微球與微囊專題知識(shí)講座

1、微球與微囊專題知識(shí)講座微球與微囊專題知識(shí)講座第1頁(yè)微球(microspheres)是指藥品被溶解、分散或被吸附在藥品載體材料如高分子聚合物中而形成骨架型(matrix type)球形微粒。微囊(microcapsules)是將固體藥品或液體藥品作囊心物包裹而形成藥庫(kù)型(reservoir type)球形微粒。一、定義 definitions 通稱為微粒(microparticles) 粒徑大小普通在1-300m，更大者可達(dá)800m。微球與微囊專題知識(shí)講座第2頁(yè)1靶向性經(jīng)過(guò)特殊方法制備微粒，在體內(nèi)特異性分布，提升藥品在治療部位有效濃度，更加好地發(fā)揮藥效。2緩釋與控釋作用緩釋和控釋微?？山档徒o藥次

2、數(shù)大，可用于長(zhǎng)期有效治療目標(biāo)，降低血藥濃度峰谷波動(dòng)觀象及其所造成副作用。3栓塞作用栓塞性微粒直接經(jīng)動(dòng)脈管導(dǎo)入，阻塞在腫瘤血管，斷絕腫瘤組織養(yǎng)份和抑殺腫癌細(xì)胞，為雙重抗腫瘤藥劑。二、載藥微粒作用微球與微囊專題知識(shí)講座第3頁(yè)4降低刺激性載藥微?？裳谏w藥品不良?xì)馕都翱谖?，預(yù)防藥品在胃內(nèi)失活或降低對(duì)胃刺激性。5提升藥品穩(wěn)定性載藥微?？商嵘籽趸}卜素、對(duì)水敏感阿司匹林、易揮發(fā)揮發(fā)油類等藥品穩(wěn)定性。微球缺點(diǎn)：載藥量有限，不能定位于全部病變區(qū)。二、載藥微粒作用微球與微囊專題知識(shí)講座第4頁(yè) 藥品微球（囊）化進(jìn)展可分為幾個(gè)階段 第一代產(chǎn)品：20世紀(jì)70年代，粒徑為5m-2mm微囊，口服或皮下植入第二代產(chǎn)品：

3、20世紀(jì)80年代，如1-10m微粒。經(jīng)過(guò)非胃腸道給藥時(shí)，被器官或組織攝取后能顯著延長(zhǎng)藥效、降低毒性、提升活性和生物利用度第三代產(chǎn)品：將微粒導(dǎo)入到體內(nèi)特定靶部位而發(fā)揮藥效 三、研究進(jìn)展微球與微囊專題知識(shí)講座第5頁(yè)多肽、蛋白質(zhì)類，已經(jīng)有 35種主要治療藥品上市。重點(diǎn)：DNA重組技術(shù)多肽、蛋白、酶、激素、疫苗、細(xì)胞生長(zhǎng)因子及單克隆抗體藥品。700種藥品處于早期研究階段 (研究與臨床前 ) ， 200種以上藥品已進(jìn)入最終同意階段 (期臨床與FDA評(píng)定) 。長(zhǎng)期有效、緩釋微球注射劑很有應(yīng)用前景，生物技術(shù)藥品基礎(chǔ)劑型是凍干粉針劑。三、研究進(jìn)展微球與微囊專題知識(shí)講座第6頁(yè)采取生物可降解聚合物，尤其是乳酸羥基

4、乙酸共聚物(PLGA)為骨架材料, 包裹多肽、蛋白質(zhì)藥品制成可注射緩釋微球劑。在很多多肽緩釋注射劑中, 黃體激素釋放激素(luteinizing hormone releasing hormone,LHRH)類似物微球是研究最為成功品種。LHRH類似物為 10個(gè)氨基酸組成小肽, 它由前下丘腦分泌后快速轉(zhuǎn)運(yùn)至腺垂體, 調(diào)整促性激素 (GTH)合成與分泌, 再調(diào)整性器官生長(zhǎng)發(fā)育。 1長(zhǎng)期有效多肽微球微球與微囊專題知識(shí)講座第7頁(yè)曲普瑞林 (triptorelin)是LHRH類似物之一, 其PLGA微球由法國(guó)Ipsen企業(yè)開(kāi)發(fā), 1986年上市, 可緩釋 1個(gè)月, 是第一個(gè)多肽微球產(chǎn)品。亮丙瑞林(le

5、uprorelin)是LHRH類似物, 生物活性為L(zhǎng)HRH 15倍。其緩釋 1個(gè)月微球注射劑由日本武田化學(xué)制藥企業(yè)開(kāi)發(fā)，于 1 989年進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)。隨即有各種LHRH類似物緩釋微球注射劑上市，如布舍瑞林(buserelin)等。 1長(zhǎng)期有效多肽微球微球與微囊專題知識(shí)講座第8頁(yè)傳統(tǒng)免疫伎倆系疫苗首次注射后，在一定時(shí)間內(nèi)，需再進(jìn)行屢次加強(qiáng)注射, 使人體取得盡可能高抗體水平,發(fā)揮可靠免疫作用。用微囊化技術(shù)將疫苗及其免疫佐劑包裹在可生物降解聚合物中, 一次注射后, 抗原在體內(nèi)連續(xù)釋放數(shù)周甚至數(shù)月，相當(dāng)于疫苗屢次注射脈沖模式釋藥。此種一次性注射疫苗，對(duì)臨床免疫是一個(gè)有巨大實(shí)用意義。第一個(gè)被WHO同意一

6、次性注射用疫苗是破傷風(fēng)類毒素微球注射劑。2疫苗微球微球與微囊專題知識(shí)講座第9頁(yè) 兩類用PLGA將破傷風(fēng)類毒素注射劑微球一類囊材為 50：50PLGA , 微球直徑較小 (1-15 m )，含較高量破傷風(fēng)類毒素 (142 ng/mg), 易為巨噬細(xì)胞吞噬；另一類采取 75：25PLGA制成直徑 10-60 m微球，內(nèi)含較低量破傷風(fēng)類毒素(3 ng/mg)，在微球注射后速釋個(gè)別疫苗快速釋放, 第二釋放相發(fā)生在注射后 3-11周（脈沖釋藥模式）。2疫苗微球微球與微囊專題知識(shí)講座第10頁(yè) 殼聚糖含有很好生物相容性, 分解產(chǎn)物無(wú)毒性, 有促進(jìn)傷口愈合、凝血作用、直接抑制腫瘤細(xì)胞等，含有代表性殼聚糖微球：

7、抗腫瘤藥：順鉑、米托蒽醌等 解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎藥：酮洛芬、地塞米松等生化藥：白喉類毒素等 3殼聚糖微球微球與微囊專題知識(shí)講座第11頁(yè)1囊心物囊心物（core materials）提升微囊化質(zhì)量而加入附加劑，如穩(wěn)定劑、稀釋劑以及控制釋放速率阻滯劑、促進(jìn)劑、改進(jìn)囊膜可塑性增塑劑等。囊心物能夠是固體、也能夠是液體。通常將主藥與附加劑混勻后微囊化，亦可先將主藥單獨(dú)微囊化，再加附加劑；若有各種主藥，可將其混勻再微囊化，亦可分別微囊化后再混合。四、微球/囊化材料 Materials for encapsulation 微球與微囊專題知識(shí)講座第12頁(yè)2囊材 對(duì)囊材普通要求是：（1）性質(zhì)穩(wěn)定；（2）有適宜釋放速

8、率；（3）無(wú)毒、無(wú)刺激性；（4）能與主藥配伍，不影響藥品含量測(cè)定；（5）有一定強(qiáng)度及可塑性；（6）含有符合要求黏度、滲透性、溶解性。四、微球/囊化材料 Materials for encapsulation 微球與微囊專題知識(shí)講座第13頁(yè)3常見(jiàn)囊材 可分為三類（1）天然高分子囊材 最常見(jiàn)囊材，無(wú)毒、穩(wěn)定、成膜性好 明膠 gelatin：平均分子量1.5-2.5萬(wàn)混合物。酸水解明膠為A型明膠（等電點(diǎn)7-9），堿水解明膠為B型（等電點(diǎn)4.7-5）。成囊性無(wú)顯著差異。明膠可生物降解，幾乎無(wú)抗原性。常見(jiàn)量20-100g/L。四、微球/囊化材料 Materials for encapsulation 微

9、球與微囊專題知識(shí)講座第14頁(yè)阿拉伯膠Arabica acacia系由糖苷酸及阿拉伯酸鉀、鈣、鎂鹽所組成。普通常與明膠等量配合使用，作囊材用量20-100 g/L，也可與白蛋白配合作復(fù)合材料。殼多糖 Chitosan由甲殼素脫乙酰化制得一個(gè)天然聚陽(yáng)離子多糖?？扇苡谒峄蛩嵝匀芤?，無(wú)毒、無(wú)抗原，在體內(nèi)能被溶酶菌等酶解，含有優(yōu)良生物降解性和成膜性，在體內(nèi)可溶漲成水凝膠。四、微球/囊化材料 Materials for encapsulation 微球與微囊專題知識(shí)講座第15頁(yè)海藻酸鹽Alginate多糖類化合物，常見(jiàn)稀堿從褐藻中提取而得。海藻酸鈉可溶于水，不溶于乙醇、乙醚及有機(jī)溶劑，常見(jiàn)量10g/L。不

10、宜熱壓滅菌，30分鐘可促使海藻酸鹽斷鍵；膜過(guò)濾除菌其粘度和分子量都不變。白蛋白Albumin 人或動(dòng)物血液中分離提取而得。變性后無(wú)抗原性，是一個(gè)較理想微囊化載體材料。四、微球/囊化材料 Materials for encapsulation 微球與微囊專題知識(shí)講座第16頁(yè)（2）半合成高分子囊材 纖維素衍生物，毒性少、黏度大、成鹽后溶解度增大。羧甲基纖維素鈉CMC-Na屬陰離子型高分子電解質(zhì)，常與明膠配合作為復(fù)合囊材，普通配成1-5g/LCMC-Na和30g/L明膠，再按2：1混合。醋酸纖維素酞酸酯醋酸纖維素酞酸酯（CAP）在強(qiáng)酸中不溶解，可溶于pH6以上水溶液。可單獨(dú)作為囊材，普通用30g/L

11、，也可與明膠適用。四、微球/囊化材料 Materials for encapsulation 微球與微囊專題知識(shí)講座第17頁(yè)乙基纖維素 Ethyl cellulose 乙基纖維素化學(xué)穩(wěn)定性高，適合用于各種藥品微囊化，不溶于水、甘油和丙二醇，可溶于乙醇，遇強(qiáng)酸易水解，故對(duì)強(qiáng)酸性藥品不宜。甲基纖維素Methyl cellulose用于微囊作成球材料用量為10-30g/L，亦可與明膠、羧甲基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等配合作復(fù)合成球材料。羥丙甲纖維素Hydroxylmethyl cellulose能溶于冷水成為粘性膠體溶液，長(zhǎng)久貯存穩(wěn)定性高，有表面活性。四、微球/囊化材料 Materials

12、for encapsulation 微球與微囊專題知識(shí)講座第18頁(yè)（3）合成高分子囊材聚氨基酸、聚乳酸(PLA)、聚丙烯酸樹(shù)脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚氰基丙烯酸烷酯、乙交酯丙交酯共聚物、聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-PEG)、 羧甲基葡聚糖等?？缮锝到夂铣刹牧系玫綇V泛應(yīng)用，其特點(diǎn)是無(wú)毒、成膜及成球性好、化學(xué)穩(wěn)定性高，可用于注射。四、微球/囊化材料 Materials for encapsulation 微球與微囊專題知識(shí)講座第19頁(yè)加熱固化法交聯(lián)劑固化法液中干燥法照射聚正當(dāng) 制備過(guò)程中往往先用乳化法把藥品分散成W/O或O/W小乳滴，再使乳滴固化形成微球 可將藥品先分散于

13、載體材料中，再制備成微球，也可先制備多孔性空白微球，再加入藥品溶液使藥品包封進(jìn)入空白微球五、微球制備 Preparation of microspheres微球與微囊專題知識(shí)講座第20頁(yè)1. 加熱固化法系將藥品與25白蛋白水溶液混合，加到含適量乳化劑棉子油中，制成W/O型初乳。另取適量油加熱至100-130 C，也可依據(jù)藥品性質(zhì)與釋放速度要求不一樣，加熱至160-180 C，在攪拌下將上述初乳加入到熱油中，繼續(xù)攪拌20min，使白蛋白乳滴固化載體，洗去附著油，干燥后即得。 五、微球制備 Preparation of microspheres微球與微囊專題知識(shí)講座第21頁(yè)2. 交聯(lián)劑固化法將藥品

14、分散于載體材料材料溶液中，加入交聯(lián)劑固化成凝膠狀，再攪拌分散成微球分散系。例 甲基炔諾酮微球 將藥品分散到冷至0-4C血清白蛋白磷酸緩沖液中(pH 7.5)，加入定量戊二醛進(jìn)行交聯(lián)，以使蛋白凝聚，然后，將此白蛋白溶液分散于攪拌中有機(jī)溶液中，形成微球，以含有Span-80石油醚溶液洗滌，真空干燥，即得甲基炔諾酮微球。五、微球制備 Preparation of microspheres微球與微囊專題知識(shí)講座第22頁(yè) 3. 液中干燥法 從乳濁液中除去分散相揮發(fā)性溶劑制備微球方法稱為液中干燥法。 五、微球制備 Preparation of microspheres微球與微囊專題知識(shí)講座第23頁(yè)例 半乳

15、糖苷酶PLA微球 -GalactosidasePLA二氯甲烷:醋酸乙酯 (2:1 v/v) 半乳糖苷酶溶液(2 mg/ml)3ml 3% PLA 0.3 ml 半乳糖苷酶勻漿1min rpm,得初乳30 ml聚乙烯醇(PVA,1% w/v)勻漿1min rpm,得復(fù)乳蒸發(fā)，離心，沉淀為微球 微球與微囊專題知識(shí)講座第24頁(yè)半乳糖苷酶PLA微球掃描電鏡圖譜微球與微囊專題知識(shí)講座第25頁(yè) 物理化學(xué)法 物理機(jī)械法 化學(xué)法（一）物理化學(xué)法本法微囊化在液相中進(jìn)行，囊心物與囊材在一定條件下形成新相析出，故又稱為相分離凝聚法（phase separation coacervation）。其微囊化步驟大致上可分

16、為4步:囊心物分散囊材加入囊材沉積囊材固化六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第26頁(yè)1單凝聚法 simple coacervation 在高分子囊材（如明膠）溶液中加入凝聚劑以降低高分子材料溶解度而凝聚成囊方法。原理將藥品分散在明膠材料溶液中，后加入凝聚劑（強(qiáng)親水性電解質(zhì)硫酸納溶液或乙醇等），因?yàn)槊髂z分子水合膜水分子與凝聚劑結(jié)合，使明膠溶解度降低，分子間形成氫鍵，最終從溶液中析出而凝聚形成囊。 六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第27頁(yè) 這種凝聚是可逆，一旦解除促進(jìn)凝聚條件，

17、如加水稀釋等，可使凝聚囊很快消失。采取辦法：加以交聯(lián)固化如加甲醛使之固化。影響成囊原因： 成囊材料 濃度 凝聚劑種類 pH值 增塑劑種類六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第28頁(yè)2復(fù)凝聚法 complex coacervation指使用兩種帶相反電荷高分子材料作為復(fù)合囊材，在一定條件下交聯(lián)且與囊心物凝聚成囊方法?？勺鳛閺?fù)合材料有明膠與阿拉伯膠（或CMC或CAP等多糖）、海藻酸鹽與殼聚糖、海藻酸與白蛋白、白蛋白與阿拉伯膠等。六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第29頁(yè)復(fù)凝聚法基礎(chǔ)

18、原理以明膠與阿拉伯膠為例，將明膠溶液pH值自等電點(diǎn)以下使之帶正電（pH4.0-4.5），而阿拉伯膠仍帶負(fù)電，因?yàn)殡姾上嗷ノ?，交?lián)形成正、負(fù)離子絡(luò)合物，溶解度降低而凝聚成囊。復(fù)凝聚法是經(jīng)典微囊化方法，它操作簡(jiǎn)便、易于掌握，適合于難溶性藥品微囊化。六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第30頁(yè)微球與微囊專題知識(shí)講座第31頁(yè)明膠與阿拉伯膠發(fā)生復(fù)凝聚時(shí)，除pH值為主要條件外，濃度、溫度也是很主要條件。復(fù)凝聚法與單凝聚法對(duì)固態(tài)或液態(tài)難溶性藥品均能得到較為滿意微囊。難溶性藥品可依據(jù)藥品性質(zhì)適當(dāng)加入潤(rùn)濕劑。另外，還應(yīng)該使凝聚相保持一定流動(dòng)性，如控制溫

19、度或加水稀釋，這是確保囊形良好必要條件。微球與微囊專題知識(shí)講座第32頁(yè)明膠與阿拉伯膠制備空白微囊共聚焦激光掃描顯微鏡照片A，用FITC(fluorescein isothiocyanate)標(biāo)識(shí)明膠和未標(biāo)識(shí)阿拉伯膠適用制備空白微囊 B，用未標(biāo)識(shí)明膠和RBITC(rhodamine B isothiocyanate)標(biāo)識(shí)阿拉伯膠制備空白微囊 （每小格代表1m） 微球與微囊專題知識(shí)講座第33頁(yè)將分別用FITC標(biāo)識(shí)明膠與RBITC標(biāo)識(shí)阿拉伯膠適用制備微囊共聚焦激光掃描顯微鏡照片（每小格代表1m）。微球與微囊專題知識(shí)講座第34頁(yè)3溶劑-非溶劑法溶劑- 非溶劑法（solvent-nonsolvent）是

20、囊材溶液中加入一個(gè)對(duì)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。常見(jiàn)囊材、溶劑與非溶劑：乙基纖維素/四氯化碳/石油醚等。藥品能夠是固態(tài)或液態(tài)，但必須對(duì)溶劑和非溶劑均不溶解，也不起反應(yīng)。六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第35頁(yè)4改變溫度法本法不加凝聚劑，而經(jīng)過(guò)控制溫度成囊。EC作囊材時(shí)，可先在高溫下溶解，后降溫成囊。使用聚異丁烯（PIB）作穩(wěn)定劑可改進(jìn)微囊間粘連。經(jīng)典成囊系統(tǒng)：PIB/EC/環(huán)己烷組成三元系統(tǒng)，在80溶解成均勻溶液，遲緩冷至45，再快速冷至25，EC可凝聚成囊。六、微囊制備 Preparations of

21、 microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第36頁(yè)5液中干燥法從乳狀液中除去分散相揮發(fā)性溶劑以制備成微囊方法稱為液中干燥法in-liquid drying，也稱為溶劑揮發(fā)法。液中干燥法干燥工藝包含兩個(gè)基礎(chǔ)過(guò)程溶劑萃取過(guò)程（兩液相之間）和溶劑蒸發(fā)過(guò)程。六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第37頁(yè)（二）物理機(jī)械法1噴霧干燥法spray drying 又稱為液滴噴霧干燥法 原理將囊心物分散在囊材溶液中，再將此混合液用噴霧干燥機(jī)干燥，當(dāng)液體以霧狀噴出時(shí)，同時(shí)噴出惰性熱氣流使液滴收縮成球，進(jìn)而干燥固化。噴霧干燥法工藝影響原因包含：混合液黏

22、度、均勻性、藥品與囊材濃度、噴霧速率、進(jìn)、出口溫度等。六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第38頁(yè)2噴霧凝結(jié)法將囊心物分散在熔融囊材中，再噴于冷氣流凝聚成囊方法，稱為噴霧凝結(jié)法 spray congealing 常見(jiàn)囊材有蠟類、脂肪酸、和脂肪醇等，它們?cè)谑覝叵戮鶠楣腆w，而在較高溫度下能融。六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第39頁(yè)3空氣懸浮法 air suspension也稱流化床包衣法fluidized bed coating系利用垂直強(qiáng)氣流使囊心物懸浮在包衣室中，囊材溶液經(jīng)

23、過(guò)噴嘴噴射于囊心物表面，使囊心物懸浮熱氣流將溶劑揮干，囊心物表面便形成囊材薄膜而得微囊（粒徑較大，35-5000m） 。常見(jiàn)囊材：多聚糖，明膠，樹(shù)脂，臘，纖維素衍生物及合成聚合物。黏結(jié)時(shí)可加入滑石粉、硬脂酸鎂等潤(rùn)滑劑。六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第40頁(yè)（三）化學(xué)法在溶液中單體或高分子經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)或縮合反應(yīng)，產(chǎn)生囊膜，制成微囊，這種微囊化方法稱為化學(xué)法。 特點(diǎn)：不加凝聚劑，先制備成W/O型乳液，再用化學(xué)反應(yīng)交聯(lián)固化。六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第41頁(yè)1界面縮聚法界面縮聚法（interface polycondensation），是在分散相（水相）與連續(xù)相（有機(jī)相）界面上發(fā)生單體縮聚反應(yīng)。界面縮聚法常見(jiàn)水相中含藥品，有機(jī)相含有苯二甲酰氯環(huán)己烷、氯仿溶液。六、微囊制備 Preparations of microcapsules微球與微囊專題知識(shí)講座第42頁(yè)2輻射交聯(lián)法該法將明膠在乳化狀態(tài)下，經(jīng)Co60射線照射發(fā)生交聯(lián)，再處理制得粉末狀微囊。特