纳米给药系统的综述

纳米给药系统的综述 纳米给药系统的综述 07级药学二班 王靓 2301070221 摘要：本文就NDDS特点，制备方法、质量评价以及应用，国内外研究进展等方面作简要综述。 关键词：纳米给药系统(nanoparticle drug delivery system, NDDS)，纳米粒(nanoparticles，NP)，纳米球(nanospheres，NS)，纳米囊(nanocapsules，NC)，纳米脂质体(nanoliposomes，NL)，纳米级乳剂(nano-emulsion．NE)，制备工艺方法，质量评价，应用 近年来，人们发现，一些原本在体外实验中筛选出的很有希望的药物，大部分在I期临床甚至是临床前的研究中即被淘汰。这些药物被弃用的主要原因有：1.由于吸收差、代谢或清除迅速而导致难以达到有效血药浓度（如肽类，蛋白等）。2.副作用较大的药物在非作用组织中广泛分布。3. 药物水溶性差而无法用于静脉给药。4.药物在血浆中的浓度范围波动较大。因此，开发新的药物输送系统在新药的研发和应用过程中，占有越来越重要的地位，而纳米给药系统（习惯称为药物纳米粒）的出现，也正为解决这些问题提供了可能。所谓药物纳米粒是近年来药剂学领域研究颇为活跃的一系列新型超微小给药系统的统称，其粒径大小多在10~500nm之间。正是因为纳米粒具有的超微体积及特殊结构，纳米给药，这一在药剂学领域研究颇多新型药物递送体系, ,在控释、缓释、靶向给药以及黏膜、局部给药中,可达到提高难溶性药物与多肽药物的生物利用度,降低不良反应的效果,在基因工程等领域中也显示出独特的优势。（1） 纳米给药系统(nanoparticle drug delivery system, NDDS)是指药物与药用材料形成的粒径为1～1 000 nm的纳米级药物输送系统(DDS)，包括纳米粒(nanoparticles，NP)、纳米球(nanospheres，NS)、纳米囊(nanocapsules，NC)、纳米脂质体(nanoliposomes，NL)、纳米级乳剂(nano-emulsion．NE)等。 由于纳米尺度下的DDS及其所用材料的性质、表面修饰等，NDDS在实现靶向性给药、缓释药物、提高难溶性药物与多肽药物的生物利用度、降低药物的毒副作用等方面表现出良好的应用前景，因而成为近年来药剂学领域的研究热点之一。1976年Birrenbach等人首先提出了纳米粒和纳米囊的概念（2）；1977年Couvreur等人发现NP能够进入细胞并具有容酶体趋向性（3）；1978年Kreuter等人用NP进行了疫苗载体的研究（4）；1979年Couverur等人用NP进行抗癌药物载体的研究，到20世纪90年代NP的研究以成为药学领域的研究热点之一。我国内地20世纪80年代末以文献综述的形式对NDDS进行了介绍，当时将nanoparticle称为毫微粒。90年代初开始实验研究，至90年代末称之为纳米粒(NP)及纳米球(NS)、纳米囊(NC)，至今发表相关研究报告200余篇。（5）。本文就NDDS特点，制备工艺方法、质量评价以及应用，国内外研究进展等方面作简要综述。 1 NDDS的类型，特点及制备方法 1．1聚合物纳米粒（Nanoparticle Polymer, NP） 聚合物纳米粒(polymeric nanoparticles)拥有许多传统药物不具备的优点如作为药物载体具有稳定性好、载药量高的优点,通过修饰能主动靶向于特定的器官、组织和细胞，可分为非生物降解和生物降解两种类型。由于非生物降解型聚合物在体内具有累积效应, 所以目前的研究重点更注重应用生物可降解型材料。 合成的可生物降解聚合物NP是研究最早、目前研究最多的NDDS，其主要特点是：生物相容性好，对内皮网状系统(RES)、肿瘤、炎症等部位有生物靶向性，可被机体内的脂酶生物降解后缓释药物并能降低药物的毒副作用，材料降解后可被机体清除等，尤其适合于包载脂溶性药物。常用的聚合物材料有聚乳酸(PLA)、乳酸乙醇酸共聚物(PLGA)、聚氰基丙烯酸烷酯(PACA)等。此类NP的制备方法以乳化-溶剂挥发法为主，如以PLGA为材料，分别以聚乙烯醇(PVA)和Poloxaner 188为乳化剂制得复乳．再以旋转蒸发挥去有机溶剂制得胰岛索PLGA-NP(6)。 近年来, 在药物控释、靶向器官和组织、用作DNA 载体进行基因治疗, 以及运送蛋白质、肽类和基因口服给药途径等诸多方面, 人们已利用生物可降解聚合物纳米粒开展了大量的研究。（7） 目前, 可用于纳米药物载体研究的生物可降解聚合物除了包括人工合成的聚合物如: 聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸共聚乙醇酸(PLGA)、聚已内酯(PCL)、聚氰基丙烯酸烷基酯、聚羟基丁酸、聚原酸酯和聚酐外, 还包括多肽以及壳聚糖、明胶、海藻酸钠等天然高分子聚合物, 以及其他亲水性生物可降解聚合物。这些聚合物一般具有以下特点: ①良好的生物降解性; ②良好的生物相容性, 无毒, 不致畸, 且降解反应生成的低聚物和最后产物对细胞无毒害作用; ③控释体系可与大多数药物稳定共存。 关于其制备方法，Birrenbach等（8） 于1976年，以双（2-乙基己基）磺基丁二酸钠为单体，经γ-射线引发的聚合反应制备了一种可用于免疫佐剂的亲水性胶团，同时提出了固体聚合物纳米粒的概念。由于非降解性材料具有潜在的生物毒性，Courvreur等[9]于1979年以聚甲氰基丙烯酸酯为材料，制备了能定向于溶酶体的可生物降解PN，与脂质体和普通脂质纳米粒相比，PN克服了前者体内稳定性差的缺点，在医药和生物工程领域受到了广泛的重视。Cappel等[10]通过单体聚合法制备了聚甲基-甲基丙烯酸酯和聚丁基-氰基丙烯酸酯两种PN，并经体外实验重点研究了其透皮促进效果，发现两种PN均可增加以甲醇为模型的亲水性物质的经皮透过率。Santos-Magalhaes等[11]以界面沉积法制备了包含青霉素的聚乳酸-聚乙醇酸共聚物纳米粒，所得粒子的粒径为224nm，包封率达到85%。通过体外药物代谢动力学研究显示，虽然PN与纳米乳相似，并未对抗生素表现出保护作用，但该粒子系统的高稳定性表明其很有希望发展成为水溶性药物的载体。尹宗宁等[12]选用α-氰基丙烯酸正丁酯为单体，经乳化聚合法制得包封率93.75%，平均粒径101nm的胰岛素聚α-氰基丙烯酸正丁酯纳米囊，经皮下给药可观察到最长可达一周的降血糖作用。 归纳起来，生物可降解聚合物纳米粒的制备方法 1.1.1 聚合反应法(polymerization methods) 本法可分为乳化聚合法和界面缩聚法, 主要用于聚氰基丙烯酸烷酯或聚戊二醛等纳米粒的制备。乳化聚合法是将不溶性单体于水中乳化, 使其在水中OH离子的自发诱导下发生非离子聚合。由于聚合速度主要与介质的pH 值有关, 为减慢反应, 乳化反应通常在pH 2~3 的酸性介质中进行。另外, 表面活性剂的种类对纳米颗粒的粒径、空隙率、载药量也有一定影响。研究表明, 与用吐温- 20 或立体位阻稳定剂(右旋糖酐)等表面活性剂修饰制备的纳米颗粒相比, 非离子表面活性剂如poloyamer/poxamine类或polysorbates 等能明显减少纳米药物的粒径[13]。界面缩聚法是在分散相(水相)和连续相(有机相)界面上发生单体的聚合反应, 特别适用于脂溶性药物, 且载药量较高。段明星等[14]以氰基丙烯酸异丁酯包裹胰岛素, 所得纳米粒平均粒径为260nm, 包封率达80%以上. 1.1.2 溶剂挥发法(solvent evaporation method) 此法又称为液中干燥法, 常用于PLA、PL GA等聚酯类纳米粒的制备。首先将聚酯材料及难溶性药物溶解或分散在氯仿、乙酸乙酯、二氯甲烷、甲醇 或丙酮等有机溶剂中, 然后在水中乳化成稳定的o/w型乳剂。此过程需表面活性剂或乳化剂, 如明胶、聚乙烯醇(PVA)、吐温- 80, 泊洛沙姆18 8 等的参与。最后, 通过减压蒸发或搅拌除去有机溶剂即可获取纯的纳米颗粒。研究发现, 在温度等因素不变的情况下, 聚合物单体的浓度、注入速度和注射针头孔径都对纳米颗粒的粒径有显著影响[15]。 1.1.3 盐析或乳化分散法(salting out or emulsification-diffusion method) 以PVA 为乳化稳定剂, 将电解质或非电解质饱和的PVA 水溶液与包含聚合材料及药物的丙酮溶液逐渐混合并不断搅拌, 由此形成的o/w 型乳剂与足量的水接触后, 丙酮将扩散到水相并诱导形成纳米粒。此法不使用含氯有机溶剂或表面活性剂,可以在很大程度上降低对环境和机体的有害影响。Allemann 等[16]用本法制备的载有精神抑制药savox- epine 的PLA 纳米粒, 包封率达95%。通过控制纳米粒的粒径和载药量, 可调整药物的释放时间从数小时延长至30 天。乳化分散法与盐析法类似, 先用微溶于水的有机溶剂(如苯甲醇)将聚合材料溶解, 再加至含有药物和稳定剂(如PVA)的水相中进行乳化, 待乳化完全后再加入足量的水, 使有机溶剂扩散到外相(水相)中去, 即得: 此法适于聚酯类材料。Konan 等[6]采用本法分别以PLA 和PLGA为载体, 制备了内消旋-四-(4-羟苯基) 卟啉[meso-tetra(4- hydroxyphenyl) porphyrin]纳米粒, 平均粒径小于150nm, 最高包封率大于90%。 1.1.4 高压乳匀法(pressure homogenization- emulsification method) Lamprecht 等[17]在搅拌下将抗精神失常药物咯利普兰(rolipram)溶于含PCL 的二氯甲烷中, 然后倒入溶有表面活性剂(PVA 或胆酸钠)的水相中, 通过高压乳匀机循环乳化, 再通过减压法蒸除有机溶剂, 由此析出的载咯利普兰纳米粒的体外突释量为25%~30%, 2 天后还能观测到药物的持续释放。 1.1.5 超临界流体技术(supercritical fluid technology) 传统方法大多要用到含氯有机溶剂或对人体有害的表面活性剂, 而超临界流体技术所用的溶剂不污染环境, 对人体无害, 而且所制备的纳米粒纯度很高。超临界流体快速膨胀法(rapid expansion of supercritical solution method, RESS) 系将溶有聚合物和药物的超临界流体从喷嘴喷出, 使流体快速膨胀, 溶解能力急剧下降, 聚合物和药物凝结为微粒或亚微粒析出。用RESS 法制得的微粒不含有机溶剂、纯度高, 若聚合物的分子量小于10000, 则药物能均匀分布在聚合物基质中。但能溶解在超临界流体中的聚合物较少, 限制了RESS 法的发展与应用。超临界抗溶剂法(supercritical anti—solvent method, SAS)则是将药物与聚合物溶于适当的有机溶剂中, 在高压下充入足量的超临界流体作为抗溶剂。由于有机溶剂因溶有超临界流体而对聚合物和药物的溶解能力急剧降低, 进而使包裹药物的聚合物微粒析出。除去有机溶剂, 减压收集得载药微粒。在一种改进的SAS 法中, 将溶有聚合物与药物的有机溶剂通过喷嘴喷人超临界流体中, 从而得到聚合物微粒。该法也称为气体抗溶剂技术(gas antisolvent- technique, GAS)。Elvassore 等以不同比例的PEG 和PLA 共聚物为载体, 用GAS 法制备了牛胰岛素纳米粒, 平均粒径为400~600nm。体外释放实验表明, 当选用低分子量PEG 时, 可得到能持续释放2 个月的纳米粒; 而选用高分子量PEG 时,制得的纳米粒有明显的突释现象。 1.1.6 等电临界法(equipotential critical method) 将一定浓度的O- 羧甲基甲壳胺(0- CMC)与0.5%的表面活性剂PluronicF 68 及一定量的药物混匀,加入等电点调节剂NH40H, 用分光光度计控制体系的pH 值至等电临界点, 加入4%二醛水溶液, 交联1 小时后, 加人反应中止剂, 将产物超滤后, 冷冻干燥, 4℃冰箱保存备用。 1.1.7 蒸发沉淀法(evaporative precipitation into aqueous solution method, EPAS) Chen 等报道了一种可用来制备水不溶性药物纳米粒的方法- - EPAS 法。先将药物溶解在有机溶剂中, 通过雾化装置喷射到适宜温度的含亲水性稳定剂的水相中, 高强度的雾化能快速蒸发掉雾滴中的有机相, 使药物迅速析出, 再通过喷雾或冻干制得干燥的载药纳米粒。 1.1.8 离子促凝胶化法(ion induced gelatinationmethod) 近年来用亲水性聚合物制备载药纳米粒的报道日益增多。Calvo 等[11]用离子促凝胶化法, 以壳聚糖及聚环氧乙烷(PEO)或环氧乙烷—环氧丙烷共聚物(PEO- PPO)为材料, 制备了载蛋白质纳米粒。将含有壳聚糖与PEO 的水相与另一含有多聚磷酸钠的水相混合, 以静电作用促使壳聚糖凝胶化, 生成微小粒子。袁弘等[12]分别制备了载胰岛素的海藻酸钠纳米粒和壳聚糖纳米粒, 粒径分别为100 和130nm, 包封率分别为89.3%和92.1%。 1.2天然纳米粒(Natural Nanoparticle, NN) 天然高分子材料具有低毒、生物相容性好、来源广等优点，是NDDS的良好材料.该类纳米粒可供选择的制备材料范围广，如白蛋白、壳聚糖、纤维素等均有研究报道。 不同材料的NP制备方法不同。Scheffel使用热变性法制备了白蛋白纳米粒。通过加热含有细小白蛋白水溶液液滴的油性乳液，诱使蛋白质发生变性而得到，热变性法的明显缺点是只适用于对热不敏感的药物。后来采用溶剂/脱溶剂法制备的明胶纳米粒，是通过浊度计控制下，向明胶水溶液中加入脱溶剂，以戊二醛等化学交联剂固化得到，虽然此方法条件温和且可在水性溶液中直接得到纳米粒子，但是不可避免的引入了毒性物质（交联剂等），为后续步骤增加了困难。Campos等以壳聚糖为包封材料，通过离子成胶技术制备了可用于眼部给药的环孢素纳米粒，并证实该纳米粒可将药物输送至眼周围组织，而不会损害眼内结构。 1.3纳米脂质体(nanoliposomes，NL) 普通脂质体是微米级类脂质双分子层结构，大小于1～100μm之间。如果在脂质体的类脂质双分子层中加入适当表面活性剂，则可形成纳米脂质体。（18）确切的讲，纳米脂质体（nanoliposome）是指粒径小于100nm的脂质体结构，多为单室结构，由于其粒径处于胶体范围，属高分散均匀状态，具有稳定性高，外观色泽透明，具有丁达尔现象。（19）这种结构能够携带各种亲水的、疏水的和两亲性物质，使它们分别被包封进入脂质体内部水相、插入类脂双分子层或吸附连结在脂质体的表面，可作为药物载体或活性成分载体，将被包封的活性物质直接输送到选择的细胞上发挥药效作用。 早在1981年，Zumbuehl[20]等就利用简单的透析方法制备了可用于携带药物，粒径在40~180 nm之间的单室脂质体。Cavalli[21]等又以吩噻嗪和硝苯地平为模型药物，分别制备了两种药物的硬脂酸纳米球，发现药物可以在纳米球亲脂性内核中以非晶态稳定存在一年以上，初步证实了纳米球可用做口服给药的载体。纳米粒具备长循环和立体稳定的特点，可以避过内皮网状系统和巨噬细胞对药物的吞噬作用，提高了靶向性，延长药物在体内的停留和作用时间，对于改善药物在体内的吸收、分布和代谢过程具有极为重要的意义。 郭健新等[22]在纳米脂质体的基础上，通过处方筛选，制备了特殊的环孢素“柔性”脂质纳米粒。这类纳米粒“在与皮肤角质层接触时，会使角质层因失水而呈现与药物浓度梯度无关，而与皮肤中水的浓度梯度有关的水合力作用，使脂质体有充分的变形性，能显著增加药物的经皮渗透。”[23]这一研究为经皮给药系统的研制与开发提供了一种新的思路。 纳米脂质体由于粒径处于纳米级范围，具有突出的纳米效应，即小尺寸效应和表面效应。小尺寸效应意味着其穿透生理组织屏障能力很强，渗透力增强，可有效携带活性物质进入靶组织发挥功效作用。 表面效应是指物质经纳米化处理后，形成的小粒子数目，以及粒子表面原子数量成千上万倍增多，其遮盖力、附着性很强，也极大增加了活性物质与细胞的接触面积，更多的处于表面的活性物质原子能够参与功效反应。（24）对于药物和化妆品来说，意味着可以使用较小的纳米化活性物质剂量，达到高剂量非纳米化时使用量的效果。这一特点不仅仅意味着生产商可以节约昂贵活性物质的成本，更重要的是对于使用者来说，不仅获得了提高的使用效果，而且因为减少了药物的剂量，降低了药物毒性，增加了使用者安全性。 纳米脂质体除粒径小于普通脂质体外，还具有高度的自身形变性，尤其适合于作为透皮吸收、粘膜给药的载体。如将胰岛素制备成柔性纳米脂质体，小肠直接给药实验中，纳米脂质体能够促进胰岛素的吸收，发挥降血糖作用；而小肠同样剂量给以胰岛素溶液却没有降血糖的作用，初步证实了纳米脂质体可以促进胰岛素小肠吸收，对胰岛素活性有一定的保护作用。（25） NL的制备方法与脂质体相似，一般采用逆相蒸发-超声分散法，制备时先将磷脂溶于有机溶剂中，加人含药的缓冲溶液，制备初乳，旋转蒸发除去有机溶剂，再加入缓冲溶液超声制成NL(26)。也可以将水合成乳的混悬液用微孔滤膜过滤，制备成粒度适宜的NL。微孔滤膜过滤可在温和条件下使脂质体破碎和重建，过程可控性更好。(27) 1.4固体脂质纳米粒(solid lipid nanoparticles，SLN) SLN是一种以内源性生理物质一长链饱和脂肪酸(硬脂酸)为材料制成的NP，在体内有固定的降解途径。生物相容性好，比合成的高分子材料安全性好；在室温下为固体，理化性质稳定，可以克服脂质体、类脂体、乳剂等不稳定性问题；制备工艺简便，易于工业化大生产。因此，SLN是一种较有前途的新型药物载体。 与LN相比，SLN选用了常温下呈固态的类脂材料，经不同方法制备得到固态亚微米级颗粒。由于SLN的热力学稳定性较普通的LN及脂质体高，同时，亲脂性药物被包封于固态骨架之中，活动性受到限制，因而使SLN成为更为理想的控、缓释载体给药系统，日益受到人们的关注。依选用材料的不同，SLN具体又可分为以硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、甘油山芋酸酯等为代表的酯类SLN和鲸蜡酯和蜂蜡酯为代表的蜡类SLN。Jenning等以视黄醛为模型药物，分别制备了单硬脂酸甘油酯和鲸蜡醇棕榈酸酯为载体的视黄醛SLN，通过对二者进行差示扫描量热行为的比较和长期粒度分布范围的监测后发现，甘油酯SLN的晶格有序性低于蜡类SLN，因而导致前者在结晶老化过程中较少排斥药物，具有较高的包封率；而后者则在长期的物理稳定性方面显示了优势。在其从事的另一项研究中，利用传统脂质体和SLN相结合的方法，开发出一种基于固液混合酯的新型SLN。将中长链的液态甘油三油酸酯混入固体长链甘油酸酯骨架中，借此降低了晶格的整体有序性，从而增加了荷药量，提高了SLN的存放稳定性。值得指出，选用混合型类脂材料，干扰脂质骨架的重结晶过程，阻止其由无定形的β’向β态的转化，是目前增加荷药量，提高SLN稳定性的常用手段。 SLN常用制备方法为热融分散法，制备时将药物、磷脂、硬脂酸等混合加热至80℃作为油相，在搅拌下加入到相同温度含表面活性剂的水溶液中形成粗乳，然后再经高压乳匀后得到载药SLN（28）。其他方法如熔化-匀化法（29），乳化蒸发-低温固化法（30），制备原理与热融分散法相似。另外，于波涛等以磷脂为载体材料采用物理凝聚法制备了5 -FU前体药物SLN。（31) 1.5磁性纳米粒(magnetic nanoparticles，MNP) MNP是将药物与磁粉共同包载于NP中形成的具超顺磁性的NP，经注射进入体内大循环后。在体外磁场的引导下能定位于某组织或病灶部位，以达到提高疗效、降低药毒副作用，并能延长药物作用时间。 国内常见的MNP为磁性白蛋白NP(MBNP)和磁性葡聚糖(或羧甲基葡聚糖)NP(MSNP)。与普通白蛋白NP一样，MBNP的制备也多采用乳化-加热固化法，乳化的方法可以在搅拌条件下乳化或超声乳化，加热固化的温度视对药物活性的影响而定，如制备阿霉素MBNP以115℃为宜。（32）共沉淀法是MSNP制备的常用方法，具体操作是：将材料与铁粉溶于水中，搅拌下加入适量的NH4OH，70℃下反应30 min后用酸调pH至中性，离心去除聚集物，样品经透析后用葡聚糖柱分离得到MSNP。 1.6 免疫纳米粒(immunonanoparticles，INP) 白蛋白NP(BNP)进人体内后可被RES中的单核一巨噬细胞吞噬，因而BNP对RES器官具有被动靶向性，这种靶向性还不能对特定的病灶组织具有高选择性，难以避免药物对正常组织的影响。将肿瘤特异性抗体吸附或交联于载药BNP上，形成抗体导向NP即INP，对特定癌细胞具有主动靶向性，是抗癌药物的优良载体。 INP的制备是在BNP的基础上进行的，制备时，先采用乳化加热固化法制备BNP，然后再应用适当的交联剂将单克隆抗体偶联于BNP上，形成IN（33）常用的化学偶联剂为N-琥珀亚胺基3-(2-吡啶二硫)丙酸酯(SPDD)。 1．7纳米乳剂(nanoparticle emulsion，NPE) NPE是在乳剂的基础上，经高压乳匀后制得的纳米级乳剂，其对RES、炎症部位等具有良好的靶向性，并能降低药物的毒副作用。目前是我国惟一能产业化生产、有上市品种的NDDS。NPE的制剂处方与乳剂一样由水相、油相、乳化剂等组成，根据需要加人适当的助表面活性剂、稳定剂等。制备时先经乳化成粗乳，再以高压乳匀制得NP。 1．8囊泡(niosome) 囊泡是由表面活性剂、胆固醇和十六烷基磷酸混合形成的双分子层微型囊体。与脂质体不同的是，囊泡用非离子型表面活性剂代替两性表面活性剂磷脂，不仅具有脂质体的优点，而且能克服磷脂不稳定、来源不一致等问题。抗癌药物喜树碱囊泡的制备采用薄膜分散法，以司盘、胆固醇为主要膜材，将药物与膜材溶于有机溶剂中，于旋转蒸发器中形成脂质薄膜，加缓冲液分散后制得喜树碱囊泡（34）。 国内文献中的NDDS类型及制备方法见表1。 2 NDDs的质量评价 研究纳米粒的体内过程，首先要对纳米粒的质量及理化特性进行研究。纳米粒的质量评价参数主要有：粒度分布、表面电荷(Zeta-电位)、载药量、包封率。此外，体外释药动力学的研究也为体内药大动力学的研究提供了重要的理论依据和参数。  2．1 外观形态及粒径分布 NDDS的外观形态一般采用透视电子显微镜(TEM)或扫描电子显微镜(SEM)照相后进行直观观察。TEM拍照能给出NDDS中粒子的平面形态，并能看出粒子的分散状态。SEM拍照则能给出颗粒的三维形态。 粒径大小及其分布对评价NDDS有重要的意义，NDDS一些生物学性质与粒径有关，如被动靶向性、口服吸收、黏膜吸收等。最初测定NDDS的方法是对TEM照片用图像分析系统扫描或用测微尺量取一定数量NP后经统计得出粒径大小及其分布。用透射电镜可观察纳米粒子平均直径或粒径的分布是一种颗粒度观察测定的绝对方法，因而具有可靠性和直观性．实验过程：首先将纳米粉制成的悬浮液滴在带有碳膜的电镜用Cu网上，待悬浮液中的载液(例如乙醇)挥发后。放入电镜样品台，尽量多拍摄有代表性的电镜像，然后由这些照片（如图1）来测量粒径。　 目前粒径的测定方法是使用基于激光散射技术的粒度测定仪测定。如X射线衍射线线宽法(谢乐公式) 式中B表示单纯因晶粒度细化引起的宽化度，单位为弧度。B为实测宽度BM与仪器宽化Bs之差, Bs可通过测量物(粒径>10-4cm)的半峰值强度处的宽度得到。Bs的测量峰位与BM的测量峰位尽可能靠近．最好是选取与被测量纳米粉相同材料的粗晶样品来测得Bs值。 2.2 zeta电位测定 Zeta电位是纳米材料的一种重要表征参数。现代仪器可以通过简便的手段快速准确地测得。大致原理为：通过电化学原理将Zeta电位的测量转化成带电粒子淌度的测量，而粒子淌度的测量测是通过动态光散射，运用波的多普勒效应测得。 在1940年代Derjaguin, Landau, Verway与Overbeek 提出了描述胶体稳定的理论（DLVO理论），认为胶体体系的稳定性是当颗粒相互接近时它们之间的双电层互斥力与范德瓦尔互吸力的净结果。此理论提出当颗粒接近时颗粒之间的能量障碍来自于互斥力，当颗粒有足够的能量克服此障碍时，互吸力将使颗粒进一步接近并不可逆的粘在一起。 Zeta电位可用来作为胶体体系稳定性的指示：如果颗粒带有很多负的或正的电荷,也就是说很高的Zeta电位,它们会相互排斥,从而达到整个体系的稳定性；如果颗粒带有很少负的或正的电荷,也就是说它的Zeta电位很低,它们会相互吸引,从而达到整个体系的不稳定性。 一般来说, Zeta电位愈高,颗粒的分散体系愈稳定，水相中颗粒分散稳定性的分界线一般认为在+30mV或-30mV，如果所有颗粒都带有高于+30mV或低于-30mV的zeta电位,则该分散体系应该比较稳定。（35） 如上所言，测量zeta电位可以预测NDDS组成的胶体分散体系的稳定性，通常NP所带zeta电位的绝对值越大，NP间的相互排斥力也越大，体系越稳定。NDDS胶体溶液的zeta电位测定常用两种方法：电泳法和zetasizer仪器测定。（36 ） 2.3包封率与载药量 脂质体包封率是指被包裹物质（如某药物）在脂质体中的百分量。（37）可利用下式计算出百分包封率： EN％=(1-Cf／Ct)×100％ 其中，Cf为游离药物的量，Ct为脂质体悬液中药物的总量。 包封率(enbedding ratio，ER)和载药量(loading capacity，LC)分别反映药物被包封于NP的百分率和药物与载体材料之间量的关系。测定ER、LC的关键在于测定包载于NP或未被包载药物的量测定。药物包载于NP方式主要有3种：包埋(球式)、包封(囊式)和表面吸附。不同的NDDS载药方式各异，ER、LC测定方法也不同。离心法是分离未被NP包载药物的常用方法，经高速离心后NP沉于底部，取上清液可测得未被NP包载药物的量。葡聚糖凝胶柱(如Sephadex-50)也常用于分离胶体溶液中NP部分，然后将收集到的NP用有机溶剂溶解测定包载于NP中药物的量。如科学家采用Sephadex G-50凝胶柱分离固脂纳米粒和游离马钱子碱,运用高效液相色谱法测定包封率和载药量,并进行方法学考察。结果发现葡聚糖凝胶柱能有效分离固脂纳米粒与游离马钱子碱,得到的平均柱回收率和平均柱加样回收率分别为97.2%和96.4%，马钱子碱固脂纳米粒冻干粉的平均包封率为50.18%,平均载药量为2.1l%。由数据可知该方法简便易行,准确可靠,重复性好。（38）也可用超滤法过滤后溶液测定未被包封的药物的量。根据测得的包载于NP或未被包载药物的量及投药量、载体材料用量计算出ER和LC。 2.4体外释药 药物研制成NDDS主要目的之一是缓释药物，以延长药物的作用时间、降低药物的毒副作用。因此，体外释药是评价NDDS的重要指标。NDDS体外释药的研究常采用动态透析法，以生理盐水或蒸馏水为释药介质，37℃恒温下每隔一定的时间取样测定释药量，然后将测定结果进行曲线拟合，找出释药规律，求出相关的参数。一般来说，释药速度从快到慢依次为：纳米乳剂>纳米脂质体>天然高分子材料NP>合成的聚合物NP、SLN。 2.5体内药物动力学和体内分布 两者均反映NDDS的体内过程，是NDDS体内评价主要项目。NDDS的缓释药物特征，仅以体外释药试验结果不具说服力，必须通过体内药物动力学研究才能作出客观的判断。研究时，将NDDS通过适当的给药途径给予动物后，测定不同时间点的血药浓度，数据用3P87程序处理，拟合药物代谢的房室模型，求出t1/2、K、AUC、tmax、Cmax，等基本参数，根据参数对NDDS的体内过程作出判断。 改善药物的体内分布是NDDS的主要目的之一。NDDs进人体内后易被RES器官摄取，使药物被动靶向于这些器官，以INP、MNP组成的NDDS则可实现主动靶向给药。如果对NP进行表面修饰，可减少巨噬细胞对NP的吞噬作用，延长NP在体内大循环的时间，达到延效的目的。体内分布的研究，可将NDDS经静脉注射至动物体内，一定的时间后处死动物，取血及各脏器，分别测定其中药物的量，根据结果找出药物及NDDS在体内的分布规律。血液及动物脏器中药量的测定是体内分布研究的关键，一般采用放射性核素标记药物后以液闪计数仪测定动物样品中药物的量或将动物组织匀浆后制备样品，以HPLC法测定药物的量。体外细胞摄取实验可用于预测NDDs的体内分布。 2.6药效学试验 药效学实验是对NDDS较客观的评价方法，成功的NDDS应能不同程度地提高药物的作用。因此，对NDDS进行药效学试验是很有必要的。胰岛素(INS)口服无效，将其制备成NL后，通过大鼠灌胃实验证实，NL可保护INS在小肠中的活性并能促进在小肠部位吸收，口服给药也有显著的降血糖作用。龚连生等对移植性肝癌模型大鼠肝动脉注射给药观察，发现阿霉素MNP能显著延长患瘤大鼠的生存期，且在肿瘤区加磁场治疗使疗效更显著。 2.7其他特殊的评价 MNP和INP由于系统的特殊性，需要一些特殊的评价指标。MNP将铁粉与药物一起包载于NP中，使其可通过磁场定位释放药物。其质量评价除NP的常规项目外，还需进行铁含量、磁化率、磁导向定位等测定。铁含量测定方法参照国外专利使用方法，磁化率(质量磁化率)可采用热磁分析仪或法拉第天平测定。磁导向定位实验包括离体实验和活体实验，离体定位实验装置参照国外方法，活体定位则采用动物实验，在外加磁场的作用下考察MNP在动物体内的定位。INP依靠肿瘤抗体与抗原的特异性结合对肿瘤部位具有主动靶向性，对其特殊评价包括：采用玻片凝集试验、免疫荧光法鉴定INP，以花环形成试验、扫描电镜、免疫荧光染色证实INP与靶细胞的结合能力，以花环形成阻断试验、免疫荧光阻断实验证实INP与靶细胞结合的特异性。还有用核标记方法测定INP上抗体结合量和载药INP的体内靶向性。 3 NDDS的应用 3.1实现靶向给药 药物靶向性是指药物能高选择性的分布于作用对象，从而增强疗效、减少副作用。其作用对象从靶器官、靶细胞到最为先进的细胞内靶结构，而这三级靶向治疗方法均可通过纳米技术得以完成。纳米粒子或纳米胶囊在与药物形成复合物后，根据不同的治疗目的，通过不同的方式进入机体，经血液循还选择性定位于特定的组织和细胞，以达到治疗的目的。 药物通过NDDS实现靶向给药是NDDS的主要应用之一。靶向给药可提高药物的疗效，降低药物对正常组织或细胞的毒副作用，尤其适合作为抗癌药物的载药系统。目前国内的NDDS研究，有近一半的模型药物为抗癌药。NDDS的体内靶向性包括被动靶向性和主动靶向性。被动靶向性包括其对肝、脾、骨髓、炎症等部位的靶向，主要是通过控制NDDS的粒径和表面电性实现。如平均粒径为70 nm的柔红霉素PBCA- NP，经小鼠尾静脉注射给药后骨内AUC比原药提高了4．87倍，表明粒径<100 nm的NP可提高药物在骨髓中的分布。（39）一般认为，粒径<500 nm的NP由于炎症部位血管通透性增大而易于富集于炎症部位，因此抗炎药物载入NDDS后能提高炎症部位的分布，从而提高药物的抗炎活性。再者宋存先等（40）利用聚乳酸-乙醇酸制备了包载抗细胞增生药物细胞松弛素的生物降解性纳米微球，以犬作为实验动物模型，研究了在血管内的吸收和定位的可能性和最佳条件。结果表明载药可穿透结缔组织并被靶部位的血管壁吸收，并使其在血管局部组织内缓慢释放药物，从而维持长期局部有效药物浓度。 国内主动靶向给药系统主要有两种：MNP和INP。 MNP是依靠外加磁场作用将载药NDDS主动定位于靶部位，常作为抗癌药物的载体。在研究顺铂磁性纳米药物（CDDP—MNP）在正常小鼠体内的磁靶向性分布时，将正常昆明种小鼠32只随机分为4组．每组8只。于小鼠一侧肾脏区域设置强度为4100-4200Gs的体外磁场，自尾静脉注射CDDP—MNP并保持体外磁场一定时间：A、B、C、D组分别在注药后维持磁场30min和1、2、4h。以原子吸收光谱分析法检测小鼠肾脏内顺铂含量．MRI监测肾脏信号强度变化，普鲁士蓝铁染色及扫描电镜检查纳米粒子在肾脏组织内的分布。结果发现小鼠磁靶侧肾脏内CDDP含量高于非靶向侧．经尾静脉注射后0．5、1、2h靶向侧药物浓度分别为非靶向侧的1．37、1.31、1．22倍（P＜0．05）。MRI显示注射CDDP—MNP后．T2WI中小鼠磁靶向侧肾脏区域信号强度较对侧明显降低。病理切片普鲁土蓝铁染色显示含氧化铁的纳米粒分布于肾脏毛细血管管腔、内皮细胞等部位，透射电镜下见纳米粒主要被内皮细胞吞噬。由此得出结论具有超顺磁性的CDDP—MNP在体外磁场作用下能实现体内靶向性分布，并可通过MRI进行监测，该纳米药物具有临床靶向抗肿瘤应用潜力。（41） INP则是通过抗原抗体的特异性结合，将肿瘤特异性抗体结合于NP上形成主动靶向性载体。实验结果表明，接有抗人肝癌单克隆抗体的阿霉素白蛋白INP，注射给药后在肿瘤部位的分布大大高于没有接抗体的NP，后者主要浓集于肝，无结合异位肿瘤的特异性，前者抑癌率也显著高于后者 (见图2)。 在对肝癌特异性多柔比星免疫磷脂纳米粒的研究中，用磷脂双分子层包裹多柔比星聚氯氰基丙烯酸正丁酯毫微粒，得到多柔砒星磷脂纳米粒，将抗酸性铁蛋白单克隆隆抗体（McAb-PAF）与其相联，最后得到肝癌特异性多柔比星免疫磷脂纳米粒。实验对其特性，细胞毒性、体内靶向性等进行了探讨。结果发现制得的多柔比星免疫磷脂纳米粒粒径为97．2nm,，抗体结合率78．8％，抗体活性保持良好，多柔比星免疫磷脂纳米粒对肝癌细胞的杀伤作用明显强于游离的多柔砒星和普通脂质体；对于肝癌细胞荷瘤裸鼠，免疫磷脂纳米粒组较普通脂质体脂质抑瘤率有显著性差异。由此可知肝癌特异性多柔比星免疫磷脂纳米粒，有可能成为一种新的药物靶向载体系统。（42） 3.2提高口服给药的生物利用度 纳米粒用作口服给药的载体已有较多的报导，但比较有前途的研究可能是作为多肽蛋白类药物的载体。多肽蛋白类药物因受胃肠道pH值、酶、生物膜屏障及肝首关作用的影响，口服吸收很差，所以一般此类药只能注射给药，但对于需要长期服用的药物来讲，注射给药会给病人带来很大的痛苦。研究发现，多肽蛋白类药物用高分子聚合物包裹或吸附，制成了纳米载体型口服制剂，可以明显极大地改善药物的吸收。 纳米乳剂可保护所载蛋白免受酶系的破坏, 并能提高蛋白的抗原性, 同时可在注射局部引起轻度的炎症有利于募集APC,经表面活性剂与细胞膜的相互作用使抗原易被APC提呈。经淋巴引流的乳液还可刺激局部淋巴结增殖产生特异性免疫应答[43] 。因此, 纳米乳剂成为以APC为靶目标的蛋白类药物载体的重要选择。（44） XQ Wang等（45）采用溶剂-非溶剂法制备了聚乳酸(PLA)纳米粒胶体环孢素A，相对生物利用度为101.06％，改善了环孢素A的口服吸收。 将多肽类药物制成NDDS，不仅能保护药物活性免受胃肠道环境的影响，还可以增加对黏膜的黏附性，促进在小肠部位的吸收。陈颖等（46） 通过旋转薄膜蒸发法制得纳米脂质体，给小鼠灌胃给药，考察其在全血及心、肝、脾、肺、 肾等加入由表面活性剂、亲脂亲水性溶剂的分布，并以环孢素A微乳软胶囊为对照品， 方法是将环孢素A封于脂质体中，来提高药物溶解度，有利于药物渗透穿过胃肠道黏液层，促进Peyer区摄取及正常的肠道内吞作用，磷脂作为细胞膜组成成分，可以增加内化，提高淋巴循环的吸收，环孢素A纳米脂质体未能进一步促进环孢素A的吸收，但在一定程度上改变了它在体内的分布，延长了MRT。（47） 因此，NDDS对多肽类药物实现口服给药有重要的意义。难溶性药物因为溶出和吸收问题口服给药的生物利用度很低，NDDS不仅可以提高药物的溶出度，还能增加对肠道黏膜的黏附性，因而是改善难溶性药物口服吸收的良好载体。 3.3延缓药物的作用时间 缓释制剂指用药后能在较长时间持续释药以达到长效作用的制剂,控释制剂指药物能在预定时间自动以预定速度释放,使血药浓度长时间维持在有效浓度范围。缓释控释制剂属于现代给药系统,可较持久地传递药物,减少给药次数与剂量,降低血浓峰谷现象,有利于降低药物毒副作用,提高药效和安全性,使用方便。（47） 通过缓释药物以延缓药物的作用时间是NDDS的主要用途之一。NDDS缓释药物的机制因所用载体材料的不同而异，还与载药方式有关。可生物降解聚合物NP与天然高分子材料NP在体内随材料的降解而缓慢释放药物，释药时间可达几十小时以上，后者比前者释药时间要短一些，一般为十几小时至几十小时。MNP、INP的主载体材料也是高分子材料，释药机制与上述NP相同。SLN的载体材料为长链饱和脂肪酸，在体内有固定的降解途径，体内释药主要通过融蚀和降解两个途径，释药速度非常缓慢。NE体内因乳粒被破坏而释放药物，释药速度较快，2 h内大部分药物即被释放出来，释药时间维持在10 h左右。药物如果以吸附方式载于NP上，则可被解吸附后快速释放，因此，以吸附、包埋两种方式载药的NDDS释药有突释现象。祝伟伟等[48] 采用Franz 扩散池研究喷昔洛韦纳米乳体内外的透皮能力,并与市售夫坦乳膏比较。给药2 h 以后,乳膏剂作用在表皮和真皮中喷昔洛韦的含量呈明显下降趋势,24 h 后低于最低检测浓度;而纳米乳作用后的皮肤在12 h 内药物的含量较高,且在24 h 时具一定浓度,表明喷昔洛韦纳米乳有一定的缓释作用。 NDDS对药物的缓释还有助于改善药物在体内的分布。NDDS因易被体内免疫系统吞噬细胞识别和吞噬，多分布于RES相应的器官中。但如果药物的作用点在非RES器官时，则希望NDDS能在机体内不被RES识别和吞噬，延长体内循环时l可，以增加在非RES器官中的分布。如用Brij78修饰SLN后，其NDDS对肾的靶向性提高了84．8％，对心，肺的靶向性也有不同程度的提高。而本身对巨噬细胞有靶向性的药物，通过表面修饰，减少RES对NDDS的吞噬，则可以延长药物的作用时间。 3.4作为基因治疗和转基因载体 目前，基因治疗递送主要有病毒载体(viral vector，VV)和非病毒载体(non-viral vector，NVV)。VV病毒基因递送系统的转染及表达效率高,但存在潜在的野生型感染、致癌性、免疫原性等毒副作用,且受病毒自身体积的限制,装载目的基因的容量常有一定限制（49）。NVV包括脂质体、微球、复合物、NP等。脂质体作为基因转染试剂已商品化，但其有细胞毒性、易泄漏，体内应用有限；微球粒径过大，难以将基因递送入细胞内；复合物结构松散，不稳定。相比较而言，NP作为基因递送载体，可以实现体内靶向性、保护活性基因被体核酸酶降解．能有效地将基因递送入细胞内等，因而应用前景看好。如载TK基因PLGA -NP能显著提高质粒DNA抵抗核酸酶的降解和超声波剪切的能力；PLGA-NP作为基因载体，在体外可将特异性A-mcp-l基因转染到平滑肌细胞，体内的基因转染作用比脂质体强。 3.5其他应用 经皮给药系统是药剂学中快速发展一个领域。在降低不良反应、提高治疗指数和用药顺应性方面具有明显的优势。经皮给药系统的研究主要包括药物的透皮吸收、局部组织和局部皮肤吸收等方面。近年来,以胰岛素为代表的多肽蛋白类药物的透皮给药和皮肤疾病治疗药物的皮肤靶向给药是经皮给药系统研究中的两个热点问题。随着纳米技术的快速发展,纳米载药系统已开始应用于解决上述两个问题。（50） Chen H 等[51] 研究了雷公藤甲素纳米乳作为透皮给药的特性,作者以油酸为油相、吐温80为表面活性剂、丙二醇为助表面活性,制备雷公藤甲素纳米乳,应用Franz 扩散池法评价雷公藤甲素的透皮性能,高效液相色谱法测定含量。结果显示,纳米乳组的透皮性优于对应的水溶液,扩散过程符合Fick 第一扩散定律,且未见明显的皮肤刺激性,而水溶液组却表现出明显的皮肤刺激性,提示雷公藤甲素纳米乳作为透皮给药系统表现出其优良的特性。 血脑屏障(BBB)是脑靶向给药的主要障碍。药物以自由扩散形式通过BBB的两个基本条件是：脂溶性和分子质量<400 Da。尼莫地平本身具有脂溶性．能通过BBB，但在脑脊液中药物浓度不到血药浓度的1％，可能与其高血浆结合率有关，将其包载于平均粒径18．9 nm的NL中，可能有效地使其通过BBB实现脑靶向。 NDDS还可作为逆转多药耐受相关蛋白(MRP)介导的人膀胱癌细胞多药耐药(MDR)的载体。阿霉素PBCA-NP采用膀胱癌术后灌注用药，可以克服因RKS吞噬而难以在膀胱部位发挥药效的问题．从而有效地逆转MRP介导的人膀胱癌细胞MDR，有望成为膀胱癌化疗药物的良好载体。 4国内外纳米给药系统研究现状 4.1国内中药纳米给药系统研究 随着中药研究的深入，尤其是中药化学和中药药理学的发展，中药作用的物质基础不断被发现，并且分离纯化得到有效部位和有效成分。进一步对这些有效部位和有效成分进行药效学、毒理学、药代动力学研究时发现，很多有效部位和有效成分存在吸收差、生物利用度低、半衰期短、药效降低等问题。有部分作用强烈的药物无靶向特异性，毒性较大。为解决上述问题，纳米粒、脂质体、药脂体等纳米给药系统已经成为中药新剂型研究中非常活跃的领域。 纳米技术为给药系统的研究提供了新途径，给中药制剂中存在的问题带来了新的解决，并成为中药制剂研究的热点。但是由于中药成分的复杂性和作用机理的不清楚，使中药纳米给药系统的研究缺少评价指标和分析方法，因此目前主要局限于有效成分和有效部位纳米给药系统的研究。但随着对载体材料、表面活性剂、制备工艺、释药机制、体内动力学和药效学等方面研究的逐渐深入，将为中药纳米给药系统的工业化生产和临床应用创造良好的条件。中药纳米给药系统的试验研究表明该领域具有广阔的前景，对于提高中药制剂的疗效具有重要意义。（52） 4.2 国外研究新进展 美国普林斯顿大学的研究人员开发的“快速纳米沉淀”技术已达商业应用阶段，能使药物和成囊材料混合，产生100～300纳米的微粒。这种微粒不但可滞留在肺部而不引发肺的自身防御体系发生作用，增强了吸入给药的效果，还能增强无针给药系统传递疫苗的效能。这项技术是将两种液体在有限区域内以液流形式发生碰撞，其中一种液体是溶有药物和聚合物的有机溶剂，另一种液体为水。当两种液体相遇时憎水性的药物和聚合物发生沉淀并析出溶液，聚合物分子立即以憎水性部分附在药物的微粒表面，而亲水性部分以伸向溶液的形式包裹在药物表面。调节溶液的浓度和混合速度可控制纳米微粒的粒径。伸向外部的聚合物分子亲水性部分一方面可阻止微粒聚集，另一方面可防止免疫系统的识别，从而使药物微粒滞留在血液循环中。     美国宾州大学医学院的研究人员发现，圆柱形的聚合物载体比球形载体传递抗癌药紫杉醇的量大10倍。圆柱形载体直径为20纳米，长度接近血细胞的大小，注射入体内后可在体内停留一周时间，比球形载体的停留时间长。     美国路易斯安那州大学的研究人员制备了一种外面用生物相容的聚合物材料包衣的磁性铁-铬合金纳米结晶微粒，这种结晶微粒能将抗癌药阿霉素吸附在聚合物分子材料的末端 5总结 总体而言,几种纳米给药系统各有优劣。PN在稳定性方面颇具优势,又可用于制备亲水性的药物纳米粒,同时,相对温和的制备条件使其更适用于作为蛋白,核酸和多肽等生物大分子以及一些敏感药物的载体.如何降低制备材料的生物毒性,减少或去除制备过程中有害物质的混入以及寻找合适的灭菌方式,将是PN在今后的研究中所面临的主要问题.SLN和PS是目前最受瞩目的纳米给药系统,它们承袭了NL和脂质体生物毒性低的优点,同时又拥有了近似于PN的高稳定性,尤为诱人之处还在于,由于高压乳匀技术的引入,使真正实现大规模生产成为可能.近年来NL的研究已逐渐减少,但在一些特殊用途(经皮给药)中仍频繁出现.DN不同于其它几类控,缓释系统,由于其超微小晶体结构所形成的高比表面积和高溶解度,可能造成药物的高速释放.相信随着研究的进一步深入,这些纳米给药系统必将对药物研发乃至传统用药方式产生巨大影响。（53） 6参考文献 蔡艳，纳米给药系统的药动学及毒理学研究进展，《抗感染药学》 2010年03期 西娜，侯连兵，西传坡 羟基喜树碱半固体脂质纳米粒制备工艺研究，时珍国医国药 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