CN1470289A - 一种高分子纳米药物载体和制剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高分子纳米药物载体和一种难溶于水的药物的高分子纳米控释制剂的制备方法，它可以通过全身给药或靶体(如肿瘤)内介入给药来达到治疗疾病(如癌症)的目的。用本发明提供的方法制备的药物纳米控释制剂易于保存，稳定性高、药物包覆率高、载药量大、毒性小、药物生物利用度高、成本低、易于工业化生产。

Description

一种高分子纳米药物载体和制剂的制备方法

技术领域  本发明涉及用于药理活性物质的纳米颗粒载体的制备方法，应用本发明得到的纳米颗粒载体可以在体内输送难溶于水的药物(如抗肿瘤紫杉醇)。本发明也涉及了药物(如紫杉醇)新制剂的制备方法。应用本发明得到紫杉醇新制剂可以通过全身给药方式，如：静脉、口腔、皮下、粘膜、吸入等；也可以通过肿瘤内部介入给药治疗癌症。

背景技术  20世纪90年代以来，由于分子药物学、生物药物分析、细胞药物化学、药物分子传递学及系统工程学等科学的发展，药物剂型和制剂研究已进入给药系统(Drug Delivery System，DDS)时代。药物制剂设计和生产，溶出与释放药物在吸收、分布、排泄过程中的变化和影响都要用数据和图象来阐述，还要结合患者、病因、器官组织细胞的生理特点与药物分子的关系来反映剂型的结构与有效性，逐渐解决剂型与病变细胞亲和性的问题，而传统的药物制剂技术已不能完全满足DDS时代的临床要求。近年来纳米理论和应用技术的飞速发展，使其在制药科学中的应用成为现实。通过选用适宜高分子辅料和工艺，将药理活性物质包覆在对人体无毒害的高分子纳米载体颗粒中，以达到将药物于靶器官中控制释放之目的，从而发挥理想的生物效应。以高分子纳米颗粒为载体的药物新制剂释药均匀平稳，作用时间较长，可减少给药次数，避免了传统常规制剂给药频繁所出现的“峰谷”现象，提高临床用药的安全性与有效性。

通过大量的实验研究表明：一大批合成高分子由于具有生物降解性和良好的生物相容性，已经广泛地应用在药物控释载体和药物制剂中。如：聚乳酸(PLA)，聚乙醇酸(PGA)，聚乳酸—聚乙醇酸共聚物(PLGA)、聚乳酸—聚乙二醇共聚物(PELA)，聚乙二醇(PEG)，维生素E TPGS。

聚α-羟酸类的聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)及聚乳酸-聚乙醇酸共聚物(PLGA)具有很好的可生物降解性、生物相容性，以往用作外科缝线。自1979年Gurny等制备载有睾丸酮的聚D，L-乳酸(DL-PLA)纳米粒以来，现已成为应用、研究最多的一类合成材料。纳米粒的制备方法有乳化溶剂挥发法、盐析法、复乳法等，常用的当推乳化溶剂挥发法。纳米粒载体之所以如此引人注目，一个重要原因就是它可改变药物的体内分布，显示体内分布的靶向性。载药纳米粒大多经脉管给药以达到药物靶向的目的。但事实上，血管内注射纳米粒一般难以主动作用于靶位，纳米粒可从血流中迅速清除并被网状内皮系统(RES)摄取。这种体内分布的被动靶向性，由肝脏Kupffer细胞作用所致。肝脏部位蓄积可达给药量的40％～80％。这种被动靶向特别适合于肝位病灶，尤其是肝癌的治疗。纳米粒作为药物载体除了用于药物的靶向传输外，还可用来调节释药速度，提高生物利用度及增加药物对生物膜的透过性等。给药途径有肌肉、皮下注射、口腔、鼻腔、眼部用药等。最近的研究趋势是对纳米粒包衣或添加第二种聚合材料，即对纳米粒载体性能加以改造，以满足多种实际需要。在纳米粒制备过程中，添加第二组分形成嵌断共聚物，与均聚物相比，可大大改善纳米粒载体的性能。

聚乙二醇(PEG)是一种线性、无电荷、亲水性非免疫原分子，已广泛用来进行纳米粒载体的改性研究。炔诺酮从PLA/PEG共聚物中释放比从PLA均聚物中释放快，而且“突释”现象减弱。疏水性的PLGA和亲水性的PEG所构建的纳米粒，血液清除和肝摄取清除显著减小，无疑有利于蛋白、多肽等生物活性物质的包裹，延长其循环半衰期。纳米粒表面修饰后，脉管给药可降低肝位蓄积，从而有利于非肝位病灶的导向治疗。借此技术还可满足其它需要，如PLGA纳米球用PLA/PEG共聚物或Poloxamer/Poloxamine共聚物包衣，或制成PAL∶PEG∶PLGA三种材料的共聚纳米球，皮下注射后，纳米球可明显地向淋巴结集聚，有利于药物和诊断试剂导向该位。另外，若纳米粒表面偶联有生物粘附材料——西红柿凝集素，可显著增加肠道的摄入。

维生素E TPGS是维生素E的水溶性衍生物，它是由维生素E的酸基与聚乙二醇1000酯化反应得到的。维生素E TPGS非常稳定，在常温下不发生水解反应。TPGS是Eastman的专利产品，现已报北京市药检局，是一个四类药，适应症是水溶性维生素和药用辅料。Eastman TPGS被通常认为是安全的(GRAS，generallyrecognized as safe)。在1998年11月15日的美国药典USP/NF第9副本中有维生素E TPGS的专论。TPGS是一种多功能的药用赋性剂，它可作为药物的增溶剂和吸收促进剂，同时它可作为药物给药体系的载体。在制备毫微球的方法中可作为乳化剂使用。它的另外一个突出特点是P-糖蛋白的抑制剂，所以维生素ETPGS可作为紫杉醇多药耐药性的抑制剂使用。在不含聚氧乙烯蓖麻油的紫杉醇新制剂中，P-糖蛋白抑制剂的使用是使紫杉醇减少耐药性的关键所在。

一种难溶于水的药物实例是紫杉醇(paclitaxel)，该药物可促进微管双聚体装配成微管，使微管异常聚合抑制其解聚，从而障碍肿瘤细胞分裂，抑制肿瘤生长。到目前为止全世界已有40多个国家应用紫杉醇注射液。如Taxol[美国Bristol-Myers-Squibb(BMS)公司]、Anzatax(澳大利亚Faulding公司)以及国产的紫素^、泰素^等。由于不溶于水，上述紫杉醇注射液均为紫杉醇的聚氧乙烯蓖麻油(Cremophor EL)/无水乙醇(50∶50，v/v)油溶液。这种制剂要求病人在医院里接受3-24小时的静脉滴注。紫杉醇制剂必须稀释使用，而且只能稳定大约27小时。在滴注时，由于无法预知和不规则的紫杉醇析出，需要对输液体系进行观察。处方中的Cremophor EL对紫杉醇有良好的增溶作用，但会引起体内组胺释放，发生过敏反应；并且会与常用的聚氯乙烯(PVC)塑料输液器相互作用，浸提出其中的增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DEHP)，引起毒性。另外，紫杉醇的聚氧乙烯蓖麻油制剂还能引起抑制造血系统、神经毒性、胃肠道粘膜炎及其它常见的化疗副作用。为此，寻找新的增溶系统或给药方式，制备不含Cremophor EL的静脉注射剂，成为紫杉醇制剂研究中的一个热点。

美国专利5,437,055、WO97/10849和WO/33552用水性聚合物修饰难溶于水的药物，但这些修饰增加了药物的制备成本，并且可能诱导不期望的毒副作用和降低药效。Sharma等人(Pharm.Res.11：889-896，1994)使用脂质体制剂来消除聚氧乙烯蓖麻油和降低载体毒性，然而脂质体包覆的稳定性和易泄露等是该技术难以克服的难题。美国专利5,616,330利用水包油乳液来制备不含聚氧乙烯蓖麻油的紫杉醇制剂，然而其载药量较低，难以达到临床要求。近年来有文献报道蛋白质微球可作为药物载体，如Leucuta等(International Journal ofPharmaceutics，41：213-217，1998)通过热变性或化学交联来制备白蛋白微球；Lee等(美国专利4,671,954)用戊二醛处理乳化剂以交联蛋白质，然后清洗来制备化学交联微球体。但这种以蛋白质微球作为药物载体的技术只能输送水溶性药剂，却不能输送难溶于水的药物如紫杉醇。总之，尽管十几年来已有上千篇有关紫杉醇的文章和专利发表，但还没有发现真正能够实现高稳定性、高包覆率、毒性小、生物利用度高、易于工业化生产的低成本紫杉醇制剂。

发明内容  本发明的技术方案是一种高分子纳米药物载体和一种难溶于水的药物的高分子纳米控释制剂的制备方法，它可以通过全身给药或靶体(如肿瘤)内介入给药来达到治疗疾病(如癌症)的目的。

本发明的目标是用于药理活性物质的高分子纳米颗粒载体的制备方法和药物(如紫杉醇)的高分子纳米载体制剂的制备方法。应用本发明得到的纳米颗粒载体可以在体内输送难溶于水的药物(如抗肿瘤药紫杉醇)。另一方面，应用本发明得到的药物(如抗肿瘤药紫杉醇)纳米控释制剂可以通过全身给药方式，如：静脉、口腔、皮下、粘膜、吸入等；也可以通过肿瘤内部介入给药方式治疗癌症。用本发明提供的方法制备的药物纳米控释制剂易于保存，稳定性高、药物包覆率高、载药量大、毒性小、药物生物利用度高、成本低、易于工业化生产。例如：本发明提供的是不含聚氧乙烯蓖麻油的紫杉醇-生物可降解毫微球冻干剂，可直接溶于5％葡萄糖或生理盐水中用于全身给药或肿瘤内的介入给药。肿瘤内的介入给药，由于几乎不参加系统循环，极大的降低了紫杉醇对人体正常细胞的毒害作用；紫杉醇局部给药的优点如下：

a)可减轻骨髓抑制和心率失常

b)用药剂量减少

c)药物首过的是肿瘤部位，而不是肝脏代谢

d)紫杉醇的抗新生血管生成(antiangiogenic)和抗转移(antimetastatic)功能依赖于剂量

e)紫杉醇的药代动力学依赖于剂量和给药途径

f)紫杉醇诱导的细胞凋亡依赖于其浓度

g)紫杉醇对细胞G0期的影响是药物接触时间的函数

h)可部分或全部除去前驱药物准备

控释介入化疗是将特制的化疗药缓释剂，局部给药，使化疗药缓慢释放，既能在局部起到药效和高浓度冲击治疗的作用，又可维持全身化疗药的极低浓度，配合免疫系统抑制微小癌的转移。目前已有多种化疗药缓释剂可供临床应用(如5Fu、MMC、ADM、MTX、VP16)。植入方法有：①经皮穿刺植入瘤内；②术中植入瘤内；③内镜下植入靶组织；④皮下植入，可选择腹部、大腿正面及外侧、上臀内侧；⑤胸腹腔内植入，适用于恶性胸、腹水病例。

控释介入化疗和普通化疗的区别见表1。

附图说明

                表1控释介入化疗和普通化疗比较

-----------------------------------------------------------------------------------

                         控释介入化疗            普通化疗

-----------------------------------------------------------------------------------

用药方法                肿瘤部位经皮下植入      口服或静脉输注

作用范围                局部和全身长效用药      全身短效用药

肿瘤局部浓度            可达有效抑瘤浓度        难达有效浓度

肿瘤组织暴露化疗药时间  10-20天                 0.05-1天

正常组织暴露药物        少                      多

用药量                  为普通化疗量的10％-30％ 接近中毒剂量

不良反应                较少                    较大

治疗费用                低                      高-----------------------------------------------------------------------------------------------

图1.采用实施例1工艺制备的Vitamin E TPGS毫微粒的透射电子显微镜照片，其平均粒径为77nm。

图2.采用实施例2艺制备的Vitamin E TPGS毫微粒的透射电子显微镜照片，其平均粒径为40nm。

图3.采用实施例4制备的PLGA毫微粒的透射电子显微镜照片，其平均粒径为40nm。

图4.采用实施例5工艺制备的PELA毫微粒的透射电子显微镜照片，其平均粒径为20nm。

具体实施方式

高分子毫微球制备过程：以下重量配备药物为原料：药物1-10份，生物可降解高分子20-200份，乳化剂0.1-50份，有机溶剂50-500份。

所述生物可降解高分子可以是但不局限于聚乳酸、聚乳酸—聚乙醇酸共聚物(PLGA)、聚乳酸—聚乙二醇共聚物(PELA)；所述乳化剂可以是但不局限于维生素E TPGS、聚乙烯醇；所述有机溶剂可以是但不局限于丙酮、乙醇、甲醇、二氯甲烷，或它们的混合物；所述难溶于水的药物可以是但不局限于阿霉素、氟尿嘧啶、氨甲喋呤、喜树碱、它莫西芬、灰黄霉素、黄体酮、前列地尔、氯霉素、甲糖宁、表柔比星、普鲁泊福、卤泛曲林等。

毫微球制备的影响因素：1.超声的强度和时间，超声的强度为50-200W，150W最佳，间隔时间为2s，超声时间为8s，总超声时间为1-20min，超声强度越大、时间越长，粒径越小，10min最佳；2.乳化剂的种类和浓度，选择维生素E TPGS可以减小粒径，使粒径分布均匀，乳化剂的浓度范围为0.01-0.1％(质量浓度)，0.06％最佳；3.聚合物的种类和浓度，聚合物分子量越大粒径越小，范围为8000-100000，80000为宜。聚合物浓度越大粒径越小；4.乳化剂与水的比例

本发明技术方案制备的紫杉醇毫微球制剂，由于用于肿瘤内局部给药，其抗癌疗效优于市售紫杉醇注射液。维生素E TPGS被证明是一种理想的高效乳化剂，它的优点如下：1)可以显著提高毫微球的包覆率2)用维生素E TPGS做乳化剂制备出的毫微球粒径分布窄3)可以逆转紫杉醇多药耐药性

实施例1

50mg高分子聚合物RG504H和12mg紫杉醇用4mL有机溶剂丙酮溶解，将12mg表面活性剂Vitamin E TPGS用体积比为1∶4的乙醇溶液100mL溶解，然后在高速搅拌的状态下把高分子的丙酮溶液加入表面活性剂溶液中，混合液为透明的，静置2小时溶剂扩散。将静置后的混合液离心分离，10000r/min，分离10分钟，用去离子水洗涤沉淀一次。把分散在水中的毫微球沉淀冷冻，然后冷冻干燥20小时。用动态激光散射粒度仪测定粒子的粒径分布，多分散性为0.035。TEM照片显示粒径平均为77nm，粒子呈球形，分散比较均匀。

实施例2

将50mg高分子聚合物RG504H和12mg紫杉醇用4mL有机溶剂丙酮溶解，将200mg表面活性剂Vitamin E TPGS用体积比为1∶4的乙醇溶液100mL溶解，然后在高速搅拌的状态下把高分子的丙酮溶液加入表面活性剂溶液中，混合液为透明的，静置2小时溶剂扩散。将静置后的混合液用旋转蒸发仪浓缩，温度为60℃。把浓缩液冷冻，然后冷冻干燥20小时。用动态激光散射粒度仪测定粒子的粒径分布，多分散性为0.162。TEM照片显示粒径平均为40nm，粒子呈球形，分散比较均匀。

实施例3

将有机溶剂改为4mL乙睛，按实施例2操作。用动态激光散射粒度仪测定粒子的粒径分布，多分散性为0.134。TEM照片显示粒径平均为60nm，粒子呈球形，分散比较均匀。实施例4

将高分子聚合物改为PLGA 50∶50，按实施例2操作。用动态激光散射粒度仪测定粒子的粒径分布，多分散性为0.138。TEM照片显示粒径平均为40nm，粒子呈球形，分散比较均匀。

实施例5

将高分子聚合物改为PELA，按实施例2操作。用动态激光散射粒度仪测定粒子的粒径分布，多分散性为0.190。TEM照片显示粒径平均为20nm，粒子呈球形。

实施例6

将50mg高分子聚合物RG504H和12mg紫杉醇用4mL有机溶剂二氯甲烷∶乙醇＝1∶1溶解，将12mg表面活性剂Vitamin E TPGS用20mL水溶解，然后在高速搅拌的状态下把高分子的丙酮溶液加入表面活性剂溶液中，用超声波细胞粉碎机乳化，把乳液倒入体积比为1∶4的乙醇溶液100mL中，混合液为透明的，静置4小时溶剂挥发。将静置后的混合液用旋转蒸发仪浓缩，温度为60℃。把浓缩液冷冻，然后冷冻干燥20小时。用动态激光散射粒度仪测定粒子的粒径分布，多分散性为0.164。TEM照片显示粒径平均为77nm，粒子呈球形，分散比较均匀。

尽管已经随同目前被认为最切实可行的实施方案描述了本发明，但应当理解本发明不限于所公开的实施方案，而是正相反，意欲涵盖在所附权利要求书的精神和范围内包括的各种修改和等同的方案。

Claims (28)

1.一种用于药理活性物质(以下简称药物)的高分子纳米颗粒载体的制备方法，其特征是以下重量配备药物为原料：生物可降解高分子20-200份，乳化剂0.1-50份，有机溶剂50-500份，水5-1000份。将生物可降解高分子按上述比例溶于有机溶剂中，形成油相；将上述比例的乳化剂溶于水相；油相与水相混合后通过搅拌或超声或均质机器乳化；室温搅拌0.5-1小时，离心分离，冻干成毫微球粉状固体，其粒径范围是1-1000纳米。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物可降解高分子可以是但不局限于聚乳酸、聚乳酸—聚乙醇酸共聚物(PLGA)、聚乳酸—聚乙二醇共聚物(PELA)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述乳化剂可以是但不局限于维生素E TPGS、聚乙烯醇。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机溶剂可以是但不局限于丙酮、乙醇、甲醇、二氯甲烷及它们的混合物。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述得到的高分子纳米载体颗粒的粒径范围是1-1000纳米。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述的乳化方式可以是但不局限于搅拌、超声或均质机器。

7.根据权利要求1所述的方法得到的纳米颗粒载体可以在体内输送难溶于水的药物(如抗肿瘤紫杉醇)，其输送药物的方式可以是全身给药方式，如：静脉、口腔、皮下、粘膜、吸入等；也可以是靶体(如肿瘤)内部介入给药方式。

8.一种难溶于水的药物(如抗癌药紫杉醇)的高分子纳米载体制剂的制备方法，其特征是以下重量配备药物为原料：药物1-10份，生物可降解高分子20-200份，乳化剂0.1-50份，有机溶剂50-500份，水5-1000份。将药物、生物可降解高分子按上述比例溶于有机溶剂中，形成油相；将上述比例的乳化剂溶于水相；油相与水相混合后通过搅拌或超声或均质机器乳化；室温搅拌0.5-1小时，离心分离，冻干成毫微球粉状固体，其粒径范围是1-1000纳米。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述有机溶剂可以是但不局限于丙酮、乙醇、甲醇、二氯甲烷及它们的混合物。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述生物可降解高分子可以是但不局限于聚乳酸、聚乳酸—聚乙醇酸共聚物(PLGA)、聚乳酸—聚乙二醇共聚物(PELA)。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述乳化剂可以是但不局限于维生素ETPGS、聚乙烯醇。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述的乳化方式可以是但不局限于搅拌、超声或均质机器。

13.根据权利要求8所述的方法，其中所述难溶于水的药物可以是但不局限于阿霉素、氟尿嘧啶、氨甲喋呤、喜树碱、它莫西芬、灰黄霉素、黄体酮、前列地尔、氯霉素、甲糖宁、表柔比星、普鲁泊福、卤泛曲林等。

14.根据权利要求8所述的方法，所得到的药物制剂输送药物的方式可以是但不局限于静脉、口腔、皮下、粘膜、吸入等。

15.根据权利要求8所述的方法，所得到的药物制剂的粒径范围是1-1000纳米。

16.一种肿瘤内局部给药的难溶于水的药物的高分子纳米载体控释制剂，其特征是以下重量配备药物为原料：药物1-10份，生物可降解高分子20-200份，乳化剂0.1-50份，有机溶剂50-500份，水5-1000份。将药物、生物可降解高分子按上述比例溶于有机溶剂中，形成油相；将上述比例的乳化剂溶于水相；油相与水相混合后通过搅拌或超声或均质机器乳化；室温搅拌0.5-1小时，离心分离，冻干成毫微球粉状固体，其粒径范围是1-1000纳米。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述生物可降解高分子可以是但不局限于聚乳酸、聚乳酸—聚乙醇酸共聚物(PLGA)、聚乳酸—聚乙二醇共聚物(PELA)。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述乳化剂可以是但不局限于维生素E TPGS、聚乙烯醇。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述有机溶剂可以是但不局限于丙酮、乙醇、甲醇、二氯甲烷及它们的混合物。

20.根据权利要求16所述的方法，其中所述的乳化方式可以是但不局限于搅拌、超声或均质机器。

21.根据权利要求16所述的方法，其中所述难溶于水的药物可以是但不局限于阿霉素、氟尿嘧啶、氨甲喋呤、喜树碱、它莫西芬、灰黄霉素、黄体酮、前列地尔、氯霉素、甲糖宁、表柔比星、普鲁泊福、卤泛曲林等。

22.根据权利要求16所述的方法，所得到的药物制剂的粒径范围是1-1000纳米。

23.一种肿瘤内局部给药的紫杉醇高分子毫微球的制备方法，其特征是以下重量配备药物为原料：紫杉醇1-10份，生物可降解高分子20-200份，乳化剂0.1-50份，有机溶剂50-500份，水5-1000份。将紫杉醇、生物可降解高分子按上述比例溶于有机溶剂中，形成油相；将上述比例的乳化剂溶于水相；油相与水相混合后通过搅拌或超声或均质机器乳化；室温搅拌0.5-1小时，离心分离，冻干成毫微球粉状固体，其粒径范围是1-1000纳米。

24.根据权利要求23的紫杉醇高分子局部给药毫微球的制备方法，其特征是所述生物可降解高分子可以是但不局限于聚乳酸、聚乳酸—聚乙醇酸共聚物(PLGA)、聚乳酸—聚乙二醇共聚物(PELA)。

25.根据权利要求23的紫杉醇高分子局部给药毫微球的制备方法，其特征是所述乳化剂可以是但不局限于维生素E TPGS、聚乙烯醇。

26.根据权利要求23的紫杉醇高分子局部给药毫微球的制备方法，其特征是所述有机溶剂可以是但不局限于丙酮、乙醇、甲醇、二氯甲烷，或它们的混合物。

27.根据权利要求23所述的方法，所得到的药物制剂的粒径范围是1-1000纳米。

28.根据权利要求23所述的方法，其中所述的乳化方式可以是但不局限于搅拌、超声或均质机器。