嵌段聚合物。PAsp中的羧基大约50同DOX结合，使PAsp的疏水性增强。加之具有一定自缔合特性的DOX通过-键作用，使核芯的

23、聚集力明显加强形成聚合物胶束，有利于通过物理作用进一步增加对DOX的载药量，而且聚合物胶束的稳定性很高。用作亲水段的PEG具有长循环的效果。PEG-PAsp(DOX)的PEG段分子量为12 000，在小鼠体内的循环半衰期t1/2为7 h，如PEG段分子量分别为5 000和1 000时，t1/2分别为1.5h和低于1h。由于具有EPR效应，易聚集于实体瘤而发挥药效。,聚合物胶束与泡囊,28,(五）喜树碱 PEG-PBasp胶束 用蒸发法将喜树碱（CPT）包载成PEG-PBasp（聚苯甲天冬氨酸）胶束，平均粒径192 nm，CPT包封收率63.1.体内分布 见右图，胶束在结肠癌中的分布远远超过原药

24、。,聚合物胶束与泡囊,29,2.抑瘤效果 对结肠癌的抑瘤效果，聚合物胶束明显优于原药，见右图。右上图是单次注射，下图是3次注射。注射聚合物胶束的瘤体体积均明显小于原药。,聚合物胶束与泡囊,30,（六）聚离子络合物胶束 由完全溶于水的两种带相反电荷的嵌段共聚物组成。首先发现的是用聚PEG-聚L-赖氨酸（带正电）与聚PEG-聚,-天冬氨酸（带负电）组成的聚离子络合物胶束（PIC），粒径很窄。由静态光散射实验发现，PIC的缔合数同带电部分的长度密切相关，因而可以通过改变赖氨酸与天冬氨酸的聚合比来控制PIC核芯的大小。而当PEG分子量不变时，PIC亲水壳的厚度不会变化，说明PIC为单核，即两种嵌段共聚

25、物的疏水段合而为一形成胶束的核芯，其外层被PEG伸展的栅栏式链所包围。将难溶药物的有机溶液同以上两种聚合物的溶液混合，利用前述的制备方法即可得载药聚合物胶束。,聚合物胶束与泡囊,31,（七）pH敏感胶束 1.萘普生pH敏感胶束 用透析法制备萘普生的聚乙二醇聚谷氨酸苄酯胶束，聚合物材料的分子量分别为1.17104和1.37104时，制得载药胶束平均粒径分别为123.6和192.0 nm，载药量分别为18.9%和23.7%，用后者进行体外释放试验，结果见右图。在pH 1.1和4.0的缓冲液中释药十分缓慢，在pH 7.4及pH 10的介质中释放明显加速。有可能应用于肠溶制剂。原因是萘普生具有羧基，随

26、介质pH升高而离解度增大，在疏水核心中不稳定而易溶出。,聚合物胶束与泡囊,32,2.阿霉素 pH敏感胶束（1）用聚-L-组氨酸（polyHis）/PEG嵌断共聚物或聚-L-乳酸（PLLA）/PEG嵌断共聚物，以透析法作成阿霉素胶束时，胶束也具有pH敏感性。将PLLA/PEG与polyHis/PEG两种共聚物混合，可以得到在pH 7.4稳定、但在pH 7.26.6释放阿霉素的胶束。该胶束可利用肿瘤细胞外的微酸性环境而加速释药，提高抗癌药的药效。,聚合物胶束与泡囊,33,（2）阿霉素 PEO2-PLLA胶束 A.制法 将PEO2-PLLA（聚2-乙基-2-恶唑啉-b-聚L乳酸）共聚物溶于DMF，加

27、入阿霉素盐酸盐（及与其等摩尔的三乙胺，中和其HCl），用水透析3天（6 h换一次水），收集胶束，冻干即得。B.体外释放 在pH 7.4缓冲液中释放很慢（24 h释放约25），在pH 5.0缓冲液中24 h释放65。见右图。有利于在血循环中比较稳定，而进入细胞后（溶酶体pH 45）可加速释药。C细胞毒性 载药胶束对正常细胞无毒性，但能降低非小细胞肺癌CL3的活性。,聚合物胶束与泡囊,34,（八）葛根素壳聚糖 衍生物胶束 1.制法 合成了双亲性聚合物(2-羟基-3-丁氧基)-丙羧甲基壳聚糖，CMC=0.5 mg/ml，将聚合物溶于pH 4.8 PBS中，加入葛根素乙醇溶液（水中微溶），37C搅拌2

28、0 h即形成载药胶束，经离心、滤膜过滤除去不溶物及大颗粒即得。右左图：空白胶束 右右图：载药胶束（因载药而变大，疏水核心变黑）,聚合物胶束与泡囊,35,2.体外释放 在pH 6.8 PBS中的释放见右图，曲线1时为原药溶液，5 h释放95,曲线3为胶束，20 h 释放75，60 h释放80。说明胶束缓释明显。,聚合物胶束与泡囊,36,八、制备泡囊的材料（一）膜材料 双亲性非离子型表面活性剂，分子结构中有亲水和疏水两种基团，在水中不解离。亲水基团主要是醚基或羟基等含氧基团，如聚氧乙烯基或以多元醇为基础的结构；疏水基团包括长链脂肪酸、长链脂肪醇和芳烃基等。两种基团以酯键或醚键相结合。常用的有：(1

29、)单（双）烷基聚丙三醇醚类；(2)脱水山梨醇脂肪酸酯类（Span类）；(3)聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯类（Tween类）；(4)聚氧乙烯脂肪酸醚类（Brij类）(5)合成的双亲性嵌段共聚物，可形成聚合物泡囊。,聚合物胶束与泡囊,37,（二）其它材料 胆固醇（CHOL）：是一种生物表面活性剂，也是人体细胞膜性激素、皮质激素及胆酸的基本成分，参予维持免疫细胞活性与血液中白细胞活力等重要生理活动。泡囊中加入胆固醇一般可提高膜的稳定性、降低通透性、提高包封率与载药量。二鲸蜡磷酸酯（DCP）：膜中加入后可提高泡囊荷电量，提高膜的稳定性，增大多室泡囊双分子层的间距、增大泡囊的容积、增大粒径与包封率。,聚合

30、物胶束与泡囊,38,九、泡囊的制备方法 制备方法与脂质体相似。主要有5种：乙醚注入法、薄膜分散法、逆相蒸发法、超声波法和复乳法。薄膜分散法制得的主要是多室泡囊，其余方法主要得到单室泡囊。逆相蒸发法要先制备W/O型乳状液，含药的液相能与表面活性剂充分接触，可获得大单室泡囊，包封率也较高。分离泡囊与未包封的药物，常用透析法、离心法、薄膜过滤法和凝胶柱色谱法。目前研究的包封药物，水溶性的有阿霉素盐酸盐、葡萄糖酸锌钠、硫酸长春新碱、异烟肼、多肽、疫苗等；水不溶或略溶的有布洛芬、甲氨蝶呤、雌二醇、紫杉醇、利福平、卡铂、羟基喜树碱等。,聚合物胶束与泡囊,39,十、泡囊的应用实例（一）卡铂泡囊 卡铂（car

31、boplatin,CBP）为白色粉末，水中略溶，醇、丙酮、三氯甲烷或乙醚中不溶，见光易分解。对小细胞肺癌、卵巢癌、睾丸肿瘤和头颈部鳞癌有较好疗效。主要毒性为骨髓抑制，也可引起胃肠道毒性、耳毒性和过敏反应等。我们将其制成非离子型表面活性剂泡囊，静注后集积于肺靶区，提高对肺癌的疗效，降低毒副作用。效果优于目前临床用的注射用卡铂。现简介于后。,聚合物胶束与泡囊,40,1.卡铂泡囊的制备 采用薄膜分散法，其工艺条件经单因素试验筛选，均匀设计优选。工艺基本过程为：表面活性剂溶于乙醚减压蒸发除去乙醚器壁形成均匀薄膜加入溶有卡铂的缓冲溶液振摇得胶体溶液加入甘露醇分装冷冻干燥得疏松粉末。,聚合物胶束与泡囊,4

32、1,2.形态与性质 扫描电镜图见右。粒径范围2.011.0 m，平均3.72 m，跨距0.66，非正态分布。包封率29.2%，电中性，相对黏度(1.030.01)10-3 Pas，密度(1.0192 0.0001)g/ml，临界相对湿度72.68%，37C/RH75%贮存3个月药物含量无显著变化。,聚合物胶束与泡囊,42,3.体外释放 体外累积释放数据见右上表。释药t1/2比原药延长9.14倍。4.靶向性评价 结果见右下表。与原药相比，泡囊的最大摄取率以肺最大(为3.43），靶向效率增加0.59倍，峰浓度比以肺最大（1.5倍），肺靶向性显著。而原药(S)主要分布于血液中。,聚合物胶束与泡囊,4

33、3,5.药代与药效 肺中药时曲线用3P87程序拟合，泡囊与原药均可用二室模型描述。卡铂泡囊在肺中的药量清除率为0.10 ghg-1,肺AUC从原药67.90提高到232.75 ghg-1,提高约3倍。说明泡囊使药在肺中浓度下降缓慢，生物利用度大大提高。荷瘤（肺部S-180）小鼠静注后，泡囊抑瘤效果有提高，肿瘤数比同剂量原药的少，有显著性差异。,聚合物胶束与泡囊,44,6.急性毒性 本课题的泡囊粒径211 m，可被肺毛细血管截留，虽有肺靶向性，会不会因栓塞肺毛细血管带来毒副作用？急性毒性试验表明：没有。载药泡囊、原药和空白泡囊的LD50分别为192.218.9,150.815.1（文献值153.

34、6）和 3,980304 mg/kg。说明空白泡囊毒性很小，载药泡囊毒性亦低于原药。但我们用卡铂的肺靶向明胶微球，则发现微球的LD50（95.711.4 mg/kg)小于原药，表明明胶微球对肺毛细血管栓塞后有一定毒性。,聚合物胶束与泡囊,45,（二）流感病毒疫苗泡囊 1.制备 将Span 40或60、胆固醇、DCP溶于15 ml氯仿6065C旋转蒸发形成薄膜通氮除氧得干膜加5 ml PBS于60 C将膜水化于室温同流感病毒滚动温育12 h 再超声2 min在1 bar 氮气氛下用聚碳酸酯薄膜（0.45 m）过滤除去大颗粒再超离心分离于-10、-80 C及液氮分别处理后冻干。试验结果说明疫苗制成

35、泡囊后活性没有丧失。包封率结果：用Span 60者均高于Span 40。粒径：用Span 60者26356 nm 用Span 40者34191 nm,聚合物胶束与泡囊,46,2.包封率 泡囊用Sephadex-50柱分离，洗下的泡囊用2 ml PBS(含0.025%Triton X-100，一种含PEG的非离子型表面活性剂)破坏泡囊后检测。各组测定结果见右图。即Span 60组的包封率较高，含胆固醇愈多包封率愈高。,聚合物胶束与泡囊,47,3.体外释放 冻干泡囊加PBS于37C测定释放。含Span 60的B组释放较快，释放65约需24 h，含Span 40的A组释放65约需48 h。（两组Sp

36、an/CHOL/DCP的摩尔比均为47/47/6）Span作为表面活性剂是形成泡囊的材料，胆固醇使泡囊的膜稳定且提高包封率，DCP也起稳定剂作用，防止泡囊聚集。,聚合物胶束与泡囊,48,（三）甲氨蝶呤泡囊 甲氨蝶呤(MTX)几乎不溶于水，是一种广谱抗癌药，临床用于各种类型的急性白血病、恶性葡萄胎绒毛膜上皮癌、乳腺癌、肺癌、头颈癌、睾丸癌等的治疗。但其毒副作用大，尤其肝肾损害、骨髓抑制和肠道反应严重。故研制其泡囊。1.制备 在混合溶剂（氯仿/乙醇体积比4/1）中溶解Span（或Tween）与胆固醇55C水浴真空旋转蒸干有机溶剂加入MTX溶液超声，即得。条件优选结果，超声以50C时超声40 min

37、最好。,聚合物胶束与泡囊,49,2.包封率 不同表面活性剂结果见右上图，以Span 40或60的包封率最高。不同比例的Span 60 与CHOL时，以Span 60/CHOL体积比5/3时包封率最高，见右下图。,聚合物胶束与泡囊,50,3.药物释放 在人工胃液（右上图）和人工肠液（右下图）中，泡囊比原药溶液均有明显的缓释性。,聚合物胶束与泡囊,51,（四）紫杉醇泡囊 紫杉醇在氯仿中易溶，在甲醇、乙醇、乙醚、丙醇中溶解，在水中不溶，为从植物紫杉树干和树皮中提取开发的天然抗癌药物，对多种肿瘤有良好的治疗作用，但毒副作用严重。1.制备 采用逆相蒸发法，避光进行。工艺如下：将胆固醇、双鲸蜡磷酸脂、-生

38、育酚(31:7:2)和紫杉醇溶于氯仿中减压蒸发形成脂质膜加乙醚溶解和Tween 60或80的Tris/HCl缓冲液超声成溶液减压除去乙醚至凝胶形成继续减压蒸发至形成水混悬液通氮除尽乙醚冰浴超声，得泡囊。,聚合物胶束与泡囊,52,2.粒径 7.0 m以下的占总数 用Tween 60者 92.27%用Tween 80者 93.83%3.紫杉醇收率 用Tween 60者 98.35%用Tween 80者 97.97%4.电荷 在pH 7.4 PBS中各泡囊均带负电荷。,聚合物胶束与泡囊,53,（五）头孢菌素类药物泡囊 研制了头孢噻吩钠、头孢唑啉钠、头孢呋辛钠、头孢曲松钠、头孢噻肟钠、头孢哌酮钠等的泡

39、囊。药物水溶液浓度1.0 g/L，用混合溶剂氯仿/乙醇（体积比4/1）溶解Span和CHOL。1.制备 用薄膜超声法，步骤如下：混合Span溶液和CHOL溶液50C真空旋转蒸发除尽有机溶剂形成薄膜加入药物溶液 50C超声40 min，即得。,聚合物胶束与泡囊,54,2.包封率 不同Span的影响见右上表。以Span 40者的包封率较高。Span 40 与胆固醇（CH）比例的影响见右下表。以比例4:3和 4:4者包封率较高。3.稳定性 放置1个月包封率未变。4.体外释放 泡囊有缓释性，如头孢呋辛钠泡囊2 h 仅释放20，而原药释放80。,聚合物胶束与泡囊,55,（六）阿司匹林泡囊 以阳离子表面活

40、性剂磷酸三酯(PTA)和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)为混合材料。（一）制备 将纯水或0.001 mol/L阿司匹林（水中微溶）与不同比例PTA/SDS混合液(总浓度0.005 mol/L)相混轻微振荡得淡蓝色泡囊混悬液。（二）粒径 随PTA/SDS的摩尔比增大空白泡囊粒径亦增大。PTA/SDS摩尔比 1/9 1/5 2/8 3/7 粒径/nm 82.3 112.0 129.5 151.1 多分散度 0.226 0.115 0.191 0.221 如仅单用PTA，则只能制得胶束。加入SDS后，PTA分子穿插于SDS之间使粒径增大成泡囊；随PTA分子增多，泡囊粒径增大。（三）包封率 随

41、PTA/SDS的摩尔比增大泡囊的包封率亦增大。PTA/SDS摩尔比 1/9 1/5 2/8 3/7 包封率/%44 51 56 62 将包封率62的泡囊从25C加热至35、45、55、65、75C（每个温度恒温2h），包封率几乎直线降低，75C时成36。,聚合物胶束与泡囊,56,（七）瑞香素泡囊 瑞香素微溶于水，临床主要用于血栓栓塞性脉管炎、风湿性关节炎、冠心病和中药麻醉剂。用PTA/SDS作材料，以同上方法制备泡囊，也发现当PTA/SDS摩尔比为3/7时粒径最大，包封率最高。而且，摩尔比3/7时的缓释作用也最明显，同原药相比，释药的 t0.75在胃液中延长6倍，在肠液中延长3.4倍。,聚合物

42、胶束与泡囊,57,（八）羟基喜树碱PEG化聚合物泡囊 羟基喜树碱(HCPT)主要用于肝癌、大肠癌、肺癌和白血病的治疗，但水中难溶(3.6 mg/L),而用pH8的缓冲液溶解后，其分子结构内酯环打开，抗癌活性就降低90。研制其泡囊用于小鼠S-180肉瘤的治疗。1.制备 以Span 60为膜材料，内加PEG化的PHDCA(聚十六烷基氰基丙烯酸酯)、胆固醇，使泡囊降解变慢且可在血中长循环，有利于药物到达靶区。采用薄膜分散-水化超声法制备，步骤为：将HCPT(或125I-HCPT)、Span 60、PEG-PHDCA溶于有机溶剂旋转蒸干抽真空过夜搅拌下注入水相 70C水化30 min 400 W超声乳

43、化5 min 得半透明胶体溶液0.8 m滤膜过滤除去HCPT微晶冷冻干燥。2.性质表征 泡囊均带负电荷，PEG化后电荷的绝对值降低，其PEG分子量愈大者绝对值愈低，粒径均约为85 nm，包封率均为89；随PEG分子量增大，载药量降低（从3.04%降到1.99)。,聚合物胶束与泡囊,58,3.药动学参数 见右上表。以PEG分子量为5000者的药动学参数较理想，峰浓度、AUC、相对摄取率(Re,表示肿瘤靶向作用）均最大。4.小鼠体内的抑瘤结果 见右下表。以PEG 5000者的抑瘤率最大（97.1%），抑瘤率很高。,聚合物胶束与泡囊,59,（九）雌二醇前体泡囊 泡囊在贮存时仍有聚集、合并、渗漏等物理

44、稳定性问题。制成的冻干品称前体泡囊，加水即可形成泡囊。在旋转蒸发仪的圆底烧瓶内盛山梨醇粉末(载体材料，水浴65-70 C），用雌二醇（水中不溶）的泡囊混悬液少量喷洒，避免形成湿块，约20 min后，待山梨醇变干，再喷加少量混悬液。反复操作。最后将粉末在干燥器中进一步干燥。即得。将所得前体泡囊加水于80C旋涡混合2 min。山梨醇溶解，即得泡囊混悬液，扫描电镜照片见右。雌二醇泡囊经制成前体泡囊再水化，其粒径、体外释放、包封率等均无明显变化。,聚合物胶束与泡囊,60,（十）左炔诺孕酮前体泡囊 左炔诺孕酮水中不溶。研制该泡囊用作避孕贴剂。1.制备 表面活性剂Span 40 等、丙醇同药物于试管中混匀

45、加盖并于6070C水浴加热至表面活性剂全溶加0.1%甘油溶液作水相水浴热至澄明冷却成凝胶状前体泡囊。表面活性剂/醇/水相重量比为5/5/4。当药物不能全溶时，可用氯仿或乙醚将表面活性剂与药物溶解，再真空除净溶剂。制得液晶态紧密泡囊凝胶，加水后平均粒径17.91(不搅拌)、6.71(搅拌)或 1.46(超声)m，平均包封率90.8%。,聚合物胶束与泡囊,61,2.前体泡囊的水化 将前体泡囊凝胶片（约1 mm 厚、直径约2 cm 的圆片）用黏合剂黏于圆铝箔片上，即可贴于大鼠皮肤作试验。前体泡囊如右上图，开始水化时水分子进入其亲水层（右中图），进一步水化可形成完整的泡囊（右下图）。,聚合物胶束与泡囊

46、,62,（十一）空白泡囊的制备 1.复乳法 Weitz等应用以下装置。f1为纯水（也可以为药物溶液），f2为双亲性聚合物有机溶剂溶液（聚丙烯酸正丁酯-聚丙烯酸即PBA4k-PAA1.5k的THF/甲苯溶液），f3为80甘油的水溶液。待有机溶剂挥发后形成纯水为内水相的PBA-PAA泡囊分散在甘油溶液中。单用THF作有机溶剂不能形成乳状液，因THF太易溶于水，外水相用甘油溶液是为了提高黏度，使W/O/W型复乳稳定。f1和f2圆管尖口的半径为20和100 m，f3盛于刚好能插入f2圆管的方形管内（1 mm2），f3的流向与f1、f2相反。产生液滴的速率可通过各液相的流速控制，如f2形成油滴的速率低于

47、f1形成内水滴的速率，得到的复乳每个油滴中包含若干小水滴，如果两者形成液滴的速率一致，就得到每个油滴只含一个内水滴的复乳，粒径约70 m，大小均匀。,聚合物胶束与泡囊,63,2.冷冻干燥法 步骤如下：将泊洛沙姆188、PEG 1500、Span 85、水及叔丁醇混匀后盛于西林瓶内10C冷冻30 min 冻干15 h 充氮密封。叔丁醇为冻干溶剂，不另加冻干保护剂，优化条件下制得的冻干粉疏松易分散，粒径27m。可用400倍光学显微镜计数。,聚合物胶束与泡囊,64,3.环糊精法 将环糊精合成PGMA-CD（右上图）其右上方n个表示长链。另合成PtBA-ADA（右下图），其中上方基团形成长链，其下方为

48、ADA，下页用绿原点表示。,聚合物胶束与泡囊,65,将以上环糊精链状物PGMA-CD与链状PtBA-ADA经以下反应，可得空白泡囊，其壳层的内外两侧均是环糊精，泡囊的空心可以包载水性介质，环糊精可以包载疏水药物。,聚合物胶束与泡囊,66,十一、结语,1.聚合物胶束同泡囊目前均处于实验室研究阶段，动物体内研究的论文都不多，但极有发展前途。在应用于临床之前，稳定性、载药量、包封率、毒性和同体内各种组织的相互作用等，都有待进一步研究。2.聚合物胶束同泡囊均可以由两亲性聚合物在水中自组装形成，聚合物中亲水段的体积比约占2042时易形成泡囊，否则易形成胶束。胶束主要包载疏水性药物，成为纳米囊或亚微囊，泡囊主要包载亲水性药物。3.具有空心和双分子（或双亲的）壳层结构的叫vesicles（泡或囊），包括脂质体和泡囊。人体组织也有叫囊泡的（如脑组织突触囊泡），为了避免混淆，作为药物载体，将表面活性剂或双亲性聚合物形成的vesicles叫泡囊比较合适，同纳米囊、微囊等平行。虽然阳离子和阴离子表面活性剂也可用于制备泡囊，但通常其毒性比非离子型表面活性剂的高，其给药系统用于临床必需毒性试验合格。,聚合物胶束与泡囊,67,谢谢！,