纳米混悬剂

纳米混悬剂研究进展
作者：wangyu 科研信息来源：文献资料 点击数： 531 更新时间：2007-4-3
[关键词]：纳米混悬剂,西罗莫司,阿瑞吡坦,胰岛素
健康网讯：
目前40％以上的在研药物存在水溶性差的问题，这使潜在的优良品种不能上市或者不能充分发挥疗效。因此解决难溶性药物生物利用度低的问题非常迫切。目前常用的共溶剂增溶、环糊精包合和乳剂等技术都有一定的局限性，例如共溶剂存在有机溶剂毒副作用、配伍时药物析出等问题；环糊精包合对药物分子的大小有特殊要求；乳剂则要求药物在油相中有较高的溶解度。
1994年Muller等在研发的纳米混悬剂 (nanosuspensions)可以较好的解决以上问题。利用表面活性剂的稳定作用，将药物颗粒分散在水中，通过粉碎或者控制析晶技术形成稳定的纳米胶态分散体。不论是难溶于水的药物还是既难溶于水又难溶于油的药物，都可以通过此方法制备得到相应的纳米混悬剂。作为一种中间剂型，纳米混悬剂可以进一步制备为适合口服、注射或其他给药途径的药物剂型，从而提高药物的吸收和生物利用度。而且纳米混悬剂能提高制剂中的药物含量，特别适合大剂量、难溶性药物的口服和注射给药。此外，由于处方中不含载体和共溶剂，注射给药的毒副作用很低。
制剂特点
纳米混悬剂是“纯的”药物纳米粒子的胶态分散体系。与传统意义上的基质骨架型纳米体系不同，纳米混悬剂无需载体材料，它是通过表面活性剂的稳定作用，将纳米尺度的药物粒子分散在水中形成的稳定体系。
由于纳米混悬剂的特性，其在各种给药途径中都体现出独特的优势（表1）：如处方简单、制备快速、有利于降低活性化合物的筛选成本、提高药物溶出度和生物利用度、摒除附加成分造成的刺激性和毒副作用以及较低的给药体积等。
表1 药物纳米混悬剂的特点
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给药途径 剂型特点 特点
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口服给药 粒度小 增加药物吸收速度和吸收率，提高生物利用度
药物含量高 增加黏膜黏附性,延长胃肠道滞留时间,减少吸收的个体差异性
避免了首过代谢,且可靶位给药治疗淋巴系统疾病
注射给药 无载体或共溶剂 减少毒性,降低给药体积(尤其是肌肉、皮下和皮内注射)
药物含量高经单核细胞吞噬,减少毒性,增加有效性
采用吐温-80使载脂蛋

白E沉积在纳米粒上,通
过大脑内皮细胞上的受体促进大脑吸收
吸入给药 粒度小 对肺泡巨噬细胞靶向给药,增加呼吸道的药物吸收,减少全身性吸收
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制剂制备
纳米混悬剂的制备主要有两个方面，即处方筛选和工艺优化。处方筛选主要是选择表面活性剂的种类及其用量，以提高产品的长期稳定性；工艺优化是通过调整生产工艺如高压均质机的压力和循环次数等参数，获得理想的粒径分布。
表面活性剂的筛选
为了制备稳定的纳米混悬剂，避免纳米粒子的凝聚和增大，必须筛选恰当的表面活性剂。一般可选择离子型和非离子型表面活性剂，离子型表面活性剂可使纳米粒子间产生静电排斥；非离子聚合物则使纳米粒子间产生立体排斥。研究显示，合用两种类型的表面活性剂可以使制剂具有更好的长期稳定性。
采用直接均质法制备纳米混悬剂时，表面活性剂的种类和用量仅影响产品的长期稳定性，并不影响产品的粒径。MUller等采用直接均质法制备布帕伐醌纳米混悬剂，处方中加入适量泊洛沙姆(poloxamer)188和聚乙烯醇（PVA），3个月后药物粒径没有显著变化。但是当药物的含量高达10%时，6个月后药物存在再分散难的问题；处方中如加入水凝胶或者将产品进行冷冻干燥，所得产品稳定性可保持在，年以上。
采用微量沉淀法或者乳化均质法制备纳米混悬剂时，表面活性剂的种类和用量可影响晶体的形成，选择不同的表面活性剂及其配比可以获得不同粒径分布的产品。Kocbek等采用乳化均质法制备布洛芬纳米混悬剂，处方中含有0.25％吐温-80时产品粒径为 158.1nm，含有0.5十二烷基硫酸钠(SDS)时产品粒径为263.2nm,选用poloxamer188、PVA或者联合使用多种表面活性剂作为稳定剂时，产品的粒径都有所差异。
制备工艺
制备纳米混悬剂的方法主要有碾磨法、超声法和高压均质法。前两种制备方法都有碾磨介质或者金属残留，而高压均质法的金属残留量低，并且易于工业化生产。
直接均质法(direct homogenization)
直接均质法是利用高压均质机造成的空化和气穴效应，将微粉化的药物颗粒进一步粉碎为纳米尺度的粒子，同时降低药物粒径的多分散性（PI）。采用直接均质法可避免有机溶剂的加入，适用于既难溶于水也难溶于油的药物，而且工艺的重现性较好。研究显示，产品的粒径是由药物本身的硬度、高压均质的压力以及循环次数决定的。通过调整高压均质机的压力和循环次数可以得到合适粒径分布的产品。随着

循环压力的增加，粒径降低，最后可以达到一个恒定值，即为最佳粒径；多分散性随循环次数的增加而降低。但是高压均质机压力的增大和药物粒径的减小并没有线性关系，因为高压均质的过程是破坏药物颗粒的不完美晶体，粒径越小，药物晶体越完美，破碎所需的能量也就越高。研究显示1500bar的压力便可以将药物粉碎到较小的晶体，而压力增加到4000bar时，并没有得到更细小的晶体。
微量沉淀法(microprecipitation)
微量沉淀法是首先将药物溶解在与水互溶的有机溶剂中，然后将药液加入到水中，通过控制析晶条件来组建纳米粒子的方法。其析晶过程涉及结晶核的初始建立和粒子的随后生长两相。制备稳定的纳米混悬剂需要成核速率高但生长速率低，两者进行的速率取决于温度、药物的过饱和度和机械搅拌的速度。所以微量沉淀法需要筛选恰当的有机溶剂及其比例，以及选择适当的析晶温度和搅拌速度。
由于微量沉淀法是将药物从溶解状态转化为混悬状态，因而消耗的机械力比直接均质法小，适用于稳定性较差的药物。但是由于制备过程中使用了有机溶剂，可能会导致有机溶剂残留的问题，并且可能在去除有机溶剂时造成药物粒径的变化。
乳化均质法(lipid emulsions)
乳化均质法是将药物首先制备成O/W型纳米乳，然后控制药物在乳滴中析出制得纳米混悬剂。首先将药物溶解在一种与水不互溶的有机溶剂中（如乙酸乙酯、三乙酸甘油酯、氯仿等）；然后将药液加入到含有表面活性剂的水溶液中，使用高剪切搅拌器搅拌形成初乳，然后使用高压均质机将初乳进一步均化为纳米乳，最后将纳米乳加入到大量水中，使内相有机溶剂向水相扩散，同时析出药物纳米颗粒。药物析出的同时结合使用高压均质机可以得到更好的粒径分布。利用此方法研制的紫杉醇白蛋白纳米混悬剂（Abraxane）已在美国上市。
理化性质评价
当固体颗粒的粒径小于1～2μm时，粒子的饱和溶解度受到粒径大小的影响，即小粒子的溶解度大，而大粒子的溶解度小，这便导致小粒子逐渐溶解而大粒子逐渐变大，该现象称为奥氏熟化现象（Ostwald ripening）。为了防止这种现象的发生，必须筛选适当的处方增加纳米混悬剂的物理稳定性，同时优化制备工艺保证最终产品具有较窄的粒径分布。此外，为了研究药物纳米混悬剂的释药性能，还需要对药物的晶型、释药速率等进行考察。
粒径及其多分散性
研究显示，除表面活性剂外，粒径分布也是影响纳米混悬剂稳定性的重要因素，因此在研发纳米混悬剂的过程中，决定处方是否成功首先要考察粒径及其分布

，并且进行加速试验，考察温度和机械力对粒径及其分布的影响。
根据纳米混悬剂的不同特征，多种技术可测定粒径及其多分散性。质子相关光谱(PCs)可以检测3nm～ 3μm范围内的粒子，是常用检测粒径及其多分散性（PI＜0.3具有较好的稳定性）的仪器；激光衍射(LD)检测速度快，可以检测到较大的粒子或者聚集的纳米粒子（检测范围为0.02～2000μm），其中99%的数据对大粒子敏感，在注射剂检测中具有重要意义。此外，在制备注射用纳米混悬剂时，也可以使用库尔特计数法检测大粒子。
非离子型表面活性剂与Zeta电位
对于纳米混悬液，粒子之间的排斥作用也有利于胶态分散体的长期稳定。如果单一的使用离子型表面活性剂，那么达到稳定所需的最低Zeta电位约为±30mV; 但是联合使用离子型和非离子型表面活性剂时，即使 Zeta电位低于临界值，也具有良好的物理稳定性，因为非离子型表面活性剂赋予粒子足够的立体排斥作用，此时Zeta电位只要达到±20mV即可。
制剂晶型以及外观研究
如果药物存在多晶型，那么不同的晶型会影响药物的释药速率和疗效。目前通常采用差示扫描量热法和 X线衍射测定药物的晶型状态，另外也可以采用电镜观察纳米混悬剂的形态。
在制备纳米混悬剂时可以根据需要加入适当的抑晶剂，控制核心药物处于无定型状态。一般是加入一个水溶性极低的物质如Miglyol，它与药物结合降低药物颗粒表面的界面张力，同时在药物表面形成致密界面，减少内部药物分子向水相的扩散，从而抑制奥氏熟化现象，稳定内部无定型的药物粒子。
饱和溶解度和溶出速率
不论何种给药途径，纳米混悬剂中的固体纳米颗粒必须溶解成为分子形式后才可以发挥治疗作用，而药物分子的形成速度取决于纳米颗粒的溶出速率。在适当的溶出介质中，结合透析法和溶出度测定方法可以测定不同纳米混悬液的溶出速率。根据Ostwald- Freundlich方程和Noyes-Whitney方程，增加纳米粒子的饱和溶解度可提高药物的溶出速率，从而进一步提高药物在胃肠道的扩散和吸收。透析法和传统的饱和溶解度测定方法（将药物的过饱和溶液在恒温条件下搅拌或振摇直到溶解达到平衡）结合，可以测定纳米混悬剂中纳米粒子的饱和溶解度。此外，根据不同的药物粒径，也可选择超滤法或直接过滤法测定药物的饱和溶解度。
应用实例
一项医药技术理论转化为实际产品往往需要几十年的时间，而纳米混悬剂在短短几年内就实现了产品上市。第一项纳米晶体的专利是90年代初由 Nanosysterms公司（现在为Elan公司）申请的：到2000 年第一个纳米混悬剂产品

西罗莫司(Rapamune)成功上市，它是口服片剂，每片含有1mg或者2mg西罗莫司，临床结果显示它的生物利用度比口服的溶液剂高 21％；随后第一个静脉给药纳米混悬剂一一白蛋白结合紫杉醇的纳米粒注射混悬液(Abraxane)也成功上，它摒除了表面活性剂Cremophor-EL,避免了给药前的抗过敏治疗，提高了患者的顺应性。目前还有不少处在临床研究中的其他纳米混悬剂品种（表2）。
表2 已上市和开发中的固体颗粒纳米混悬剂制剂
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药名(商品名) 适应证 研发公司
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西罗莫司(Rapamune) 抑制免疫 Elan Nanosystems
阿瑞吡坦(Emend) 止吐 Elan Nanosystems
紫杉醇(Abraxane) 转移性乳腺癌 美国生命科学(American
Bioscience)
细胞因子抑制剂 局限性回肠炎 Elan Nanosystems
诊断剂 造影剂 Elan Nanosystems
Thymectacin 抗癌 Elan Nanosystems
白消安(Busulfan) 抗癌 SkyePharma
布地奈德(Budesonide) 哮喘 Elan Nanosystems
银 湿疹,特应性皮炎 NUCRYST
磷酸钙 疱疹黏膜疫苗佐剂 BioSante
胰岛素 糖尿病 BioSante
未公开 抗感染 Baxter NANOEDGE
未公开 抗癌 Baxter NANOEDGE
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合作制药公司 给药途径 进展
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惠氏(Wyeth) 口服 已上市
默克(Merck) 口服 已上市
美国制药合作伙伴(American 静脉 Ⅲ期临床
Pharmaceutical Partners)
Cytokine PharmaSciences 口服 Ⅱ期临床
Photogen 静脉 Ⅰ/Ⅱ期临床
NewBiotics./Ilex Oncology 静脉 Ⅰ/Ⅱ期临床
Supergen 鞘内 Ⅰ期临床
Sheffield Pharmaceuticals 肺部 Ⅰ期临床
无 局部 Ⅰ期临床
无 口服 Ⅰ期临床
无 口服 Ⅰ期临床
未公开 口服静脉　临床前研究
未公开 口服静脉　临床前研究
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结语
纳米混悬剂是一种普遍适用于难溶性药物的制剂形式，它最初旨在通过简单的工艺和处方提高难溶性药物的生物利用度，同时避免大量附加成分对患者的毒副作用。近年来，药剂工作者日益重视纳米混悬剂的表面修饰，得以改变药物体内药动学性质；此外，纳米混悬剂技术在多肤及蛋白质类药物领域的研究也备受期待。相信，纳米混悬剂将拥有更为灿烂的前景。