壳聚糖微球的研究进展
作者：方华丰 周宜开
单位：同济医科大学环境医学研究所 武汉 430030
关键词：
中国医院药学杂志991223
壳聚糖(chitosan)是甲壳素脱乙酰基的产物，是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有许多独特的物理化学特性和生物功能。壳聚糖在酸性条件下，是一种线性的高分子电解质，其溶液具有一定的粘度。壳聚糖在中性介质中与芳香醛或脂肪醛形成西佛氏碱，可与醛或酸酐等交联，其交联产物不易溶解，溶胀也小，性质很稳定。近年来，随着新型给药系统的发展，壳聚糖作为一种新型药用辅料在缓释给药系统中得到了广泛的应用[1.2]，本文就壳聚糖微球的最新研究进展作一综述。
1 壳聚糖微球的制备
, http://www.100md.com
1.1 乳化交联 将药物溶解或分散于壳聚糖醋酸溶液中，加入含表面活性剂(如司盘类)的油相中，搅拌或超声处理，形成(W/O型)乳剂，用戊二醛、甲醛等化学交联，离心、纯化即得。这是最常用的制备壳聚糖微球的方法。
1.2 溶剂蒸发 将壳聚糖醋酸溶液中加入甲苯中，超声处理，形成W/O型乳剂，交联，然后蒸发溶剂，分离得到微球。Li等对此方法进行了改进，称为“油中干燥技术”，在搅拌下将壳聚糖醋酸溶液滴加至油相中，搅拌均匀，加热至50℃，减压蒸馏，分离得到微球。
1.3 形成复乳 首先将药物溶于有机溶液，然后分散于壳聚糖醋酸溶液中，形成O/W乳剂，再滴加到油相中制成复乳(w/o/w型)，经常压(或减压)、加热或透析除去溶剂。
1.4 喷雾干燥 将药物、壳聚糖分别溶于冰乙酸/水/丙酮混合溶剂中得到不同浓度的壳聚糖溶液，在惰性的热气流中喷雾，溶剂迅速蒸发，形成壳聚糖微球。
, http://www.100md.com
1.5 沉淀/凝聚 Berthold等[3]用一种新的方法制备了壳聚糖微球。在壳聚糖醋酸溶液中，加入吐温-80作为分散剂，将硫酸钠溶液滴入搅拌的壳聚糖溶液中，超声处理，通过溶液的浊度来判定微球的形成。这种方法不用有机溶剂和戊二醛，微球具有较高的包裹率和明显的控释作用。壳聚糖微球也能用复乳凝聚法制备。海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙基酸钠等高分子材料均能分别与壳聚糖起复凝聚作用。
1.6 用壳聚糖包裹 首先用一般材料与方法形成微球，然后加入到不同浓度的壳聚糖醋酸溶液中。这种方法有利于制备不同释放度的药物微球。
2 影响壳聚微球制备的因素
采用乳化交联技术制备的顺铂壳聚微球[4]，以微球粒径分布百分数、微球含药量、药物包封率为指标，探讨制备微球过程的影响因素。实验中发现，壳聚糖脱乙酰度太高，溶液粘度极大，乳滴的分散性很差，无法得到满意的药物包封率，当脱乙酰度为(70～80)%，用量控制在(2～4)%时比较合适。Al-Helw等认为制备微球的主要影响因素是壳聚糖的分子量、浓度以及乳化剂的用量[5]，当壳聚糖低浓度(1.0%)、低分子量时，司盘80增加到4%(v/v)，微球粒径也随之变小，但随着司盘80用量的增加，药物的释放也增加，分子量较大的壳聚糖制得的微球释放速率相对较慢。Jameela等用乳化交联法制备了黄体酮壳聚糖微球[6]，在磷酸盐缓冲液中，交联度较高的微球40d只释放了35%，而交联度较低的壳聚糖微球释放了70%。Berthold等对壳聚糖微球用来吸附甾体抗炎药进行了研究[3]，微球的包封率和控释作用与药物所带的电荷、药物最初的用量以及药物的脂溶性有关。另外，附加剂也影响微球的释放特征。
, http://www.100md.com
3 壳聚糖微球的作用特点
3.1 控制释放 药物包封于壳聚糖微球后具有明显的控制释放及延长药物疗效的作用。Bugamelli等用抗坏血酸棕榈酸酯作为交联剂，制备了胰岛素微球[7]，近似恒速释放胰岛素达80h。Jameela等对黄体酮壳聚糖微球的体内释放进行了研究[6]，兔肌内注射微球，5个月内血药浓度维持为1～2ng.ml-1。
3.2 增加药物的靶向性 静脉注射微球，粒径小于1.4μm者全部通过肺循环，7～14μm的微球主要停留在肺部，而3μm以下的微球大部分在肝脾部。连接有配基、抗体、酶的微球则可主动地到达受体、抗原、酶底物等所在的靶部位。Hassan和Gallo检验了OXZ磁性微球增强脑部的运载能力，菲舍小鼠动脉内给药，在6000G磁场作用下，30min后脑部OXZ浓度是单纯注射的100倍，小鼠同一侧的OXZ浓度比另一侧要高得多，说明OXZ微球具有器官选择性，由于血脑屏障的作用，导入脑部的微球在没有磁场时仍留在脑部。Ohya等制备了表面覆盖有阴离子多糖如6-O-羧甲基-N-乙酰-α-1，4-聚半乳糖胺(NAPGA)、藻酸钠、肝素等的氟尿嘧啶壳聚糖微球，壳聚糖微球表面连接的多糖可被细胞表面特殊的受体识别，结果表明：NAPGA微球对SK-Hep-1肝癌细胞有特殊的亲活力和抑制癌细胞生长作用。
, 百拇医药
3.3 减少刺激，降低毒副作用，提高药物的疗效 药物随着壳聚糖微球运输到靶区周围，使靶区很快达到所需的药物浓度，减少药物对人体正常组织的毒副作用。小鼠腹膜内注射麦脱西酮壳聚糖微球对Ehrlich腹水癌的抗癌活性远远高于前人报道的阿霉素(ADM)白蛋白微球[8]，腹膜内注射2mg游离麦脱西酮，小鼠的存活时间为2.1d，而相同剂量的壳聚糖微球，小鼠的平均存活时间达到了50d，且62.5%的小鼠存活时间超过了60d。
3.4 提高疏水性药物通过细胞膜 壳聚糖微球可以改变膜转运机制，增加药物对生物膜的通透性。Mooren等研究了泼的松龙磷酸钠壳聚糖微球通过上皮细胞膜的情况[9]，结果表明，壳聚糖微球可以提高疏水性药物通过上皮细胞膜。
3.5 增加药物的稳定性，改变给药途径 随着重组DNA技术的发展，基因工程肽和蛋白质药物的大规模生产已成为现实，与传统的化学合成药物相比，肽类药物具有毒副作用小，易吸收的特点，但此类药物在胃肠道中极易被蛋白水解酶水解，仅限于注射给药，再者肽类药物在循环系统中生物半衰期较短，得多次注射，另外多数肽类药物通过生物屏障的能力较差。这类药物制成壳聚糖微球后，显著提高药物的稳定性。Alexakis等制备了小牛胸腺DNA藻酸酯微球[10]，外面包覆壳聚糖，微球通过胃肠道而不被损坏。
, http://www.100md.com
参考文献
1 H Suheyla K.Chitosan:properties,preparations and application to microparticulate system.J microencapsul,1997,14(6):689
2 Lisbeth I.Chitosan and its use as a pharmaceutical excipient.Pharm Res,1998,15(9):1326
3 Berthold A,Cremer K,Kreuter J.Preparation and characterisation of chitosan microspheres as drug carrier for prednisolone sodium phosphate as model antiinflammatory drugs.J Controlled Release,1996,39:17
, http://www.100md.com
4 Yamin W,Hitoshi S,Isao A,et al.Optimization of the formulation design of chitosan microspheres containing cisplatin.J Pharm Sci,1996,85(11):1204
5 Al-Helw AA,Al-Angary AA,Mahrous GM,et al.Preparation and evaluation of sustained release cross-linked chitosan microspheres containing phenobarbitone.J Microencapsul,1998,15(3):373
6 Jameela SR,Kumary TV,Lal AV,et al.Progesterone-load chitosan microspheres:a long acting biodegradable controlled delivery system.J Controlled Release,1998,52(1-2)：17
, http://www.100md.com
7 Bugamelli F,Raggi MA,Orienti I,et al.Controlled insulin release from chitosan microparticles.Arch Pharm,1998,331(4):133
8 SR Jameela,PG Latha,A Subramamoniam,et al.Antitumour activity of Mitoxantrone-loaded chitosan microspheres against Ehrlich Ascites Carcinoma.J Pharm Pharmacol,1996,48:685
9 Mooren FC,Berthold A,Domschke W,et al.Influence of chitosan microspheres on the transport of Prednisolone Sodium Phosphate across HT-29 cell monolayers.Pharm Res,1998,15(1):58
10 Alexakis T,Boadi DK,Quong D,et al.Microencapsulation of DNA within alginate microspheres and crosslinked chitosan membranes for in vivo application.Appl Biochem biotechnol,1995,50(1):93
收稿日期：1999年1月22日, 百拇医药
单位：同济医科大学环境医学研究所 武汉 430030
关键词：
中国医院药学杂志991223
壳聚糖(chitosan)是甲壳素脱乙酰基的产物，是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有许多独特的物理化学特性和生物功能。壳聚糖在酸性条件下，是一种线性的高分子电解质，其溶液具有一定的粘度。壳聚糖在中性介质中与芳香醛或脂肪醛形成西佛氏碱，可与醛或酸酐等交联，其交联产物不易溶解，溶胀也小，性质很稳定。近年来，随着新型给药系统的发展，壳聚糖作为一种新型药用辅料在缓释给药系统中得到了广泛的应用[1.2]，本文就壳聚糖微球的最新研究进展作一综述。
1 壳聚糖微球的制备
, http://www.100md.com
1.1 乳化交联 将药物溶解或分散于壳聚糖醋酸溶液中，加入含表面活性剂(如司盘类)的油相中，搅拌或超声处理，形成(W/O型)乳剂，用戊二醛、甲醛等化学交联，离心、纯化即得。这是最常用的制备壳聚糖微球的方法。
1.2 溶剂蒸发 将壳聚糖醋酸溶液中加入甲苯中，超声处理，形成W/O型乳剂，交联，然后蒸发溶剂，分离得到微球。Li等对此方法进行了改进，称为“油中干燥技术”，在搅拌下将壳聚糖醋酸溶液滴加至油相中，搅拌均匀，加热至50℃，减压蒸馏，分离得到微球。
1.3 形成复乳 首先将药物溶于有机溶液，然后分散于壳聚糖醋酸溶液中，形成O/W乳剂，再滴加到油相中制成复乳(w/o/w型)，经常压(或减压)、加热或透析除去溶剂。
1.4 喷雾干燥 将药物、壳聚糖分别溶于冰乙酸/水/丙酮混合溶剂中得到不同浓度的壳聚糖溶液，在惰性的热气流中喷雾，溶剂迅速蒸发，形成壳聚糖微球。
, http://www.100md.com
1.5 沉淀/凝聚 Berthold等[3]用一种新的方法制备了壳聚糖微球。在壳聚糖醋酸溶液中，加入吐温-80作为分散剂，将硫酸钠溶液滴入搅拌的壳聚糖溶液中，超声处理，通过溶液的浊度来判定微球的形成。这种方法不用有机溶剂和戊二醛，微球具有较高的包裹率和明显的控释作用。壳聚糖微球也能用复乳凝聚法制备。海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙基酸钠等高分子材料均能分别与壳聚糖起复凝聚作用。
1.6 用壳聚糖包裹 首先用一般材料与方法形成微球，然后加入到不同浓度的壳聚糖醋酸溶液中。这种方法有利于制备不同释放度的药物微球。
2 影响壳聚微球制备的因素
采用乳化交联技术制备的顺铂壳聚微球[4]，以微球粒径分布百分数、微球含药量、药物包封率为指标，探讨制备微球过程的影响因素。实验中发现，壳聚糖脱乙酰度太高，溶液粘度极大，乳滴的分散性很差，无法得到满意的药物包封率，当脱乙酰度为(70～80)%，用量控制在(2～4)%时比较合适。Al-Helw等认为制备微球的主要影响因素是壳聚糖的分子量、浓度以及乳化剂的用量[5]，当壳聚糖低浓度(1.0%)、低分子量时，司盘80增加到4%(v/v)，微球粒径也随之变小，但随着司盘80用量的增加，药物的释放也增加，分子量较大的壳聚糖制得的微球释放速率相对较慢。Jameela等用乳化交联法制备了黄体酮壳聚糖微球[6]，在磷酸盐缓冲液中，交联度较高的微球40d只释放了35%，而交联度较低的壳聚糖微球释放了70%。Berthold等对壳聚糖微球用来吸附甾体抗炎药进行了研究[3]，微球的包封率和控释作用与药物所带的电荷、药物最初的用量以及药物的脂溶性有关。另外，附加剂也影响微球的释放特征。
, http://www.100md.com
3 壳聚糖微球的作用特点
3.1 控制释放 药物包封于壳聚糖微球后具有明显的控制释放及延长药物疗效的作用。Bugamelli等用抗坏血酸棕榈酸酯作为交联剂，制备了胰岛素微球[7]，近似恒速释放胰岛素达80h。Jameela等对黄体酮壳聚糖微球的体内释放进行了研究[6]，兔肌内注射微球，5个月内血药浓度维持为1～2ng.ml-1。
3.2 增加药物的靶向性 静脉注射微球，粒径小于1.4μm者全部通过肺循环，7～14μm的微球主要停留在肺部，而3μm以下的微球大部分在肝脾部。连接有配基、抗体、酶的微球则可主动地到达受体、抗原、酶底物等所在的靶部位。Hassan和Gallo检验了OXZ磁性微球增强脑部的运载能力，菲舍小鼠动脉内给药，在6000G磁场作用下，30min后脑部OXZ浓度是单纯注射的100倍，小鼠同一侧的OXZ浓度比另一侧要高得多，说明OXZ微球具有器官选择性，由于血脑屏障的作用，导入脑部的微球在没有磁场时仍留在脑部。Ohya等制备了表面覆盖有阴离子多糖如6-O-羧甲基-N-乙酰-α-1，4-聚半乳糖胺(NAPGA)、藻酸钠、肝素等的氟尿嘧啶壳聚糖微球，壳聚糖微球表面连接的多糖可被细胞表面特殊的受体识别，结果表明：NAPGA微球对SK-Hep-1肝癌细胞有特殊的亲活力和抑制癌细胞生长作用。
, 百拇医药
3.3 减少刺激，降低毒副作用，提高药物的疗效 药物随着壳聚糖微球运输到靶区周围，使靶区很快达到所需的药物浓度，减少药物对人体正常组织的毒副作用。小鼠腹膜内注射麦脱西酮壳聚糖微球对Ehrlich腹水癌的抗癌活性远远高于前人报道的阿霉素(ADM)白蛋白微球[8]，腹膜内注射2mg游离麦脱西酮，小鼠的存活时间为2.1d，而相同剂量的壳聚糖微球，小鼠的平均存活时间达到了50d，且62.5%的小鼠存活时间超过了60d。
3.4 提高疏水性药物通过细胞膜 壳聚糖微球可以改变膜转运机制，增加药物对生物膜的通透性。Mooren等研究了泼的松龙磷酸钠壳聚糖微球通过上皮细胞膜的情况[9]，结果表明，壳聚糖微球可以提高疏水性药物通过上皮细胞膜。
3.5 增加药物的稳定性，改变给药途径 随着重组DNA技术的发展，基因工程肽和蛋白质药物的大规模生产已成为现实，与传统的化学合成药物相比，肽类药物具有毒副作用小，易吸收的特点，但此类药物在胃肠道中极易被蛋白水解酶水解，仅限于注射给药，再者肽类药物在循环系统中生物半衰期较短，得多次注射，另外多数肽类药物通过生物屏障的能力较差。这类药物制成壳聚糖微球后，显著提高药物的稳定性。Alexakis等制备了小牛胸腺DNA藻酸酯微球[10]，外面包覆壳聚糖，微球通过胃肠道而不被损坏。
, http://www.100md.com
参考文献
1 H Suheyla K.Chitosan:properties,preparations and application to microparticulate system.J microencapsul,1997,14(6):689
2 Lisbeth I.Chitosan and its use as a pharmaceutical excipient.Pharm Res,1998,15(9):1326
3 Berthold A,Cremer K,Kreuter J.Preparation and characterisation of chitosan microspheres as drug carrier for prednisolone sodium phosphate as model antiinflammatory drugs.J Controlled Release,1996,39:17
, http://www.100md.com
4 Yamin W,Hitoshi S,Isao A,et al.Optimization of the formulation design of chitosan microspheres containing cisplatin.J Pharm Sci,1996,85(11):1204
5 Al-Helw AA,Al-Angary AA,Mahrous GM,et al.Preparation and evaluation of sustained release cross-linked chitosan microspheres containing phenobarbitone.J Microencapsul,1998,15(3):373
6 Jameela SR,Kumary TV,Lal AV,et al.Progesterone-load chitosan microspheres:a long acting biodegradable controlled delivery system.J Controlled Release,1998,52(1-2)：17
, http://www.100md.com
7 Bugamelli F,Raggi MA,Orienti I,et al.Controlled insulin release from chitosan microparticles.Arch Pharm,1998,331(4):133
8 SR Jameela,PG Latha,A Subramamoniam,et al.Antitumour activity of Mitoxantrone-loaded chitosan microspheres against Ehrlich Ascites Carcinoma.J Pharm Pharmacol,1996,48:685
9 Mooren FC,Berthold A,Domschke W,et al.Influence of chitosan microspheres on the transport of Prednisolone Sodium Phosphate across HT-29 cell monolayers.Pharm Res,1998,15(1):58
10 Alexakis T,Boadi DK,Quong D,et al.Microencapsulation of DNA within alginate microspheres and crosslinked chitosan membranes for in vivo application.Appl Biochem biotechnol,1995,50(1):93
收稿日期：1999年1月22日, 百拇医药