離子凝膠法制備殼聚糖納米粒的研究進展

離子凝膠法制備殼聚糖納米粒的研究進展【關(guān)鍵詞】離子凝膠法；殼聚糖納米粒近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制藥技術(shù)和藥物劑型也有了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了很多新劑型和新技術(shù)。其中載藥納米微粒作為藥物、基因傳遞和控釋的載體。是近年來出現(xiàn)的藥物控釋和緩釋的新劑型。引起了國內(nèi)外的極大關(guān)注和興趣。納米粒是由高分子物質(zhì)組成，粒徑在10-100nm范圍，藥物可以溶解、包裹于其中或吸附在表面上。20世紀(jì)70年代，Narty等人首先將納米囊與納米球作為藥物載體，30多年來在藥劑學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的推廣。殼聚糖作為一種天然的生物大分子，是自然界中唯一的堿性多糖，它具有生物可降解性、生物相容性、低毒性、良好的粘附性和成膜能力，且價格低廉。因而被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、制藥工業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生中。殼聚糖納米粒的制備方法有很多種，包括：共價交聯(lián)法、離子凝膠法、大分子復(fù)合法、去溶劑化法、自組裝法等。其中離子凝膠法是制備殼聚糖納米微球的一種簡單、迅速的方法，該方法反應(yīng)條件溫和，無需使用有機溶劑，能得到堅固、穩(wěn)定性好、粒徑均勻的殼聚糖納米微球[1]。本文就離子凝膠法制備殼聚糖納米粒的原理、質(zhì)量評價以及體外釋放性等做簡單介紹。1離子凝膠法制備殼聚糖納米粒的原理離子凝膠法是利用無毒副作用的三聚磷酸鈉(TPP)對殼聚糖進行離子誘導(dǎo)凝膠化而制備納米粒。由于TPP中含有多個PO-Na十基團，而溶解于醋酸的殼聚糖分子鏈中又含有NH3+結(jié)構(gòu)，類似于殼聚糖-TPP聚離子復(fù)合膜的成膜原理，二者發(fā)生反應(yīng)：Chitosan-NH3++TPP-PO-→Chitosan-NH+—OP-PP[2]。殼聚糖載藥納米粒的形成主要是靠正負(fù)電荷之間的吸引作用，殼聚糖的伯氨基帶有陽離子，它與帶有陰離子的三聚磷酸鈉在適宜的條件下交聯(lián)并把藥物包裹在其中形成載藥納米粒。2離子凝膠法制備殼聚糖納米粒的工藝研究及其質(zhì)量評價離子凝膠化法制備納米粒有兩種方法，即一步法和二步吸附法。一步法是在納米粒制備過程中直接加入藥物，載體形成的同時將藥物包裹進去，形成納米粒；二步吸附法是先制得空白納米粒，再將藥物溶液與納米粒混合吸附制得含藥納米粒。用的比較多的方法是二步法。在該實驗中，稱取適量殼聚糖粉末，室溫下溶于0.1mol/L乙酸溶液，使殼聚糖終濃度為2.5g/L。通過磁力攪拌使殼聚糖完全溶于乙酸后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)殼聚糖乙酸溶液的pH為5。磁力攪拌狀態(tài)下，將1％的三聚磷酸鈉滴加到殼聚糖乙酸溶液中，使殼聚糖/三聚磷酸的質(zhì)量比為6/1，通過陰陽離子的靜電作用交聯(lián)成CS空白納米粒。該方法的主要操作要點為：在室溫的殼聚糖醋酸溶液中(pH=5)，在保持磁力攪拌下，緩慢滴加TPP(20-40滴/min)。利用殼聚糖上游離的NH2基與TPP上的磷酸根離子進行分子間、內(nèi)的交聯(lián)而得到納米顆粒。殼聚糖、TPP的濃度、二者的體積比、PH值等對納米顆粒的形成有重要關(guān)系。謝宇等人發(fā)現(xiàn)：在殼聚糖與TPP溶液濃度分別為0.6-3.0mg/mL與0.5-1.5mg/mL時，保持殼聚糖與TPP質(zhì)量比在3：l-6：1時，反應(yīng)體系pH值為5.0-6.0時，可穩(wěn)定得到殼聚糖納米微球。孫慶申等研究發(fā)現(xiàn)[3]殼聚糖為材料，通過離子交聯(lián)法成功制備出殼聚糖納米粒，當(dāng)制備條件為殼聚糖濃度為1.8mg/mL、TPP濃度為0.75mg/mL、2％醋酸、pH4.8、攪拌速度為550r/min、攪拌時間為lh時，可得到成球均勻、分散性較好的納米粒。而也研究發(fā)現(xiàn)：楊酸殼聚糖納米粒的最大包封率出現(xiàn)在體系的pH值接近藥物的pKa值時，并不是藥物解離程度最大時。周少華等人研究的表明：離子凝膠法制備得到的殼聚糖納米粒，殼聚糖，三聚磷酸鈉以不同的質(zhì)量比(3/1，4/1，5/1，6/I)交聯(lián)，得到的納米顆粒的平均粒徑分別為249nm，240nm，231nm，215nm，粒徑分布圖顯示該方法制備的殼聚糖納米顆粒粒徑分布范圍較窄，進一步說明其大小均勻，方法可靠。也有研究發(fā)現(xiàn)[11]殼聚糖/TPP(w／w)3.75：l、pH值5.0、TPP滴加速度20滴／rain、攪拌速度200r／min，在此條件下殼聚糖和TPP的結(jié)合達(dá)到最佳狀態(tài)，微囊包封率最高。尚曉嫻等研究發(fā)現(xiàn)：用離子凝膠法，不同質(zhì)量濃度的FHCS與不同質(zhì)量濃度的多聚磷酸鈉反應(yīng)，形成可控粒徑在130—300nm、形狀規(guī)整的葉酸偶聯(lián)羥丙基殼聚糖納米微球。牛血清白蛋白包封率隨著FHCS質(zhì)肇濃度的增加而增大，隨著牛血清蛋白溶液質(zhì)量濃度的增大而減小。FHCS納米微球?qū)εＱ宓鞍椎陌饴孰S加入的多聚磷酸鈉質(zhì)量濃度增加而略有增大。FHCS納米微球?qū)εＱ宓白缘妮d藥量隨著牛血清蚩白或者FHCS濃度的增大都足增加的。另外，離子凝膠法制備CS—siRNA納米粒方法簡單、條件溫和，包封率高、穩(wěn)定性好；納米粒體外能顯著延緩siRNA釋放，保護siRNA免受降解。在遞送基因藥物到細(xì)胞的過程中．納米粒的大小和表面電位發(fā)揮著重要的作用。也大大影響粒子在體內(nèi)的分布。較小粒徑的納米粒能夠延長所轉(zhuǎn)導(dǎo)藥物在血液中的半衰期．能夠增加納米粒子的分散性，從而提高生物利用度；納米級別的粒子相對其他粒子能更有效地與細(xì)胞膜相互作用，有利于細(xì)胞內(nèi)攝取而發(fā)揮治療作用。不同藥物采用離子凝膠法制備的納米粒其表面電位和離子大小不同。郝盼盼等人發(fā)現(xiàn)：將阿昔洛韋殼聚糖納米粒混懸液用蒸餾水配成一定濃度的溶液。用DXD一Ⅱ型電視顯微電泳儀測定其表面電位(實驗溫度20℃，電壓29lV)。結(jié)果，表面電位為+27.41mV。姚鵬飛等人研究表明：CS-siRNA納米粒平均粒徑為83-3nln，Zeta電位+24.2mV，包封率高，性質(zhì)穩(wěn)定．能控制siRNA釋放，適合作為基因治療的載體。激光粒度儀測定水楊酸殼聚糖納米粒的平均粒徑為127m，而吳立明制備的燈盞花素殼聚糖納米粒（Bre—CS-NP）的平均粒徑為254.1士13.6nm，Zeta電位為+31.53，具有一定的穩(wěn)定性。在175.2nm-349.6nm范圍內(nèi)的納米粒子達(dá)99.4％，大小均勻，分布較窄。3離子凝膠法制備殼聚糖納米粒的體外釋放性研究體外釋放研究方法包括：水平擴散池法；滲析擴散技術(shù)；反相滲析技術(shù)；超速離心法；超濾法；離心超濾技術(shù)、膜透析法等。用的比較多的是膜透析法。例如采用動態(tài)膜透析法發(fā)現(xiàn)：燈盞花素殼聚糖納米粒在釋放介質(zhì)中釋放緩慢，12h藥物釋放百分率為48．33％，60h累積釋放百分率達(dá)到80％以上，體外釋放規(guī)律遵從Higuchi方程，相關(guān)系數(shù)為0.9990，表明Bre-CS-NP緩釋效果較好。而載表柔比星的殼聚糖納米粒（PEG／CS-EPINP）在PBS中的釋放曲線可分為兩部分，前半部分為突釋階段，納米粒在24h內(nèi)釋藥量達(dá)到(65.0+3.3)％，后部分為緩釋階段，藥物釋放曲線漸趨平坦，72h后釋藥量達(dá)到(82.0+2.1)％，表明PEG／CS-EPINP具有一定的藥物緩釋性能。小檗堿殼聚糖納米粒（Ber～CS—NPs）[18]在0.9％NaCI中的釋放過程：0～2h較快，2h的釋放度為42.3％，6h釋放度為56.8％，8h以后趨于平緩，24h的釋放度為65.6％。另外研究還發(fā)現(xiàn)Ber—CS—NPs在人工胃液的酸性pH條件下的釋放度要高于在人工腸液和pH7.4緩沖液的釋放度，且在0.5h內(nèi)均未超過30％，說明在Ber—CS—NPs釋藥的起始階段，藥物與納米粒之間的電荷吸附起到關(guān)鍵作用。但隨著表面吸附藥物的釋放，納米粒內(nèi)部藥物通過滲透釋藥。CS一NPs滲透釋藥與pH關(guān)系密切，在酸性遞質(zhì)中易于溶脹為凝膠態(tài)，藥物容易滲透出來。綜上所述，離子誘導(dǎo)法制備的殼聚糖納米粒特別適合包載核酸、蛋白質(zhì)、疫苗等大分子生化藥物。該法條件溫和，可保持藥物活性，而且工藝簡單、條件可控性高，可通過調(diào)控工藝條件調(diào)節(jié)所得納米粒的各項參數(shù)指標(biāo)。例如，可通過控制TPP的加入量而提高粒子的圓整度。另一方面，由于帶正電荷的殼聚糖與帶負(fù)電荷的大分子之間的靜電作用，采用該法制備的殼聚糖納米粒對藥物有較高的包封率。參考文獻[1]