纳米颗粒.ppt

第五节 纳米粒,Nanoparticles,本节要求,1.纳米粒、纳米球、纳米囊的基本概念 2.纳米粒制备方法 3.纳米粒质量标准 4.纳米粒在靶向制剂中的地位,一、纳米粒的概念与特点,纳米粒(nanoparticles)是一类以天然或合成高分子材料为载体的固态载药胶体微粒，一般粒径为10-1000nm纳米粒是纳米球和纳米囊的总称 纳米囊(nanocapsules)属药库膜壳型，由聚合材料外壳和液状核构成，药物主要溶解在液状核中，这种纳米囊主要适于包裹脂溶性药物 纳米球(nanospheres)属基质骨架型，属于实心球或微粒，药物吸附在其表面或包裹、溶解在其内部 纳米囊和纳米球均可分散在水中形成近似胶体溶液纳米球扫描电镜照片,纳米粒具有以下特点： 1.与微球比较，其物理稳定性好，便于加热灭菌和储存； 2.由于其属胶体系统，临床上，较混悬型微球制剂容易给药； 3.由于其粒径小，表面能大，有利于在粘膜、角膜等处滞留，有利于药物的吸收和提高药物的生物利用度；,纳米粒具有以下特点： 4.可制成骨架型缓释制剂； 5.被摄取后，可以被动到达肝脏、脾脏和骨髓，具有靶向给药的效果； 纳米囊和纳米球可经静脉注射，一般被单核-巨噬细胞系统摄取，主要分布于肝(60~90%)、脾(2~10%)、肺(3~10%)，少量进入骨髓。

纳米粒具有以下特点：,6. 可对其表面进行修饰，从而达到主动靶向分布的目的； 7.可改变药物对生物膜的透过性，有利于药物透皮吸收和胞内靶向传输纳米粒,纳米粒,纳米粒的载体材料与微球、微囊基本相同， 主要有： 生物不降解材料：这类材料多为合成高分子材料如聚苯乙烯、二乙氨乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯类等 这类载体材料制备纳米粒工艺简单，但载体材料本身毒性较大二、 纳米粒的载体材料,二、 纳米粒的载体材料,生物降解材料：有天然与合成高分子材料两类 天然大分子物质如蛋白质、明胶、桃胶、甲壳素等，由于许多药物易与蛋白质亲和，所以载药容易 主要缺点是制备工艺复杂，有时用于人体具有抗原反应二、 纳米粒的载体材料,生物降解材料：有天然与合成高分子材料两类 合成高分子材料主要有氰基丙烯酸酯、聚乳酸、聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物、聚羟基乙酸等 这类载体材料制备工艺简单，由于所得纳米粒为多孔性的，故载药量高，同时，毒性较非生物降解材料低得多三、纳米粒的制备,(一)单体聚合法 1．胶束聚合法 2．乳化聚合法 3．界面缩聚法,(二)高分子材料分散法 1．凝聚法 2．液中干燥法…等,制备方法,1、乳化聚合法 以水作连续相的乳化聚合法是目前制备纳米球(囊)的主要方法之一 一个固态的纳米球(囊)通常由103~105个聚合物分子组成。

1)聚氰基丙烯酸烷基酯纳米球(囊),聚合引发剂：水中OH-离子 通常制得的聚合物平均分子量较低，纳米球软且易粘连，需应用稳定剂，如右旋糖酐 影响粒径的重要因素：溶液的pH值和单体的浓度 本法制得的纳米囊或纳米球中药物的收率在15%~90%范围内，亲脂性药物收率较高PACA聚合反应,PACA,氰基丙烯酸烷基酯单体聚合在室温进行 无需γ辐射或外加化学引发剂 水中OH-离子作引发剂 故pH值对聚合反应速率影响较大 碱性溶液反应快,聚合条件,溶液的pH 值及单体的浓度是影响粒径的重要因素； 以0. 5 %右旋糖酐为稳定剂的聚氰基丙烯酸丁酯纳米粒 pH =2 时粒径最小(130 nm) pH =1 或3 时粒径约增大50 %(pH 值再高反应太快不易成球) ；,条件,2 %的单体制得纳米粒的粒径最小，较低或较高浓度制得的粒径都较大； 搅拌速率增大可导致粒径变大 600 r/ min 及3000 r/ min 分别得126nm 及161 nm 的平均粒径,粒径增大的同时粒径分布也变宽；,条件,温度高过20 ℃,粒径变大且粒径分布变宽； 无乳化剂制得的纳米球在贮放时易粘连； 碱性药物可起引发剂的作用,且药物也结合进入聚合物链中,通常在聚合后再加入药物。

条件,PACA纳米球,(2)聚甲基丙烯酸甲酯纳米球(囊),聚合反应引发：γ射线辐射或化学引发剂(如过硫酸钾) 聚合物的平均分子量及纳米囊或纳米球的粒径均随单体浓度的增大、引发剂浓度的降低及温度的降低而增大 制备PMMA纳米球时一般不加乳化剂，但加入高分子保护胶体，如蛋白质可使粒径分布变窄聚甲基烯酸甲酯（PMMA）为高分子生物材料， 在20世纪30年代开始就已用作假牙、晶状体、骨水泥等人体植入材料PMMA纳米球悬浮液,注射入人体组织的PMMA纳米球,2、天然高分子凝聚法,天然高分子材料可由化学交联、,单凝聚法制备明胶微囊,白蛋白微球,加热变性,或盐析脱水法凝聚成纳米囊或纳米球1)白蛋白纳米球,水相(白蛋白和药物)+油相→乳化→乳状液→滴加到热油(100~180℃)中→白蛋白变性形成纳米球→乙醚分离、洗涤加热变 性固化,(1)白蛋白纳米球,常用油相有液体石蜡或棉籽油 白蛋白纳米球的粒径及其分布，基本上不受白蛋白浓度、乳化时间、超声波的强度、水/油两相体积比等因素的影响白蛋白纳米球,(2)明胶纳米球,将W/ O 型乳状液中的明胶乳滴 冷却至胶凝点以下 用甲醛交联固化 可用于对热敏感的药物,明胶纳米球,将300 g/ L 的明胶溶液3 ml (含有1. 8mg 丝裂霉素) 在3 ml 芝麻油中乳化。

将形成的乳状液在冰浴中冷却,使明胶乳滴完全胶凝,再用丙酮稀释,用50 nm 孔径的滤膜滤过,弃去粒径较大的颗粒明胶纳米球,用丙酮洗去纳米球( ≤50 nm) 上的油 加10 %甲醛的丙酮溶液30 ml 使纳米球交联10 min 丙酮洗涤,干燥,即得单颗粒纳米球,明胶纳米球,(3)多糖纳米球,0.2mol/L磷酸盐缓冲液(多糖+药物水相) +丙烯酸环氧丙酯(或加有偶联剂) → 室温搅拌，反应10天 →离心，分离，即得3)多糖纳米球,用壳聚糖作囊材,先将壳聚糖溶于醋酸溶液中,调节pH到5 左右,磁力搅拌下加入胶凝剂三聚磷酸钠,壳聚糖凝聚成纳米粒此法称为胶凝法 药物可用二步法浸入纳米粒内可得到包封率为97. 57 %,平均粒径75 nm的米托蒽醌（抗肿瘤药）纳米粒3、液中干燥法,将微囊（球）材料溶于可挥发且在水中可适当溶解的有机溶剂中 药物溶解或者分散在材料溶液中 加入连续相（水）及乳化剂溶液 制成乳浊液 挥发除去材料溶剂，分离得微球,4、液中干燥法,根据其成乳体系不同可分为 O/W型 W/O型 复乳型,液中干燥法（O/W型）,材料＋易挥发有机溶剂,→,纳米囊或纳米球,→,→,→,→,囊材溶液,加入药物使溶解或分散,加水及乳化剂,O/W乳剂,加热挥散有机溶剂,→,液中干燥法（O/W型）,,,,,,药物,水 乳化剂,囊材＋有机溶剂,3、液中干燥法,纳米球或纳米囊的粒径取决于溶剂蒸发之前形成的乳滴的粒径 通过搅拌速率、分散剂的种类和用量、 有机相及水相的比例、粘度、容器及搅拌器的形状和温度等因素可以调节纳米球或纳米囊的粒径。

曲安奈德聚乳酸(PLA) 纳米粒,曲安奈德（皮肤抗炎用药）20 mg 与PLA 400 mg 溶于2 ml 氯仿中为油相, 与0. 5 %明胶溶液40 ml 在15 ℃以下超声乳化45 min制得O/ W型乳状液, 再升温至40 ℃缓慢蒸发氯仿,,曲安奈德聚乳酸(PLA) 纳米粒,再超声蒸发45 min 除尽氯仿, 离心,水洗后将纳米粒混悬于水, 冻干 纳米粒平均粒径为476 nm ,纳米粒收率79.2 %,其中药物收率71 %,载药量4.5 %PLA 纳米球,4、自动乳化法,自动乳化的基本原理是：在特定性条件下，乳状液中的乳滴由于界面能降低和界面扰动，而形成更小的纳米级乳滴，接着再固化、分离，即得到纳米球那法瑞林( 避孕药、子宫肌瘤 , NA ) 纳米球 120 mg PLGA， 3 mg NA 混悬于1. 5ml水中, 加混合溶剂(15 ml 丙酮、0. 5 ml二氯甲烷) , 倒入抽气减压、中等速度搅拌的50 ml PVA 水溶液(20 g/ L) 中,形成O/ W型乳状液,那法瑞林( , NA ) 纳米球 O/ W型乳状液中丙酮迅速扩散进入水相 使水相及有机相间的界面张力明显降低 同时,界面的扰动增大了界面积,使有机相乳滴粒径进一步减小 形成纳米球大小的乳滴。

那法瑞林( NA ) 纳米球 丙酮进一步扩散出，而水扩散入乳滴 引起聚合物的沉积形成纳米球 纳米球表面吸附的PVA 分子可阻止搅拌时纳米球的粘连与合并 经3～4 h ,二氯甲烷从混合溶剂中挥发 纳米球在水中进一步固化NA 纳米球,5 固体脂质体纳米粒的制备,1、定义 固体脂质体纳米粒(solid lipid nanospheres, SLN )系指以生物相容的高熔点脂质为骨架材料制成的纳米球 常用的高熔点脂质有饱和脂肪酸甘油酯、硬脂酸、混合脂质等2、 特点 SLN既具有聚合物纳米球的物理稳定性高、药物泄漏少、缓释性好的特点，又兼有脂质体毒性低、易大规模生产的优点1)熔融-匀化法(melt-omogenization) 此法是将熔融的高熔点脂质、磷脂和表面活性剂在在70℃以上高压匀化，冷却后即得粒径小(约300nm) 、分布窄的纳米球 本法常有药物析出3、制备方法,(2)冷却-匀化法(cold-homogenization),此法系将药物与高熔点脂质混合熔融并冷却后、与液氮或干冰一起研磨，然后和表面活性剂溶液在低于脂质熔点5~10℃的温度进行多次高压匀化 本法适用于对热不稳定的药物，但得到的SLN粒径较大。

3)纳米乳法,此法系先在熔融的高熔点脂质中加入磷脂、助乳化剂与水制成纳米乳或亚纳米乳，再倒入冰水中冷却即得纳米粒 本法的关键是选用恰当的助乳化剂 助乳化剂应为药用短链醇或非离子型表面活性剂，其分子长度通常约为乳化剂分子长度的一半喜树碱固体脂质纳米粒,取喜树碱、大豆磷脂和硬脂酸, 在通氮条件下加热至(80 ±5) ℃, 搅拌下加入相同温度含甘油和poloxamer 188 的水溶液制成初乳, (80 ±5) ℃和通氮条件下在高压乳匀机41. 4 MPa 压力下乳匀5 次, 充氮分装, 迅速冷却形成喜树碱纳米球混悬液,喜树碱（抗肿瘤）固体脂质纳米粒,粒径范围30～330 nm , 平均粒径为196. 8 nm , 载药量4. 77 % , 包封率99. 53 % 在小鼠体内药物的分布：血液、心、脑中的靶向效率高于单核吞噬细胞丰富的肝与脾,在肾脏中分布最低喜树碱固体脂质纳米粒,,,,Insulin（胰岛素） SLN,Three drug incorporation models (solid solution model (left), core-shell models with drug-enriched shell (middle) and drug-enriched core (right),6 影响纳米粒的包封率、收率及载药量的因素,制备纳米粒时，应根据材料和药物性质及使用要求选择合适的制备方法和制备工艺。

主要指标有粒径和形态、释药特性、收率、包封率、载药量、微粉特性、稳定性、水中分散性、吸湿性等在乳化聚合法中，影响包封率、收率和载药量的因素有： (1)工艺和添加剂； (2)纳米粒表面的电性； (3)介质的pH值和离子强度7 纳米粒的质量评定,(1)形态、粒径及其分布； (2)再分散性； (3)包封率与渗漏率； 测定方法有透析法、凝胶柱法、低温超离心法等 (4)突释效应； 在开始0.5h内的释放量应低于40% (5)有机溶剂的残留量8 纳米粒制剂的制备工艺,(1) 冷冻干燥 纳米粒在水溶液中不稳定,因其聚合物材料易发生降解,从而引起纳米粒形态变化和聚集,也可能引起药物泄漏和变质 将纳米粒冷冻干燥,可明显提高其稳定性,通常冷冻温度应低于纳米粒与水共存的低共熔点10～20 ℃,10 Pa 压力下冷冻干燥24～90 h 为了避免。