【原创】微囊在药物制剂中的应用研究


来源:中国粉体网   青黎

[导读]  本文介绍了各类囊材的特性及微囊的制备方法,并对微囊在药物制剂中的应用进行总结,为研究新的制备工艺提供思路。

中国粉体网讯  


1前沿[1]


微囊,是指通过用聚合物基质或壳包裹固体小颗粒、液体液滴或固体在液体中的分散体来制造粒径在1~1000μm之间的微胶囊。囊材能够防止核心活性成分受到酸、碱、蒸发、热、氧化、光或湿气等外界环境的破坏,有针对性地控制核心活性物质的释放,掩盖药物的不良口味和气味,减少胃肠道刺激和潜在毒性;微囊已广泛应用于药物递送系统的设计和开发。微囊化药物还改善了传统药物递送途径的缺点,如生物利用度和相容性差、吸收率低和半衰期短。随着新型高分子材料的高速发展、微囊制备技术的日益成熟,适用于微囊制备技术的药物也日趋增多。


2 微囊囊材料[2]


微囊基本结构包括囊心物和囊材,囊材对囊心物起包裹作用,囊材的性质对微囊的整体性质起决定性作用。微囊中的囊材能够充分保证药材有效成分的稳定性,为活性物质的缓慢释放以及良好的吸收创造有利环境,极大提升相关药物的临床效果[3]


目前,随着高分子材料科学的创新发展,微囊的囊材选择范围不断扩大,综合性能也不断提升。囊材的选型需综合考虑药物代谢过程及其药物微囊的制备工艺。新型的囊材多采用复合材料,根据各材料性质的不同或者对环境敏感,制备出结构更致密、稳定性更好或者在特定环境中释放的微囊。目前常用的微囊材料按来源可大致分成四类:天然高分子材料、半合成高分子材料、全合成高分子材料和无机材料。


2.1 天然高分子材料


材料科学研究结果表明,天然高分子材料表现出显著的生物活性特征,具有安全、环保、可靠等应用优势,为微囊技术的创新发展提供了新的材料。


天然高分子材料在体内有良好的生物相容性和生物降解性。明胶是由胶原经水解所得的变性产物,是由多种氨基酸组成的多肽链,没有免疫原性,制备简单且来源丰富,生物降解性好,生物相容性高,常常作为制备微囊的主要原料[4]。阿拉伯胶具有较好的保持香气的能力,在香味固定方面有更广泛的应用。桃胶的透明性与密封性优于阿拉伯胶,是非常理想的替代囊材。在现代医药中,壳聚糖常常用作药物载体,制备壳聚糖微囊、微球等。海藻酸钠,具有安全可靠、稳定性高、成膜性能好等优点,被广泛用作包封材料,制备成的微囊可包封细胞、药物、精油等[5]


2.2 半合成高分子材料


现有的半合成高分子材料随着材料科学的发展而不断丰富。其中,羧甲基纤维素钠具有制备成本低,来源广泛等优势,可作为阿拉伯胶的有效替代品而表现出显著的应用价值;乙基纤维素(EC)表现出显著的非水溶性特征,在诸多领域得到了良好的应用[6],其优点在于安全、稳定、不良反应小,成为目前制药工业关注的热点技术课题,是药物载体、粘合剂等相对合理的选择。



2.3 全合成高分子材料


此类材料具有良好的生物降解特性,以脂肪族聚酯材料为主要代表,在现代高分子材料科学领域中有深入的研究和应用热度。聚乳酸在采用复相乳法制备微囊时作为嚢材,在稳定性方面表现出显著优势,并且能够显著提升载药性能与包封率,在显著提升药物效用的同时本身在人体内也表现出良好的代谢吸收效果,因此能够有效避免对人体的不利影响。此外还有聚丙乙酯、聚丙烯酸树脂等材料。


2.4 无机材料


无机材料通常具有良好的化学稳定性和热稳定性。代表材料有碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐等。


3 微囊的制备方法[1]


微囊的制备方法大致可以分为物理化学法、化学法和物理法。物理化学法是指囊芯物乳化或悬浮在囊材溶液中,在一定条件下囊材析出,并包覆在囊芯表面而形成微囊,主要包含单凝聚法、复凝聚法、溶剂-非溶剂法和液中干燥法等;化学法指在溶液中单体或高分子通过聚合反应、缩合反应或交联反应,形成不溶型囊膜的微囊,常用的有界面聚合法、原位聚合法和锐孔法;物理法指将固体或液体药物在气相中微囊化的方法。物理法的优点是操作简单、成本低。主要有喷雾干燥法、喷雾凝结法、空气悬浮包衣法[7]


4 微囊制剂应用进展[1]


微囊主要应用于药物的口服给药,可结合各类具有不同性质的化学、生物或中药,起到改变原药物口服递药的吸收、分布、代谢等过程的作用。针对不同药物微囊主要有下列几类主要作用: ①调整药物的溶解能力和稳定性; ②改变药物体内的释药特性; ③掩盖或遮蔽药物的苦味与异味; ④使药物具有复合功效。


4.1 微囊提高药物的溶解能力和稳定性


相较于其他药物载体通过亲水亲油基团分隔药物相和水相而言,微囊以其致密的囊状外壁将药物分子封闭在其空腔中而起到提高药物溶解度的作用,可有效防止难溶性药物因电荷吸附作用而发生积聚或出现相分层现象,提高药物的分散均匀性,从而加快药物的溶出速率、提高药物的生物利用度。


维生素类药物,特别是脂溶性维生素易受到氧化、光照、pH等影响发生结构破坏,从而导致失效。使用微囊对其进行包裹,可提高维生素类药物的保存能力和摄入后在人体内的结构稳定性。头孢类易受光、水、热等外界环境影响,活性降低,微囊化可以提高其稳定性。


4.2 改变药物体内的释药特性


药物因自身理化性质的影响,在给药后往往会按照一定的吸收、代谢、排泄规律来起到药效作用。对于缓释给药、治疗窗窄或易受消化酶、pH破坏的药物而言,传统的口服给药存在生物利用度低、副作用发生率高等问题。微囊通过将药物包裹在内部,起到了微囊外壳与内容药物的分阶段释放,从而起到改变药物原有释药特性的作用。


包裹在微囊中的药物释放、吸收进入人体需要经过两个阶段,首先是微囊囊材的破坏,继而药物透过囊材释放。许多对消化酶或pH敏感的药物在用药过程中会在到达药物吸收或靶向部位前因被破坏而失去药效。微囊通过选择在特定部位,或特定环境条件下降解的囊材可实现药物的定点或靶向释放。另外,选用溶解速率较药物溶出速率慢的囊材可有效延长药物的释放时间。


4.3 掩盖药物苦味及异味


微囊则通过囊材的隔绝,将具有苦味或异味的药物无法在口腔中过快释放,从而达到药物掩味的效果。很多中药口服制剂都具有异味与苦味,将中药制剂制备为微囊后,可有效避免因药物口感带来的用药顺应性差的问题。王光磊等[8]以聚丙烯酸树脂Ⅱ包裹牛樟芝总三萜有效掩盖其苦味。


4.4 使药物具有复合功效


微囊通过对反应过程的控制,可有效控制其囊体大小,囊体内除了包裹单一化合物外,还可根据药物特性或给药需求包裹多种具有协同作用的药物或促进剂,实现更高效、安全的给药。Li等[9]通过喷雾干燥得到壳聚糖/海藻酸钠复合了茶多酚和超顺磁性氧化铁的微囊,可有效实现靶向于肿瘤血管内的栓塞治疗,且释放时间可达100h。


5 结语


在药物制剂方面,微囊的缓释特性,可以稳定血药浓度,使药物能持续稳定得释放到治疗部位,减少用药次数。同时,微囊将药物包裹起来,可以降低药物的不良反应、掩盖不良口味及气味、提高药物稳定性。微囊技术不仅应用在小分子药物制剂的开发中,对于多肽、蛋白以及细胞药物同样具有保持其生物活性的作用,在提高生物利用度、保证药物有效性上有重要的应用价值。目前面临的是,微囊在工业生产中因工艺的扩大存在技术困难、成本较高、重现性差等问题,导致微囊化药物与临床应用之间还存在一定距离。因此,寻找新的囊材材料、多种囊材的结合使用、改善囊材的现有性质、研究新的制备工艺是微囊将来的重点攻破方向。


参考文献:


[1]干婷婷,江昌照等.微囊在口服药物制剂中的应用研究进展[J],中国药学杂志,2022,57(11):874-880.

[2]董雪,苦橙花精油活性研究及其微囊的制备[D],青岛科技大学,2022.

[3]苏峻峰,任丽,王立新.微胶囊技术及其最新研究进展[J].材料导报,2003(S1):141-144.

[4]李辉勇,王天帅,周南.明胶及其在智能型药物载体中的应用[J].明胶科学与技术,2014,34(02):95-104.

[5]袁晓露,李宝霞,黄雅燕,等.海藻酸钠微囊的制备及应用进展[J].化工进展:1-12.

[6]李贝贝.乙基纤维素在制剂中应用的研究进展[J].知识经济,2013(14):109.

[7]MAO T Y,YV H W,LU G,et al.Application and prospect of microencapsulation technology[J].China Elastom(弹性体),2018,28(2):75-79.

[8]WANG G L,CHEN C,WEI W Z,et al.Study on preparation of microcapsule loaded total triterpene from the antrodia cinnamomea by emulsion-solvent evapuration technique[J].Strait Pharm J(海峡药学),2019,31(2):5-10.

[9]CHAO L,BAO G L,CHUAN H Z,et al.Modeling and optimization of tea polyphenol-alginate/ chitosan magnetic microcapsules[J].J Mol Struct,2020,1208.doi:/10.1016/j.molstruc.2020.127827.


(中国粉体网编辑整理/青黎)


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