微球药物2—了解微球制备方法及其释放问题这一篇就够了！

  如微球中的蛋白/多肽类药物释放不完全是都会存在的现象，主要与蛋白/多类药物的降解、构象改变与聚集以及载体材料的吸附有关。

  和义广业【行业分析】之微球药物，将通过对微球药物的制备，包括制备材料、制备技术、载药量等，已上市/在研的微球药物（包括栓塞微球），不同微球药物竞争情况，以及拥有缓释微球技术平台/布局微球药物的公司进行梳理。本篇主要对微球药物的制备技术、微球载药量的影响因素及入体后的释放问题进行详细描述。

  用于制备载微球的方法很多，一般根据载体材料和药物的性质选择最优的方法，常规的微球制备方法有乳化-溶剂挥发法、相分离法、喷雾干燥法、 膜乳化法等。此外，还有许多新方法如盐析法、高压匀质法，新技术如纳米技术、微流控技术和超临界流体技术等1。

  微球制备最常用的方法是乳化-溶剂挥发法，其原理是将原辅料先分别溶于两种互不相溶的溶剂中，再通过机械振荡或超声乳化的方法制作而成乳剂，被分散成乳滴的液体为内分散相，分散乳滴的液体为外连续相，然后使内分散相溶剂在一定条件下挥发除去，成球材料析出，固化成微球2。

  此法具有包封率高、操作方法简便、重现性好、无需特殊设备等优点，但易受所包载药物的理化性质等因素的影响。根据乳剂类型不同通常又可将其分为单乳法（O/W、W/O）和复乳法（W/O/W、O/W/O）两大类，单乳法常用来包载水不溶性药物，而复乳法则用来包载水溶性且性质不太稳定的药物。

  有团队应用乳化-溶剂挥发法制备了20(S)- 原人参二醇的PLGA载药微球，经扫描电镜观察所制得的微球不仅外观圆整，平均粒径约1.16 μm，且载药量高达19.61 %，包封率为41.76 %，体外释放实验考察表明，其拥有非常良好的缓释效果3。

  相分离法又称凝聚法，是在药物与聚合物载体的混合物（乳状或混悬状）中加入无机盐或非溶剂物质作为凝聚剂使聚合物的溶解度突然降低，从而可从混合溶液中析出来，并包裹在药物表明产生一层保护层，再经一定方法使保护层固化后即可得到高包封率的微球的方法4。此法可通过改变搅拌速度和系统温度控制微球的粒径大小，但易受加入的凝聚剂和溶剂残留等因素的影响。

  有团队使用相分离法制备了喷他脒的PLGA 微球，扫描电镜图像表明，该微粒呈多孔球形，药物包封率为58 %，相比用乳化-溶剂挥发法制备的微球包封率显著增加5。通过这种方法制备的曲普瑞林一个月缓释微球制剂达菲林®也于1986年成功上市，该制剂使得给药频率从原来的每日1次减小至每月1次，大大地提高了患者用药的顺应性。

  近年，喷雾干燥技术愈来愈普遍地应用于制药技术和生物化学领域，用这种技术制备的微球不但可被制成口服，注射等剂型，还有开发成靶向、缓控释给药系统的潜力。喷雾干燥法是指先将药物与载体聚合物用有机溶剂溶解成溶液，然后将溶液用喷雾器喷至惰性气流中形成无数的小液滴，再控制温度使有机溶剂迅速蒸发，液滴迅速收缩成微球的方法6。该法具有简单易操作，一步成球，且所制得的微球包封率高、粒径均匀等特点，但不适用于制备易高温变性的蛋白质多肽类微球。

  有团队采用喷雾干燥技术将盐酸维拉帕米包被于壳聚糖中，得到的微球粒径约21~53um，包封率高达91 %，突释量少，而且生物利用度研究表明，维拉帕米微球鼻腔给药的生物利用度为58.6 %，明显高于其溶液口服给药的13 %7。

  微孔膜乳化技术是近年发展起来的乳剂制备新技术，现已有实验室通过膜乳化法研制出了可包载不一样的种类药物的微球制剂。其原理是先将分散相在外加压力作用下，通过微孔膜的膜孔形成乳滴，当乳滴达到一定大小时从膜表面完全脱离，进入到在膜表面连续流动的连续相中，此过程类似单乳乳化，然后通过事先加入连续相中的稳定剂将乳滴吸附到一起，最终使乳滴固化形成微球8。用膜乳化法制备的微球有粒径均一且分布可控的特点，但常由于膜孔径限制，难以制备出粒径小于1um的微球。

  有团队通过调整各项工艺参数，用SPG膜乳化法制备了平均粒径约93 μm的微球，实验表明，其粒径的正态分布系数为0.64，比传统方法制备的微球粒径分布集中9。

  药剂学上对于微球（microspheres）的定义是指粒径范围在 1-500um 的微小球状实体，粒径小于500nm的通常称为纳米球或纳米粒，纳米级的微球更容易被细胞膜内化，之前的研究也证明了微球的尺寸会影响细胞的摄取11。以金纳米颗粒为模型，研究之后发现在直径为14-100 nm 的微球中，微粒直径 50 nm 左右的区间内细胞对其摄取量最优，其他无论粒径增大还是减小都会降低细胞摄取12。因此，对于纳米微球的尺寸来说，不同细胞对不同微球的摄取，很难找出一个最好的尺寸范围， 但是毋庸置疑细胞对于尺寸不同的纳米颗粒的摄取具有选择性。

  近年来，研究人员发现微球载体表面刚度能够改善传统化疗药物的药代动力学以及药物内化分布，增强微球药物肿瘤靶向性并降低化疗药物对正常组织的 毒副作用13。有团队的研究结果指出肿瘤细胞来源微颗粒的力学性能如表面刚度、变形力同样显著影响微球药物的药效学与药动学行为。纳米微球在进入体内循环的过程中首先一个阶段是药物载体与细胞发生接触，在这样的一个过程中软的纳米药物载体更容易规避巨噬细胞的摄取，避免被体内免疫系统清除，有更高的机会到达肿瘤部位，并且软的微球药物载体具有更优异的变形能力，可以穿过肿瘤细胞 间的间隙实现深部渗透14。这也说明了对于基于表面刚度的微球药物传递系统的 设计中，应该仔细考虑它们的力学性能，以产生既具有更高的肿瘤靶向性，又对受体具有更高选择性的微球药物载体。

  由于某些药物表面带有电荷，可以在纳米材料表面带有相斥电荷来更容易使其与材料接触，来提升细胞摄取量。如制备含有四氧化三铁的超顺磁性二氧化硅纳米微球，并在表面结合羧基，再将抗癌药阿霉素和顺铂通过氢键和配位键的作用负载在粒子上，两种药物载药效率均超过 60%，能有效地将阿霉素和顺铂导入 MCF-7 细胞，在正常血液条件下有缓释特征，并在体外表现出较强的抗肿瘤活性15。

  微球是一类极具开发潜力的新型药物载体，但是目前仍存在很多问题，这样一些问题直接引发某些药物难以推向市场，如微球药物入体后由于微球形状和体内生物降解等造成的药物非零级释放；尚未实现和更有效地使药物释放发生在最合适的时间内；对缓释系统内药物的不同释放程序和速度的研究不足以致达不到对某些疾病的综合预防和治疗；未实现智能化等，下面就其中的突释、滞后和不完全释放进行详细说明。

  药物从PLGA微球中的释放会受到PLGA的吸水、水解、侵蚀以及药物与水的扩散等多种因素的共同影响16，因此，微球中药物的释放通常会经历突释、释放滞后和快速释放的过程17。药物的突释除了受以上因素影响外，还与微球粒径、聚合物相对分子质量、孔隙率、药物性质、干燥方式等因素相关18。突释不仅会引起血药浓度的波动，而且药物过度释放可能会导致血药浓度超过治疗窗，引发严重不良反应。此外，大量药物在初期释放也会缩短药物疗效的整体持续时间。

  滞后是指药物从制剂中缓慢释放或完全不释放的现象，通常在突释或最初释放后的一段时间出现。推测滞后出现的原因是聚合物链过度缠结，形成了玻璃态，因而呈现出高流动性和低吸水性的特点，导致聚合物微球中的扩散孔道减少，药物释放困难19。PLGA 的相对分子质量越高、疏水性越强，则溶液渗透进入聚合物的速率越慢，因此滞后期会更长，此时可通过增加微球中的孔道以缩短滞后期。

  如微球中的蛋白/多肽类药物释放不完全是都会存在的现象，主要与蛋白/多类药物的降解、构象改变与聚集以及载体材料的吸附有关。

  蛋白/多肽类药物的稳定性易受外界环境影响，制备过程中的剪切应力、界面应力、脱水应力等都可能会导致其降解，影响活性。当蛋白/多肽类药物暴露于油/水或水/空气界面，或与交联剂接触时，其构象都可能会发生明显的变化，并自发聚集。据报道20，分子间具有反向平行β-折叠片段的多肽和蛋白质易在油/水界面聚集，进而导致药物疗效降低、引发抗体反应等后果。例如，用来治疗贫血的在微球化过程中易形成导致贫血的聚集体，治疗药物反而转变为致病因素。为了抑制聚集，微球制备过程中可使用稳定剂或较亲水的油相、采用水包油包固(S/O/W)乳化法等。

  蛋白/多肽会通过非特异性吸附和离子相互作用与已降解或未降解的聚合物结合，因此导致药物释放不完全21。多肽会与 PLGA 或其降解产物发生酰化副反应，形成肽-PLGA 肽酰加合物。据报道，在PLGA中加入Ca2＋、Mn2＋等二价阳离子，可竞争性抑制多肽与 PLGA 的吸附反应22。

  [2]韩斐,胡懿郃,汪龙.聚乳酸-羟基乙酸载药微球制备工艺研究进展[J].中国医学物理学杂志, 2016, 33(1): 92-97.

  [3]陈玉玺,王冰,浦益琼,等. 20(S)-原人参二醇聚乳酸-羟基乙酸缓释微球的制备[J].中国实验方剂学杂志, 2013, 19(6):4-7

  [8]韩斐,胡懿郃,汪龙.聚乳酸-羟基乙酸载药微球制备工艺研究进展[J].中国医学物理学杂志, 2016, 33(1): 92-97.

  [10]孔金龙,张瑜,朱亚萍,等.纳米微球表面特性对载药性能影响的研究进展[J].橡塑技术与装备i.rpte.2022.02.004.

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