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提高脂质体包封率的方法及其研究进展

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维普资讯 http://www.cqvip.com 中国医药工业杂志Chinese Journal of Pharmaceuticals 2002,33(11) -’ IIIIIIIIII、 II :综述与专论: 文章编号:1O01-8255(2002)11-0564—05 提高脂质体包封率的方法及其研究进展 于波涛 , 张志荣”, 。 (1.成都军区总医院,四川成都610083;2.四川大学华西药学院,四川成都6l0041) 摘要:对影响脂质体包封率的因素以及提高包封率的方法进行综述。并简述了包封率的概念及测定方法。影响包封 率的因素较多。而药物的性质为其中主要因素之一。解决途径也因药物的性质不同而不同。 关键词:脂质体;包封率;影响因素 中图分类号:R944.9 文献标识码:A 脂质体(1iposomes)是在1960年代由英国学者 Bangham首次制得的。最初是作为生物膜模型用于 封比(E )是指一定重量的类脂(包括磷脂、胆固醇 等)所包封药物重量的百分比,E 更能明确反映制 剂中药物与辅料之间的关系,对脂质体工业化生产 具有实用价值。 1.2包封率测定方法 生物学基础研究,后来Rahaman等人首先将脂质体 作为药物载体应用。近年来,随着生物技术的不断发 展和制备工艺逐步完善,脂质体优良的生物相容性 和靶向性,同时能提高药物的稳定性和治疗指数以 及降低药物毒性等优点逐渐被人们发现。因此,脂质 体作为药物载体的研究愈来愈受到重视,且取得了 包封率的测定分为直接对制剂进行测定和分离 出脂质体测定两种方法。通常将游离药物与脂质体 进行分离,分别测定游离药物量和制剂中药物总量, 计算包封率。常见的分离方法有透析法、离心法和凝 胶过滤法。 可喜的进展。脂质体工业化的最大障碍是其体内外 不稳定性和包封率低,而脂质体的不稳定性又易导 致药物渗漏,从而导致药物包封率更低。本文就药物 包封率的概念、影响包封率的因素以及提高药物包 封率的方法作出综述,供研究时参考。 l包封率定义及其测定方法 2影响脂质体包封率的因素 影响脂质体包封率的因素很多,如药物一类脂 比、类脂的种类及用量、药物的性质,以及制备方法 等,现分述如下。 2.1药物的性质和浓度 在其它条件相同情况下,脂质体中药物的包封 1.1包封率的定义 包封率(entrapment efficiency,EE),又称为包 裹率、包封效率等,是指包封在脂质体内的药物量占 投料量的百分比。包封率不同于包封容积(E,),前者 描述的是脂质体包封的药物占加入药物的百分比, 率最主要是由药物本身性质所决定的。 2.1.1药物的溶解性质 对于极性药物,其在水中溶解度越大,则在脂质 体内水相中浓度越高,同时包封容积越大,包封的极 性药物越多。对于非极性药物,其脂溶性越大,脂质 体双分子层中包封的量就越多。一般使用药物在辛 醇一水两相中的分配系数P值来表示这种性质,若 将药物分为三类,则lgP小于一0.3的水溶性药物 为第一类,lgP在一0.3~4.5的为第二类,lgP大于 4.5的脂溶性药物为第三类。只有第一类和第三类 而后者是指单位类脂(1ipid)所包封水的体积,能形 象地反映多层脂质体结构中的包封特性。 包封率表示法有重量包封率、体积包封率和药 脂包封比等。重量包封率(Q )是指包入脂质体内的 药物量与投料量的重量百分比,Q 可以在某种程度 上反映出药物在制剂中的分散情况;体积包封率 (Q )是指制剂中某类粒子与总体粒子体积百分比, Q 可反映脂质剂各类粒子的分布情况;药脂包 收稿日期:2001—08—23 作者简介:于波涛(1965),男,博士,从事靶向制剂研究。 Tel:028—5503808;Fax:028—5503936 药物才能包封成具有较高包封率、稳定的脂质体l_1]。 对于第二类药物,若不进行适当地修饰,就不易被包 封,即使包封后也易于迅速渗漏。应根据药物性质的 不同,采用不同的手段将药物向第一或第三类药物 转化。一般情况下,脂溶性药物比水溶性药物更易于 E—mail:yubt@263.net 维普资讯 http://www.cqvip.com 医药工业杂志Chinese Journal of Pharmaceutlc 2 1 ! 包封。 2.1.2药物的电性 药物所荷的电性与脂质体膜电性相反,药物与 类脂双分子亲和力增加,包封率提高;反之包封率下 降。对具有等电点的多肽、蛋白类药物而言,药物与 脂质体的电性对提高包封率尤为重要。 2.1.3药物的分子量 一般分子量大的药物可以获得较高的包封率。 但对于前体脂质体而言,分子量大可能是个不利的 因素,因为它不易通过脂质体膜。 2.2脂质体的类型 一般多室脂质体和大单室脂质体的包封率较 高,小单室脂质体的包封率较低。当脂质体中类脂的 量一定时,脂质体的体积越大所载的药量就越多。这 是因为当类脂的量不变时,若增大脂质体的体积,就 会使类脂膜的厚度变薄,膜的表面增大,类脂的双分 子层的空间也就增大,因而使亲脂性药物的包封率 增加。当处方组成相同,使用不同的制备方法,可以 得到不同结构的脂质体,一般逆相蒸发法、熔融法得 到的脂质体包封率较薄膜法高,冷冻干燥过程往往 使包封率下降,选用适当的冻干保护剂可大为改善; 使用超声法制备小单室脂质体的过程常使脂质体包 封率下降。 2.3类脂的组成 类脂的组成也是影响包封率的主要因素之一, 因为它会直接影响脂质体的结构。膜材的组成和比 例对包封率的影响不尽相同。对于水溶性药物来讲, 适当提高磷脂一胆固醇中胆固醇的量,可以增加脂质 体中水相的体积,从而提高药物的包封率。由于许多 类脂带有电荷,对于离子性药物包封率影响与药物 的电性影响一致。 此外,类脂种类和类型的不同对药物包封率影 响也不同,类脂的纯度亦会影响脂质体的包封率。 2.4其它因素 药物一类脂的比例亦影响脂质体的包封率,一般 提高类脂的比例可以提高包封率,但E 下降,药物 的浓度增加,Q 下降,E 升高;制备时所使用的有 机溶剂也影响脂质体的包封率,而水相中的离子强 度和pH值均与包封率有关。另外,搅拌速度、制备 脂质体使用的容器、温度、药物加入顺序和时间等均 对包封率有影响。 3提高脂质体包封率的方法 随着对脂质体研究的深人,针对脂质体包封率 影响因素,研究人员设计出几种提高包封率的方法, 一些方法已比较成熟,具有很高的实用性。 3.1前体药物法(prodrug method) 药物的性质是影响脂质体包封率的决定性因 素,水溶性大和脂溶性大的药物易于包封,而介于两 者之间的药物就必须对药物进行适当的修饰或转 化。一种方法是将药物成盐,使之水溶性增大;另一 种方法是将药物制备成亲脂性的前体药物。前一种 方法简单易行,但效果不及第二种方法,因为脂溶性 药物更易于包封。 童平等 将无环鸟苷(ACV)与月桂酰氯或棕 榈酰氯反应,制得亲脂性前体药物无环鸟苷月桂酸 酯(c ACV)和无环鸟苷棕榈酸酯(C 一ACV),使 脂质体包封率从29.9 提高到C 一ACV的95.6 和C 一ACV的97.1 ,而且渗漏也大大减少。 丝裂霉素C(MMC)作为水溶性药物,对磷脂的 亲和力小,其脂质体的包封率仅为1 ~5 ,无法 作为制剂使用。近年来为提高MMC的脂质体包封 率,国外学者在MMC上连接胆固醇等脂溶性化合 物,修饰后制得了MMC脂质体,脂质体包封率得到 很大的提高。Sasakil_3 等在研究MMC及其6种同 系物时发现,即使在较低的类脂浓度情况下,Ⅳ 一壬 氧烷丝裂霉素(1gP为4.70)脂质体包封率也可接近 100 ,说明前体药物随着亲脂性成分的增加,包封 率也随之增加;国内学者l4 利用廉价的油酸作为 MMC的修饰剂,将MMC从水溶性转变为脂溶性, 利用改良的逆相蒸发法制备脂质体,包封率在90 以上。 Roman等 在研究多柔比星6种同系物脂质 体时,发现4一去甲氧基多柔比星包封率大于98 , 且脂质体中无药物析出。在药一脂比为1:15时,柔 红霉素及其11种同系物中,有5种同系物脂质体的 包封率由原来的80 ,上升到几乎100 ,且无药物 析出。 3.2冷冻干燥法(freeze—drying method)和冻融法 (freeze—thawing method) 冷冻干燥是提高脂质体在贮存期稳定性行之有 效的方法。对水不稳定的药物做成的脂质体,冻干可 以保持脂质的完整性,提高药物的包封率。快速冷冻 与慢速冷冻比较,前者更利于药物的滞留。 Fransen选择了几十种冻结保护剂,每个品种 制备两个浓度的脂质体。在冷冻速率7 ̄C/min,温度 25。C条件下,10 9/5(v/v)甘油和10 (v/v)甘露醇 能显著降低渗漏率。这可能是由于甘油保护脂质体 的机制为增加粘度,降低水的结晶速率,并可降低由 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国医药工业杂志Chinese Journal of Pharmaceuticals 2002.33(11) 内水相形成的冰晶共熔点温度l6]。 Crowe等研究了海藻糖对冻干脂质体的影响。 在冷冻干燥含有海藻糖的脂质体的混悬液时发现, 脂质体的包封率随海藻糖的浓度增加而增加l6]。 loading) 。 Mayer等 。。利用跨膜pH一梯度法制备多柔比 星脂质体,并已进入临床试验阶段。作者首先用薄膜 法制得脂质体,其中分散水溶性介质为pH4的枸橼 酸溶液;接着将脂质体用Na。CO。溶液滴定,使外水 相pH达7.5,或上Sephadex G一50柱,用缓冲液 冻融法制备脂质体是先制备未包封的药物的小 单室脂质体,在冷冻前将待包封的药物加入,在快速 冷冻过程中,由于冰晶的形成,使形成的脂质体膜破 裂,形成冰晶的片层与破碎的脂膜同时存在。这一状 态不稳定,在缓慢融化过程中,暴露出的脂膜互相融 (pH一7.5)洗脱,收集的脂质体用上述缓冲液稀释 至一定浓度,向该脂质体溶液中加一定量的多柔比 星溶液,6O。C水浴保温l0 min,并伴有间歇振摇。利 合重新形成脂质体。冻融法特点是无需有机溶剂,能 提高水溶性药物的包封率,但必须避免糖类、高强度 的离子如二价阳离子的存在,因为它们会干扰冻融 过程,并降低包封率,高分子电解质也会降低包封 率。张奇等 利用冻融法制得5一氟尿嘧啶脂质体。作 者先采用逆相蒸发法制得脂质体,结合冻融法,可使 5氟尿嘧啶的包封率由25.77 提高到45.31 ,离 心加速实验和∈电位的测定验证了冻融法可使脂质 体稳定性提高。 Miyajima L8 研究了糖类对脂质体冻融和冻干的 作用,以钙黄绿素作为模型药物,考察了葡萄糖、麦 芽糖等糖类与磷脂的不同摩尔比时的包封率,结果 显示在脂质体冻融过程中,葡萄糖和麦芽糖可以作 为有效的冻结保护剂,而低聚糖无效;在冻干过程 中,作为冻结保护剂,麦芽糖是有效的,而葡萄糖无 效,并且指出超过4个葡萄糖单元的低聚糖无效。 3.3 pH一梯度法(pH—gradient method) pH一梯度法可通过调节脂质体内外水相的pH, 使内外水相之间形成一定的pH一梯度差,根据弱酸 或弱碱药物在不同pH值中存在的状态不同,产生 分子型与离子型药物浓度之差,从而使药物以离子 型包封在内水相中。pH一梯度法原理可用下图表示 (以多柔比星为例)。 ADM 7 O 图l pH一梯度法原理 根据Henderson—Hasselbalch理论,每个pH单 位的变化,会产生分子型与离子型药物浓度1O倍之 差。由于分子型药物易与脂质体双分子膜结合,加上 5o~6o。C温育时,脂质体处于液晶态,双分子膜的 通透性大为增加,从而加快了药物分子的跨膜内转 过程,所以有人称此为“主动载药”(active 用[“C]甲胺可快速监测pH梯度跨膜过程。结果,多 柔比星的摄取取决于内外水相的ApH值以及脂质 体内水相中枸橼酸的浓度,当药一脂比为0.36:l (摩尔比)时,枸橼酸浓度从l0 mmol/L增至l0¨。 mmol/L,多柔比星的包封率从24 提高到98 ,枸 橼酸浓度在l00 mmol/L以上时,包封率接近 l0¨。 。而且还证明,脂质体内水相中包裹的多柔比 星的量远远超过其中枸橼酸溶液所能溶解的药物 量,进一步证明了pH一梯度对提高包封率的重要作 用。 邓意辉等口门利用国产磷脂,以Na。HPO 代替 Na zCO。调节脂质体外水相pH值,按pH梯度法制 得多柔比星脂质体,也得到类似于国外学者的结果。 对于大分子药物如蛋白质或多肽来说,“被动包 封”(passive entrapment)可能引起药物变性,从而 失去活性,因为制备脂质体时无法避免使用有机溶 剂,而利用pH一梯度法等遥控载药技术(remote loading technique),高分子量将可能是一个障碍。通 过pH一梯度法和非pH一梯度法对比研究,Hwang 等lJ。 考查了胰岛素和牛血清蛋白在中性和阳性脂 质体中的包封情况以及不同温育条件下的结果,且 与传统的逆相蒸发法比较。对于胰岛素来讲,在中性 脂质体中,无论什么温育条件均不能有效地包封,而 在阳性脂质体中则可有效地包封,尤其pH一梯度法 制得脂质体包封率比逆相蒸发法可提高一倍以上。 尽管牛血清白蛋白对阳性脂质体显示显著的亲和 性,pH一梯度法并不能明显提高包封率。两种药物包 封率的差别一定程度上来自于它们不同的分子量。 3.4硫酸铵梯度法(ammomium sulfate gradient method) 硫酸铵梯度法类似于pH一梯度法,但制备时不 是使用一定pH值的酸性溶液,而是使用一定浓度 的硫酸铵溶液,在脂质体内外相之间制造一定的硫 酸铵梯度而不是pH梯度。通常该方法分为四个步 骤:第一步是用硫酸铵溶液水化类脂膜,制得脂质 维普资讯 http://www.cqvip.com 医药工 体;第二步是形成硫酸铵梯度;第三步为脂质体包裹 药物;最后一步是除去非包裹的游离药物。 形成硫酸铵梯度有以下几种方法:①用等渗的 NaC1、KC1或葡萄糖溶液稀释脂质体,使 [(NH )2SO ]介质/[(NH )2SO ]脂质体在1.0~0.001 之间,此方法将导致脂质体的稀释;②利用凝胶色谱 方法除去外水相中的(NH ) SO 。Sephadex G一50柱 用生理盐水预平衡后,样品上柱,用生理盐水洗脱, 收集脂质体即可,该方法可能引起脂质体体积的增 加;⑧利用透析方法去除外水相中游离的 (NH )。SO ;④超滤膜过滤法亦可除去外水相中的 (NH ) SO 。后两种方法通常不会引起脂质体体积 的变化。 硫酸铵梯度可用氨电极进行测定,也可用测定 电导率的方法,两种方法均具有良好的重现性。硫酸 铵梯度可用下式表示: 梯度一[(NH )2SO ]透析液/{[(NH )2SO ]总一 [(NH )2SO4]透析液} 式中:[(NH )。SO ]透析液和[(NH ) SO ]总分另0 代表最终透析介质中硫酸铵的浓度和脂质体中硫酸 铵的总浓度。实验还证明,硫酸铵梯度是产生pH梯 度的原动力,而产生硫酸铵梯度的主要原理是不同 离子对双分子层渗透系数的不同。它们对双分子层 的渗透性能有如下规律,即(NH ) SO <sO:一< NH4<H <NH。。随着中性氨分子离开脂质体,质 子被保留在脂质体的内水相中,因而使内水相pH 变得越来越低,从而形成pH梯度,随着pH降低,会 进一步加快NH。的逸出,此pH梯度大小取决于内 外水相中氨离子浓度比。这也可以解释为什么弱碱 性药物容易被包封的原因。但是还不能仅仅从pH 梯度来说明,因为存在ApH≤1比ApH为3时得到 同样或更好的包封效果的情况,这主要是硫酸铵梯 度在起作用。事实上,药物与sO:一形成的硫酸盐对 双分子层具有很低的渗透系数,才是药物具有很高 包封率的关键所在。 硫酸铵梯度法作为包封两亲弱碱性药物的一种 手段,具有明显特点,首先它不需改变外水相的pH, 而控制梯度也可轻易地由等渗溶液稀释来实现。此 外,方法简单,整个过程无需缓冲液或pH滴定,而 且只有内水相短时间内出现较低的pH,这较pH一梯 度法更有利于脂质体的稳定。 Haran等 以及Oh等『1 3_利用跨膜硫酸铵梯度 法分别以两亲弱碱性化合物多柔比星和环丙沙星作 为模型药物,成功地得到了包封率在90 以上的脂 质体。 3.5其它方法 除了以上几种较为独特的方法之外,针对脂质 体包封率影响因素,通过脂质体处方的优化,也是提 高包封率的常用手段。适当加入与药物带有相反电 荷的类脂成分,可以提高药物的包封率l_1 。如胶原 蛋白使脂质体带正电,提高了荷负电荷药物羧基荧 光黄(pH一7.4)的包封率l_】 。在用聚乙二醇单甲醚 (2000)胆固醇琥珀酸酯(PEGCHS)对脂质体进行包 衣实验中,随着PEGCHS量的增加,包封率降 低l_1 。制备葡萄糖氧化酶脂质体时,研究者l_1 发现 离子强度对包封率的影响最大。金东琴等『1 ]研究空 白脂质体时,发现水相的pH、离子强度、再分散药物 溶液的浓度(即药物一类脂比)对药物包封率也有显 著影响。 4结语 包封率是脂质体研究的主要内容,也是脂质体 走上工业化道路的关键因素。影响脂质体包封率的 因素较多,又因药物性质的不同而不同。在提高包封 率方法中,前体药物法具有一定的局限性,因为并非 所有药物均能制成符合条件的前药;冻干和冻融法 一般只适用于水溶性药物,多数情况下,冷冻不利于 脂质体的稳定,但该法不失为一种选择;pH一梯度法 和硫酸铵梯度法,具有方法独特简便,对于弱碱性药 物,应是一种首选的方法,目前还未见包封弱酸性药 物的报道;通过调整类脂的组成和比例,控制pH 值、离子强度和选择适当的制备方法等,也可制得高 包封率的脂质体。总之,伴随该领域研究的深入,相 信会有更多更好的方法涌现出来,为脂质体靶向制 剂步入临床铺平道路。 参考文献: [1]邓英杰,史淑芬,顾学裘.油酸多相脂质体(139)注射 液包封率测定方法的研究[J].药学学报,1 988,23 (7):539—544. 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[12] Hwang SH,Maitani Y,Takayama K,et a1.High Method to Improve Entrapment Efficiency of Liposomes YU Bo—Tao , ZHANG Zhi—Rong .LIU Wen—Sheng (1.Chengdu Command General Hospital,Chengdu 61 0083; 2.West China School of Pharmacy,Sichuan University,Chengdu 610041) ABSTRACT:The factors affecting entrapment efficiency(EE)of EE and the methods to improve the EE were summarized.The concept of liposomes and the determination methods were narrated in brief.A— mong many factors affecting the EE,the property of drugs is one of the main factors,and the settlement is altered along with such characteristic. Key Words:liposomes;entrapment efficiency;affecting factors ¥33—73 由伯胺和卤代烷制备Ⅳ一烷基氨基甲酸酯 Salva— ¥33—74 由2,4,6-三硝基甲苯高选择性合成2一氨基一4,6-二 硝基甲苯(1)、2,6-二氨基一4一硝基甲苯(2)或2,4,6-三氨基 tore RN等[Tetrahedron Lett,2001.6023] 伯胺在无水DMF中,与CO 、卤代烷、Cs CO。、TBAI反 应,得Ⅳ,Ⅳ一二烷基氨基甲酸酯,3例收率8O ~87 。如反 甲苯(3)Shevelev SA等[-Synth Commun,2001,31:25571 2,4,6一三硝基甲苯于甲醇中.以FeCI。及炭粉为催化 应前后阶段加不同卤代烷,则得到不同烷基取代的氨基甲酸 酯,11例收率56 ~92 。 剂,控制水合肼的用量配比和反应温度,可选择性还原分别 制得1(70 )、2(57 )或3(70 )。 [谭璨摘] [吴 比摘] 

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