Transcript Microspheres and microcapsules

微球与微囊
Microspheres and microcapsules
一、定义 definitions
• 微球(microspheres)是指药物被溶解、分散或被吸
附在药物载体材料如高分子聚合物中而形成的骨
架型(matrix type)球形微粒。
• 微囊(microcapsules)是将固体药物或液体药物作囊
心物包裹而形成的药库型(reservoir type)球形微粒。
• 也可通称为微粒(microparticles)。微粒的粒径大小
不等，一般在1-300m，更大者可达800m。
二、载药微粒的作用
1．靶向性
2．缓释与控释作用
3．栓塞作用
4．降低刺激性
5．提高药物的稳定性
• 曲普瑞林 (triptorelin)是LHRH类似物之一, 其PLGA
微球由法国Ipsen公司开发, 1986年上市, 可缓释 1
个月, 是第一个多肽微球产品。
• 亮丙瑞林(leuprorelin)是LHRH类似物, 生物活性为
LHRH 15倍。其缓释 1个月的微球注射剂由日本武
田化学制药公司开发，于 1 989年进入美国市场。
• 随后有多种LHRH类似物缓释微球注射剂上市，如
布舍瑞林(buserelin)等。
• 疫苗微球传统的免疫手段系疫苗初次注射后，在一
定时间内，需再进行多次加强注射, 使人体获得尽
可能高的抗体水平,发挥可靠的免疫作用。
• 一次注射后, 抗原在体内连续释放数周甚至数月, 由
此产生持续的高抗体水平，可相当于疫苗多次注射
的脉冲模式释药。
• 第一个被WHO批准的一次性注射用疫苗是破伤风
类毒素微球注射剂。
四、微球/囊化材料
Materials for encapsulation
1．囊心物
• 囊心物（core materials）除主药外可以包括提高微
囊化质量而加入附加剂，如稳定剂、稀释剂以及控
制释放速率的阻滞剂、促进剂、改善囊膜可塑性的
增塑剂等。
• 囊心物可以是固体、也可以是液体。
四、微球/囊化材料
Materials for encapsulation
2．囊材 一般要求是：
（1）性质稳定；
（2）有适宜的释放速率；
（3）无毒、无刺激性；
（4）能与主药配伍，不影响药物的含量测定；
（5）有一定的强度及可塑性；
（6）具有符合要求的黏度、渗透性、溶解性等。
四、微球/囊化材料
Materials for encapsulation
3．常用的囊材
（1）天然高分子囊材
• 无毒、稳定、成膜性好。
• 明胶 gelatin：平均分子量1.5至2.5万的混合物
• 酸水解的明胶为A型明胶 等电点7-9
• 碱水解的明胶为B型 等电点4.7-5
• 明胶可生物降解，几乎无抗原性
• 常用量20-100g/L
四、微球/囊化材料
Materials for encapsulation
• 阿拉伯胶Arabica acacia
• 系由糖苷酸及阿拉伯酸的钾、钙、镁盐所组成。
• 常与明胶等量配合, 作囊材的用量20-100 g/L，也
可与白蛋白配合作复合材料。
• 壳多糖 Chitosan
• 由甲壳素脱乙酰化制得的一种天然聚阳离子多糖。
• 可溶于酸或酸性溶液，无毒、无抗原，在体内能
被溶酶菌等酶解，具有优良的生物降解性和成膜
性
四、微球/囊化材料
Materials for encapsulation
海藻酸盐Alginate
• 系多糖类化合物，常用稀碱从褐藻中提取而得。海
藻酸钠可溶于不同温度的水中，不溶于乙醇、乙醚
及其它有机溶剂，不同产品的粘度有差异。
• 因海藻酸钙不溶于水，故可用海藻酸钠。加CaCl2
可使之固化成球/囊, 常用量10g/L。
• 不宜热压灭菌，低温加热80℃、30分钟可促使海藻
酸盐断键；膜过滤除菌其粘度和分子量都不变。
四、微球/囊化材料
Materials for encapsulation
（2）半合成高分子囊材
• 羧甲基纤维素钠
• CMC-Na属阴离子型的高分子电解质，常与明胶配
合作为复合囊材，一般配成1-5g/LCMC-Na和30g/L
明胶，再按2；1混合。
• 醋酸纤维素酞酸酯
• 醋酸纤维素酞酸酯（CAP）在强酸中不溶解，可
溶于pH6以上的水溶液。可单独作为囊材，一般用
30g/L，也可与明胶合用。
四、微球/囊化材料
Materials for encapsulation
• 乙基纤维素 Ethyl cellulose
• 甲基纤维素Methyl cellulose
• 羟丙甲纤维素Hydroxylmethyl cellulose
四、微球/囊化材料
Materials for encapsulation
（3）合成高分子囊材
• 聚碳酯、聚氨基酸、聚乳酸(PLA)、聚丙烯酸树脂、
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)、 ε-己内酯与丙交酯嵌段共
聚物、聚合酸酐及羧甲基葡聚糖等。
• 其特点是无毒、成膜及成球性好、化学稳定性高，
可用于注射。
五、微球的制备 Preparation of microspheres
1. 加热固化法
• 系将药物与25％白蛋白水溶液混合，加到含适
量乳化剂的棉子油中，制成W/O型初乳。
• 另取适量油加热至100—130 ºC，也可根据药物
性质与释放速度要求不同，加热至160—180 ºC，
在搅拌下将上述初乳加入到热油中，继续搅拌
20分钟，使白蛋白乳滴固化载体，洗去附着的
油，干燥后即得。
五、微球的制备 Preparation of microspheres
2. 加交联剂固化法
• 将药物分散于载体材料材料的溶液中，加入交联剂
固化成凝胶状，再搅拌分散成微球分散系。
• 例 甲基炔诺酮微球
• 将药物分散到冷至0—4ºC血清白蛋白磷酸缓冲液中
(pH 7.5)，加入定量的戊二醛进行交联，以使蛋白
凝聚，然后，将此白蛋白溶液分散于搅拌中的有机
溶液中，形成微球，以含有Span—80的石油醚溶液
洗涤，真空干燥，即得甲基炔诺酮微球。
五、微球的制备 Preparation of microspheres
3. 液中干燥法
• 从乳浊液中除去分散相挥发性溶剂制备微球的
方法称为液中干燥法。
图 半乳糖苷酶PLA微球的扫描电镜图谱
六、微囊的制备
Preparations of microcapsules
分为物理化学法、物理机械法、化学法
（一）物理化学法
本法微囊化在液相中进行，囊心物与囊材在一定
条件下形成新相析出，故又称为相分离凝聚法
（phase separation coacervation）。其微囊化步骤
大体上可分为4步:
• 囊心物的分散
• 囊材的加入
• 囊材的沉积
• 囊材的固化
六、微囊的制备
Preparations of microcapsules
1．单凝聚法
• 单凝聚法（simple coacervation）是相分离法中的较
常用的一种，它是在高分子囊材（如明胶）溶液中
加入凝聚剂以降低高分子材料的溶解度而凝聚成囊
的方法。
• 原理：如将药物分散在明胶材料溶液中，然后加入
凝聚剂（可以是强亲水性电解质硫酸纳溶液，或乙
醇等），由于明胶分子水合膜的水分子与凝聚剂结
合，使明胶的溶解度降低，分子间形成氢键，最后
从溶液中析出而凝聚形成囊。
六、微囊的制备
Preparations of microcapsules
2．复凝聚法
• 复凝聚法（complex coacervation）系指使用两种带
相反电荷的高分子材料作为复合囊材，在一定条件
下交联且与囊心物凝聚成囊的方法。
• 可作为复合材料的有明胶与阿拉伯胶（或CMC或
CAP等多糖）、海藻酸盐与壳聚糖、海藻酸与白蛋
白、白蛋白与阿拉伯胶等。
六、微囊的制备
Preparations of microcapsules
• 复凝聚法的基本原理：以明胶与阿拉伯胶为例，
将 明 胶 溶 液 的 pH 值 自 等 电 点 以 下 使 之 带 正 电
（pH4.0-4.5），而阿拉伯胶仍带负电，由于电荷
互相吸引，交联形成正、负离子的络合物，溶解
度降低而凝聚成囊。
• 复凝聚法是经典的微囊化方法，它操作简便、易
于掌握，适合于难溶性药物的微囊化。
图 明胶与阿拉伯胶制备的空白微囊共聚焦激光扫描显微镜
照片（每小格代表1µm）。
A，用FITC(fluorescein isothiocyanate)标记明胶和未标记的阿
拉伯胶合用制备空白微囊的共聚焦激光扫描显微镜照片见；
B，用未标记明胶和RBITC(rhodamine B isothiocyanate)标记
的阿拉伯胶制备的空白微囊照片。
图 将分别用FITC标记明胶与RBITC标记的阿拉伯胶合
用制备的微囊共聚焦激光扫描显微镜照片（每小格代
表1µm）。
3．溶剂 – 非溶剂法
• 溶剂 – 非溶剂法（solvent-nonsolvent）是囊材溶液
中加入一种对囊材不溶的溶剂（非溶剂），引起
相分离，而将药物包裹成囊的方法。
• 常用囊材、溶剂与非溶剂：乙基纤维素/四氯化碳/
石油醚等。
• 药物可以是固态或液态，但必须对溶剂和非溶剂
均不溶解，也不起反应。
4．改变温度法
• 本法不加凝聚剂，而通过控制温度成囊。EC作囊
材时，可先在高温下溶解，后降温成囊。
• 用聚异丁烯（PIB）作稳定剂可改善微囊间的粘连。
• 典型的成囊系统：PIB/EC/环己烷组成三元系统，
在80℃溶解成均匀溶液，缓慢冷至45℃，再迅速
冷至25℃，EC可凝聚成囊。
5．液中干燥法
• 从乳状液中除去分散相挥发性溶剂以制备成微囊
的方法称为液中干燥法（in-liquid drying），也称
为溶剂挥发法。
• 液中干燥法的干燥工艺包括两个基本过程溶剂萃
取过程（两液相之间）和溶剂蒸发过程。
六、微囊的制备
Preparations of microcapsules
（二）物理机械法
1．喷雾干燥法 spray drying
• 原理：将囊心物分散在囊材的溶液中，再将此混合
液用喷雾干燥机干燥，当液体以雾状喷出时（干燥
机内专用装置），同时喷出的惰性热气流使液滴收
缩成球，进而干燥固化。
• 喷雾干燥法的工艺影响因素包括：混合液的黏度、
均匀性、药物与囊材的浓度、喷雾的速率、进、出
口温度等。
2．喷雾凝结法
• 将囊心物分散在熔融的囊材中，再喷于冷气流凝
聚成囊的方法，称为喷雾凝结法（spray
congealing）。
• 常用的囊材有蜡类、脂肪酸、和脂肪醇等，它们
在室温下均为固体，而在较高温度下能融。
3．空气悬浮法
• 空气悬浮法（air suspension）也称流化床包衣法,系
利用垂直强气流使囊心物悬浮在包衣室中，囊材溶
液通过喷嘴喷射于囊心物表面，使囊心物悬浮的热
气流将溶剂挥干，囊心物表面便形成囊材薄膜而得
微囊。
• 本法制得的微囊粒径较大，35-5000micron。
• 常用的囊材：多聚糖，明胶，树脂，腊，纤维素衍
生物及合成聚合物。黏结时可加入滑石粉、硬脂酸
镁等润滑剂。
六、微囊的制备
Preparations of microcapsules
（三）化学法
• 利用在溶液中单体或高分子通过聚合反应或缩合
反应，产生囊膜，制成微囊，这种微囊化的方法
称为化学法。
• 本法的特点：不加凝聚剂，常先制备成W/O型乳
浊液，再利用化学反应交联固化。
1．界面缩聚法
• 界面缩聚法（interface polycondensation），是
在分散相（水相）与连续相（有机相）的界面上
发生单体的缩聚反应。
2．辐射交联法
• 该法将明胶在乳化状态下，经Co60射线照射发生
交联，再处理制得粉末状微囊。
• 特点是：工艺简单，不在明胶中引入其它成分。
七、微球与微囊的表征 Characterization
1．形态、结构与粒径
2．影响微球／囊粒径的因素
3．微球／囊中药物的释放机制
4．影响微球／囊药物释放速度的因素
5. 微球与微囊中药物的载药量与包封率
文献调研与复习题
1. 文献调研：微球与微囊的研究进展
2. 掌握微球与微囊的定义与作用
3. 掌握微球与微囊的典型制备方法