微囊化技術(shù)專題知識講座

1、微囊化技術(shù)專題知識講座微囊化技術(shù)專題知識講座第1頁概述一、概念 微型包囊術(shù)(microencapsulation,微囊化)系利用天然或合成高分子材料或共聚物(簡稱囊材)作囊膜壁殼(membrane well)，將固體或液體藥品(簡稱囊芯物)包裹而成藥庫微型膠囊(簡稱微囊，microencapsule)。外觀呈粒狀或圓球形，普通直徑在5400m之間。 若使藥品溶解和(或)分散在高分子材料基質(zhì)中，形成基質(zhì)型(matrix type)微小球狀實體固體骨架物稱微球(microsphere)。 微囊和微球粒徑屬微米級，粒徑在納米級分別稱為納米囊和納米球。微囊化技術(shù)專題知識講座第2頁二、發(fā)展 微囊可看作是

2、一個藥品包裹在囊膜內(nèi)而形成微型無縫膠囊，是近二十多年來發(fā)展起來一個新劑型。 微型膠囊最初用于“無碳復寫紙”生產(chǎn)，60年代初始用于藥品包裹，當前，我國外有數(shù)十種藥品被包裹成微囊制成各種制劑，是很有發(fā)展?jié)摿σ粋€新型制劑。微囊化技術(shù)發(fā)展大致能夠化分為三個階段，70年代主要應用是5m2mm微囊；80年代發(fā)展了粒徑在0.0110 m微粒和毫微粒，這種微粒能顯著延長藥效、降低毒性、提升生物利用度；第三代產(chǎn)品主要集中在毫微粒上，這種微粒含有被動或主動靶向性。 微囊化技術(shù)專題知識講座第3頁另外，微囊技術(shù)廣泛用于農(nóng)業(yè)、食品、石油、印刷、印染、攝影及日用具工業(yè)等方面。微囊化技術(shù)專題知識講座第4頁藥品微囊化特點掩蓋

3、藥品不良氣味及口味：如魚肝油、氯貝丁酯、生物堿類及磺胺類。提升藥品穩(wěn)定性：胡蘿卜素、阿司匹林、揮發(fā)油、薄菏腦水楊酸甲酯、樟腦混合物等。預防藥品在胃內(nèi)失活或降低對胃刺激性：尿激酶、紅霉素、胰島素；氯化鉀、吲哚美辛。液態(tài)藥品固態(tài)化：油類、香料、液晶、脂溶性維生素。微囊化技術(shù)專題知識講座第5頁降低復方藥品配伍禁忌：阿司匹林與氯苯拉敏配伍后可加速阿司匹林水解，分別包囊后得以改進。緩釋或控釋：可用高分子材料制成微囊使藥品緩釋或控釋。將藥品微囊化后制成靶向制劑將活細胞或生物活性物質(zhì)包囊：如胰島、血紅蛋白等包裹，在體內(nèi)生物活性提升，而含有很好生物相容性和穩(wěn)定性。微囊化技術(shù)專題知識講座第6頁老藥新用值得注意是

4、，以往花費了巨大財力、人力篩選新藥，成百上千極有前途藥品落選，僅因為口服活性低，注射半衰期短。如采取微囊化技術(shù)，藥品微囊化后經(jīng)過非胃腸道緩釋給藥，許多按過去標準認為不合格落選藥品，可能做成滿意新藥。這對新藥開發(fā)利用尤其有意義。微囊化技術(shù)專題知識講座第7頁最有前途特點毫微囊 藥品以溶解、嵌合、吸附或化學鍵結(jié)合等各種形式與載體材料組成毫微囊后，因為其粒徑小，靜脈注射后被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)巨噬細胞作為異物吞噬而快速分布于肝臟和脾臟、肺及其它器官，故毫微囊含有良好器官靶向性。 由載體材料攜帶藥品而成為毫微囊靜脈注射劑是現(xiàn)今使用有效靶向制劑之一。微囊化技術(shù)專題知識講座第8頁微囊組成囊心物：core mater

5、ial藥品：固體或液體；藥品+附加劑（穩(wěn)定劑、稀釋劑、阻滯劑）藥品性質(zhì)：溶解性與方法相關(guān)，相分離凝聚法非水溶性藥品；界面聚正當水溶性藥品。囊材：coating material囊材應具備條件： 性質(zhì)穩(wěn)定；有適宜釋藥速率；無毒無刺激性；能與藥配伍，不影響藥理作用及含量測定；有一定強度及可塑性，能完全包封囊心物；含有符合要求粘度、滲透性、親水性、溶解性。微囊化技術(shù)專題知識講座第9頁囊材coating material（）天然高分子:穩(wěn)定無毒成膜性好價廉，常見1.明膠：各種氨基酸次序結(jié)合形成兩性蛋白質(zhì)分子量150025000，通常是混合物來自動物骨質(zhì)、皮革。用量是20100gL。依據(jù)水解方法不一樣可

6、分為：A型明膠：等電點PH7-9,B型明膠：等電點PH4.7-5,穩(wěn)定而不長霉2.阿拉伯膠：由蘇丹和塞內(nèi)加爾區(qū)域Acacia 樹滲出物干燥而得，系高分子多糖類及其鈣、鎂、鉀鹽。用量是20100gL，不單獨用，常與明膠適用。3.海藻酸鈉：用稀堿從褐藻中提取多糖類化合物 ，溶于水，PH4.510穩(wěn)定，不溶于乙醇乙醚及其它有機溶媒，產(chǎn)品不一樣粘度不一樣。與甲殼素或賴氨酸適用。微囊化技術(shù)專題知識講座第10頁4.殼聚糖由甲殼素脫乙酰化后制得一個天然聚陽離子多糖，可溶于酸或酸性水溶液，無毒、無抗原性，在體內(nèi)能溶菌酶等酶解，含有優(yōu)良生物降解性和成膜性，體內(nèi)可溶脹成凝膠。微囊化技術(shù)專題知識講座第11頁（二）半

7、合成高分子囊材特點：毒性小、粘度大、成鹽后溶解度大1.羧甲基纖維素鹽SCMC：遇水粘性大，遇酸不溶CMCNa 0.10.5 明膠32:12.鄰苯二甲酸醋酸纖維素（CAP)：腸溶材料，用量3，可單獨用3.乙基纖維素（EC)：化性穩(wěn)，適用各種藥品微囊化，不溶于水、甘油、丙二醇，可溶于乙醇，遇強酸易水解，不適于強酸藥包囊。4.甲基纖維素（MC）：單用量13or與明膠何用 5.羥丙基甲基纖維素（HPMC）：溶于冷水不溶于熱水，有表面活性，粘度較大。微囊化技術(shù)專題知識講座第12頁（三）合成高分子作囊材合成高分子材料有非生物降解和可生物降解兩類。 (1)非生物降解囊材 不受pH值影響囊材有聚酰胺、硅橡膠等

8、。 在一定pH條件下溶解囊材有聚丙烯酸樹脂、聚乙烯醇等微囊化技術(shù)專題知識講座第13頁(2)可生物降解囊材 主要有：聚碳酯、聚氨基酸、聚乳酸(PLA) 、丙交酯乙交酯共聚物(PLGA)、聚乳酯-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-PEG)、-丙交酯與乙內(nèi)酯共聚物等。 特點：無毒、成膜性好、化學穩(wěn)定性高，表現(xiàn)出一定降解、融蝕特征，可用于注射微囊化技術(shù)專題知識講座第14頁聚酯類是當前應用最為廣泛生物降解高分子，基礎(chǔ)上都是羥基酸或其內(nèi)酯聚合物。常見羥基酸是乳酸(lactic acid)和羥基乙酸(glycolic acid)。 聚酯特征常見熱分析法測定，主要參數(shù)是玻璃化溫度Tg和晶體熔點Tc(當聚合物有一定程

9、度結(jié)晶性時)。熱分析可了解載藥微囊結(jié)構(gòu)及其改變。微囊化技術(shù)專題知識講座第15頁選擇囊材須注意從物理化學角度考慮粘度、滲透性、吸濕性、溶解性、穩(wěn)定性及藥品性質(zhì)，臨床要求，通常挑選幾個囊材，先做成囊性試驗，最終經(jīng)處方、工藝篩選，確定囊材。微囊化技術(shù)專題知識講座第16頁微囊制備方法依據(jù)藥品和囊材性質(zhì)和微囊粒徑、釋放性性以及靶向性要求，可選取不一樣微囊化方法，可歸納為物理化學法、物理機械法、化學法三類。微囊化技術(shù)專題知識講座第17頁(一)物理化學法 此法亦稱相分離法(phase separation)是在芯料與囊材混合物中(乳狀或混懸狀)，加入另一個物質(zhì)(無機鹽或非溶劑或采取其它伎倆)，用以降低囊材溶

10、解度，使囊材從溶液中凝聚出來而沉積在芯料表面，形成囊膜，囊膜硬化后，完成微囊化過程。 微囊化步驟：囊芯物分散、囊材加入、囊材沉積和囊材固化4步微囊化技術(shù)專題知識講座第18頁1、單凝聚法(simple coacervation) 基礎(chǔ)原理：將一個凝聚劑(強親水性電解質(zhì)或非電解質(zhì)，如硫酸鈉、硫酸銨、乙醇、丙醇等)加入某種水溶性囊材溶液中(其中已乳化或混懸芯料)，因為大量水份與凝聚劑結(jié)合，使體系中囊材溶解度降低而凝聚出來，最終形成微囊；或?qū)⑺幤贩稚⒃诤欣w維素衍生物與水混溶有機溶劑中，后加無機鹽類濃溶液，使囊材凝聚成囊膜而形成微囊。微囊化技術(shù)專題知識講座第19頁高分子物質(zhì)凝聚是可逆，在一些條件下(如

11、高分子物質(zhì)濃度、溫度及電解質(zhì)濃度等)出現(xiàn)凝聚，但一旦這些條件改變或消失時，已凝聚成囊膜也會很快消失，即所謂解聚現(xiàn)象。這種可逆性在制備過程中能夠利用，使凝聚過程屢次重復，直至包制囊形到達滿意為止。 最終利用高分子物質(zhì)一些理化性質(zhì)使凝聚囊膜硬化，以免形成微囊變形、囊結(jié)或粘連等。微囊化技術(shù)專題知識講座第20頁在液相中微囊化示意圖(a)囊心物分散 (b)囊材加入 (c)囊材沉積 (d)囊材固化微囊化技術(shù)專題知識講座第21頁單凝聚法制備微囊工藝示意圖微囊化技術(shù)專題知識講座第22頁成囊條件 1)凝聚系統(tǒng)組成 單凝聚法能夠用三元相圖來尋找成囊系統(tǒng)產(chǎn)生凝聚組成范圍。微囊化技術(shù)專題知識講座第23頁2)明膠溶液濃

12、度和溫度 增加明膠溶液濃度可加速膠凝，濃度降低到一定程度就不能膠凝，同一濃度時溫度愈低愈易膠凝，而高過某一溫度則不能膠凝，濃度愈高可膠凝溫度上限愈高。微囊化技術(shù)專題知識講座第24頁3)藥品及凝聚相性質(zhì) 單凝聚法在水性介質(zhì)中成囊，所以要求藥品難溶于水，但也不能過分疏水，不然僅形成不含藥品空囊。 成囊時系統(tǒng)含有互不溶解藥品、凝聚相和水三相。 微囊化難易取決于明膠同藥品親和力，親和力強易被微囊化。微囊化技術(shù)專題知識講座第25頁腳標C表示藥品，L表示溶液，N表示凝聚相。 當900可凝聚成囊。微囊化技術(shù)專題知識講座第26頁4)凝聚囊流動性及其與水相間界面張力 為了得到良好球形微囊，凝聚后凝聚囊應有一定流

13、動性。 降低凝聚囊-水間界面張力，可增加凝聚囊流動性，使凝聚囊易于分散呈小球。微囊化技術(shù)專題知識講座第27頁5)固化 常使用甲醛作固化劑，經(jīng)過胺醛縮合反應使明膠分子相互交聯(lián)固化，最正確pH為89。 R-NH2+HCHO+NH2-R R-NH-CH2-NH-R+H2O 若藥品不宜在堿性環(huán)境，可改為戊二醛，在中性介質(zhì)經(jīng)過希夫反應(Schiff reaction) 使明膠分子相互交聯(lián)固化。 R-NH2+OHC-(CH2)3-CHO+NH2-RRN=CH-(CH2)3-CH=NR+2H2O微囊化技術(shù)專題知識講座第28頁影響成囊原因 1)凝聚劑種類和pH值 用電解質(zhì)作凝聚劑時，陰離子對膠凝起主要作用，強

14、弱次序為枸櫞酸酒石酸硫酸醋酸氯化物硝酸溴化物碘化物，陽離子電荷數(shù)愈高膠凝作用愈強。微囊化技術(shù)專題知識講座第29頁明膠單凝聚條件(凝聚劑及pH值)微囊化技術(shù)專題知識講座第30頁2)藥品吸附明膠量 藥品多帶正電荷而含有一定電勢，加入明膠后，因吸附帶正電明膠使藥品電勢值增大。 電勢增加值反應了被吸附明膠量，實際是吸附明膠量要到達一定程度才能包裹成囊。微囊化技術(shù)專題知識講座第31頁3)增塑劑影響 在單凝聚法制備明膠微囊時加入增塑劑，可降低微囊聚集，降低囊壁厚度，且加入增塑劑量同釋藥半衰期t1/2之間呈負相關(guān)。微囊化技術(shù)專題知識講座第32頁2、復凝聚法(complex coacervation) 利用兩

15、種聚合物在不一樣pH時電荷改變(生成相反電荷)引發(fā)相分離-凝聚，稱作復凝聚法。 復凝聚法是經(jīng)典微囊化法，它操作簡便，輕易掌握，適合于難溶性藥品微囊化。 微囊化技術(shù)專題知識講座第33頁復凝聚法基礎(chǔ)過程：如用阿拉伯膠(帶負電荷)和明膠(pH在等電點以上帶負電荷，在等電點以下帶正電荷)作囊材，藥品先與阿拉伯膠相混合，制成混懸液或乳劑，負電荷膠體為連續(xù)相，藥品(芯材)為分散相，在40-60溫度下與等量明膠溶液混合(此時明膠帶負電荷或基礎(chǔ)上帶負電荷)，然后用稀酸調(diào)整pH4.5以下使明膠全部帶正電荷與帶負電荷阿拉伯膠凝聚，使藥品被包裹。微囊化技術(shù)專題知識講座第34頁 與明膠發(fā)生復凝聚作用，帶負電荷天然植物

16、膠還有：桃膠、果膠、杏膠、海藻酸等；合成纖維素有：CMC、CAP等。 可作復合材料還有：海藻酸鹽與聚賴氨酸(或殼聚糖)、白蛋白與海藻酸(或阿拉伯膠)。微囊化技術(shù)專題知識講座第35頁復凝聚法工藝流程微囊化技術(shù)專題知識講座第36頁明膠、阿拉伯膠在PH4.5水溶液中復凝聚三元相微囊化技術(shù)專題知識講座第37頁單凝聚法與復凝聚法分析不一樣點單凝聚法復凝聚法囊材數(shù)一個兩種凝聚劑電解質(zhì)（Na2SO4)醋酸（PH調(diào)整劑）凝聚原理鹽析破壞水化膜電荷中和稀釋劑Na2SO4溶液水成囊關(guān)鍵凝聚劑種類和PHPH、濃度微囊化技術(shù)專題知識講座第38頁單凝聚法與復凝聚法分析2相同點單凝聚法與復凝聚法方法歸類相分離凝聚法適應藥

17、品固態(tài)或液態(tài)難溶性可被囊材相潤濕微囊化步驟囊心物分散、囊材加入、囊材沉積、囊材固化四步囊形良好必要 條件控制溫度或加稀釋液，使凝聚相保持一定流動性微囊化技術(shù)專題知識講座第39頁3、溶劑非溶劑法： (solvent-nonsolvent）固態(tài)或液態(tài)藥品+囊材+溶劑+非溶劑 此法是在囊材溶液中加入一個對囊材不溶溶劑(非溶劑)，引發(fā)相分離，而將藥品包裹成囊方法。 藥品能夠是固態(tài)或液態(tài)，但必須對溶劑和非溶劑均不溶解，也不起反應。就囊材而言藥品在其中均不溶微囊化技術(shù)專題知識講座第40頁微囊化技術(shù)專題知識講座第41頁4、改變溫度法 本法不加凝聚劑，而經(jīng)過控制溫度成囊。 如EC作囊材時，可先在高溫溶解，后降

18、溫成囊。 使用聚異丁烯(PIB)作穩(wěn)定劑可降低微囊間粘連。微囊化技術(shù)專題知識講座第42頁 改變溫度法基礎(chǔ)過程：用PIB與EC、環(huán)已烷組成三元系統(tǒng)，在80溶解成均勻溶液，緩緩冷至45，再快速冷至25，EC可凝聚成囊。 以改變溫度法用EC將VitC微囊時，幾個分散劑(濃度為3%)預防粘連效率：丁基橡膠PIB聚乙烯空白(不加分散劑)；而釋藥速率PIB聚乙烯空白600m)包制微囊，多用于制備能控制釋放藥品含藥小珠。通常先用結(jié)晶蔗糖制小粒為關(guān)鍵，然后將藥品分次包在小珠上，最終再將聚合物溶解于適宜有機溶劑中，作為保護層包在含藥小珠表面形成微囊。利用包衣鍋將囊材溶液噴在固態(tài)囊心物上揮干溶劑形成微囊，導入包衣

19、鍋熱氣流可加速溶劑揮發(fā)微囊化技術(shù)專題知識講座第56頁物理機械法小結(jié)1.可用于水溶和脂溶性、固態(tài)或液態(tài)藥品微囊化2.最常見方法是噴霧干燥法3.采取物理機械法時囊心物有一定損失且微囊有粘連，囊心物損失5%左右，粘連10%左右，都是合理。微囊化技術(shù)專題知識講座第57頁3.化學法3.1界面縮聚法 Interface polycondensation系在分散相（水相）與連續(xù)相（有機相）界面上發(fā)生單體縮聚反應而形成微囊方法。例天門冬酰胺酶微囊制備微囊化技術(shù)專題知識講座第58頁微囊化技術(shù)專題知識講座第59頁3.2輻射交聯(lián)法：系用聚乙烯醇(或明膠)為囊材，以射線照射，使囊材在乳濁液狀態(tài)發(fā)生交聯(lián)，經(jīng)處理得到聚乙

20、烯醇(或明膠)球形微囊，然后將微囊浸泡在藥品水溶液中，使其吸收，待水分干燥后，即得含有藥品微囊此法工藝簡單，成型輕易，其粒徑在50m以下。 因為囊材是水溶性，交聯(lián)后能被水溶脹，所以，凡是水溶性固體藥品均可采取。但因為輻射條件所限，不易推廣使用微囊化技術(shù)專題知識講座第60頁微囊性質(zhì)和質(zhì)量評價微囊結(jié)構(gòu)：理想微囊應是大小均勻球形。制備方法結(jié)構(gòu)及囊心物數(shù)目單、復凝聚法球形鑲嵌形多囊心輻射化學法球形鑲嵌形多囊心物理機械法球形單層或多層膜殼型界面縮聚法球形單層或多層膜殼型溶劑非溶劑法球形單層或多層膜殼型復乳包裹法球形單層或多層膜殼型微囊化技術(shù)專題知識講座第61頁2.影響微囊大小原因囊心物大?。阂笪⒛伊６?/p>

21、10m左右時囊心物細度應在12 m以下，要求微囊50 m左右囊心物可在6 m以下。囊材用量：視藥品粒子大小而定，粒子小表面積大，囊材用量大。制備溫度：普通溫度愈低，粒徑愈大。 微囊化技術(shù)專題知識講座第62頁制備方法微囊化技術(shù)專題知識講座第63頁2.影響微囊大小原因攪拌速度：攪速快微囊小，例外明膠凝聚法，因攪速快泡沫多。攪拌速度 界面縮聚法 微囊大小(囊徑m)600r/min 100 10附加劑濃度 界面縮聚法 司盤85濃度微囊大小m 0.5 100 5 EC苯乙烯馬來酸共聚物聚酰胺明膠形成囊壁具網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)明膠阿拉伯膠加適量EC沉積于囊壁孔隙，延緩釋藥；明膠海藻酸鈉囊壁釋藥最多；明膠果膠釋藥最少。

22、甲硝唑EC，30min釋藥90微囊化技術(shù)專題知識講座第69頁藥品性質(zhì)釋藥速度：CS大，dc/dt 快CS： 巴比妥鈉 苯甲酸 水楊酸g/ml 0.255 0.90.102 0.68102dc/dt 大 中 小藥品在囊壁與水之間分配系數(shù) dc/dt 巴比妥 苯甲酸 水楊酸 K（EC水） 0.67 58 151T50 min 22 70 80微囊化技術(shù)專題知識講座第70頁囊心物與囊壁重量比釋速舒喘寧EC微囊，囊心物與囊壁重量比不一樣，釋速差異大，含藥量越高，釋速越快。工藝條件與劑型：介質(zhì)PH值：介質(zhì)離子強度：微囊化技術(shù)專題知識講座第71頁微囊質(zhì)量評價1、微囊囊形與粒徑 可采取光學顯微鏡、掃描或電子顯微鏡觀賞形態(tài)，其形態(tài)應為圓整球形或橢圓形封閉囊狀物。 用帶目鏡測微儀光學顯微鏡測定粒徑時，最少觀察500個微囊，并將粒徑范圍劃分為若干單元(如 510、