CN107115296A - 一种中度疏水性药物稳定纳米混悬剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种中度疏水性药物的纳米混悬剂的制备方法，属于纳米药剂的生产技术领域。将中度疏水药物与疏水端官能团化的两亲性嵌段共聚物溶于与水能互溶的有机溶剂，将该溶液与具有一定pH的水快速射流共混，药物与嵌段共聚物发生电离产生相反电荷，进而形成复合物，大大降低药物的表观疏水性，与嵌段共聚物瞬时共析出，制备得到药物纳米混悬剂。得的纳米混悬剂具有颗粒平均尺寸小、超高载药量、尺寸稳定时间长及单分散性好的优异特点。

Description

一种中度疏水性药物稳定纳米混悬剂的制备方法

技术领域

本发明属于纳米药剂的生产技术领域。

背景技术

制备尺度随时间稳定的纳米级载体是众多领域共同关心的话题，特别是一些具有超高负载能力的纳米级载体。例如，在制药领域，超过40%新发现的有机药物小分子具有极低的水溶解度。这些疏水药物因为给药困难，大部分不得不被放弃开发。人们往往会尝试把这些小分子制成纳米制剂，以改善其在水中的分散性及增加其溶解速率，从而提高其生物可利用度。

对于常见的纳米级载体，如胶束、囊泡、脂质体等，虽然随时间具有较好的尺度稳定性，但由于疏水药物分子在载体内部疏水区中的热力学溶解度并不高，载药量普遍较低，一般在20 wt%以下。在制备这些载体时，通过滴加和搅拌使小分子溶解在载体内，其达到热力学平衡所需时间较长，一般需要几小时到几天。相反，对于动力学稳定的纳米颗粒悬浮液（常常也被简称为纳米颗粒），小分子在颗粒内部因为处于动力学稳定态，负载量不受上述热力学溶解度的限制，因此颗粒可具有超高的载药能力。

但是高负载量高分子纳米颗粒尺寸随时间稳定性的问题仍然是当前制备纳米颗粒方法的瓶颈。这是由于对于热力学不稳定的大小不均一颗粒，小颗粒由于比表面积大溶解速率快于大颗粒，在系统总自由能降低的驱动下，会发生小颗粒消溶而大颗粒增大的过程。并且溶质分子在溶液媒介中的溶解度越大，其颗粒的奥氏熟化和尺寸变化速度将越快。因此，对于中度或较低疏水性的溶质小分子，其颗粒的高负载量与粒径的高稳定性无法同时获得满足。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米混悬剂的制备方法，同时满足负载中度疏水性药物、具有超高载药量、颗粒粒径随时间稳定。

本发明的技术方案是：先将中度疏水性药物与疏水端官能团化的两亲性嵌段共聚物溶于与水能互溶的有机溶剂中，取得混合溶液；再将混合溶液与pH值为9的水通过快速湍流混合，得到药物纳米混悬剂，所述中度疏水性药物2<LogP<9。

疏水药物因带有一定量羧基、羟基等可电离基团而展示出一定的亲水性，疏水性被降低，而成为中度疏水性药物。在一定pH下会发生电离，常带有负电荷，如姜黄素在pH>8发生电离带负电荷。两亲性嵌段共聚物一段具有亲水性，一段具有疏水性，在疏水段的末端带有可电离的官能团。在一定pH条件下，两亲性嵌段共聚物疏水段的末端官能团在一定pH条件下电离，带上与药物相反的电荷。如端胺基在pH<10带正电荷，在8<pH<10，带端胺基的两亲性嵌段共聚物与姜黄素带相反电荷。

本发明将共聚物和药物的混合溶液与pH值为9的水通过快速湍流混合，药物与嵌段共聚物疏水段均发生电离产生相反电荷而相互吸引，将中度疏水性药物转变为高疏水性药物。所使用有机溶剂能与水互溶，有机溶剂移向水相，药物与共聚物溶解度瞬时下降而析出。该混合在密闭微腔体内进行，形成的纳米悬浮液从混合器出口流出。该混合过程具有高能密度耗散，将输入的能量有效转化为颗粒的表面能，确保颗粒形成纳米级。同时，吸附在颗粒表面的两亲性嵌段共聚物可作为表面活性剂，限制颗粒的进一步生长和颗粒间团聚，使产生的纳米颗粒具有较好的稳定性，本发明解决了对于非高疏水性药物的高载药纳米颗粒尺度随时间不稳定的问题。

因为药物的水溶解度被降低，其颗粒的奥氏熟化被抑制，颗粒尺寸稳定性得以增强。所制得的纳米混悬剂具有颗粒平均尺寸小（50～200 nm）、超高载药量（50～80 wt%）、尺寸稳定时间长（一个月以上）及单分散性好（PDI<0.3）的优异特点。

进一步地，本发明所述两亲性嵌段共聚物中亲水段为甲氧基聚乙二醇（mPEG），疏水段为聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）。两者均为美国食品和药物管理局（FDA）认证的可注射可食用的高分子，其生物相容性好、可生物降解、对人体安全。

所述两亲性嵌段共聚物中亲水段为甲氧基聚乙二醇（mPEG）具有较好的水溶解性，较易溶于体液中。且不带电荷，在体内循环时不易被人体免疫系统识别过滤，可提高其覆盖包裹的药物的生物利用度。另外，PEG的端基为甲氧基改变pH不会电离出电荷，不会干扰PLGA段端基与小分子间的吸引作用。因此选取mPEG作为两亲性嵌段共聚物的亲水段。

所述两亲性嵌段共聚物中疏水段为聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）。PLGA嵌段因为1）在体内生物速度快，易于释放包裹的药物；2）不会结晶，在存储过程中其纳米颗粒不会因为重结晶而使颗粒尺寸变大；2）玻璃化转变温度高于室温，接近人体体温，在室温中不会因为软化而发生纳米颗粒的团聚，而进入人体后一段时间高分子的软化有利于其包裹的药物从纳米颗粒中的释放；3）溶解度参数较小，与药物的亲油性相近，而与mPEG区别较大，对疏水药物的包裹效率较高。因此比其它疏水性嵌段对药物纳米颗粒的稳定性及其药物的可控释放具有更好的效果，选取PLGA作为两亲性嵌段共聚物的疏水段。

所述两亲性嵌段共聚物的疏水段末端带有胺基，为伯胺、仲胺或叔胺中的至少一种。胺基的等电点（一般约大于pH 10）要大于羧基、羟基等的等电点（一般约小于pH 8）。在小于胺基等电点而大于羧基、羟基等的等电点pH时，这些类胺基会质子化带上正电荷，而带有羧基、羟基等的中度疏水性药物会电离产生负电荷，两者间能形成静电吸引，从而形成两亲性嵌段共聚物与药物小分子的复合物。该复合物的形成1）增强了药物小分子的表观疏水性，降低了药物纳米颗粒奥氏熟化粒径粗化的速度；2）降低了药物小分子的可结晶能力，从而抑制纳米颗粒因重结晶导致的颗粒粒径变大。确保纳米颗粒的尺寸随时间的稳定。

所述与水能互溶的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙腈、乙二醇、丙二醇、丙三醇、六氟异丙醇、丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氧六环、N-甲基吡咯烷酮或二甲基咪唑烷酮中的至少任意一种。优选四氢呋喃。这些有机溶剂或其混合溶剂能同时溶解中度疏水性药物姜黄素和带端胺基的mPEG-b-PLGA，另外该有机溶剂与水互溶，在进行两相湍流混合时，有机溶剂会迁移入水相，疏水性药物分子和两亲性嵌段共聚物由于溶剂迁出油相，其溶解度瞬间降低，药物小分子和两亲性嵌段共聚物快速共同析出，形成纳米颗粒。

其中，本发明所述的中度疏水性药物为姜黄素，姜黄素带有羟基和临二酮间α-H，在pH>8下会发生电离，姜黄素带负电荷。两亲性嵌段共聚物端胺基在pH<10会带上正电荷。在8<pH<10，药物与共聚物带相反电荷相互吸引产生复合物，使姜黄素的表观疏水性大大增强，其在水中的溶解度大大降低，抑制了奥氏熟化引起的颗粒粗化的速度。同时复合物的形成可抑制姜黄素的结晶能力，大大降低姜黄素颗粒因为重结晶导致的粒径增大，从而确保纳米颗粒粒径随时间的稳定。

附图说明

图1为端胺基的mPEG-b-PLGA稳定的姜黄素纳米颗粒的粒径大小分布图。

图2为端胺基的mPEG-b-PLGA稳定的姜黄素纳米颗粒的粒径扫描电镜图。

图3为端羟基的mPEG-b-PLGA稳定的姜黄素纳米颗粒的粒径大小分布图。

图4为端羟基的mPEG-b-PLGA稳定的姜黄素纳米颗粒的粒径扫描电镜图。

图5为50 wt%载药量，不同pH下mPEG-b-PLGA-5NH2负载的姜黄素纳米颗粒尺寸与时间的变化关系图。

图6为80 wt%载药量，不同pH下mPEG-b-PLGA-5NH2负载的姜黄素纳米颗粒尺寸与时间的变化关系图。

具体实施方式

一、快速湍流混合器的准备：

快速湍流混合器为非敞口密闭混合器，混合腔体设有两个流体注入口和一个流出口，微腔体体积小于100 μL。快速湍流混合具有大于1000的高雷诺数，混合腔体单入口注射速度≥0.1 m/s。

二、药物纳米混悬剂的制备：

实施例一：制备30 mL端胺基化mPEG-b-PLGA稳定的姜黄素纳米颗粒的混悬剂（含3 mgmPEG-b-PLGA和3 mg姜黄素）：

在常温下，分别取3 mg带5个端胺基的mPEG-b-PLGA、3 mg姜黄素（LogP为3）和3 mL四氢呋喃充分混合，得到混合溶液，并吸入一针筒。

将3 mL 、pH为9的水吸入另一同样尺寸的针筒。

分别连接两针筒与混合器两入口，同时以0.1 m/s速度注射两液体入混合器，混合器密闭腔体体积约30uL。两相液体在混合器腔体中充分湍流混合，所得乳液从混合器出口流出。混合共耗时约3秒，用容器收集混悬剂。

用pH为9的水稀释混悬剂至5倍，并用动态光散射法对混悬剂粒径大小和分布进行测定，结果如图1所示，平均直径d _v = 123 nm，多分散系数PDI = 0.29。

同时用扫描电镜进行表征，结果如图2所示，直径在约100 nm，与动态光散射基本一致。

实施例二：制备30 mL端羟基mPEG-b-PLGA稳定姜黄素纳米颗粒的混悬剂（含3 mgmPEG-b-PLGA和3 mg 姜黄素）：

在常温下，分别取3 mg端羟基的mPEG-b-PLGA、3 mg姜黄素和3 mL四氢呋喃充分混合，吸入一针筒。

将3 mLpH为9的水吸入另一同样尺寸的针筒。

分别用旋紧头连接两针筒与混合器两入口，同时以相同速度注射两液体入混合器。两相液体在混合器腔体中充分湍流混合，所得乳液从混合器出口流出。混合共耗时约3秒。用容器收集混悬剂。

用pH为9的水稀释混悬剂至5倍，并用动态光散射法对混悬剂粒径大小和分布进行测定，结果如图3所示，平均直径d _v = 1287 nm，多分散系数PDI = 0.65。同时用扫描电镜进行表征，结果如图4所示，直径在约1000 nm，与动态光散射基本一致。

实施例二中使用带端羟基的mPEG-b-PLGA所制备的姜黄素纳米颗粒粒径明显大于实施例一中使用带端胺基的mPEG-b-PLGA所制备的姜黄素纳米颗粒。而且实施例二中的粒径单分散性明显比实施例二中的差，实施例二中粒径会因为奥氏熟化而粒径粗化和不稳定。

实施例三：对比不同pH下30 mL端胺基化mPEG-b-PLGA稳定的姜黄素纳米颗粒混悬剂的时间稳定性（含3 mg端胺基化mPEG-b-PLGA、3 mg姜黄素或3 mg端胺基化mPEG-b-PLGA、0.6 mg姜黄素）

在常温下，分别取3 mg带5个端胺基的mPEG-b-PLGA、3 mg或0.6 mg姜黄素和3 mL四氢呋喃充分混合，吸入一针筒。

将3 mL不同pH值的水吸入另一同样尺寸的针筒。

将两针筒与混合器两入口连接，同时以0.1 m/s速度注射两液体入混合器。两相液体在混合器腔体中充分湍流混合，所得悬浮液从混合器出口流出。混合共耗时约3秒。用容器收集混悬剂。

用相同pH的水稀释混悬剂至5倍，并在不同的时刻用动态光散射法对混悬剂粒径大小，结果如图5、6所示。

图5、6中，*表示微米级肉眼可见颗粒。

图5为3 mg PLGA-PEG和3 mg姜黄素分别在pH为7、9、11下的时间稳定性，说明pH9条件下纳米颗粒比在pH7或11条件下稳定，pH9条件下50 wt%载药量姜黄素纳米颗粒能保持尺寸稳定在200 nm以下约1个月，pH7或11条件下约2天后尺寸均增大到200 nm以上。

图6为3 mg PLGA-PEG和0.6 mg姜黄素在pH9下的时间稳定性，80 wt%载药量姜黄素纳米颗粒能保持尺寸稳定在200nm以下至少约1个月。

Claims (8)

1.一种中度疏水性药物稳定纳米混悬剂的制备方法，其特征在于：先将中度疏水性药物与疏水端官能团化的两亲性嵌段共聚物溶于与水能互溶的有机溶剂中，取得混合溶液；再将混合溶液与pH值为9的水通过快速湍流混合，得到药物纳米混悬剂；所述中度疏水性药物2<LogP<9。

2.根据权利要求1所述药物纳米混悬剂的制备方法，其特征在于：所述两亲性嵌段共聚物中亲水段为甲氧基聚乙二醇。

3.根据权利要求1或2所述药物纳米混悬剂的制备方法，其特征在于：所述两亲性嵌段共聚物中疏水段为聚乳酸-羟基乙酸共聚物。

4.根据权利要求3所述药物纳米混悬剂的制备方法，其特征在于：所述两亲性嵌段共聚物的疏水段末端带有胺基。

5.根据权利要求4所述药物纳米混悬剂的制备方法，其特征在于：所述胺基为伯胺、仲胺或叔胺中的至少一种。

6.根据权利要求1所述药物纳米混悬剂的制备方法，其特征在于：所述与水能互溶的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙腈、乙二醇、丙二醇、丙三醇、六氟异丙醇、丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氧六环、N-甲基吡咯烷酮或二甲基咪唑烷酮中的至少任意一种。

7.根据权利要求6所述药物纳米混悬剂的制备方法，其特征在于：所述与水能互溶的有机溶剂为四氢呋喃。

8.根据权利要求1所述药物纳米混悬剂的制备方法，其特征在于：所述中度疏水性药物为姜黄素。