纳米药物与制剂
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纳米生物与医药技术基础
—纳米药物与制剂
熊非 生物电子学国家重点实验室 江苏省生物材料与器件高技术重点实验室 东南大学生物科学与医学工程学院 Email:xiongfei@seu.edu.cn
❖ 1 纳米（nm）= 10-9 米（m） ❖ 1 纳米（Βιβλιοθήκη Baidum）= 10 埃（Angstrom）
前言
Pharmaceutics
▪ 目前的研究大部分还处于实验室研究开发阶段，只有极少的药物 已做成纳米化胶囊（数百纳米尺度的直径）作为商品出售，如美 国Nexstar公司近期商品化的脂质体纳米化胶囊药物1999年的销 售额为2000万美元
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前言
▪ 从纳米药物或药物载体的制备、优势与应用，作为医 学诊疗的辅助制剂等方面的发展来看，进展是很大并 且很快的，预示出诱人的工业化前景，以及必将为人 类健康关怀事业做出巨大贡献
Computer(H/W, S/W)
Semiconductor
Bioinformatics
MEMS,Telecommunication Internet, Audio/Visual display
Telemedicine
Biosensor
Nano-computer
Biochips BioMEMS
IT
▪ 同法给予对照的胰岛素溶液、生理盐水和空白纳米脂质体组均无 降血糖作用
▪ 可见纳米胰岛素脂质体可以保护胰岛素在小肠中的活性并促进胰 岛素的吸收
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前言
▪ 此外，另一大类药物是气溶胶喷雾类药剂，如治疗哮喘病的药物， 其颗粒大小是决定功效的关键因素，目前颗粒只达到微米级水平
▪ 据统计，1995年1.46千万美国人患有哮喘病，英国有300万人患 有哮喘病，新西兰25%的人口患有哮喘病，单在治疗哮喘病的药 物开支上，美国每年花费60亿美元（1998年）
Nano-structure Nano-processing Nano-machine
Nano-Biosensor,Nano-Biology,Nano-Medicine
Company Logo
▪ 纳米技术在医药领域的应用：
临床诊断用纳米材料
纳米药物载体
保健品 日用化学纳米材料
前言
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▪ 因此，将纳米技术用于药物的研究开发将是现代药学 发展的重要方向。
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前言
▪ 优势： 1. 减小粒径、控制粒径分布等可提高药物溶解性，使药
物易于吸收 2. 提高疗效 3. 生物利用度高 4. 靶向 5. 缓释 6. 长循环 7. 易于透皮吸收 8. 易于穿过血脑屏障
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Nano-motor
Nano-sensor
Bioelectronics
Biocomputer
POC Total Analysis
Technology
Genomics Proteomics
BT
Molecular Biology
Cell Technology
Tissue Engineering
NT Nano-material
▪ 由于偶氮键仅被结肠里的微生物酶切断，因而药物随后在大肠中 释放
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前言
▪ 药物纳米化目前已出现了很好的产业前景
▪ 国际上已有许多有关药物颗粒纳米化技术的专利报道
▪ 例如，美国专利US5500224（1996年），采用油/水乳液分散法 制备技术，平均粒径为220-500nm；美国专利US5916586 （1999年），采用聚合物共混加工技术来制备蛋白质稳定化的药 物活性组分纳米颗粒，其颗粒平均粒径为200nm以下；美国专利 US4826689（1989年），采用反溶剂沉淀法制备微米级药物颗 粒，以及超临界反溶剂法制备纳米颗粒技术等
前言
▪ 一般地，当颗粒小于某一尺度时，较小颗粒的溶解度大于较大颗 粒的溶解度，因此，控制药物颗粒大小就可以控制颗粒的溶解速 率
▪ 许多非水溶性的药物常做成颗粒状可控释放的口服药粒，其颗粒 大小是控制药物药理功效的关键
▪ 由于活性成分的水溶性有限，口服后在胃肠中的停留时间内，当 颗粒较大时，其活性成分的溶解和被人体吸收量很有限，部分或 大部分活性成分通过人体代谢而排出，没有得到有效利用
▪ 纳米科技对中药现代化的推进作用也逐渐为人们所认 识，关键是如何在药物纳米化、以及发现纳米化所带 来的新效应方面还亟待有所突破
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▪ 一方面药物功效不能充分发挥而延误治疗，另一方面造成了浪费
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前言
▪ 研究表明，采用逆向蒸发-超声法，并通过改变油相容积与油/水 比例，制备出了平均粒径为83nm、多分散系数0.445的胰岛素纳 米脂质体，包封率达78.5%
▪ 大鼠经灌胃给药后未能显示降血糖作用，但小肠给药后0.25h血 糖下降37.6%；0.5h血糖下降了89.3%，降血糖水平维持50%左 右2h
前言
❖ 纳米药物
▪ 定义：实际上是纳米复合材料/纳米组装体系，是按照 人类意志组装合成的纳米结构系统。
▪ 基本内涵：以纳米颗粒以及他们组成的纳米丝、管和 囊为基本单元在一维、二维、三维空间组装排列成具 有纳米结构的体系
▪ 现代药学研究就是希望利用高科技手段，使药物具有 更多优点，如好的稳定性、对胃肠刺激性小、毒副作 用小、药物利用度高、可靶向给药、有缓释作用等— 而纳米药物恰恰具有这些优点
▪ 具有一定的研究前景
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前言
▪ 合理设计载体的化学结构，必须考虑药物的特性和载体所具有的 动力学性质
▪ 新的化学物质常用来制备有前景的药物载体
▪ 例如，M.Saffran等人提出一种经结肠给药的体系，在这个体系 中，肽类药物用偶氮芳香环基团交联的聚合物进行输送
▪ 用这些聚合物包覆的肽类药物受到保护，而免受胃肠道中酶的降 解
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前言
❖纳米技术（Nanotechnology）
▪ 本质：人类按照自己的意愿直接操纵原子、分子， 使其按一定的方式排布，从而制造具有特定功能新 物质的技术
▪ 被国际上公认是21世纪最具前途的科研领域 ▪ 与信息技术和生物技术并列为未来经济的三大支柱
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前言
—纳米药物与制剂
熊非 生物电子学国家重点实验室 江苏省生物材料与器件高技术重点实验室 东南大学生物科学与医学工程学院 Email:xiongfei@seu.edu.cn
❖ 1 纳米（nm）= 10-9 米（m） ❖ 1 纳米（Βιβλιοθήκη Baidum）= 10 埃（Angstrom）
前言
Pharmaceutics
▪ 目前的研究大部分还处于实验室研究开发阶段，只有极少的药物 已做成纳米化胶囊（数百纳米尺度的直径）作为商品出售，如美 国Nexstar公司近期商品化的脂质体纳米化胶囊药物1999年的销 售额为2000万美元
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前言
▪ 从纳米药物或药物载体的制备、优势与应用，作为医 学诊疗的辅助制剂等方面的发展来看，进展是很大并 且很快的，预示出诱人的工业化前景，以及必将为人 类健康关怀事业做出巨大贡献
Computer(H/W, S/W)
Semiconductor
Bioinformatics
MEMS,Telecommunication Internet, Audio/Visual display
Telemedicine
Biosensor
Nano-computer
Biochips BioMEMS
IT
▪ 同法给予对照的胰岛素溶液、生理盐水和空白纳米脂质体组均无 降血糖作用
▪ 可见纳米胰岛素脂质体可以保护胰岛素在小肠中的活性并促进胰 岛素的吸收
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▪ 此外，另一大类药物是气溶胶喷雾类药剂，如治疗哮喘病的药物， 其颗粒大小是决定功效的关键因素，目前颗粒只达到微米级水平
▪ 据统计，1995年1.46千万美国人患有哮喘病，英国有300万人患 有哮喘病，新西兰25%的人口患有哮喘病，单在治疗哮喘病的药 物开支上，美国每年花费60亿美元（1998年）
Nano-structure Nano-processing Nano-machine
Nano-Biosensor,Nano-Biology,Nano-Medicine
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▪ 纳米技术在医药领域的应用：
临床诊断用纳米材料
纳米药物载体
保健品 日用化学纳米材料
前言
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▪ 因此，将纳米技术用于药物的研究开发将是现代药学 发展的重要方向。
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前言
▪ 优势： 1. 减小粒径、控制粒径分布等可提高药物溶解性，使药
物易于吸收 2. 提高疗效 3. 生物利用度高 4. 靶向 5. 缓释 6. 长循环 7. 易于透皮吸收 8. 易于穿过血脑屏障
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POC Total Analysis
Technology
Genomics Proteomics
BT
Molecular Biology
Cell Technology
Tissue Engineering
NT Nano-material
▪ 由于偶氮键仅被结肠里的微生物酶切断，因而药物随后在大肠中 释放
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前言
▪ 药物纳米化目前已出现了很好的产业前景
▪ 国际上已有许多有关药物颗粒纳米化技术的专利报道
▪ 例如，美国专利US5500224（1996年），采用油/水乳液分散法 制备技术，平均粒径为220-500nm；美国专利US5916586 （1999年），采用聚合物共混加工技术来制备蛋白质稳定化的药 物活性组分纳米颗粒，其颗粒平均粒径为200nm以下；美国专利 US4826689（1989年），采用反溶剂沉淀法制备微米级药物颗 粒，以及超临界反溶剂法制备纳米颗粒技术等
前言
▪ 一般地，当颗粒小于某一尺度时，较小颗粒的溶解度大于较大颗 粒的溶解度，因此，控制药物颗粒大小就可以控制颗粒的溶解速 率
▪ 许多非水溶性的药物常做成颗粒状可控释放的口服药粒，其颗粒 大小是控制药物药理功效的关键
▪ 由于活性成分的水溶性有限，口服后在胃肠中的停留时间内，当 颗粒较大时，其活性成分的溶解和被人体吸收量很有限，部分或 大部分活性成分通过人体代谢而排出，没有得到有效利用
▪ 纳米科技对中药现代化的推进作用也逐渐为人们所认 识，关键是如何在药物纳米化、以及发现纳米化所带 来的新效应方面还亟待有所突破
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▪ 一方面药物功效不能充分发挥而延误治疗，另一方面造成了浪费
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前言
▪ 研究表明，采用逆向蒸发-超声法，并通过改变油相容积与油/水 比例，制备出了平均粒径为83nm、多分散系数0.445的胰岛素纳 米脂质体，包封率达78.5%
▪ 大鼠经灌胃给药后未能显示降血糖作用，但小肠给药后0.25h血 糖下降37.6%；0.5h血糖下降了89.3%，降血糖水平维持50%左 右2h
前言
❖ 纳米药物
▪ 定义：实际上是纳米复合材料/纳米组装体系，是按照 人类意志组装合成的纳米结构系统。
▪ 基本内涵：以纳米颗粒以及他们组成的纳米丝、管和 囊为基本单元在一维、二维、三维空间组装排列成具 有纳米结构的体系
▪ 现代药学研究就是希望利用高科技手段，使药物具有 更多优点，如好的稳定性、对胃肠刺激性小、毒副作 用小、药物利用度高、可靶向给药、有缓释作用等— 而纳米药物恰恰具有这些优点
▪ 具有一定的研究前景
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前言
▪ 合理设计载体的化学结构，必须考虑药物的特性和载体所具有的 动力学性质
▪ 新的化学物质常用来制备有前景的药物载体
▪ 例如，M.Saffran等人提出一种经结肠给药的体系，在这个体系 中，肽类药物用偶氮芳香环基团交联的聚合物进行输送
▪ 用这些聚合物包覆的肽类药物受到保护，而免受胃肠道中酶的降 解
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前言
❖纳米技术（Nanotechnology）
▪ 本质：人类按照自己的意愿直接操纵原子、分子， 使其按一定的方式排布，从而制造具有特定功能新 物质的技术
▪ 被国际上公认是21世纪最具前途的科研领域 ▪ 与信息技术和生物技术并列为未来经济的三大支柱
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