聚乳酸-羟基乙酸共聚物吗啡微球的制备及其镇痛作用

doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.38.014

摘要/Abstract

摘要：

背景：药物微球因其对特定器官和组织的靶向性及微粒中药物释放的缓释性而成为一种新的给药系统。国内外学者对局麻药缓释给药系统进行了一系列研究，但麻醉性镇痛药的微球制剂未见报道。
目的：制备以聚乳酸-羟基乙酸共聚物为载体的吗啡生物可降解缓释微球制剂，并检测其镇痛作用。
方法：采用溶剂挥发法制备吗啡聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球，并计算其载药量及包封率。将雄性健康SD大鼠以数字表法随机分为3组：空白对照组(皮下注射生理盐水)，阳性对照组(皮下注射盐酸吗啡注射剂)和吗啡微球组(皮下注射吗啡聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球)，利用CO₂激光为热刺激进行痛阈测定。
结果与结论：制成的吗啡聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球为白色粉末，载药量为11.86%，药物包封产率为33%，微球可较明显延长吗啡作用时间至6 h以上。结果说明吗啡聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球明显地延长了吗啡释放时间，缓释性好，但未达到预期的理想时间，仍然需要进行改进。

关键词: 吗啡, 微球, 聚乳酸-羟基乙酸共聚物, 镇痛, 缓释微球, 生物材料

Abstract:

BACKGROUND: Drug microspheres have become a new drug delivery system because of the targeting on specific organs and tissues, as well as slow-release of drugs in particles. Scholars have conducted a series of studies on local anesthetic drug slow-release delivery system, but preparation of narcotic analgesic microspheres is rarely reported.
OBJECTIVE: To prepare biodegradable slow-release microspheres based on polylactic-co-glycolic acid (PLGA) and morphine, to study the analgesia effect.
METHODS: Morphine-PLGA microspheres were prepared by using emulsify-solvent evaporation method, their entrapment efficiency and drug loading content were determined. Healthy male SD rats were divided into 3 groups randomly: blank control group (hypodermic injection of physiological saline), positive control group (hypodermic injection of morphine), microsphere group (hypodermic injection of morphine-PLGA microspheres). The pain threshold was detected using CO₂laser as thermal stimulus.
RESULTS AND CONCLUSION: The morphine-PLGA microspheres were white powders. The entrapment efficiency and drug loading were 33% and 11.86%, respectively. The morphine-PLGA microspheres could prolong the time of analgesia to above 6 hours. Results demonstrated that the morphine-PLGA microspheres play a remarked prolonging role in release time of morphine, and result in a good slow-release, but the time is not enough for the expected time, so the method to prepare microspheres should be further modified.

中图分类号:

R318

张旭辉，孙永海，张宏. 聚乳酸-羟基乙酸共聚物吗啡微球的制备及其镇痛作用[J]. 中国组织工程研究, 2010, 14(38): 7087-7090.

Zhang Xu-hui, Sun Yong-hai, Zhang Hong. Preparation of polylactic-co-glycolic acid morphine microspheres and their analgesia effect[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2010, 14(38): 7087-7090.

参考文献

引言

药物微球是指药物被吸附、溶解或分散在高分子材料载体中形成的微小球状实体，因其对特定器官和组织的靶向性及微粒中药物释放的缓释性而成为一种新的给药系统。微球具有传统剂型所不具备的许多优点，它可以及时释放药物、维持较高血药浓度或靶器官浓度、给药途径多样化、疗效持久、安全等，根据靶向型原理，可分为四类：普通注射微球，1.0~13.0 µm，微静脉或腹腔注射后，可被网状内皮系统巨噬细胞所吞噬；栓塞型微球，注射于癌变部位的动脉血管内，可以阻滞毛细血管，甚至可使小动脉暂时栓塞，切断肿瘤的营养供应，使载药微球滞留在病变部位，提高局部浓度，延长作用时间；磁性微球，在制备微球过程中将磁性微粒包入其中，用二度空间磁场在体外定位，使其具靶向性；生物靶向性微球，微球表面修饰后从而具有生物靶向性，带负电荷的微球可大量被肝脏摄取，而带正电荷的微球则首先聚集于肺，疏水性微球可被网状内皮系统巨噬细胞所摄取^[1] 。
可注入人体内的生物降解材料，按来源可分为天然和化学合成两大类：天然生物降解聚合物有明胶、白蛋白、壳聚糖等；其中常用的明胶是从动物皮或骨中的胶原经水解提炼出来的，其优点是廉价易得、无抗原性、摩擦因数低，生物相容性好、在体内可自然降解；化学合成生物降解聚合物常见的有葡聚糖凝胶、脂肪族聚酯、聚氰基、丙烯酸酯、聚原酸醋、聚-己内酯、聚脲烷、聚氨基酸等；其中应用最广泛的是α-聚酯类，如聚乳酸和聚乳酸-羟基乙酸共聚物。它们有很好的生物相容性，植入人体内后可经生物降解脱酯生成乳酸单体，并在乳酸脱氢酶作用下氧化为丙酮酸，做为能量代谢物质参与体内三羧酸循环后最终成为CO₂和H₂O，经肺、肾、皮肤排泄^[2-3] 。所以根据治疗需要，选择不同规格的聚合物制成产品，其在体内降解速度是可控的，使用后对机体也是安全的。
因此，本实验选用聚乳酸-羟基乙酸共聚物作为药物微球的载体。近年来，国内外学者对局麻药缓释给药系统进行了一系列研究，但麻醉性镇痛药的微球制剂未见报道。
吗啡是最常用的麻醉性镇痛药，常用于治疗严重疼痛，如：骨折疼痛、广泛组织创伤、癌症广泛骨转移。一方面由于其镇痛作用确切，为临床医生和患者所青睐；另一方面，由于其不良反应如呼吸抑制、恶心、呕吐、尿潴留、皮肤瘙痒等发生率高，并且，吗啡作用时间较短，消除半衰期约为114 min，不能连续用药。因此本文将聚乳酸-羟基乙酸共聚物作为吗啡的载体，制备吗啡聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球，从而延长吗啡释药时间，并观察其性状，并初步测定其镇痛作用时间。

材料方法

讨论

药物在微球中的分散状态通常有3种：溶解在微球内、以结晶状态镶嵌在微球内、被吸附或镶嵌在微球表面。影响微球中药物分散状态的因素很多，主要包括载体材料的结晶性和亲水性、载药量、药物溶解性能、溶剂挥发速度等。由于本文中所制得的含药微球载药量较高，微球中可能形成富含药物的区域，药物在微球表面也可能形成微晶体^[4] 。
药物释放曲线可以分成不同相的两节段^[5] ：首先是最初释放阶段，可能会有药物大量释放的现象，称为突释，主要是由于松散结合在微球表面的药物或包埋在表面层的药物快速释放而引起。在微球制备的真空干燥过程，水分从微球内部逃逸，带动药物从微球内部迁移到微球表面，造成药物分布不均匀，可能是第一相释放的机制。随后是迟滞时间阶段，药物缓慢释放，微球表面的药物被洗脱释放后，微球表面层产生通道，药物由通道扩散释放，微球粒径增加，并且药物从聚合物骨架或通道中扩散距离增大，使释放速度减小。通常认为造成聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球控释系统突释的主要原因是由于部分药物存在于微球表面或近面，或者在微球表面或内部存在空洞，故而在释放初期，药物可直接或通过空洞迅速释放，形成突释^[6] 。影响突释的具体因素有聚乳酸-羟基乙酸共聚物分子质量、纯度、主药理化性质，微球制备方法及制备参数、微球的粒径及微球的表面特征、微球载药量等^[7]。在一定分子质量范围内，聚乳酸-羟基乙酸共聚物分子质量越大，与药物之间的相互作用越弱，则微球突释程度越严重^[8] 。微球的载药量也影响释放速度，载药量越高释放速度越快^[9] 。
聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球体内降解从本质上讲是由于酯键的水解所致^[10-11] ：由于机体组织不停地运动，使材料长期处于动态的应力环境之中，由应力作用使材料发生机械降解，故而加速了聚乳酸-羟基乙酸共聚物材料的体内降解过程；体内的脂质或其它生物化合物可作为增塑剂促进聚合物对水分的吸收，从而增强了材料的亲水性，加速了酯键的水解；体液中的脂质成分被材料吸收后，使聚合物分子链的运动(迁移率)增加，从而有利于水分子在材料内的扩散，同样也加速了酯键的水解过程；体内降解过程中可观察到巨噬细胞对材料颗粒进行包裹和吞噬，由这些细胞产生的自由基、酸性产物或酶也可加速降解过程。自由基可使材料发生氧化降解。关于酶是否对聚酯类材料的降解有催化作用，文献对此报道不一。大多数文献认为聚乳酸-羟基乙酸共聚物只是单纯的水解降解，并不涉及任何酶解降解。Wang等^[12]认为酶对聚乳酸-羟基乙酸共聚物的降解作用是不明确的。但有一些研究者指出，某些酶在特定条件下对降解过程能够产生影响，聚乳酸-羟基乙酸共聚物的酶解作用表现为体内体外降解速度的差异。溶酶体内的酸性水解酶对材料酯键是否有水解作用，尚难确定；体内炎症反应使局部温度和pH值发生变化，也可对材料降解过程产生影响。共聚物的降解可导致基质内pH值急速下降至2，这样就形成一个酸性的微环境，使得共聚物可以进行自催化加速降解。Younes等^[13]体外实验发现随着pH值的增大，材料的质量损耗也加快，这是因为酯键对碱性环境较敏感，一方面碱性环境能促进酯键的断裂，另一方面碱性环境中过量的碱可中和水解产生的酸性产物形成相应的盐，使水解反应脱离平衡，促使反应进行到底。这表明过酸和过碱环境都会使聚乳酸-羟基乙酸共聚物的降解加速。
体内药效学的结果表明药物作用持续时间没有达到预想的时间。分析其原因，主要包括以下几个方面：首先，已有的研究表明，微球在体内的降解速度常常快于体外^[14-16] ，使药物在体内的释放速度加快，持续的释放时间缩短。其次，实验中的微球给药剂量为 125 mg/kg，微球中前期药物释放速度较快，麻醉效力较强，释放一段时间后，其中的药物量可能不足以长时间维持在有效剂量范围内，因此，体内实验中药效持续时间较短。另外，吗啡为水溶性药物，存在自动溶于体液中的现象，加速了其在体内的释放速度。
在痛觉阻滞实验结果的评价中，由于阳性对照组和微球组在吗啡主药的用药剂量上差别较大，不适合直接比较^[17] ，所以均是与生理盐水空白对照组进行比较，主要是考察了麻醉持续时间和剂量安全性，而未对麻醉强度进行评价。
本实验表明吗啡制成聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球后，体内镇痛释放曲线显示吗啡持续释放时间有所延长，但未达到预想持续时间，仍然需要进行改进。

[1]	李黎, 马力. 磁性壳聚糖微球固定化乳糖酶及其酶学性质[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 576-581.
[2]	周安琪, 唐渝菲, 吴秉峰, 向琳. 骨膜组织工程设计：共性与个性的结合[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3551-3557.
[3]	郎丽敏, 何生, 姜增誉, 胡奕奕, 张智星, 梁敏茜. 导电复合材料在心肌梗死组织工程治疗领域的应用进展[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3584-3590.
[4]	刘鋆, 杨龙, 王伟宇, 周玉虎, 吴颖, 卢涛, 舒莉萍, 马敏先, 叶川. 聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯/聚乙二醇/氧化石墨烯组织工程支架的制备和性能评价[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3466-3472.
[5]	李尚志, 郑得志, 刘军. 加速康复外科模式下鸡尾酒疗法对全膝关节置换后的早期镇痛[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(18): 2794-2798.
[6]	黎少, 梁永康, 高毅, 彭青. 三维胶原HepaRG微球的建立及其体外功能特征[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(16): 2541-2547.
[7]	解健, 苏俭生. 静电纺丝取向纳米纤维作为组织工程生物支架的优势与特征[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(16): 2575-2581.
[8]	纪琦, 喻正文, 张剑. 3D打印金属基生物材料工艺和临床应用的问题与趋势[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(16): 2597-2604.
[9]	宋涯含, 吴云霞, 范道洋. 基于VOSviewer生物医学领域3D打印的知识图谱分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(15): 2385-2393.
[10]	钱楠楠, 张潜, 杨睿, 敖俊, 章涛. 间充质干细胞治疗脊髓损伤：细胞治疗及联合新药和生物材料[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(13): 2114-2120.
[11]	王韶, 原大江, 李艳艳, 李小雅. 臂丛神经阻滞中应用右美托咪定联合局部麻醉药的系统评价和meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(12): 1951-1958.
[12]	罗雅馨, 毕浩然, 陈晓旭, 杨琨. 细胞外基质与组织的再生与修复[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(11): 1785-1790.
[13]	贾巍, 张满栋, 陈维毅, 王晨艳, 郭媛. 股骨假体材料对人工膝关节置换性能的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(10): 1477-1481.
[14]	王倩, 李璐, 舒静媛, 董志恒, 靳友士, 王青山. 氧化锆基纳米羟基磷灰石功能梯度生物材料的微观形貌和物相分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(10): 1517-1521.
[15]	史正亮, 张华, 范志勇, 马维, 袁鹤, 杨冰. 几丁糖/聚乙烯醇导管联合脑源性神经营养因子缓释微球修复大鼠周围神经缺损[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(10): 1555-1559.