目前，主要用于口服胰岛素系统控缓释的高分子生物材料可分为天然高分子生物材料和合成高分子生物材料两大类，研究情况如下。 2.1 天然高分子生物材料 天然高分子生物材料因具有优良的生物相容性、可降解性，以及与细胞相互作用的能力，常被作为细胞外基质成分在生物医学工程中得到广泛应用。此外，利用天然高分子的亲水性能，在体外制成包裹药物的水凝胶载体，用于治疗糖尿病、肿瘤等。常用的这类天然高分子生物材料有壳聚糖、藻酸盐、胶原、明胶、纤维蛋白、糖胺多糖和琼脂糖等[5]。用于口服胰岛素载体研究的天然高分子材料以壳聚糖、藻酸盐多见。 2.1.1 壳聚糖及其他多糖   壳聚糖 [(1→4)2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖]是一种资源丰富的天然高分子化合物，由甲壳素经脱乙酰化作用后得到的一种带正电的多糖，为N-乙酰-D-葡糖胺和D-葡糖胺的直链阳离子共聚物，在自然界存在的数量仅次于纤维素[5]。 壳聚糖属亲水性聚合物，可按需制成不同大小的微球。这种微球载体具有以下优点：①具有良好的生物黏附性、生物相容性、生物可降解性、安全性和免疫刺激活性等特性及生物活性。②具有多孔结构，使蛋白质类药物不仅能吸附在微球体表面，而且能够嵌入其内部，增加载药量。③可以避免制备过程中有机溶剂对药物的影响，保持生物活性。④可以控制蛋白质类药物的释放，提高蛋白质的吸收。⑤与胃肠黏膜表面有特殊的黏附作用，能瞬时打开上皮细胞间的紧密连接，增加细胞通透性和蛋白质转运。⑥能促进肠上皮细胞透过葡萄糖，而不影响其生理功能，从而促进胰岛素的吸收。为此，壳聚糖在生物大分子传送载体上的应用倍受关注[1, 5-8]。Wang等[9]制备了壳聚糖胰岛素微球，其包封率高达70%，胰岛素的化学稳定性大于95%，并可长时间稳定释放。邵丽等[10]使用复合交联剂(先用甲醛交联，再用戊二醛交联)，采用乳化交联法制得盐酸四环素-壳聚糖缓释微球，微球大小适中、形态良好；制备微球的最佳工艺条件是：选用高分子量壳聚糖、壳聚糖和盐酸四环素质量比为1∶1、甲醛用量为5 mL、戊二醛用量为0.9 mL、搅拌速度为900 r/min；所得微球的粒径分布在5-50 μm 之间，载药量为26.9%，包封率为56.3%，具有良好的缓释效果。 壳聚糖纳米粒于1997年被Alonso等制备成功，已被认为是很有潜力的蛋白质类药物载体。1999年进行了壳聚糖-胰岛素纳米粒子对大鼠鼻饲实验研究，其后许多学者致力于壳聚糖纳米粒的口服传送[5]。董宝军等[11]以壳聚糖为包被材料，用离子交联法制备壳聚糖胰岛素纳米粒，纳米粒多呈球形，粒径为(220.6±15.9)nm，胰岛素包封率为(75.4±3.2)%，载药量为(19.5±2.6)%。给健康和糖尿病大鼠灌胃胰岛素纳米粒后，健康大鼠在25 U/kg灌胃后6-12 h 内，血糖浓度显著降低；糖尿病大鼠在25 U/kg灌胃后6 h 血糖开始下降，并持续9 h以上，使血糖维持在正常水平的时间可达7 h。用肠溶包衣胰岛素壳聚糖复合物纳米粒可有效抑制胰岛素的突释，促进其吸收，显著降低模型大鼠的血糖浓度[12]。Pan 等[13]通过胰岛素、壳聚糖和三聚磷酸盐的离子凝胶反应，得到带正电荷稳定的壳聚糖纳米粒子，直径为250-       400 nm，包裹率为80%。将21 U/kg纳米粒口饲糖尿病大鼠后，大鼠体内低血糖持续15 h以上，平均药理生物利用率与注射对照均达到14.9%，效果明显优于壳聚糖-胰岛素溶液。Makhlofa等[14]鉴于壳聚糖纳米粒子在胃液中容易被分解等稳定性问题，通过离子交联法将其余羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯聚合，配制得到pH敏感的聚合物纳米粒。体外释放实验显示，聚合物纳米粒在酸性环境中的稳定性明显高于壳聚糖纳米粒组，而且与壳聚糖-三聚磷酸盐纳米粒相比，分别增加肠黏附性2倍和4倍。动物实验研究表明：分别给大鼠进行皮下注射游离胰岛素和包埋胰岛素的壳聚糖-羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯纳米粒后，降血糖效果并无明显不同。但经过口服途径给药后，包埋胰岛素的壳聚糖-羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯纳米粒的降血糖效果分别是游离胰岛素和包埋胰岛素的壳聚糖-三聚磷酸盐纳米粒的9.8倍和2.8倍。 Chuang等[15]研究报道，将壳聚糖与聚谷氨酸和乙二醇四乙酸酯(特异性Ca2+螯合剂)共轭聚合物合成载胰岛素纳米粒子(壳聚糖/聚谷氨酸-乙二醇四乙酸酯纳米粒)，通过大鼠小肠体外实验、体外Caco-2转运和糖尿病模型大鼠实验表明，具有明显抑制大鼠肠内蛋白酶对胰岛素的降解作用和降血糖功效。其作用机制与聚谷氨酸-乙二醇四乙酸酯螯合Ca2+，消耗Ca2+，促进了肠上皮细胞的内吞作用有关。Elsayed等[16]用水凝胶法，将壳聚糖和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠配制壳聚糖-十二烷基硫酸钠纳米粒，在模拟胃液中稳定，能保护胰岛素被胃蛋白酶降解，给糖尿病大鼠喂食所配制包裹胰岛素纳米粒具有明显的降血糖效应。     吴正红等[17]采用逆相蒸发法制得胰岛素脂质体，再用N-三甲基壳聚糖盐酸盐对胰岛素脂质体进行包覆，优化壳聚糖包覆胰岛素脂质体的最佳工艺条件为：100 U胰岛素、200 mg 磷脂、4 g/L N-三甲基壳聚糖盐酸盐、1% PVPK-30、25 mg 胆固醇、10 mg 维生素E和醋酸盐缓冲液(pH值5)。经优化得到的N-三甲基壳聚糖盐酸盐包覆胰岛素脂质体喂食小鼠和大鼠后，最佳降血糖百分率分别为17.17%和64.75%。在此基础上，对以壳聚糖和EDTA轭合物双层包覆胰岛素脂质体的胰岛素吸收状况进行了研究，发现EDTA轭合物双层包覆的胰岛素脂质体对正常大鼠负载葡萄糖所致的血糖升高具有抑制作用；与皮下注射胰岛素相比，EDTA轭合物双层包覆的胰岛素脂质体具有降低糖尿病模型大鼠和犬血糖的作用，其相对药理生物利用度均大于9%；与口服胰岛素相比，EDTA轭合物双层包覆胰岛素脂质体灌胃给药的相对生物利度为12.67%，明显改善了胰岛素口服生物利用度[18]，其机制与EDTA轭合物具有生物黏附性有关，在酸性环境中，EDTA轭合物不能水合溶胀，其包覆脂质体在pH值2的胃蛋白酶溶液中可对胰岛素起到较强的保护作用。 然而，随着对壳聚糖药物载体的深入研究发现，高相对分子质量的壳聚糖在体内存在降解性较低、水溶性很差、可产生体内积蓄等问题。较低相对分子质量的水溶性壳聚糖更易在体内降解，不易积聚，可望替代在水中难溶高分子质量壳聚糖而作为蛋白类药物的缓释载体[19]。 2.1.2 藻酸盐 海藻酸是存在于褐藻类海洋生物中的一种线型阴离子天然黏性多糖，具有良好的生物相容性和生物安全性。海藻酸分子链上含有羧基及羟基，可与二价金属交联形成凝胶，对DNA、蛋白质、细胞等包覆后不影响它们的生物活性。通过选择海藻酸盐的类型、包覆剂与赋形剂，可以制备各种海藻酸盐载药基体，从而使DNA、蛋白质、肽类等药物释放时间得以控制。 在酸性介质中，海藻盐本身并不能抑制胰岛素的释放，但是配制得到的微球可以保护胰岛素结构。Reis等[20]通过乳化内凝胶法制备得到海藻盐微球，胰岛素包埋率为80%。杨利芳等[21]采用静电液滴工艺制备了载胰岛素壳聚糖-海藻酸钙微球，平均粒径    48 μm，药物包封率94.1%，胰岛素相对活性71.7%，分别给糖尿病小鼠口服4.8，3.6，2.4 U/kg胰岛素微球，6 h后血糖值分别降低42.69%，59.8%，76.13%，药理相对生物利用度为41.20%，37.76%，35.81%，具有显著降血糖和缓释作用。Zhang 等[22]采用膜乳化技术结合Ca2+-壳聚糖凝固法配制得到藻酸盐-壳聚糖微球，胰岛素包埋率可达56.7%，保持胰岛素生物活性达99.4%；在模拟胃肠液环境中，32%胰岛素释放在胃液内需2 h，在肠液内需4 h，在血液pH值环境下，胰岛素可稳定释放14 d。将包含胰岛素的微球喂食糖尿病大鼠，可有效降低血糖并维持60 h。 Li等[23]以藻酸盐-壳聚糖为材料，采用水-油-水(w/o/w)多层均质化方法制备纳米乳液为口服胰岛素载体，纳米粒径约488 nm，胰岛素包埋率 47.3%。能抵抗胃液的破坏，给正常和糖尿病大鼠喂食有胰岛素的纳米乳液(25，50 IU/kg)后，正常大鼠的血浆胰岛素含量分别为8.42% 和 5.72% ，在糖尿病大鼠分别为 8.19% 和 7.84%，明显延长了降血糖效应。Woitiski等[24-25]用藻酸盐、右旋糖酐硫酸酯、钙、泊洛沙姆、壳聚糖和白蛋白，通过离子凝胶和聚电解质络合法配制成多层纳米粒，核心由藻酸盐和右旋糖酐硫酸酯构成，其次为Ca-poloxamer，再次为壳聚糖，最外层包裹白蛋白，纳米粒子的大小在200-500 nm范围，胰岛素的包埋率为70%-90%。这个多层结构的纳米粒子可抵抗胃酸和胃蛋白酶对胰岛素的破坏作用，通过Caco-2细胞转运的胰岛素量是游离胰岛素的2.1倍，通过Caco-2/HT29复合培养转运的胰岛素量是游离胰岛素的3.7倍，Wistar大鼠离体肠黏膜转运的胰岛素量是游离胰岛素的3.9倍。其机制可能与纳米粒子更易转运、最外层的白蛋白阻止胰岛素被蛋白酶水解消化作用有关。 2.1.3 糖胺多糖 糖胺多糖带负电，具有展开的构型，导致溶液态的高黏度。糖胺多糖主要分布于细胞表层或细胞外基质中，其韧性足以支撑细胞结构的完整性及提供细胞移动的孔道。具有重要生理功能的透明质酸、硫酸软骨素研究如下：透明质酸是存在于生物体内，由N-乙酰氨基葡糖和B-D-葡糖醛酸二糖单位交替联结而成的线状酸性黏多糖，具有良好的生物相容性、生物降解性和无免疫原性等特点，将其制备成水凝胶后作为蛋白多肽类药物载体更具有优越 性[26]。Han等[27]采用逆相乳液冻干法制备pH敏感的透明质酸纳米粒，平均直径为182.2 nm，最大胰岛素包埋率约为95%。透明质酸纳米粒能抵抗胃液强酸环境，Caco-2细胞转运实验中，通过细胞主动运输转运胰岛素，其转运量是游离胰岛素的2倍，喂食糖尿病模型鼠也显示了明显的降血糖作用。黄建艳等[28]用氧化降解成小分子量、低凝胶温度的活化琼脂糖与透明质酸共混接枝制备成琼脂糖-透明质酸共聚物，再用该共聚物包载胰岛素，胰岛素的包埋率和载药量分别是78.8%和41.04%，释药实验表明包载的胰岛素有缓释行为，在pH值为6.8的PBS中缓释行为较为理想。 2.1.4 硫酸葡聚糖 硫酸葡聚糖是一种被广泛应用于制药业的高分子聚合物，具有抗凝血作用，能避免注射过程中引起血栓。 郑健等[29]以硫酸葡聚糖和Fe3+为材料，采用静电吸引层自组装技术制备胰岛素缓释微胶囊INS(DS/Fe3+)，其胰岛素的包封率和载药量分别在60%和40%以上；体外释放实验显示有较好的缓慢释放特性，随着包裹层数增加，药物释放速度减慢；体内活性实验表明皮下注射胰岛素微胶囊在体内能够保持6-10 h的降血糖效果。但给链脲佐菌素制备糖尿病大鼠模型灌胃后未表现出降血糖效果。 2.2 人工合成高分子生物材料 由于天然高分子材料的来源、处理方法等不同，导致产品性能重复性较差，加上其力学性能和加工性能较差，常难以满足医药应用的要求。人工合成高分子材料因易于改性和加工成型，且降解速率可调控，已成为当前药物释放体系研发的主要载体材料。聚酯类、聚丙烯酸酯类及其共聚物，因具有良好的生物相容性、生物降解性和生理性能，被用作口服胰岛素制剂载体材料的研究报道较多。 2.2.1 聚酯类 聚乳酸及其共聚物：聚乳酸又称聚丙交酯，其生产过程无污染，在体内可分解成L-乳酸，是已获得美国FDA认证、被广泛应用于临床的一类可生物降解吸收、最理想的绿色高分子生物材料。陈军等[30]以溶 剂-非溶剂法制备了胰岛素聚乳酸纳米粒，平均粒径为(84.34±14.76)nm，平均包封率为(65.93±3.45)%，平均载药量为(0.62±0.03) U/mg。糖尿病小鼠口服50，60，80 U/kg 剂量的胰岛素聚乳酸纳米粒后均表现出显著的降血糖作用，而口服40 U/kg剂量的胰岛素聚乳酸纳米粒无降糖效果。 目前，以聚乳酸共聚物用作控制释放药物载体的研究报道较多，如聚乙丙交酯、嵌段共聚物聚乳酸-聚乙二醇。聚乙丙交酯，又名聚(丙交酯-co-乙交酯)或聚乳酸-羟基乙酸，由两种单体乳酸和羟基乙酸无规聚合而成；在制备药物载体的过程中，可通过高分子的分子量和共聚单元组成来调节载体的形式、降解速率等，是一种可降解的功能高分子材料，具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊、稳定性和成膜的机械性能。所制备得到的聚乙丙交酯微球控释系统具有能够控制微球大小、延缓药物降解、延长药物释放时间、靶向释放、降低药物毒性和刺激性等特点[31]，通过美国FDA认证，被正式作为药用辅料收录进美国药典。潘妍等[32]进行了胰岛素-聚乙丙交酯共聚物纳米粒的制备，平均粒径为149.6 nm，包封率为42.8%；用胰岛素-聚乙丙交酯共聚物纳米粒(10 U/kg)灌胃糖尿病大鼠，4 h 后血糖浓度显著降低( P < 0.05)，10 h 血糖降至最低，药理相对生物利用度为(10.3±0.8)%。在此基础上，用壳聚糖对此纳米粒进行包衣，制得了壳聚糖-胰岛素-聚乙丙交酯共聚物纳米粒；壳聚糖的包衣改变了粒子表面Zeta电位，提高了包封率，降低了突释；给糖尿病大鼠灌服包衣纳米粒(10 U/ kg)，14-16 h 后降血糖水平显著高于未包衣纳米粒(P < 0.05)，药理相对生物利用度提高到15.4%。由此可以推论，壳聚糖包衣聚酯纳米粒可促进胰岛素胃肠道吸收。张雪飞等[33]采用S/O/W 固体粉末法，将乙交酯与丙交酯的无规共聚物(聚乙丙交酯，Mn=60 000，LA/GA 质量比4∶1) 和聚乙二醇单甲醚-聚丙交酯两嵌段共聚物按一定比例混合，得到两种聚合物的混合溶液(终质量浓度为10 g/L)作为载体材料，对胰岛素固体粉末2-5 mg进行包裹，制得微球。所得微球球形很好，粒径在1-3 μm 范围，剖面具有核壳结构，胰岛素以晶粒的形式包裹在高分子壳层中，两种高分子在壳层中有分层现象，其包裹率是固体粉末法对胰岛素的包裹率高于双乳液法，微球的暴释现象得到了缓解。随两种聚合物的配比不同其暴释缓解的程度也不同。陶安进等[34]采用改良的乳化溶剂扩散法分别制备了胰岛素-聚乙丙交酯纳米粒和肠溶胰岛素纳米粒(聚乙丙交酯-HP55 纳米粒，聚乙丙交酯-HP50纳米粒)，实验结果表明，胰岛素肠溶纳米粒可有效抑制胰岛素在人工胃液中的释放，与聚乙丙交酯纳米粒相比，可显著降低正常大鼠的血糖浓度。Hinds等[35]先将胰岛素用聚乙二醇进行修饰，以提高胰岛素的生物活性，再用聚乙丙交酯包埋，经修饰的胰岛素制备成微球，实现了胰岛素的持续释放。Xiong等[36]利用聚乳酸-聚醚-聚乳酸形成的囊泡包裹胰岛素，糖尿病大鼠模型口服给药后，4.5 h内血糖浓度从18.5 mmol/L降至5.3 mmol/L，约5 h后达到4.5 mmol/L，并持续18.5 h，表明聚乳酸-聚醚-聚乳酸在运输口服胰岛素方面有重要的利用价值。 聚-β-羟基羧酸酯：聚-β-羟基羟酸酯中最重要的是聚-(R)-β-羟基丁酸酯。聚-β-羟基羟酸酯是一种通过微生物发酵而制得的天然高分子生物材料，具有无毒性物质残留、安全性高、可生物降解等优点。庞伟等[37]以聚-β-羟基丁酸酯为载体材料，采用液中干燥法和均匀设计法优化制得胰岛素聚β-羟基丁酸酯微球，载药量为(23.22±0.96)%。与原药胰岛素相比，微球中药物体外释放时间延长了6倍多，微球释放药物后发生了明显的形态改变和降解。 2.2.2 聚丙烯酸及其共聚物 聚丙烯酸由甲基丙烯酸、丙烯酸盐及丙烯酸酯如甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙二醇酯等单体聚合而成，配制成微球、纳米粒、水凝胶等载体，可用于胰岛素或其他蛋白质的人体输送上。 李松等[38]用聚丙烯酸树脂对吸附有胰岛素的微粉硅胶骨架进行包衣，制备得到具有纳米骨架结构的胰岛素口服固体给药系统，平均粒径为(466±     111) μm；通过正常大鼠腹腔糖耐受量实验证实该给药系统能有效减缓胰岛素被肠道消化酶降解的速度，具有明显的降血糖效果(P < 0.01)。Damgé等[39]用生物可降解的聚己内酯和非生物可降解的聚阳离子丙烯酸酯共聚物配制纳米粒，粒径平均为700 nm，胰岛素包埋率为97.5%，在中性介质中，70%药物释放在24 h以上。用包含胰岛素的纳米粒50 U/kg喂食糖尿病大鼠，在12-24 h较长时间内具有浓度依存性降低空腹高血糖和改善糖耐受反应作用，并伴随着血浆胰岛素浓度的升高。但用100 U/kg 和25 U/kg剂量的纳米粒喂食糖尿病模型鼠时，没有观察到同样的生物学效应。Mesiha等[40]制备的聚氰基异丁酯丙烯酸纳米粒具有良好的缓释能力，可将药物作用时间从6 h 延长至72 h，提高其生物利用度。Hou等[41]用聚氰基丙烯酸正丁酯为原料，配制纳米粒子，平均粒径     78 nm，胰岛素包埋率为(80.5±2.6)%，喂食糖尿病大鼠后具有明显降低血糖作用。 Kumar等[42]合成了不同相对分子质量的由二甲基丙烯酸聚乙二醇酯和甲基丙烯酸两种单体的共聚物形成的pH敏感型水凝胶，体外实验表明，pH值2.5的递质中胰岛素释放较少(18%-25%)；在pH值7.4的递质中，胰岛素释放量最大。动物实验表明载胰岛素的水凝胶降血糖作用持续8-10 h。Yin等[43]用聚丙烯酰胺共聚物与O-羧甲基壳聚糖配制成多孔水凝胶聚合物(SPH-IPN)，体外实验表明多孔水凝胶聚合物共聚物具有明显的酶抑制活性，且完整共聚物的酶抑制活性明显高于粉状的共聚物。通过Caco-2细胞的胰岛素量分别是游离胰岛素通过量的4.9倍和4.2倍。口服给药后，完整的多孔水凝胶聚合物共聚物可在大鼠肠内吸收，有明显的降血糖作用，并维持8 h 以上，而粉状的多孔水凝胶聚合物共聚物很快被清除，没有降血糖作用。口服急性和亚急性毒性实验表明，完整的多孔水凝胶聚合物共聚物具有良好的生物相容性，是一个安全有效的口服胰岛素载体。"