载麻醉镇痛药缓释微球、其制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及缓释药剂技术领域,更具体地涉及一种载麻醉镇痛药缓释微球、其制备方法及其应用。
背景技术
疼痛作为人体与生俱来的感觉,在人体避免伤害和维持人体内分泌环境等方面具有重要的作用。这是由于当机体受到刺激或者伤害时可产生防御性反应,从而使机体避免受到伤害。而另一方面,疼痛如神经痛、癌痛、腰背痛等不仅给病人带来痛苦,造成生活上的不便,还会引起生理功能紊乱,严重者可导致休克和死亡。
在临床治疗中,麻醉镇痛药不仅可用于手术麻醉,还可用于疼痛的控制与缓解,但目前用于疼痛治疗的麻酢镇痛药的作用时间一般不超过12小时,而临床上期望的镇痛时间一般为几天甚至长达十几天,故单次用药很难达到临床上期望的疼痛治疗时间。为满足临床需求,临床上常通过加大麻醉镇痛药的浓度或剂量、重复多次给药、导管体内植入及神经破坏术等技术来延长药物的镇痛作用时间,但过多的给药次数不仅给患者尤其恐针症患者带来极大不便,还可导致药物蓄积,造成呼吸及循环的抑制甚至麻醉镇痛药中毒。使用体内导管植入不仅需要比较昂贵的设备及连续监护,而且导管的长时间滞留容易引起一系列如导管阻塞、导管破损、感染等并发症。如果将麻醉镇痛药制备成局部注射用缓控释制剂,不仅可以缓慢释放药物,达到减少给药次数、降低药物浓度波动的目的,而且可以减少药物进入全身循环系统的剂量,进一步降低毒副反应,从而改善麻醉镇痛药的临床应用。
在众多缓释制剂中,微球制剂由于具有释放周期可达数天至数月等特点而成为具有广阔应用前景的缓控释制剂之一。目前微球制剂包载的药物多为大分子蛋白以及多肽类药物,释放周期长达几周至几个月,制备方法多为机械搅拌或均质机均质。制备所得的微球粒径不均一,导致药物在批次间包埋率重复性较差,且释放周期难以控制。而对于载麻醉镇痛药缓释微球,首先麻醉镇痛药属于化学小分子药物,分子量极低,在制备过程中,小分子化合物极易向水相逃逸,导致包埋率偏低;其次麻醉镇痛药缓释微球的释放周期的调控是制约临床应用的关键因素,临床常常需要在术后达到3到7天的镇痛时间,在此期间使麻醉镇痛药平稳精准的释放不仅可以使患者避免手术后的疼痛,也可以减少由于注射次数过多导致药物蓄积而带来的心血管毒性。而由于载药微球粒径的分布不均匀,包埋率偏低,释放周期难以调控等问题,目前,并没有商品化的麻醉镇痛药缓释微球产品问世,只有部分实验室研究成果。
传统的微球制备方法中,微球的固化形成方法有溶剂挥发法、溶剂萃取法和共溶剂法。对于装载麻醉镇痛药小分子微球,溶剂萃取法与共溶剂法常常会使药物分子逃逸速度加快,而常规的溶剂挥发法在室温大气压下进行,整个固化呈球过程在几个小时完成。会导致呈球后,药物品体镶嵌在微球表面,在体外释放中,存在高突释的现象。大剂量的麻醉镇痛药会引起人体中枢神经系统以及心血管系统毒性。
综上所述,目前实验室研究阶段的镇痛药物缓释微球主要存在的问题包括:
(1)由于制备技术的限制(搅拌、喷雾等),得到的麻醉镇痛药微球的粒径不均一,从而造成不同批次间重复性差,对后续研究和药效产生干扰,释放周期难以总结规律,精准调控;
(2)现有的方法中,由于在制备过程中体系温度的不稳定,使分子布朗运动加剧,致使药物分子大量逃逸;
(3)现有的方法为减少药物分子向水相逃逸,提高包埋率,需在水相中预先用药物过饱和,从而导致制备成本高昂;
(4)在载药微球形成过程中,溶剂挥发法和溶剂萃取法由于固化时间长和水相体积大,导致药物在微球形成过程中向水相扩散,包埋率低;
(5)现有的文献报道中的载镇痛药微球缓释微球,小分子镇痛药物以结晶的形式分布在微球表面,所以在体外释放过程中,突释较高,并且后期释放存在平台期,难以达到治疗有效浓度;
(6)现有的方法制备得到的微球在水溶液中重悬性不好,易结块聚集,存在堵塞针头的风险。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种载麻醉镇痛药缓释微球、其制备方法及其应用,以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的,作为本发明的一个方面,提供了一种载麻醉镇痛药缓释微球,所述载麻醉镇痛药缓释微球满足如下条件:所述载麻醉镇痛药缓释微球能持续释放1~7天,优选2~7天,更优选3~7天;
作为优选,所述载麻醉镇痛药缓释微球在0.5h内突释率低于20%,优选低于15%,更优选低于10%;
作为优选,所述麻醉镇痛药的药物包埋率高于80%,优选高于85%,更优选高于90%以上。
作为本发明的一个方面,提供了一种载麻醉镇痛药缓释微球的制备方法,包括以下步骤:
步骤A,将稳定剂溶于水中形成水相W,并根据所选用的麻醉镇痛药分子的酸离解常数pKa值加入碱或碱性缓冲液以调节水相pH值;
步骤B,将可降解高分子聚合物材料和麻醉镇痛药溶于至少一种有机溶剂中,形成油相O;
步骤C,将步骤B所得的油相O注入步骤A所得的水相W中进行乳化制备,形成O/W预乳液;
步骤D,将步骤C所得的O/W预乳液用压力通过微孔膜,形成均匀的O/W乳液;
步骤E,将步骤D所得的O/W乳液在真空负压条件下挥发固化,即得所述载麻醉镇痛药缓释微球。
作为本发明的一个方面,提供了一种通过如上所述的载麻醉镇痛药缓释微球的制备方法制备得到的载麻醉镇痛药缓释微球;
作为优选,所述载麻醉镇痛药缓释微球进一步制备成药物剂型。
作为本发明的一个方面,提供了一种如上所述的载麻醉镇痛药缓释微球在制备持续释放缓解疼痛药物方面的应用。
从上述方案可知,本发明的载麻醉镇痛药缓释微球及其制备方法与现有技术相比,具有如下特点:
(1)本发明的载麻醉镇痛药微球,粒径分布系数span微球在1.200以内,优选span微球在1.000以内,药物包埋率在80%以上,0.5h内突释小于20%,能持续释放1天至7天;其缓释效果远优于现有的采用其它工艺制备的微球;
(2)本发明提供了一种快速制备尺寸均一的载麻醉镇痛药微球的方法,并可通过控制制备过程中的微孔膜孔径大小和操作压力来控制产品的粒径大小;
(3)本发明克服了现有技术无法制备粒径均一的载麻醉镇痛药微球的问题,保证了实验的可重复性,利于药物疗效的稳定性和工业化放大生产;此外,本发明利用快速膜乳化法制备粒径均一的微球,解决了批次间重复性不好的问题,在相对均一的粒径基础上,为后期的研究提供了保障,在相同尺寸上更准确地总结释放行为的规律,从而调控释放行为;
(4)本发明不需要在油相额外添加稳定剂和乳化剂,制备所得到的微球在水中重悬性好,节约了工业生产的成本;
(5)本发明不需要在水相中添加原料药去饱和水相以减少制备过程中的药物逃逸现象,而通过在乳液制备过程中保持冰水浴降低体系温度以减少分子的布朗运动,减少药物分子逃逸现象,并通过水相pH值的调控使包埋率满足要求;具体地,本发明通过调节水相的pH值为5-9,使外水相对于麻醉镇痛药分子具有较低的溶解度,减少麻醉镇痛药分子在水相的溶解度,从而减少在制备过程中小分子向水相逃逸,节约制备成本;
(6)本发明克服了传统缓释微球药物突释率高,在后期存在释放平台期,药物不能完全释放的问题,通过在负压真空条件下快速形成微球,大部分药物分子来不及逃逸,均匀分散在微球内部,使药物参与微球骨架的形成,提高了微球载药率,大大改善了体外释放行为,也使微球表面减少药物晶体分布。体外释放实验结果表明,释放过程中,突释低,且整个释放过程可以保持匀速释放;
(7)本发明方法操作简单、条件温和并且易于工业化放大生产。
附图说明
图1为本发明的载药微球的制备流程示意图;
图2为本发明实施例1制备的载药微球在水中的混悬液;
图3为本发明实施例1制备的微球b的电镜照片;
图4为本发明实施例1制备的微球b的粒径分布图;
图5为本发明实施例1制备的微球b在常温常压固化和常温真空固化条件下的体外释放对比图;
图6为本发明实施例2制备的微球的电镜照片;
图7为本发明实施例2制备的微球的粒径分布图;
图8为本发明实施例3制备的微球的电镜照片;
图9为本发明实施例4制备的微球的电镜照片;
图10为本发明实施例5制备的微球的电镜照片;
图11为本发明实施例6制备的微球的电镜照片;
图12A、12B、12C分别为本发明实施例7同处方工艺重复三批制备的微球的电镜照片;
图13A为本发明实施例8制备的微球0h-168h的体外释放图;
图13B为本发明实施例8制备的微球0h-4h的体外释放图;
图14为本发明实施例9制备的微球的电镜照片;
图15为本发明实施例10制备的微球的电镜照片;
图16为本发明实施例11制备的微球的电镜照片;
图17A、17B、17C分别为本发明实施例11制备的微球在体外释放降解1天、3天、7天后的电镜照片;
图18A、18B分别为本发明对比例1制备的微球a、b的电镜照片;
图19A、19B分别为本发明对比例3制备的微球a、b的电镜照片;
图20为本发明对比例3制备的微球a、b的0h-168h的体外释放图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明作进一步的详细说明。
在本发明中,部分术语如下定义:
粒径分布跨度span微球,是粒径分布的一个参数,是对样品粒径分布宽度的一种度量,定义如下式所见:
span微球=(D90-D10)/D50,其中,D50:一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%,小于它的颗粒也占50%,D50也叫中位径或中值粒径。D50常用来表示微粒的平均粒度。D90:一个样品的累计粒度分布数达到90%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径小于它的颗粒占90%。D90常用来表示微粒粗端的粒度指标。D10:一个样品的累计粒度分布数达到10%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径小于它的颗粒占10%。D90常用来表示微粒细端的粒度指标。
孔径分布跨距Span孔径值,其定义如下式所见:
Span孔径=(d90-d10)/d50。上式中,d90、d10和d50分别表示所有孔径中有90%、10%、50%的孔其孔径小于该值所表示的孔径尺寸。孔径分布跨距(Span孔径值)越小,孔径分布越窄,即孔径越均一。
在临床应用中,如罗哌卡因、布比卡因、甲哌卡因、利多卡因等的剂量浓度控制要求较为严格,过高的浓度会引起心血管以及中枢神经毒性,所以对于麻醉镇痛药缓释制剂的释放行为需要批次间重复性高并且相对精准的控制,在保证高包埋率的前提下,使释放行为以及突释剂量达到临床的理想预期也就成了难点之一。本发明从粒径控制、微球结构与释放行为的规律出发,利用快速膜乳化方法制备粒径均一的载药微球,粒径的大小与微球的降解速率和药物的释放有着紧密的关系,而粒径均一的微球有利于准确调控释放周期和实验批次间的重复性。在提高麻醉镇痛药的包埋率上,本发明采用改良的单乳法。由于临床应用的麻醉镇痛药多以水溶性的盐类形式存在,本发明预先将盐类碱化处理成为游离碱形式,使麻醉镇痛药与高分子骨架材料共同溶于有机溶剂,通过调控水相的pH值,使麻醉镇痛药在水相的溶解度进一步降低,制备过程中,控制温度,使乳化过程在冰浴中完成,而在负压真空条件下,使有机溶剂在10分钟内快速挥发,药物分子来不及逃逸,与高分子材料共同形成微球骨架,载药微球在短时间内形成,得到高包埋率低突释的载麻醉镇痛药微球。
具体地,本发明公开了一种载麻醉镇痛药缓释微球,该载麻醉镇痛药缓释微球满足如下条件:该载麻醉镇痛药缓释微球能持续释放1~7天,优选2~7天,更优选3~7天;
作为优选,该载麻醉镇痛药缓释微球在0.5h内突释率低于20%,优选低于15%,更优选低于10%;
作为优选,该麻醉镇痛药的药物包埋率高于80%,优选高于85%,更优选高于90%以上。
作为优选,该载麻醉镇痛药缓释微球中包埋的麻醉镇痛药选自普鲁卡因、布比卡因、左布比卡因、丁卡因、罗哌卡因、依替卡因、阿替卡因、利多卡因、甲哌卡因、丙胺卡因或羟乙卡因;
作为优选,该载麻醉镇痛药缓释微球的平均粒径在0.5~200μm范围之间,优选为5~99μm之间,更优选为5~30μm之间;
作为优选,该载麻醉镇痛药缓释微球的粒径分布系数span微球值在1.200以内,优选在1.000以内;
作为优选,该载麻醉镇痛药缓释微球的包埋物采用至少一种可生物降解聚合物材料;进一步优选地,该可生物降解聚合物材料选自聚乳酸、聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚原酸酯、聚酸酐或聚磷腈中的一种或多种;可以将其不同种类、不同分子量的聚合物复配混合使用。本发明选择聚乳酸、聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚原酸酯、聚酸酐或聚磷腈等高分子材料中的一种或多种作为麻醉镇痛药载体,在储存过程中较为稳定,不易发生药物泄露。
本发明还公开了一种载麻醉镇痛药缓释微球的制备方法,包括以下步骤:
步骤A,将稳定剂溶于水中形成水相(W),并根据所选用的麻醉镇痛药分子的酸离解常数(pKa值)加入碱或碱性缓冲液以调节水相pH值;
步骤B,将可降解高分子聚合物材料和麻醉镇痛药溶于至少一种有机溶剂中,形成油相(O);
步骤C,将步骤B所得的油相(O)注入步骤A所得的水相(W)中进行乳化制备,形成O/W预乳液;
步骤D,将步骤C所得的O/W预乳液用压力通过微孔膜,形成均匀的O/W乳液;
步骤E,将步骤D所得的O/W乳液在真空负压条件下挥发固化,即得所述载麻醉镇痛药缓释微球。
作为优选,步骤A中的稳定剂选自聚乙烯醇、聚甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯(Tween80,吐温80)、聚氧乙烯山梨糖醇酐月桂酸酯(Tween20,吐温20)、十二烷基磺酸钠(SDS)中的一种或多种,所述稳定剂的使用浓度优选为0.1wt%~10wt%。
作为优选,步骤A中的碱或碱性缓冲液选自氨水、氢氧化钠、磷酸盐缓冲液、醋酸铵缓冲液中的一种或多种。
作为优选,步骤A中水相(W)的pH值调节为5-9,优选为7-9。
作为优选,步骤B中的可降解高分子聚合物材料选自聚乳酸、聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚原酸酯、聚酸酐或聚磷腈中的一种或多种;可以将其不同种类、不同分子量的聚合物复配混合使用。本发明选择聚乳酸、聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚原酸酯、聚酸酐或聚磷腈等高分子材料中的一种或多种作为麻醉镇痛药载体,在储存过程中较为稳定,不易发生药物泄露。
作为优选,步骤B中的麻醉镇痛药选自普鲁卡因、布比卡因、左布比卡因、丁卡因、罗哌卡因、依替卡因、阿替卡因、利多卡因、甲哌卡因、丙胺卡因或羟乙卡因。
作为优选,步骤B中的麻醉镇痛药为临床使用的盐类麻醉镇痛药的脂溶性游离碱形式,易溶于步骤B中的有机溶剂中。
作为优选,步骤B中麻醉镇痛药与可降解高分子聚合物材料的质量比在1∶1~1∶50之间,优选在1∶3~1∶20之间。
作为优选,该麻醉镇痛药在油相O中的浓度在5~200mg/mL之间,优选在10~50mg/mL之间,该麻醉镇痛药也可为固体颗粒,药物为固体颗粒时,其粒径必须小于微孔膜孔径。
作为优选,步骤B中所述的有机溶剂采用在水中的溶解度低于10%的有机溶剂,优选在水中的溶解度低于2%的有机溶剂,最优选不溶于水的有机溶剂。
作为优选,所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯或丙酮中的一种或多种,更优选二氯甲烷或乙酸乙酯,最优选二氯甲烷。还可选自上述不同有机溶剂之间的任意复配,具体种类或体积需视所用膜材等制备参数而定。
作为优选,步骤C中的乳化制备步骤是在冰水浴中进行,控制温度在0℃~10℃之间。
作为优选,所述油相(O)和水相(W)的体积比优选为1∶1~1∶50。
作为优选,步骤D中的压力控制在1~2000kPa之间,优选在30~500kPa之间;上述步骤中,压力可在1-2000kPa之间调节,优选在10-500kPa之间调节,这主要由制备过程中使用的微孔膜孔径的大小及目标微球大小的制备要求所决定。
作为优选,步骤D中微孔膜为亲水的、孔径均一的多孔膜,在制备过程中,可通过选择不同膜孔径的多孔膜来控制产品的粒径大小,常用的微孔膜的孔径例如在0.5~200μm之间,优选在5~99μm之间;所述微孔膜的孔径分布跨距Span孔径值在1.2以下,优选在1.0以下。
作为优选,步骤D可重复操作多次,即将步骤d所得的乳液作为预乳液用压力再次通过微孔膜,直至得到的乳液的粒径大小与均一性满足要求。根据实验,通常重复操作2~5次,优选2~3次。
本发明的方法制备效率很高,乳液过膜时的流速高达10mL·s-1,因而制备过程大多瞬间完成。
作为优选,步骤D中所述的微孔膜为亲水性膜。
作为优选,步骤E中所述的挥发固化步骤是在负压真空条件下进行的,真空度为-0.05MPa到-0.1MPa。
本发明还公开了一种通过如上所述的载麻醉镇痛药缓释微球的制备方法制备得到的载麻醉镇痛药缓释微球;
作为优选,该载麻醉镇痛药缓释微球进一步可以制备成药物剂型,例如粉剂、胶囊等。
作为优选,该载麻醉镇痛药缓释微球满足如下条件:
所述载麻醉镇痛药缓释微球能持续释放1~7天,优选2~7天,更优选3~7天;
作为优选,所述载麻醉镇痛药缓释微球在0.5h内突释率低于20%,优选低于15%,更优选低于10%;
作为优选,所述麻醉镇痛药的药物包埋率高于80%,优选高于85%,更优选高于90%。
本发明还公开了一种如上所述的载麻醉镇痛药缓释微球在制备持续释放缓解疼痛药物方面的应用。
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的描述,但本发明不仅仅限于这些实施例。
如无特别说明,下述实施例中使用的多孔膜,粒径分布跨度span微球均在1.2以下,优选1.0以下。
本发明中,包埋率的通常测定方法如下:
准确称量20mg制备的冻干微球,加入10mL乙腈溶液,室温下振荡20min,微球完全溶解后,采用高效液相色谱法测定。色谱条件为:十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂;以乙腈-磷酸盐缓冲液为流动相;检测波长为240nm。柱温37℃;流速1mL/min。
其中,当所包埋麻醉镇痛药选自普鲁卡因等非布比卡因药物时,乙腈-磷酸盐缓冲液的配制为:取lmol/L磷酸二氢钠溶液1.3mL,0.5mol/L磷酸氢二钠溶液32.5mL,加水至1000mL,调节pH值至8.0,其中乙腈∶磷酸盐为50∶50;当所包埋药物为布比卡因时,乙腈-磷酸盐缓冲液的配制为:乙腈∶磷酸盐为35∶65,其中取磷酸二氢钾2.72g与氢氧化钠0.75g。
根据包埋率公式:
局部麻醉药包埋率(EE)=(实测局部麻醉药装载率/理论局部麻醉药装载率)×100%。
实施例1
将孔径为32μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将100mg经过量氨水碱化处理的浓度为20mg/mL的罗哌卡因游离碱溶解于5mL二氯甲烷作为油相,同时将1g分子量为2万(聚乳酸∶聚羟基乙酸=50∶50)的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于油相中。将1g聚乙烯醇(PVA)溶解于100mL蒸馏水中搅拌均匀作为水相。将油相与水相共同在冰浴中缓慢混合均质乳化3min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在300kPa的操作压力下压过微孔膜装置(如图1),得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液分成两份。一份在常温常压下搅拌固化4小时,得到载药微球a。另一份在常温负压真空条件下除去二氯甲烷,最后经离心洗涤即得到载药微球b。所有微球在真空冷冻干燥72h得到成品微球。干燥后的微球重新分散在水中,首先观察其分散性。微球b的分散性良好(结果见图2),利用冷场扫描电子显微镜(JEOL SEM Company,Japan)观察微球的表面形貌(结果见图3)。微球的平均粒径及其分布用激光粒度仪(Malvern Company,USA)测定(结果见图4),经测定,微球b的平均粒径为14.9μm,粒径分布跨度span微球值为0.867。
经测定,微球a的包埋率为66.3%,微球b的包埋率为80.1%。
根据体外释放的测定,发现两组微球的体外释放行为差别较大,该微球a在0.5h的突释为20.9%,微球b在0.5h的突释为3.9%,7天之内持续释放累积达到95.3%(结果见图5)。
实施例2
将孔径为30μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将100mg经过量氨水碱化处理的浓度为20mg/mL的罗哌卡因游离碱溶解于5mL(二氯甲烷∶丙酮=3∶7)作为油相,同时将1g分子量为2万(聚乳酸∶聚羟基乙酸=75∶25)的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于油相中。将0.5g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL碱性tris缓冲液((pH=9))中搅拌均匀作为水相。将油相与水相共同在冰水浴中混合均质乳化4min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在500kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液在负压真空条件下挥发二氯甲烷,再经离心洗涤即得到载药微球。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到成品微球。干燥后的微球重新分散中,利用冷场发射扫描电镜(JEOL SEM Company,Japan)观察微球的表面形貌(结果见图6)。微球的平均粒径为16μm,粒径分布跨度span微球值为0.736(结果见图7)。微球的包埋率为82.6%。该微球0.5h的突释率为5.8%,7天之内持续释放累积达到88.9%。
实施例3
将孔径为18μm亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将50mg经过量氨水碱化处理的浓度为10mg/mL的布比卡因游离碱溶解于5mL乙酸乙酯作为油相,同时将0.7g分子量为1万(聚乳酸∶聚羟基乙酸=85∶15)的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)与0.3g的分子量为1万的聚乳酸PLA溶于油相中。将0.2g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL碱性醋酸铵缓冲液(pH=10)中搅拌均匀作为水相。将油相与水相共同在冰浴中混合均质乳化4min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在500kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液在负压真空条件下挥发乙酸乙酯,再经离心洗涤即得到载药微球。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到成品微球。干燥后的微球重新分散在水中,利用冷场发射扫描电镜(JEOL SEM Company,Japan)观察微球的表面形貌(结果见图8)。微球的平均粒径为7.1μm,粒径分布跨度span微球值为0.800。
采用如上所述的包埋率的测定方法,经测定,微球的包埋率为83.9%。该微球0.5h的突释率为8.3%,7天之内持续释放累积达到90.8%。
实施例4
将孔径为5μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将150mg经过量氢氧化钠碱化处理的浓度为30mg/mL的甲哌卡因游离碱溶解于5mL丙酮作为油相,同时将2g分子量为1万的聚己内酯(PCL)溶于油相中。将1g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL碱性醋酸铵缓冲液((pH=10))中搅拌均匀作为水相。将油相与水相在冰水浴中混合均质乳化5min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在500kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液在负压真空条件下挥发除去丙酮,再经离心洗涤即得到载药微球。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到成品微球。干燥后的微球重新分散在水中,利用冷场发射扫描电镜(JEOL SEM Company,Japan)观察微球的表面形貌(结果见图9)。经测定,该微球的平均粒径为2.3μm,粒径分布跨度span微球值为0.976,微球的包埋率为85.3%。该微球0.5h的突释率为8.9%,7天之内持续释放累积达到95.7%。
实施例5
将孔径为32μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将100mg经过量氢氧化钠碱化处理的浓度为20mg/mL的丙胺卡因游离碱溶解于5mL(二氯甲烷∶甲醇=3∶1)作为油相,同时将0.5g分子量为3万的聚乳酸(PLA)溶于油相中。将1g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL蒸馏水中搅拌均匀作为水相。将油相与水相在冰浴中混合均质乳化5min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在200kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液在负压真空条件下快速除去混合有机溶剂,最后经离心洗涤即得到载药微球。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到成品微球。干燥后的微球重新分散在水中,利用冷场发射扫描电镜(JEOL SEM Company,Japan)观察微球的表面形貌(结果见图10)。经测定,该微球的平均粒径为15.3μm,粒径分布跨度span微球值为1.119,微球的包埋率为83.9%。该微球0.5h的突释率为5.4%,7天之内持续释放累积达到89.2%。
实施例6
将孔径为40μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将150mg经过量氢氧化钠碱化处理的浓度为30mg/mL的羟乙卡因游离碱溶解于5mL二氯甲烷作为油相,同时将2g分子量为3万的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于油相中。将1g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL蒸馏水中搅拌均匀作为水相。将油相与水相在冰浴中混合磁力搅拌下乳化10min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在400kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液在负压真空条件下挥发二氯甲烷,最后经离心洗涤即得到载药微球。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到成品微球。干燥后的微球重新分散在水中,利用冷场发射扫描电镜(JEOL SEM Company,Japan)观察微球的表面形貌(结果见图11)。经测定,该微球的平均粒径为19.7μm,粒径分布跨度span微球值为1.196,微球的包埋率为81.1%。该微球0.5h的突释率为5.3%,7天之内持续释放累积达到87.3%。
实施例7
考察快速膜乳化制备粒径均一微球的批次间重复性,将孔径为35μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将100mg经过量氨水碱化处理的浓度为20mg/mL的依替卡因游离碱溶解于5mL二氯甲烷作为油相,同时将1g分子量为1.3万的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于油相中。将0.3g聚乙烯醇(PVA)溶解于30mL蒸馏水中搅拌均匀作为水相。将油相与水相冰浴下混合均质机下乳化5min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在500kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液在负压真空条件下挥发二氯甲烷,再经离心洗涤即得到载药微球。重复以上操作连续三次,每次过膜后清洗膜管。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到成品微球。干燥后的微球重新分散在水中,利用冷场发射扫描电镜(JEOL SEM Company,Japan)观察微球的表面形貌(结果见图12A、12B、12C)。经测定,该微球的平均粒径分别为17.7μm、18.2μm和18.6μm,粒径分布跨度span微球值分别为1.024、1.107和1.193。
实施例8
考察微球粒径与药物释放周期的关系。将孔径为35μm和99μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中润湿,使孔膜充分湿润。将100mg经过量氨水碱化处理的浓度为20mg/mL的阿替卡因游离碱溶解于5mL二氯甲烷作为油相,同时将1.5g分子量为1.3万的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于油相中。将0.3g聚乙烯醇(PVA)溶解于25mL蒸馏水中搅拌均匀作为水相。将油相与水相冰浴下混合均质机下乳化4min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在适宜的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液在负压真空条件下挥发二氯甲烷,再经离心洗涤即得到载药微球。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到成品微球。孔径为32μm的膜制备的微球粒径为15μm,孔径为99μm的膜制备的微球粒径为43μm。两种粒径的微球的0h-168h和0h-4h的体外释放行为数据分别见图13A、13B。经测定,粒径为15μm的微球,其药物0.5h以内释放6.9%,在7天之内持续释放累积达到99.18%,粒径为43μm的微球其药物在0.5h以内释放2.1%,7天之内其药物持续释放累积92.25%。
实施例9
将孔径为40μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将120mg经过量氢氧化钠碱化处理的浓度为24mg/mL的利多卡因游离碱溶解于5mL(乙酸乙酯)作为油相,同时将0.5g分子量为2万的聚乳酸(PLA)溶于油相中。将1g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL蒸馏水中搅拌均匀作为水相。将油相与水相在冰浴下混合均质乳化5min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在100kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液转移至旋转蒸发仪中,负压真空条件下挥发乙酸乙酯,再经离心洗涤即得到载药微球。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到成品微球。干燥后的微球重新分散在水中,利用冷场发射扫描电镜(JEOL SEM Company,Japan)观察微球的表面形貌(结果见图14)。经测定,该微球的平均粒径为19μm,粒径分布跨度span微球值为0.872,微球的包埋率为80.9%。该微球0.5h的突释率为5.4%,7天之内持续释放累积达到81.2%。
实施例10
将孔径为50μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将500mg经过量氢氧化钠碱化处理的浓度为100mg/mL的左布比卡因游离碱溶解于5mL(二氯甲烷)作为油相,同时将1g分子量为2万的聚乳酸-聚羟基乙酸(PLGA)溶于油相中。将1g聚乙烯醇(PVA)溶解于100mL蒸馏水中搅拌均匀作为水相。将油相与水相在冰浴下混合均质乳化5min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在50kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液转移至旋转蒸发仪中,负压真空条件下挥发二氯甲烷,再经离心洗涤即得到载药微球。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到成品微球。干燥后的微球重新分散在水中,利用冷场发射扫描电镜(JEOL SEM Company,Japan)观察微球的表面形貌(结果见图15)。经测定,该微球的平均粒径为27μm,粒径分布跨度span微球值为0.813,微球的包埋率为85.2%。该微球0.5h的突释率为7.6%,7天之内持续释放累积达到83.3%。
实施例11
将孔径为32μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将100mg经氢氧化钠碱化处理的浓度为20mg/mL的甲哌卡因游离碱溶解于5mL(二氯甲烷)作为油相,同时将1.0g分子量为2万的聚乳酸(PLGA)溶于油相中。将0.5g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL蒸馏水中搅拌均匀作为水相。将油相与水相在冰浴下混合均质乳化5min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在40kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液转移至旋转蒸发仪中,负压真空条件下挥发二氯甲烷,再经离心洗涤即得到载药微球。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到成品微球。干燥后的微球重新分散在水中,利用冷场发射扫描电镜(JEOL SEM Company,Japan)观察微球的表面形貌(结果见图16)。经测定,该微球的平均粒径为17μm,粒径分布跨度span微球值为0.813,微球的包埋率为87.1%。该微球0.5h的突释率为5.4%,7天之内持续释放累积达到91.2%。在微球体外降解释放过程中,用冷场发射扫描电镜(JEOL SEM Company,Japan)在1天、3天、7天观察微球的表面形貌和内部结构的变化(结果见图17A、17B、17C),可以看到微球均匀发生降解,形成多孔洞结构,使药物均匀释放。
对比例1
将孔径为50μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。
复乳法制备:
将100mg罗哌卡因盐酸盐溶解于1mL去离子水中,形成内水相(W1),将1g分子量为2万(聚乳酸∶聚羟基乙酸=75∶25)的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于5mL二氯甲烷中,形成油相(O)。分别将0.5g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL碱性tris缓冲液(pH=9)中搅拌均匀作为外水相(W2)。测定水相pH值为6.2。将内水相(W1)注入到油相(O)中,均质1min形成W1/O初乳,随后将W1/O初乳注入外水相中,形成W1/O/W2预复乳。再将该预乳液在40kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液转移至旋转蒸发仪中,负压真空条件下挥发二氯甲烷,再经离心洗涤即得到载药微球a。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到复乳法制备的成品微球a。
单乳法制备:
将100mg经氢氧化钠碱化处理的浓度为20mg/mL的罗哌卡因游离碱溶解于5mL(二氯甲烷)作为油相,同时将1.0g分子量为2万的聚乳酸(PLGA)溶于油相中。将0.5g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL碱性tris缓冲液(pH=9)中搅拌均匀作为水相。测定水相pH值为6.2。将油相与水相在冰浴下混合均质乳化5min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在40kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液转移至旋转蒸发仪中,负压真空条件下挥发二氯甲烷,再经离心洗涤即得到载药微球b。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到单乳法制备的成品微球b。
图18A、18B为本发明对比例1制备的微球的电镜照片。比较复乳法制备的微球a与单乳法制备的微球b的载药率与包埋率可知:对于制备小分子类的麻醉镇痛药微球,选择单乳法会得到较高的载药率与包埋率,这是因为复乳法采用水溶性的罗哌卡因盐酸盐作为原料药,在制备过程中,内水相的罗哌卡因盐酸盐大多逃逸至外水相,导致载药率极低。而采用单乳法时,罗哌卡因游离碱在水中的溶解度大大降低,所以制备过程中不易逃逸。
对比例2
将孔径为50μm的亲水性孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将100mg经过量氨水碱化处理的浓度为20mg/mL的罗哌卡因游离碱溶解于5mL二氯甲烷作为油相,同时将1g分子量为2万(聚乳酸∶聚羟基乙酸=75∶25)的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于油相中。
分别将0.5g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL碱性tris缓冲液(pH=9)中搅拌均匀作为水相a。将0.5g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL去离子水中搅拌均匀作为水相b。将0.5g聚乙烯醇(PVA)溶解于50mL磷酸缓冲液中搅拌均匀作为水相c。通过pH酸碱指示计测定外水相a、b、c的pH值,可知外水相a的pH值为8.2,外水相b的pH值为6.2,外水相c的pH值为4.2。
将油相与水相a、水相b、水相c分别在冰水浴中混合均质乳化5min,得到O/W型预乳液a、预乳液b、预乳液c。再将该预乳液a、b、c在500kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液a、b、c,乳液过膜时间小于10s,再将乳液a、b、c在负压真空条件下挥发二氯甲烷,再经离心洗涤即得到载药微球a、b、c。将所得的微球真空冷冻干燥72h得到成品微球a、b、c。
测定微球的载药率与包埋率,如下表,结果显示外水相的pH值对于载药率以及包埋率有着重要影响。分析原因是由于,罗哌卡因游离碱在酸性外水相中易形成罗哌卡因盐,增大了在外水相中的溶解度。从而导致在微球制备过程中,药物更加容易向外水相逃逸。所以,为了获得高载药率以及包埋率的微球,外水相的pH值不宜过低。
对比例3
将孔径为20μm的亲水性、孔径均一的多孔膜置于水中浸润,使孔膜充分润湿。将500mg经过量氨水碱化处理的浓度为100mg/mL的罗哌卡因游离碱溶解于5mL二氯甲烷作为油相,同时将500mg分子量为1万(聚乳酸:聚羟基乙酸=50:50)的聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)溶于油相中。同时将尼罗红染料作为荧光指示剂标记PLGA,供激光共聚焦显微镜观测制备微球的内部结构。将1g聚乙烯醇(PVA)溶解于100mL碱性缓冲液中搅拌均匀作为水相。测定水相pH值为5.2。将油相与水相共同在冰浴中缓慢混合均质乳化3min,得到O/W型预乳液。再将该预乳液在500kPa的操作压力下压过微孔膜装置,得到乳液,乳液过膜时间小于10s,再将乳液平均分成两份。一份在常温常压下搅拌固化4小时,经离心洗涤得到载药微球a。另一份在常温负压真空条件下除去二氯甲烷,最后经离心洗涤即得到载药微球b。所有微球在真空冷冻干燥72h得到成品微球。干燥后的微球重新分散在水中,利用冷场扫描电子显微镜(JEOL SEM Company,Japan)观察微球a、b的内部结构。如图19A、19B所示,传统的常温常压固化方式制备的微球内部结构呈蜂窝状,孔洞中存在小部分药物晶体,而在真空负压条件下制备的微球内部光滑,无孔洞结构,并且药物以无定形形式存在于微球中。通过激光共聚焦显微镜观察微球a、b的内部结构。可以看到微球a内部呈蜂窝状,而微球b内部无孔洞。并测定微球a、b的载药率、包埋率以及体外释放行为。图20为本发明对比例3制备的微球a、b的0h-168h的体外释放图。结果表明,真空负压条件下制备的微球b包埋率和载药率显著高于常温常压下制备的微球a,而体外释放结果表明,常温常压条件下形成的微球a,0.5h突释高达25.8%,后期释放存在平台期。而真空负压条件下形成的微球b,0.5h突释仅为2.7%,整个释放过程呈匀速零级释放。分析以上不同现象的原因,是由于在真空负压条件下,微球固化时间短,所以导致药物分子来不及逃逸,均匀分散在微球内部,并与高分子材料共同形成微球骨架,所以形成的微球b内部结构均匀,而在常温常压条件下得到的微球,由于微球固化时间长,导致药物分子随着二氯甲烷的缓慢挥发,逐渐形成药物晶体,而随着晶体的变大,一部分药物晶体逃逸至微球外部,甚至吸附在微球表面,而存在于微球内部的药物晶体占位形成微球内部小孔洞结构。不同的微球结构与药物存在形式导致了微球载药率与释放行为的不同,真空负压条件下形成的微球b由于固化时间短,药物分子来不及逃逸,所以载药率高,并且由于药物均匀分散在微球内部,所以突释低,并且释放速度均匀。而常温常压条件下形成的微球a,由于固化时间长,药物晶体泄露逃逸现象严重,导致载药率偏低,而且微球表面吸附的药物晶体导致了突释高的现象。
本发明利用快速膜乳化法制备粒径均一的微球,解决了批次间重复性不好的问题,在相对均一的粒径基础上,为后期的研究提供了保障,在相同尺寸上更准确地总结释放行为的规律,从而调控释放行为。
本发明在制备过程中,控制油相水相温度,在冰浴中进行乳化过程,通过降低体系的温度,大大减少在乳化制备过程中分子的布朗运动,减少了药物分子逃逸现象。
本发明通过调节水相的pH值,减少麻醉镇痛药分子在水相的溶解度,从而减少在制备过程中小分子向水相逃逸,节约制备成本。
本发明通过在负压真空条件下制备微球,微球形成时间短,大部分药物分子来不及逃逸,均匀分散在微球内部,使药物参与微球骨架的形成,提高了微球载药率,大大改善了体外释放行为。并且短时间的固化使微球表面没有药物晶体析出,体外释放实验结果表明,突释低,且整个释放过程可以保持匀速释放。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。