1、溶剂挥发法制备微球的研究 摘要 :微囊化过程中通过蒸发 技术 去除疏水性聚合物溶剂 ，及 用生物降解的聚合物 和 羟基酸共聚物 来制备 微球和微囊近年来已被广泛报道。聚乳酸（ PLA）和 聚乳酸 -羟基乙酸（ PLGA)微球的性能已被广泛的研究。 包括水溶性化合物蛋白质和肽的 包封给 研究人员提出了严峻的挑战 。 这 些 实体 的 成功 包封 需要微球高载药， 通过包封 法 来 防止蛋白质降解，和 从 微球 中进行 可预测的释放药物化合物。 为了实现这个 目标，多乳液技术和其他创新 性 修改 形成了 常规溶剂蒸发 法 。 关键词 ： 微球；溶剂蒸发；水溶性化合物；肽；蛋白质；多乳液 介绍 ：
2、根据 聚合物的生物相容性 ，用 溶剂蒸发法生产聚乳酸（ PLA），和 聚乳酸 -羟基乙酸 （ PLGA） 微球 已被广泛研究 。 在溶剂蒸发过程中，聚合物被溶解在一个合适的 有机 溶剂中， 然后 药物被分散或溶解于该聚合物溶液中。所得到的溶液或分散液乳化在水性的连续相 中 以形成离散的液滴。微球的形成 中 ，有机溶剂必须先扩散到水相中，然后在水 /空气界面蒸发。随着溶剂的蒸发，适当的过滤和干燥后，可以得到微球硬化和自由流动的微球 。 溶剂蒸发法已被广泛用于制备许多不同的药物 的 PLA 和 PLGA微球 。 影响微球的特性 的 几个变量已经确定，包括药物的溶解 性能 ，内部形态，溶剂 类 型、
3、扩散速率、温度、聚合物组合物 和 粘度，和载药 。 所用溶剂挥发法的有效性取决于在颗粒内的活性剂的成功截留，这个过程是 制备 不溶性或难溶性药物最成功的 方法。 很多 具有 不同理化性质 并能 配制成聚合物 微球的 的药物， 有 抗癌药物，麻醉药物，局部麻醉药，类固醇，生育控制剂 。 可生物降解的聚合物基质蛋白 穿过 曲折的充满水的路径扩散 ，及穿过聚合物基质或通过矩阵侵蚀 释放出去。 溶剂蒸发技术的进展已允许水溶性 强的 药物 、 活性化合物如胺类药物 ， 蛋白质，肽 ,和疫苗成功的运用 ， 本文将总结溶剂蒸发技术的进展，和由该方法产生的可降解微球相关特性 。 图 2.有机相体积对平均粒径的
4、影响。实验是在两个不同的 HPMC浓度进行（ H） 0.8%和（ X） 1.6%（ w/v），搅拌速度为 800 rpm和水相体积 250ml. 2. 溶剂 蒸 发法制备微球的研究 2.1 常规 O/W 包封 在过去的 25 年 ，制备 药物化合物 PLA 或 PLGA 微囊 的 溶剂蒸发法已被广泛研究。 此方法的前提是在水相中的聚合物溶液 先进行 乳化 。 一种方法示意图如图 1 所示。不混溶液体 的 搅拌生 成 O/W 乳液 。该药物 的物质 是分散 在 或 溶解在 聚合物 /溶剂系统 中 或被 包裹 在乳液的 分散相 里。 继续搅拌，直到溶剂 分区 进入水相，并通过蒸发除去。这一过程 导
5、致 含有的活性基团的微球硬化 。 几种方法已被用来实现连续相油相的分散。最常见的方法是使用一个螺旋桨式叶片连接到一个变速马达。 随着发动机转速的增加，由螺旋桨诱导的高剪切 力导致 分散液滴尺寸减小。 均 质化也被用来产生一种乳液。这种均质剂分散体系 装备由 一个定子和转子式叶片连接到一个高速变频电机配备。 自从 高剪切用于生产乳液，所得到的产品具有比由常规搅拌产生的乳液更小的颗粒尺寸 。 其他方法 有 微射流均质 机 均质、 超声和电位分散 法 产生微乳 。 2.2.工艺参数对水溶性差的微球的理化性质的影响 O/W乳化溶剂蒸发 法 已被成功地用于 包封 水溶性差 的 药物包括氯丙嗪，强的松龙，
6、氢化可的松。表面活性剂的比例 、 溶剂的蒸发速率 、溶剂 类 型 、 和聚合物分子量对理化特性 、 封装效率 、及 从可生物降解微球的难溶性药物释放 的 影响已报道 。 Sansdrap and Moes 调查 了一个难溶性钙通道阻断剂 ， 硝苯地平微球 的 几个工艺参数的影响，包括搅拌速度、表面活性剂浓度、有机相的体积和载药 量 。这些参数对微球粒径分布，药物含量，和释药的影响 被报道 。水相中 的分散剂 羟丙甲纤维素的 变化范围 为 0.4% 2.4%， 并且 发现 它的 平均粒径从 28.5mm减少到 12.9mm。 同样，发现当搅拌速率增加，该微粒变小，粒径分布减少。 研究人员 得出结
7、论， 高水平的 HPMC、搅拌速率、精力充沛的条件有利 于 有机相的 最大分裂 。 用 平均直径的减少 测量作为 一个有机相体积的增加功能，如图 2 所示。 随着溶剂体积增大，微球的平均粒径减小。 基于 乳液内部相的粘度 增减变化 ，这些结果 被 解释 ，正如 聚合物的重量保持恒定。颗粒大小 对 载药 14%的微球的 影响的释放曲线 如 图 3 所示。 平均粒径为 12 和 18mm 的 微球， 在 初始 5 小时内表现出 载 药的 10%的 初始释放 . 较大的微球 150 小时 后释放 ， 随后400 小时后药物线性释放 80%。 12mm 和 18mm 的 初始释放，有机溶剂进入水相的扩
8、散速率强烈影响有机溶剂相的聚合物的析出 速 率 。 有机溶剂的低水溶性导致缓慢的聚合物沉淀，这有利于完整分区的药物进入水相。 为了 增加微球的载药量，通过加入水溶性有机溶剂 进入 系统的有机相 。 图 3.颗粒大小 分别为 ：（ N） 11.7 毫米，（ ） 17.5 毫米和（ H） 83毫米 的载药 14%的微球 的 的释放曲线 。 图 4.微球形成示意图。 李和同事建立了一个数学模型，表示在微球的形成过程中的传质过程包括两个 变量，即 内在变量， 即 溶剂聚合物的相互作用参数，和外在变量， 即 分散相 /连续相比，分散相组成和温度 。 该模型认为，分散相和连续相分开，如图 4 所示。 该系
9、统的理化性质传 送 参数 ， 包括溶剂 -非溶剂 体系 与溶剂 -聚合物体系 的 扩散系数，或包括聚合物 溶剂，溶剂 -非溶剂和非溶剂 -聚合物相 的 相互作用参数。 该模型是使用鲑鱼降钙素 PLGA 微球系统测试（ SCT） ，这个系统 用二氯甲烷作为溶剂，甲醇为 助 溶剂，油酸钠溶液为非溶剂。 结果表明预测和实验数据 是一致 性。 最近，孔蒂等人 ， 评估了 用 溶剂蒸发 法 制备 包载 吲哚美辛 的 PLGA微球 的 三个工艺参数 。 研究了连续相、乳化搅拌速度和分散相对连续相比的聚乙烯醇浓度 的 影响。 结果发现，低 当 （ 0.5%）量的 PVA用于系统 时 ，包封率 大小 依赖于乳
10、化搅拌速度 ， 药量从 17.5%变到90%。 溶剂挥发法制备微球的溶剂 消 除率影响微球的理化性质。 Izumikawa 等人发现通过减压溶剂蒸发或大气条件下 的 溶剂蒸发法制备的孕酮微球 在 物理特性和药物释放曲线 上表现显著 差异。减压溶剂蒸发法所制备的微球 （ RSE）的 产量和 包封率比大气下 溶剂蒸发法制备 的微球 （ ASE） 要好。 这些微球 通过 电镜扫描检查 其 表面形 态发现 ASE 微球 表面 多孔 而且很 粗糙。 相反，由 RSE 方法所产生的微球有一个明显的光滑表面 。 ASE 法制备的 微球 的 X 射线衍射扫描 过程如 图 5 所示 。 ASE 方法制备的 30
11、%载药微球 ， 除了结晶聚（ L-乳酸）的 峰 ，还有 结晶孕酮 的 峰。 RSE 方法制备的 微球，另一方面因结晶 PLA 没有出峰，这表明 PLA 只有在非晶状态存在。此外， RSE 法制备的 微球 与 结晶的孕激素 相 对应 也没有出 峰，这表明药物分散在 非结晶 聚合物网络 里。 假定聚合物结晶在降低压力下溶剂去除 太 快。 图 5.X 射线粉末衍射扫描加载的聚（ L-乳酸）孕酮微球：（ a） PLA粉 末 ；（ b）结晶孕酮；（ C） 用 大气溶剂蒸发法制备 的含 5%孕激素的 微球； 采用大气溶剂挥发法制备的 含 （ 30%）孕酮 的 微球；采用减压溶剂挥发法制备 的含 30%孕酮
12、药微球； 减压溶剂挥发法制备 含40%孕酮 的 微球。 聚合物基质的结晶度 对 微球的药物释放 有显著的 影响，如图 6 所示 。 两种微球的 药物释放率 随载药量的增加而增加。 对于 ASE 制备的微球，在初始阶段 有一个 快速释放，其释放速率比 RSE 制备的 微球 的释放速率 更 快 。 图 6.低压溶剂挥发法制备的缓释微球及 大气溶剂挥发法 制备的微球的孕酮的释放 。孕酮量：（ 5%）；（ 10%） ；（ 20%） 。 贾利勒和尼克松 针对 PLA 聚合物的分子量 与 苯巴比妥的释放动力学 的 相关关系 。 用三种不同分子量和四个不同核心聚合物比 率的PLA 制备含 苯巴比妥（ PB）
13、 的 微囊。苯巴比妥从这些微球的释放主要依靠 扩散控制，但 膨 胀和侵蚀也有助于释放过程。 2.3 残留溶剂 药物制剂 的 残留溶剂，包括微球，由于这样的残留物的毒理学风险 ，受到 越来越多的关注 。在 乳化溶剂挥发法中常用的微囊化溶剂，如二氯甲烷或氯仿，作为一种残留在微球 里 的有机挥发性杂质。目前，USP XXIII 概述了残留溶剂的限度。 对二氯甲烷的极限是 500 ppm，和氯仿的极限是 50 ppm。为 确定在微球制备 中 溶剂残留 量 ， Bitz and Doelker 用顶空气相色谱法测定乳化溶剂蒸发或喷雾干燥制备 的 微球的 残留溶剂总量 。 用旋转蒸发器（ 348c， 20
14、 kPa）从微球 里 去除 二氯甲烷， 和微球真空下保存三天。 研究人员发现， 对 所有样品的测试 ，残留的二氯甲烷浓度 都在 500 ppm 以 下，但制备微球 的 氯仿超过溶剂残 留量 的 推荐 浓度 。 气 相色谱分析 法 已被其他研究人员用 来 确定微球中 的 残留溶剂 。 3.水溶性化合物 ， 蛋白质和多肽 的 微胶囊 。 3.1 无水系统 水溶性药物通过常规的 O/W 溶剂蒸发法的 包 封，通常会导致药物从有机相快速分 布 ，并进入水相， 导致微球很少或没有药物加载。为了 规避这个问题 ， 创新 性 修改传统的 O/W 型 溶剂蒸发法已被报道。无水系统，它是由一个有机聚合物相乳化在
15、不混溶的油 中组成 ，已被用于生产的 O/ O 型的微球。 无水系统 明显降低药物 进入 连续相的 分布 趋势。 表明 药物不溶于油 相的。 Sturesson 和 他的 同事用 油包油系统 生产马来酸噻吗洛尔 PLGA 微球。 以乙腈为溶剂 的药物和聚合物和麻 油 被用于 连续相 ，吐温 80 可用 作乳液稳定剂。 PLGA /药物溶液 被 逐滴加入到麻油 里 ，并大力搅拌。 为了进一步减小颗粒尺寸，系统处理。继续搅拌，直到乙腈蒸发 后 收集微球。 微球用正己烷 冲洗 去除残余油。药物从微球释放是三相 图， 如图 7 所示 。 最初，一个突发 被观察， 由于药物 的 释放位于微球表面 的附近
16、 。随后 是 一个缓慢释放 时期 ，这是由于微球 的 降解和微球 中 药物的扩散。 第三个阶段被描述为二 级释放 ，并归因于聚合物基质的增溶和侵蚀的增加。药物的初始释放量随着聚合物浓度的增加而降低。这种类型的类似 释放特性 已被其他研究人员报告 。 图 7.噻吗洛尔 从 PLGA 粒子的释放显示三相行为及在制备 PLGA 浓度 的 影响：（ H） 5%PLGA（ S） 10% PLGA，（ 3） 20%PLGA。 王和同事研究了 配 方 对 牛血清白蛋白从 PLGA 微球 控 释的的影响。 用 O/O、 O/W，或 W/O/W 乳液技术制备牛血清白蛋白微球与不 含卡波姆 951（卡波姆 951
17、） 的 (聚 DL-乳酸羟基乙酸共聚物 ） 微球 和研究白蛋白在体外的释放 。 分别 用 O / O， O / W，或（ W / O） / W 乳化方法 制备的 微球的粒径 分别为 500mm， 25-100mm，或 10-20mm。真空干燥 法 制 成的 （ W/ O） /W 微球 可观察到 白蛋白释放 的 最大 突跃 。这种 突跃 的效果 可用 冻干制备微球 方法 消除。 用 O/W 乳液方法制备的有 卡波姆 951 的微球比那些没有卡波姆 951 的微球有 较高的初始释放速率。在 O/O,O/W，或（ W/ O） /W 的方法 制备的微球中 白蛋白可以持续 释放 54， 36，或 34
18、天 。 研究者得出结论，微球蛋白的释放可以通过制备方法来控制。 含有甘氨酸及其 多肽 （二甘氨酸， 三 甘氨酸， 四 甘氨酸，和 五甘氨酸）的 PLGA 微球 通过 O / O 技术制备 。 内相 是 微米化甘氨酸 多肽 悬浮在聚乳酸和丙酮溶液 里 。外相是含有 0.3%（ v/v）失水山梨醇油酸乳化剂 的 矿物油 组成 。 升 温至 358 一段 时间，让溶剂蒸发。 过量正己烷倒入微球悬浮液 并 搅拌一小时，微球硬化收集 。 考察了 分散相 PLA 浓度、乳化剂浓度、乳化时间等因素，结果见表 1。对甘氨酸和二甘氨酸微 球的释放特性分析显 示， 它的 释放 通过基质控制 扩散过程 为主，通过 扩散路径的孔隙率控制释放速率。 三 甘氨酸和 四 甘氨酸微 球控释释放 与已知溶解度差 的 化合物 是 一致 的。
