可降解高分子纳米空心粒子载中药血竭的工艺方法及体外释放

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.52.014

摘要/Abstract

摘要：

背景：血竭不溶于水，很难制成注射剂，而一般的血竭口服制剂、灌肠剂等由于血竭颗粒粗大，在体内吸收量很少，生物利用度极低；高分子纳米空心粒子具有比表面积大、吸附性强的特性，且其空心部分可容纳大量的客体分子，因而产生一些奇特的基于微观包裹效应的性质。

目的：综述可降解高分子纳米空心粒子附载中药血竭的工艺方法及体外释放。

方法：应用计算机检索PubMed数据库、中文科技期刊数据库(1989至2014年) 、中国学术会议论文数据库(1986至2014年) 、中国学位论文数据库(1986至2014年) 、中国专利数据库(1985至2014年)、中国科技论文统计分析数据库(1999至2014年)、中国期刊全文数据库(1979至2014年) 、中国优秀硕士学位论文全文数据库(1999至2014年) 、中国博士学位论文全文数据库(1999至2014年)相关文献，检索关键词为“血竭，纳米粒子，空心粒子，降解高分子”。

结果与结论：将中药血竭溶解于良溶剂乙醇、异丙醇或者酯类溶剂中，配成接近饱和的溶液，然后将预先制备的高分子空心纳米粒子分散于此溶液之中，超声振荡一定时间，用高速离心机分离，可以制得附载血竭成分的纳米粒子。将中药血竭制成纳米级的微乳颗粒，可以形成以水为介质的“溶液”，提高血竭的可吸收性和生物利用度，而且其微乳化缓释作用使血竭不良反应小、用药量低、作用时间长，有望制成粉剂、片剂、膏剂、胶囊剂甚至针剂等剂型。纳米级微乳化血竭针剂有望可进行静脉注射，随着血液有效到达病灶，治疗血瘀、心脑血管等多种疾病。进一步通过调控纳米空心粒子壳的厚度和孔隙率，可以控制药物的释放速率；通过粒子表面的生物化学修饰可以使载药粒子具有靶向特性。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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关键词: 生物材料, 纳米生物材料, 血竭, 纳米粒子, 空心粒子, 可降解高分子, 综述

Abstract:

BACKGROUND: As Resina Draconis is water insoluble, it is difficult to be made into injection. Meanwhile, the oral preparation and enemas of Resina Draconis, due to the water insolubility and large particle size, have poor in vivo absorption and very low bioavailability. Polymeric hollow nanoparticles have large surface area and strong adsorption characteristics; moreover, the hollow core parts can accommodate a large number of guest molecules. Therefore, the hollow nanoparticles have a series of peculiar properties based on the microcapsule effect.

OBJECTIVE: To review the literatures covering the preparation methods and in vitro release researches on Resina Draconis-loaded biodegradable polymeric hollow nanoparticles.

METHODS: A computer-based search was performed in PubMed database, Chinese Science and Technology Periodical Database (1989 to 2014), China Academic Conference Papers Database (1986 to 2014), Chinese Dissertations Database (1986 to 2014), China Patent Database (1985 to 2014), Chinese Science and Technology Paper and Citation Database (1999 to 2014), China Journal Full Text Database (1979 to 2014), China Outstanding Master's Degree Thesis Database (1999 to 2014), Chinese Doctoral Dissertations Full Text Database (1999 to 2014) for relevant articles by the retrieval key words of “resina draconis, nanoparticles, hollow particles, biodegradable polymer” in English and Chinese, respectively.

RESULTS AND CONCLUSION: The traditional Chinese medicine Resina Draconis is firstly dissolved in suitable solvents like ethanol, isopropanol or solvents, forming nearly saturated solution. Then the pre-made polymer hollow nanoparticles are dispersed in the solution, with ultrasonic oscillation for a certain time. After separation by high-speed centrifugation, Resina Draconis-loaded nanoparticles can be prepared successfully. It is of great importance to make the Chinese medicine Resina Draconis into microemulsion nanoparticles, forming “homogeneous solution” in the medium of water, which will lead to the remarkable improvement of the in vivo absorbability and bioavailability of Resina Draconis. Furthermore, the sustainable release of microemulsion contributes to little adverse reaction, low dosage, long duration, etc. Consequently, the Resina Draconis-loaded nanoparticle emulsion is expected to be made into powder, tablet, ointment, capsule, even injection or some other dosage forms. The nano-scale emulsion of Resina Draconis is expected to be injected intravenously, which will directly reach the focus through the blood circulation to cure blood stasis, cardiovascular and cerebrovascular diseases. In addition, the release rate of loaded drugs can be controlled by means of regulating the thickness and porosity of hollow nanoparticle shells, and by surface modification with biological chemicals, the drug-loaded nanoparticles are expected to possess targeting characteristics.

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Key words: drugs, Chinese herbal, nanoparticles, review

中图分类号:

R318

王雪明，邢长民，李楠. 可降解高分子纳米空心粒子载中药血竭的工艺方法及体外释放[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(52): 8438-8442.

Wang Xue-ming, Xing Chang-min, Li Nan. Preparation methods and in vitro release of Resina Draconis-loaded biodegradable polymeric hollow nanoparticles

[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(52): 8438-8442.

图/表（结果） 2

2.1 高分子纳米空心粒子载体的制备 目前制备高分子空心粒子的方法主要有乳液聚合法和模板法^[26-27]。种子乳液聚合是目前为止研究最多、应用最广的制备核-壳/空心结构高分子复合粒子的方法，概括其基本工艺可以分为以下几步：首先采用乳液聚合的方法合成种子乳液，然后将第二单体加入到种子乳液中进行再聚合，即可获得具有核壳结构的聚合物乳液，最后用适当的溶剂除去核，得到空心粒子。模板法的关键在于模板，一般需要预先制得。模板在整个反应流程中不发生化学反应，聚合物在模板的表面形成并定型，因此模板的形状和尺寸直接决定所得空心球的形状和尺寸，通过调节模板的形貌达到调整微球形貌的目的。将微胶囊化的核-壳结构产物通过适当的方法去除模板核，得到空心粒子^[28]。乳液聚合法和模板法制备高分子空心粒子各有所长，传统的乳液聚合以及种子聚合法制备高分子空心粒子具有体系组成复杂、粒径分布宽、产物结构不稳定等缺点；模板法具有形态可控的特点，但是通常反应条件苛刻，步骤繁琐，而且稳定性较差。

文章提出一种简便的工艺制备模板粒子以及空心粒子，以期附载、包裹特定的活性物质、药物、生物分子等。

模板粒子的制备：依据作者在专利ZL 200310115329.4中报道的技术工艺制备模板粒子^[29]，将马来酸酐与醋酸乙烯酯两种单体按一定浓度和配比溶解在酯类介质(如乙酸丁酯)中，使用常规的过氧化物或偶氮类引发剂，聚合得到稳定的乳胶粒子分散体系。该体系是一个不需任何稳定剂的分散聚合(“自分散”聚合)体系，不仅可以简化工艺操作，而且得到的高分子粒子表面洁净，表面性能优异^[30-33]。

图1透射电子显微镜图片显示，所制备模板粒子的球形性好，而且粒度均匀，接近单分散性。进一步的研究发现，该方法制备的高分子粒子的粒径可以通过单体浓度、单体配比、溶剂性质等一系列参数在很大的尺度范围内进行调节(20 nm-5 μm)。

图2的红外谱图显示，1 785 cm^-1和1 859 cm^-1处出现酸酐基团的两个特征吸收峰，1 744 cm^-1处出现酯基的特征吸收峰，表明上述高分子粒子的化学组成是马来酸酐与醋酸乙烯酯的共聚物。该共聚物可以很容易地溶解于水、酮类以及醇类介质当中，很适合作为模板粒子使用。

空心粒子的制备：在模板粒子的表面引发种子聚合，制备出核-壳结构的高分子粒子，继而用模板内核的良溶剂溶去核-壳粒子中的内核，可以制备出粒度均匀、壁厚均一的高分子空心结构粒子。

上述方法制备的高分子纳米空心粒子的分子结构中同时包含酸酐基团和吡咯烷酮基团，是一种新型化学组成的表功能化的纳米空心粒子。粒子空腔的内外表面具有高反应活性的酸酐基团和高络合活性的吡咯烷酮基团，可以通过化学键合方式附载、包裹特定的活性物质、药物、生物分子、肿瘤靶向剂、抗体等，从而有利于高分子纳米空心粒子在生物医药领域的应用。

用HITACHI H-800透射电子显微镜观察高分子纳米空心粒子的形貌，用Malvern Mastersize 2000激光粒度分析仪测定空心粒子的粒径和粒径分布，数据统计分析方法如下：

式中d_i为单个微球粒径；d_n为微球数均粒径；d_w为微球重均粒径；n为样本容量；PDI为粒径分布指数。

由透射电镜图可以看出，高分子空心粒子的粒径比较均匀(图3)，而且空心粒子的壁厚可以进行调控，具体数据见表1所示。

由于空心粒子的外壳由交联的片状结构相互叠加而成，所以片层之间有丰富的孔隙，这种微观的片层间隙为模板粒子的分子链被溶剂溶出提供了通道，而且为药物分子、生物分子的吸附、释放提供了通道，有利于空心粒子在生物医药领域的应用。

2.2 空心粒子附载血竭的工艺探讨及应用展望 利用高分子纳米空心粒子比表面积大、吸附性强，而且其空心部分可容纳大量的客体分子的特性，可将其用于药物载体材料，从而产生一些奇特的基于微观包裹效应的性质。

将中药血竭溶解于其良溶剂乙醇、异丙醇或者酯类溶剂中，配成接近饱和的溶液，然后将上述制备的高分子空速离心机分离，用溶剂对离心产物进行洗涤，再次离心分离、洗涤，重复3次，以洗尽游离血竭成分；将最终的离心产物放入真空烘箱，于室温下干燥至恒重，得到附载血竭成分的纳米粒子。

将血竭制成纳米级的微乳颗粒，可以形成以水为介质的“溶液”，提高血竭的可吸收性和生物利用度。血竭纳米粒子在肠道内通过粘膜由小肠绒毛的尖部直接吸收进入血液循环，生物利用度可达90%以上。而且其微乳化缓释作用使血竭不良反应小、用药量低、作用时间长，有望制成粉剂、片剂、膏剂、胶囊剂甚至针剂等剂型。纳米级微乳化血竭针剂有望可进行静脉注射，随着血液有效到达病灶，治疗血瘀、心脑血管等多种疾病。

通过调控纳米空心粒子壳的厚度和孔隙率，可以控制药物的释放速率；通过粒子表面的生物化学修饰，可以使载药粒子具有靶向特性。本部分的工作将在后续系列文章中进行报道。

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引言

血竭是一种名贵的活血圣药，具有抗菌、活血化瘀、消肿止痛、祛腐生肌、止溃敛疮、加速微循环、促进细胞新陈代谢等多种功能^[1-5]，但由于血竭不溶于水，所以很难制成注射剂，而一般的血竭口服制剂、灌肠剂等由于血竭颗粒粗大，在体内吸收量很少，生物利用度极低^[6-7]。

血竭的不溶性导致其无论是研成粉剂外敷还是制成胶囊内服，在人体的水性组织液中很难传导，大部分经胃肠道排出体外，难以进入动脉和静脉血管随血液一起流动到达病灶部位^[8]。提高血竭的水溶性，改善其在体内的药物吸收度，是血竭应用中迫切需要解决的问题^[9]。

高分子微纳米粒具有比表面积大、吸附性强、凝集作用大及表面反应能力强等特性，在医学和生物化学领域的应用日益广泛^[10-16]。高分子空心粒子具有低密度、高比表面的特性，而且其空心部分可容纳大量的客体分子或大尺寸的客体，因而产生一些奇特的基于微观“包裹”效应的性质，使得空心微粒材料在医药、生化和化工等许多技术领域都有重要的应用^[17-21]。

高分子空心粒子因其独特的结构可以作为药物的载体，充当药物输送系统，具有以下优点：具有被动靶向性，进入循环系统后，可被单核巨噬细胞系摄取，到达网状内皮系统分布集中的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶向部位，此外也可以经过特殊的处理如表面修饰或物化手段达到主动靶向的效果；药物包裹于其空腔内，进入体内后，通过基质材料的小孔或随着基质的降解而达到控释、缓释效果；应用于那些治疗指数小的药物时，可以显著降低其不良反应；药物经其包裹，处于较为封闭的环境中，这样的结构可以有效防止外界因素及给药后体内酶的破坏，从而达到提高药物稳定性的目的^[22-25]。

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材料方法

讨论

文章快阅

1 此问题已知的信息：血竭是一种名贵的活血圣药，具有抗菌、活血化瘀、消肿止痛、祛腐生肌、止溃敛疮、加速微循环、促进细胞新陈代谢等多种功能。但由于血竭不溶于水，所以很难制成注射剂，而一般的血竭口服制剂、灌肠剂等由于血竭颗粒粗大，在体内吸收量很少，生物利用度极低。

2 文章增加的新信息：将中药血竭溶解于其良溶剂乙醇、异丙醇或者酯类溶剂中，配成接近饱和的溶液，然后将预先制备的高分子空心纳米粒子分散于此溶液之中，超声振荡一定时间，用高速离心机分离，可以制得附载血竭成分的纳米粒子。将中药血竭制成纳米级的微乳颗粒，可以形成以水为介质的“溶液”，提高血竭的可吸收性和生物利用度。而且其微乳化缓释作用使血竭不良反应小、用药量低、作用时间长，有望制成粉剂、片剂、膏剂、胶囊剂甚至针剂等剂型。纳米级微乳化血竭针剂有望可进行静脉注射，随着血液有效到达病灶，治疗血瘀、心脑血管等多种疾病。进一步通过调控纳米空心粒子壳的厚度和孔隙率，可以控制药物的释放速率；通过粒子表面的生物化学修饰，可以使载药粒子具有靶向特性。

3 临床应用的意义：血竭的不溶性导致其无论是研成粉剂外敷还是制成胶囊内服，在人体的水性组织液中很难传导，大部分经胃肠道排出体外，难以进入动脉和静脉血管随血液一起流动到达病灶部位。本研究通过纳米高分子空心粒子附载的方法以提高血竭的水溶性，可以改善其在体内的药物吸收度。而且药物包裹于纳米粒子内部，进入体内后通过纳米基质材料的小孔或随着基质的降解而达到控释、缓释效果。另外纳米空心粒子因其独特的结构可以作为药物输送系统，药物通过包裹处于较为封闭的环境中，这样的结构可以有效防止外界因素及给药后体内酶的破坏，从而达到提高药物稳定性的目的，经过特殊的处理如表面修饰或物化手段还可以具有靶向效果。

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