1.什么是脂質(zhì)體?
1961年,alec douglas. bangham和r.w.horne用經(jīng)過負染的磷脂調(diào)試電子顯微鏡時,在電鏡下觀察到磷脂形成了類似細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu),并于1964年發(fā)表了他們拍攝的電鏡照片。進一步研究發(fā)現(xiàn),當磷脂分散在水中時會形成多層小囊泡,并且每一層均為脂質(zhì)雙分子層,各層之間被水相隔開。他們將這種 內(nèi)部是一定量水由單層或多層同心(或非同心)磷脂雙分子層包裹的人工囊泡稱為脂質(zhì)體。 由于脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)類似于生物膜,故又稱為人工生物膜。
脂質(zhì)體的基本結(jié)構(gòu)和類型可分為單層脂質(zhì)體和多層脂質(zhì)體。 含有單層雙分子層磷脂膜的囊泡成為單層脂質(zhì)體(ulv)即單室脂質(zhì)體。單室脂質(zhì)體又分為小單室脂質(zhì)體(suv, 粒徑<100nm)即納米脂質(zhì)體、大單室脂質(zhì)體(luv, 粒徑>100nm)和巨大大單室脂質(zhì)體(guv, 粒徑>1000nm)。含有多層雙分子層磷脂膜的囊泡稱為多層脂質(zhì)體(mlv, 粒徑100~1000nm)。含有多個單室脂質(zhì)體的囊泡稱為多室脂質(zhì)體(mvv, 粒徑>1000nm)。
2.什么是脂質(zhì)體包封率?
包封率是脂質(zhì)體的關(guān)鍵質(zhì)量屬性,它指的是包封在脂質(zhì)雙分子層中的藥物含量占總投藥量的百分比,能反映出脂質(zhì)體中藥物包封程度的高低,以指導制備工藝的改進。
由于包封的藥物性質(zhì)不同,脂質(zhì)體膜材料不同,測定每種脂質(zhì)體包封率的方法往往需要經(jīng)實驗考察才能確定。 包封率測定的關(guān)鍵是將包封藥物和未包封的游離藥物分離,再利用光譜、色譜等分析手段檢測包封藥物或游離藥物的濃度。 常用的包封率測定方法有:離心法、超濾離心法、葡聚糖凝膠柱法、微柱離心法、透析與反透析法、凝聚法、熒光法等。
(一) 離心法
按照離心轉(zhuǎn)速的不同,離心法分為低速離心法和超速離心法。低速離心法適用于脂溶性藥物,其工作原理是脂溶性的游離藥物不溶于溶解脂質(zhì)體所需的水相介質(zhì),而懸浮在體系中,采用相對較小的離心強度和較短的離心時間,這些未溶的游離藥物會因離心力的作用而沉降,但脂質(zhì)體仍存在于上清液中,從而實現(xiàn)分離。
超速離心法要求離心轉(zhuǎn)速大于20 000 r/min,離心時間一般要長于30 min。離心過程中因空氣摩擦產(chǎn)熱,需使用控溫離心機。與低速離心法剛好相反,超速離心法中脂質(zhì)體最終存在于沉淀中。由于脂質(zhì)體和不溶的游離藥物會一起沉降下來,無法實現(xiàn)二者的分離,所以此法適用于水溶性較好的藥物的測定,可保證游離藥物仍存在于上清液中。此外應注意較強的離心力作用可能會導致微粒聚集,破壞脂質(zhì)體雙分子層結(jié)構(gòu),導致藥物發(fā)生泄漏。
( 二) 超濾離心法
超濾離心法是將脂質(zhì)體放入配有超濾膜的超濾管中,在適宜的轉(zhuǎn)速下離心,游離藥物在離心力的作用下可通過超濾膜,而脂質(zhì)體則被截留,從而實現(xiàn)二者的分離。 超濾離心法多用于測定水溶性藥物脂質(zhì)體的包封率。
然而“濃差極化”現(xiàn)象的存在限制了超濾法的應用。濃差極化現(xiàn)象是由于在超濾過程中,溶劑和小分子溶質(zhì)能透過超濾膜,而大分子溶質(zhì)被截留在膜內(nèi),這就會導致超濾膜表面的大分子溶質(zhì)濃度升高,引起膜附近的滲透壓增加,阻礙溶液繼續(xù)向超濾膜方向擴散,進而降低了溶劑和小分子物質(zhì)的膜透過率。
(三) 葡聚糖凝膠柱法
葡聚糖顆粒在溶脹后可形成凝膠狀結(jié)構(gòu),其內(nèi)部具有一定大小的孔徑,小分子游離藥物可進入孔內(nèi),實現(xiàn)一定程度的保留;而脂質(zhì)體粒徑大于凝膠孔徑,脂質(zhì)體無法進入孔內(nèi),于是少量洗脫液便可將其洗脫下來。利用脂質(zhì)體和游離藥物在葡聚糖凝膠柱上保留能力的不同可實現(xiàn)二者的分離。
(四) 微柱離心法
相比葡聚糖凝膠柱法,微柱離心法加入的洗脫液體積大大減小,避免了脂質(zhì)體因稀釋作用而發(fā)生的泄漏。此法是將溶脹好的葡聚糖凝膠或經(jīng)預處理的離子交換樹脂裝入注射器中,反復平衡、離心后制成干燥的微柱,然后在其頂端加入脂質(zhì)體混懸液,靜置幾分鐘后再加入洗脫液,設(shè)置適宜的離心轉(zhuǎn)速將脂質(zhì)體洗脫下來。若凝膠對脂質(zhì)體有很強的吸附作用,則不能選用該法。實驗中應注意離心轉(zhuǎn)速的選擇,轉(zhuǎn)速過大或過小都可能引起凝膠柱柱頭斷裂,且轉(zhuǎn)速過大會將游離藥物也洗脫下來。
(五) 透析與反透析法
透析法是將脂質(zhì)體放入截留一定分子量的透析袋內(nèi),一般用水或pbs緩沖液作為透析介質(zhì),游離藥物因透析袋內(nèi)外的濃度差而向透析介質(zhì)中轉(zhuǎn)移,而脂質(zhì)體因為粒徑較大則被截留在透析袋內(nèi),二者因此實現(xiàn)分離。但脂溶性游離藥物在透析介質(zhì)中溶解度較差,會聚集在透析膜表面,堵塞膜上微孔而無法進入透析外液。
透析試驗中為了滿足漏槽條件,需要大量的透析介質(zhì),這無疑會稀釋整個脂質(zhì)體系統(tǒng),破壞脂質(zhì)體和周圍游離藥物的動態(tài)平衡,甚至導致脂質(zhì)體的泄漏,并且較長的透析時間也對脂質(zhì)體的穩(wěn)定性有很高的要求。反透析法可以避免上述問題的發(fā)生。它是將脂質(zhì)體放在透析袋外,透析袋內(nèi)裝入透析介質(zhì)。由于透析介質(zhì)用量大大減少,可有效避免脂質(zhì)體因為稀釋作用而發(fā)生的泄漏。
(六) 其他方法
凝聚法: 是一種堿性蛋白質(zhì),帶正電,它可與帶負電或中性的脂質(zhì)體結(jié)合形成聚合物,密度有所增加,離心后脂質(zhì)體-聚合物被沉淀下來,因而與游離藥物實現(xiàn)分離。
固相萃取法: 利用色譜吸附原理,游離藥物被吸附在極性相近的spe柱固定相上,而脂質(zhì)體在spe 柱上無保留,少量水便可洗脫下來。固相萃取法對脂質(zhì)體和游離藥物的分離度較高,因為它是借助更特征的,更穩(wěn)定的吸附能力的差異實現(xiàn)分離。然而該法較為復雜,藥物與spe柱固定相之間吸附作用的強弱受多種因素影響,需要進行大量實驗才能摸索出的實驗條件。
熒光法: 目前使用的包封率測定方法大部分都需要先將脂質(zhì)體和游離藥物分離,而熒光法不需進行分離,只要利用包封藥物和游離藥物不同的熒光特性,比較脂質(zhì)體破乳前后熒光強度的變化,便可計算出包封率。
表1 幾種載藥脂質(zhì)體包封率測定方法對比
備注:epc:蛋黃;chol:;dppc:二棕櫚酰磷脂酰;dcp:鞘髓磷脂;gms:單雙甘油脂肪酸酯;spc:大豆;ddab:雙十二烷基二甲基;peg2000:聚乙二醇2000;dspe-peg2000:二硬脂?;字R掖及?聚乙二醇2000;pc:; dspe-peg2000-nhs:二硬脂?;字R掖及?聚乙二醇2000-n-羥基琥珀酰亞胺;dotap:(2,3-二油?;?丙基)-三甲胺;hspc:氫化大豆;dope:二油酰磷脂酰乙醇胺
3.如何選用最合適的包封率測定方法呢?
低速離心法適用于脂溶性藥物,操作簡單,且不易破壞脂質(zhì)體膜結(jié)構(gòu),但脂質(zhì)體和游離藥物常常不能分離;超速離心法多用于水溶性藥物,且要求脂質(zhì)體膜結(jié)構(gòu)有一定的硬度,能夠耐受高轉(zhuǎn)速的影響。超濾離心法適用范圍較廣,超濾膜的材料和截留分子量有多種類型,可滿足試驗者的多重需要;其缺點是可能會出現(xiàn)濃差極化現(xiàn)象,在一定程度上稀釋脂質(zhì)體待測溶液可以避免該現(xiàn)象的發(fā)生。葡聚糖凝膠柱法和微柱離心法均是利用分子排阻的原理來分離,但如果藥物在凝膠柱上無保留或吸附過強,則不能采用這兩種方法。葡聚糖凝膠柱法由于大量洗脫液的加入稀釋了脂質(zhì)體系統(tǒng),可能會導致脂質(zhì)體泄漏。但是微柱離心法的柱體積小,加入洗脫液的體積也少,不會引起脂質(zhì)體泄漏,但是需要考察離心轉(zhuǎn)速,以獲得的分離效果。透析法也是測定包封率的常用手段,適用于水溶性藥物,但是透析時間一般長達36 h以上,對脂質(zhì)體穩(wěn)定性有較高要求;此外大量透析介質(zhì)的加入同樣會稀釋脂質(zhì)體系統(tǒng),也可能導致脂質(zhì)體泄漏。反透析法極大地減少了透析介質(zhì)的用量,較好地避免了因稀釋作用而發(fā)生的脂質(zhì)體泄漏。凝聚法只適用于帶負電及中性的脂質(zhì)體,而固相萃取法雖然在分離脂質(zhì)體和游離藥物方面有不錯的效果,但是實驗方法復雜,不易摸索出分離條件。熒光法可在脂質(zhì)體和游離藥物共存的狀態(tài)下測定包封率,不要求把二者分離,但一般均需要引入熒光指示劑,發(fā)生某種熒光反應來計算包封率。
根據(jù)待測物的性質(zhì)和各種測定方法的特點,總結(jié)出脂質(zhì)體包封率測定方法選擇決策樹,見圖1。
圖1 脂質(zhì)體包封率測定方法選擇決策樹
4.影響脂質(zhì)體包封率的因素有哪些?
影響脂質(zhì)體包封率的因素有很多,包括脂質(zhì)膜的組成、磷脂鏈長、電荷、粒徑大小、制備方法、藥物的性質(zhì)等,選擇其中合適的一項或者幾項進行改進,能改善或提高脂質(zhì)體的包封率。
脂質(zhì)膜組成和脂質(zhì)體電位
脂質(zhì)雙層膜的組成影響著藥物在膜內(nèi)的分配和包封率。脂質(zhì)體由大豆或蛋黃中提取的磷脂酰(phosphatidylcholine,pc)或其氫化衍生物制備而成。天然磷脂上含有不飽和脂肪酰鏈,而它們易氧化分解,影響脂質(zhì)體的穩(wěn)定性。
藥物性質(zhì)
藥物自身的溶解度、極性和雙分子層的匹配程度等因素均會對包封率產(chǎn)生影響。具有高親脂性或高親水性的藥物,即lgpoct 在4.5~-0.3 的藥物能形成包封率較高的脂質(zhì)體。所以可以考慮將藥物成鹽或者酯化再形成脂質(zhì)體,以提高脂質(zhì)體的包封率或穩(wěn)定性。
5.包封率如何計算?
《中國藥典》2005年版(二部)附錄“微囊、微球及脂質(zhì)體制劑指導原則”中質(zhì)量檢查項目下規(guī)定:若得到的是分散在液體介質(zhì)中的微囊、微球、脂質(zhì)體,應通過適當?shù)姆椒ǎㄈ缒z色譜柱法、離心法或透析法)進行分離后測定,按下式計算包封率。
包封率(%)=系統(tǒng)中包封的藥量/系統(tǒng)中包封與未包封的總藥量×99%
包封率不得小于80%。
6.展望
現(xiàn)有的包封率測定方法基本上都是利用脂質(zhì)體和游離藥物在粒徑尺寸方面的差異先將二者分離,再準確測定某一方的濃度。但是這種物理差異專屬性不強且不穩(wěn)定,易受影響和干擾。未來包封率測定方法應該更多地結(jié)合光譜、色譜等手段,以增加方法的專屬性和可靠性,還可利用脂質(zhì)體和游離藥物在物理、化學性質(zhì)方面其他的不同點,開發(fā)出具有不同工作原理的新方法,并且各種方法之間可以相互印證,使測定結(jié)果更可靠。