CN101856537A - 超声介导的黏膜给药系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声介导的黏膜给药系统，该给药系统是通过制剂技术将大量具有声学响应性能的含气囊泡分散于已有的液体型黏膜给药制剂中，促使制剂中的药物在超声介导下更快地透过黏膜进入到深层组织和血液循环中，发挥治疗作用。该系统药物适用范围广，可以满足黏膜深层组织或全身治疗的需要。

Description

超声介导的黏膜给药系统

【技术领域】

本发明属于药物制剂学领域，更具体地说，本发明涉及一种超声介导的黏膜给药系统。

【背景技术】

黏膜层是人体对药物吸收的一种屏障，生物大分子药物和两亲性差的药物很难透过黏膜组织进入到深层组织和血液循环发挥治疗作用。

目前促进药物进入黏膜表面的方法主要依靠化学促透剂和酶抑制剂来增加药物吸收【黄健，高春生，梅兴国.促渗剂在大分子药物黏膜给药系统中的应用.2006，33(6)：654-656】，还有利用穿膜肽携带大分子的蛋白或多肽类药物透过黏膜屏障的报道【Sílvia Pujals，Jimena Fernández-Carneado，Carmen L6pez-Iglesias，et al.Mechanistic aspects of CPP-mediated intracellular drug delivery：Relevance of CPP self-assembly.Biochim Biophys Acta.2006，1758(3)：264-279】。

超声波对药物的促渗作用效果显著，超声波能量传透进入活性组织的深度与超声波强度和照射时间成正比，超声波强度越大和照射时间越长，引起的空化作用和热效应越大，促透作用越强。有研究表明超声在生物大分子药物的透皮转运中具有显著优势。1995年美国麻省理工学院三位科学家首次报道了利用低频超声波介导成功地将胰岛素透入皮内的试验，随后利用低频超声介导经皮给药的研究引起广泛重视【Gao Z，Kennedy AM，Christensen DA，Rapoport NY.Drug-loaded nano/microbubbles for combining ultrasonography and targeted chemotherapy.Ultrasonics.2008，48：260-270】。超声波经皮给药是把药物加入导声耦合剂中，药物分子在超声波作用下，通过皮肤被机体吸收。一般常用1kHz-1MHz左右的工作频率，能量1.5～4W/cm2，作用时间30s～2min，超声波可以是脉冲的，也可以是连续的。

但是应用超声波成功促进药物的透过黏膜方法目前还未有人报道，黏膜和皮肤结构具有显著生理和结构的不同，黏膜没有皮肤的角质层，黏膜表层主要是黏液层。应用超声导入方法易引起黏膜损伤，导致黏膜水肿、深层组织胶原退化等。人体可用于给药的黏膜包括鼻腔、肺部、口服、口腔、舌下、结肠、直肠、阴道、子宫和眼部等，面积远不如人体皮肤大，并且不适宜长期给药。应用超声导入生物大分子药物和两亲性差的药物进入黏膜的技术一直没有得到很好的进展。

含气囊泡具有声学响应的特点，可以作为超声造影剂应用于超声诊断中。超声造影剂囊泡可以有效改善超声图像的对比质量，增强心肌、肝、肾、脑等实质器官的二维超声影像和血流多普勒信号，明显提高超声对于病变区形态和类型分辨能力，增强超声诊断的敏感性和特异性。

上市的超声造影剂囊泡多为冻干粉，临用前加入注射用溶媒形成包含气体的超声造影剂囊泡混悬液。体内外实验表明含气囊泡可以有效降低超声波产生空化效应的阈值。已有报道将超声造影剂囊泡作为药物定向递送载体，将治疗药物包载到超声造影剂囊泡泡膜中，注入血循环后，利用定位超声波爆破载药造影剂囊泡，可以将药物靶向释放于特定的器官【Sonoda S.Tachibana K，Uchino E，et al.Gene transfer to corneal epithelium and keratocytes mediated by ultrasound with microbuhbles.Invest Ophthalmol Vis Sci.2006，47(2)：558-564】。

将含气囊泡应用于超声波介导的药物渗透的专利报道不多，专利(申请号200610054511.7)公开了一种超声微泡皮肤促渗剂，涉及一种能够在超声波触发下爆破的超声微泡、皮肤活性物质和超声耦合剂组成的组合物。在使用时，利用超声波触发微泡爆破产生的促透和按摩功能，增强皮肤活性物质对皮肤的渗透能力，提高皮肤组织的吸收功能。

以上的专利应用还只针对皮肤的局部应用，临用现配，应用形式简单，没有利用制剂技术保护药物，更没有将其应用到黏膜给药制剂中。依靠化学促透剂是目前增加药物透过黏膜屏障的最主要方法，但是化学促透剂存在黏膜毒性，不宜长期和大量应用。药物包载于脂质体、泡囊、微球、微囊或纳米粒中可以保护药物稳定性，但这些液体或固体核心微粒的柔韧性和膜变形性较差，应用时需要增加制剂粘度，以提高微粒在黏膜表面停留时间，而制剂粘度的增加阻碍了正常黏膜上的纤毛运动，具有纤毛毒性作用【周莉好，鄂淑云，周莉婷，杨丽佳.鼻黏膜给药的研究进展.中国现代药物应用，2009，3(4)：198-199；许关煜.鼻腔给药制剂研究进展.上海医药.2003，24(11)：514-516.】。

尚未见到利用超声导入药物进入黏膜，达到深层组织或全身治疗的专利和文献报道。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是针对现有的黏膜给药系统的不足之处，提供一种包含具有声学响应性能的含气囊泡组成的药物黏膜给药系统，该系统可以利用超声导入药物进入黏膜，达到深层组织或进入血液循环，发挥局部或全身治疗作用，特别适合作为两亲性差的药物和生物大分子药物的黏膜给药系统。

本发明的一种超声介导的黏膜给药系统具有下述优点：(1)药物适用范围广，对于两亲性差的药物和生物大分子药物都可以应用。(2)适用剂型范围广，药学认可的液体型黏膜给药剂型都可以应用该技术。(3)治疗作用不仅限于用药部位，可以满足局部或全身治疗的需要。

发明人研究发现【赵应征 等.脂质体和脂质微泡对细胞膜的声孔作用比较.药学学报.2006，41(12)：1176-1179.；Cui-Tao Lu，Ying-Zheng Zhao.Phospholipids-based ultrasonic microbubbles for catechins encapsulation and ultrasound-triggered release.Journal of Drug Targeting.2008；16(10)：790-797；Yu-Kun Luo，Ying-Zheng Zhao，Cui-Tao Lu，Jie Tang，Yan Zhang.Application of ultrasound phospholipids-based microbubbles in enhancing transfer for breast cancer related antisense oligonucleotides：an experimental study.Journal of Liposome Research.2008；18(4)：341-351】，利用含气囊泡形成的药物制剂，在超声波下可以显著提高制剂中药物的释放速度，促进药物穿透制剂所接触的细胞膜，发挥治疗作用，对于黏膜存在透过障碍的两亲性差的药物和生物大分子药物具有很好的应用前景。有报道纳米级微粒体内具有很好的肝、淋巴系统靶向性或炎症靶向性，可以作为疫苗、治疗基因等蛋白或多肽类药物的载体。发明人经过大量实验发现，含气囊泡的粒径越小，越有利于透过黏膜上皮细胞进入到血液循环中，发挥全身治疗作用。利用纳米级含气囊泡作为疫苗、治疗基因等蛋白或多肽类药物的载体，经过黏膜给药，可以达到体内注射给药的同等效果。

由此，本发明的超声介导的黏膜给药系统，通过制剂技术将大量具有声学响应性能的含气囊泡分散于已有的液体型黏膜给药制剂中，这些含气囊泡降低超声波在黏膜细胞产生空化效应的阈值，促使制剂中的药物在超声介导下更快地进入到黏膜深层组织和血液循环中，发挥局部和全身治疗作用。

上述的已有的液体型黏膜给药制剂是指药学上认可的经过黏膜的液体型给药剂型或临用前配成液体型制剂使用的剂型，包括：凝胶剂、乳膏剂、混悬剂、乳剂、喷雾剂、灌洗剂、滴眼剂、滴鼻剂、含漱剂。

上述的含气囊泡是由具有生物相容性的天然动植物胶、表面活性剂、半合成纤维素、合成聚合物、蛋白、磷脂或类脂材料组成的气体核心结构的微纳米粒，包括含气脂质体、含气泡囊、含气微球、含气微囊和含气纳米粒。

上述的制剂技术是指通过加热、物理分散或组合表面活性剂、稳定剂、盐、缓冲液、助悬剂，使含气囊泡均匀分散于给药制剂体系中，保持稳定。

上述的含气囊泡分散于给药制剂体系中的方法包括先加法和后加法，先加法是指应用含气囊泡材料和药物制剂材料共同制成含气囊泡的载药制剂，后加法是指将含气囊泡利用物理分散方法分布到成型的药物制剂中。

上述的制剂中的药物是指一切具有药理活性或机体治疗作用的物质，包括中药提取物或有效部位、化学类药物、生物技术药物。

上述的超声波范围是20kHz-6MHz，声强范围0.1-2.5W/cm²，一次连续作用时间范围2s-20min，超声波方式包括连续作用、脉冲作用或间断作用。

上述的含气囊泡中的气体选自医学常用气体，包括空气、氮气、氧气、二氧化碳、氟烷烃类气体。

上述的含气囊泡的粒径包括微米级和纳米级，优选粒径范围为100nm-10μm。

上述的不同粒径的含气囊泡的制备，可以通过不同孔径的微孔滤膜过滤得到特定粒径范围的含气囊泡，也可采用静置或离心后分取不同囊泡层的方法得到特定粒径范围的含气囊泡。

【附图说明】

图1是透皮扩散池示意图。

1：超声探头

2：供给室

3：鸡素囊膜

4：降钙素的含气囊泡喷雾剂溶液

5：取样口

6：接收室

7：恒温水套层

8：磁力搅拌子

【具体实施方式】

现结合下列实例来进一步描述本发明。

实施例1：

水溶性生物大分子药物如蛋白、多肽、激素、酶、细胞生长因子等，其分子量大，扩散阻力大，通常很难穿透黏膜，并且对环境稳定性较差。利用制剂技术可以将这些药物制成稳定的黏膜给药制剂。采用先加法或后加法将含气囊泡分散于这些系统中，通过加热、物理分散或组合表面活性剂、稳定剂、盐、缓冲液、助悬剂，制成的含气囊泡的生物大分子药物黏膜给药制剂。含气囊泡是由具有生物相容性的天然动植物胶、表面活性剂、半合成纤维素、合成聚合物、蛋白、磷脂或类脂材料组成。本发明的第一个实施方案以牛血清白蛋白为模型药，利用合成聚合物采用后加法制备牛血清白蛋白的含气囊泡亲水凝胶剂。

将2.5g卡波普940与0.5g吐温80及75ml蒸馏水混合，1g氢氧化钠溶于25ml水后加入上液搅匀，再将0.5g羟苯乙酯溶于2ml乙醇后逐渐加入搅匀，与即得透明凝胶。采用文献[杨可伟，李馨儒，杨卓理，刘艳.聚乙二醇接枝壳聚糖聚离子胶束的制备与体外表征研究.中国新药杂志，2007；16(13)：1030-1034]方法合成1g聚乙二醇接枝壳聚糖(mPEG-CS)，溶于40ml pH 3.5的醋酸盐缓冲液中，通过导管从底部充入氮气，以20kHz、110watts条件超声处理3分钟形成囊泡混悬液，在搅拌下向其中滴入1ml的三聚磷酸钠(TPP)溶液，固化囊泡，用截留相对分子质量为3000的透析袋进行透析24h，加入10ml 10％牛血清白蛋白水溶液混合后冷冻干燥，得到含有牛血清白蛋白的聚乙二醇接枝壳聚糖囊泡冻干粉，充入氮气饱和后，机械搅拌(150r/min)作用下分散于到透明凝胶基质中，混匀，制成牛血清白蛋白的含气囊泡亲水凝胶剂，显微镜下观察，牛血清白蛋白的含气囊泡亲水凝胶剂中均匀分布大量形态圆整的含气囊泡，平均粒径为3.5μm。

热稳定性考察：牛血清白蛋白的含气囊泡亲水凝胶剂样品30℃放置6个月，结果显示，牛血清白蛋白的含气囊泡亲水凝胶剂外观无明显变化，显微镜下观察，牛血清白蛋白的含气囊泡亲水凝胶剂中含气囊泡均匀分布且形态圆整，平均粒径为3.5μm。

实施例2：

一些两亲性差或难溶性药物，尽管分子量不大，但也很难穿透黏膜，发挥局部深部组织或全身治疗作用，如强效抗炎药地塞米松、抗真菌药两性霉素B、抗肿瘤药物紫杉醇等。本发明的第二个实施方案利用磷脂为囊泡材料，采用先加法制备地塞米松的含气囊泡冻干乳剂，临用前加入适当溶液可以配成液体型制剂使用。

将80mg明胶和2ml水混合加热至60℃作为内水相。另将10mg磷脂和5mg地塞米松溶于5.5ml二氯甲烷中作为油相，然后将油相在搅拌(8000r/min)处理逐渐倒入水相中制成W/O型乳剂，此乳剂冷却至10℃，在5000r/min搅拌作用下用注射器加入到40ml 0.5％的聚乙烯醇水溶液中，搅拌2min使成W/O/W型乳剂，将此乳剂在30℃下缓慢搅拌(100r/min)2h，通过导管从底部充入氮气置换易挥发的二氯甲烷，加入30mg吐温80和300mg聚乙二醇2000，混匀，-5℃放置4h，冷冻干燥处理得到冻干粉，装入密封瓶中，充入六氟化硫饱和，得到地塞米松的含气囊泡冻干乳剂。临用时隔塞注入10ml生理盐水混匀，即形成地塞米松的含气囊泡乳剂，显微镜观察，含气囊泡平均粒径4μm。

热稳定性考察：地塞米松的含气囊泡冻干乳剂样品30℃放置6个月，外观无明显变化，用10ml生理盐水注入混匀，形成地塞米松的含气囊泡乳剂，显微镜观察，含气囊泡平均粒径4μm，无聚集现象。

实施例3：

喷雾剂可以借助手动泵的压力将内容物以雾状等形态释出的制剂，适用于鼻、阴道、肺黏膜给药系统。本发明的第三个实施方案利用磷脂为囊泡材料，采用后加法制备降钙素含气囊泡喷雾剂。

将20mg降钙素(5000IU/mg)采用等量递加法和2g海藻酸丙二醇酯混合均匀，加入到100ml pH为5的1％明胶水溶液中(用盐酸调节pH)，加入0.38g天门冬氨酸混匀，制成含有降钙素的混合溶液。另将100mg磷脂、300mg吐温80和3g聚乙二醇2000溶解于100ml 60℃叔丁醇中，混匀，-5℃放置4h，冷冻干燥处理得到冻干粉，装入密封瓶中，充入六氟化硫饱和放置48h，然后转入含有降钙素的混合溶液中，混匀，灌装入喷雾瓶中，即制成降钙素的含气囊泡喷雾剂，每次用前应轻摇混匀，喷出的含气囊泡平均粒径0.5-5μm。

透膜实验观察：

鸡素囊膜的处理：取新鲜鸡素囊，洗净，剥离脂肪层，浸泡于生理盐水中备用。

实验装置：实验分为3组，每组5个，空白组(降钙素生理盐水溶液未超声处理组)、对照组(降钙素生理盐水溶液+超声处理组)、实验组(降钙素的含气囊泡喷雾剂溶液+超声处理组)。采用图1所示的透皮扩散池，取鸡素囊膜剪成适宜的大小，固定在供给室与接收室之间，在接收室中注入生理盐水使取样管液面略高于膜，记录加入的液量。开启磁力搅拌器和恒温油浴，保持恒速搅拌，37℃恒温，喷200μl降钙素的含气囊泡喷雾剂溶液于供给室的鸡素囊膜面上，超声探头接触喷药的鸡素囊膜，探头频率1MHz，声强1W/cm²，持续20秒，间隔1h后重复操作2次，每次超声结束后30min从取样口吸取接收室溶液1ml进行测定，并在接收室中补充新鲜生理盐水1ml，将三次测定所取得样品采用高效液相法测定药物透过率。高效液相色谱柱：C18 250mm×4.6mm(5μm)，流动相A：乙睛：0.0200mol/L氢氧化四甲基钱溶液(15∶10)，磷酸调节pH值至2.5，流动相B：乙睛：0.0222mol/L氢氧化四甲基按溶液(5∶45)，磷酸调节pH值至2.5，程序洗脱，流动相A由起始的35％(流动相B为65％)经21分钟线性增加至57％(流动相B为43％)，流速：1.Oml/min，紫外检测波长：220nm，进样体积：100μl。

表1降钙素含气囊泡喷雾剂透过鸡素囊膜的实验结果

如表1所示，采同一种生物膜进行透膜实验，空白组降钙素几乎不能透过鸡素囊膜，而实验组(降钙素的含气囊泡喷雾剂溶液+超声处理组)的透黏膜速度和程度明显大于对照组(降钙素的生理盐水溶液+超声处理组)。实验结果表明，超声有利于药物透过黏膜，而制剂中加入含气囊泡后，透黏膜能力明显增强。

实施例4：

含气囊泡的粒径越小，越有利于透过黏膜进入到血液循环中，发挥全身治疗作用。而许多具有很好的全身治疗作用的药物，如全身免疫调节作用的植物多糖提取物，由于口服吸收生物利用度差，导致其不能充分发挥治疗作用。本发明的第四个实施方案以表面活性剂为囊泡材料，结合微孔滤膜过滤技术，制备茯苓多糖的纳米级含气囊泡水凝胶剂。

将1g交联型聚丙烯酸钠(SDB-L-400)加入70ml 60℃水中于研钵中研匀。另称取8g PEG-4000，10g甘油置烧杯中60℃完全溶解，加入1g茯苓多糖提取物，混匀，然后与交联型聚丙烯酸钠混匀，加蒸馏水至80g。另将1g司盘60和1g氯化钠在乳钵中混和，加入10ml磷酸盐缓冲液(pH＝7.4)研匀。另将1g吐温80与10ml磷酸盐缓冲液研匀，与上述司盘60溶液混匀，通过导管从底部充入全氟丙烷气体，以20kHz、110watts条件超声处理3分钟形成微泡混悬液，通过不通孔径的微孔滤膜过滤可以分离出所需粒径的囊泡。本例中微泡混悬液通过0.22μm的微孔滤膜过滤，滤过的微泡液转入上述含交联型聚丙烯酸钠和茯苓多糖的水凝胶剂基质中，混匀形成茯苓多糖的含气囊泡凝胶剂。电镜观察，茯苓多糖水凝胶剂中含气囊泡均匀分布且形态圆整，粒径范围为100-200nm。

实施例5：

本发明的第五个实施例为含气囊泡结合低浓度高锰酸钾溶液用于阴道黏膜灌洗剂的实验。临床大多采用1∶5000高锰酸钾溶液作为阴道灌洗剂。高锰酸钾是一种价格低廉的强氧化剂，通过氧化细菌体内活性基团而发挥杀菌作用。但是浓度高的高锰酸钾有刺激腐蚀作用，容易引起腐蚀性灼伤。

将100mg磷脂、300mg吐温80和3g聚乙二醇2000溶解于100ml 60℃叔丁醇中，混匀，-5℃放置4h，冷冻干燥处理得到冻干粉，装入密封瓶中，充入六氟化硫饱和放置48h，根据以下实验，分别加入1∶10000高锰酸钾溶液或纯水配制成含5％含气囊泡冻干粉的1∶10000高锰酸钾溶液或5％含气囊泡水溶液。

选择120例阴道冲洗的患者，分成4组，每组各30例，患者将臀部垫起5cm，通过导管分别注入1∶5000高锰酸钾溶液、1∶10000高锰酸钾溶液、含5％含气囊泡冻干粉的1∶10000高锰酸钾溶液、5％含气囊泡水溶液进行阴道灌注。除1∶5000高锰酸钾溶液组外，其余各组在溶液灌注后应用超声处理，将消毒后的超声探头轻轻送入阴道，机械环形扫描进行超声，阴道探头频率7.5MHz，声强1.5W/cm²，持续30秒，排出灌洗液，重复操作一次，观察并比较4组患者阴道冲洗前后细菌菌落的生长情况。

结果如表2所示，含5％含气囊泡冻干粉的1∶10000高锰酸钾溶液+超声组冲洗阴道前后细菌杀灭率明显高于1∶10000高锰酸钾溶液组，与1∶5000高锰酸钾溶液组杀灭率相当，说明超声结合含气囊泡有利于高锰酸钾药物渗透到阴道黏膜组织深部，发挥药效，从而有效降低高锰酸钾溶液消毒的使用浓度，减少因高锰酸钾浓度高而产生的刺激腐蚀作用。

表2阴道冲洗前后细菌菌落数比较(CFU/m3，x±s)

在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。

Claims (10)

1.一种超声介导的黏膜给药系统，其特征在于该给药系统是通过制剂技术将大量具有声学响应性能的含气囊泡分散于已有的液体型黏膜给药制剂中，这些含气囊泡降低超声波在黏膜表层细胞产生空化效应的阈值，促使制剂中的药物在超声介导下更快地进入到黏膜深层组织和血液循环中，发挥局部和全身治疗作用。

2.根据权利要求1所述的超声介导的黏膜给药系统，其特征在于所述的已有液体型黏膜给药制剂是指药学上认可的经过黏膜的液体型给药剂型或临用前配成液体型制剂使用的剂型，包括：凝胶剂、乳膏剂、混悬剂、乳剂、喷雾剂、灌洗剂、滴眼剂、滴鼻剂、含漱剂。

3.根据权利要求1所述的超声介导的黏膜给药系统，其特征在于所述的含气囊泡是由具有生物相容性的天然动植物胶、表面活性剂、半合成纤维素、合成聚合物、蛋白、磷脂或类脂材料组成的气体核心结构的微纳米粒，包括空心脂质体、空心泡囊、空心微球、空心微囊和空心纳米粒。

4.根据权利要求1所述的超声介导的黏膜给药系统，其特征在于所述的制剂技术是指通过加热、物理分散或组合表面活性剂、稳定剂、盐、缓冲液、助悬剂，使含气囊泡均匀分散于已有的液体黏膜给药制剂中。

5.根据权利要求4所述的超声介导的黏膜给药系统，其特征在于所述的含气囊泡分散于给药制剂体系中的方法包括先加法和后加法，先加法是指应用含气囊泡材料和药物制剂材料共同制成含气囊泡的载药制剂，后加法是指将含气囊泡利用物理分散方法分布到成型的药物制剂中。

6.根据权利要求1所述的超声介导的黏膜给药系统，其特征在于所述的制剂中的药物是指一切具有药理活性或机体治疗作用的物质，包括中药提取物或有效部位、化学类药物、生物技术药物。

7.根据权利要求1所述的超声介导的黏膜给药系统，其特征在于所述的超声波范围是20kHz-6MHz，声强范围0.1-2.5W/cm²，一次连续作用时间范围2s-20min，超声波方式包括连续作用、脉冲作用或间断作用。

8.根据权利要求1所述的超声介导的黏膜给药系统，其特征在于所述的含气囊泡中的气体选自医学常用气体，包括空气、氮气、氧气、二氧化碳、氟烷烃类气体。

9.根据权利要求1所述的超声介导的黏膜给药系统，其特征在于所述的含气囊泡的粒径包括微米级和纳米级，粒径范围为100nm-10μm。

10.根据权利要求9所述的超声介导的黏膜给药系统，其特征在于所述的不同粒径的含气囊泡的制备，是通过不同孔径的微孔滤膜过滤得到特定粒径范围的含气囊泡，或者采用静置或离心后分取不同囊泡层的方法得到特定粒径范围的含气囊泡。

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