纳米技术作为新兴技术之一,在现代药剂学中越来越成为研究的热点。在医药领域中,药物颗粒的粒径大小和粒度分布是药物药理药效及使用性能的重要影响因素。与传统的药物制剂相比,纳米化药物具有粒径小、比表面积大及宏观量子隧道效应等特性,可有效增大药物尤其是难溶性药物的饱和溶解度和溶出速度、增强疗效及靶向性、提高生物利用度及吸收稳定性、减少药物用量及降低不良反应,在医药领域中具有广阔的应用前景。
1.纳米制剂制备方法及比较
目前纳米制剂制备方法主要分为两大类,即“自上而下 ”和“自下而上”。 “自上而下”是指通过机械手段将大的药物颗粒粉碎成小的药物颗粒,常见的有球磨法、超声法、高压均质法等。“自下而上”是指将药物溶解在一种溶剂中,用另一种含有稳定剂的反溶剂进行沉淀,常见的有蒸发沉淀法、超临界萃取法等。高压均质法有两种均质类型,一种是高压微射流法,即将大颗粒药物分散于水溶液或其他溶剂 ( 如乙醇) 中,在高达4000 bar 的压力下悬液先通过 “Z”形腔,通过改变几次液流方向碰撞产生剪切力,后通过通道直径为 75 μm 的“Y”形腔,两股液流高 速( >1000 m·s⁻¹ ) 相向碰撞,通过撞击力、剪切力及气穴产生粒度均匀的纳米粒。另一种是活塞-狭缝式均质法,即在 100~2000 bar 的压力作用下,含大颗粒药物的混悬液通过 5~20 μm 的狭缝,生成均匀分散的纳米粒。高压微射流法是一种新型的纳米制剂制备方法,具有能在不破坏药物活性成分情况下降低药物的粒径并使药物的粒度分布均匀等优点,其处理后的悬浮粒子粒径可达纳米范围。为了避免纳米药物团聚,需要加入甘露醇等促进纳米 颗粒的分散。将高压均质法的两种均质类型做了相应比较比较如表 1 所示,将高压微射流法与其他纳米制剂制备方法进行比较如表 2 所示。
2.高压微射流装备的结构及工作原理
2.1 高压微射流装备的结构
高压微射流装备主要由进料罐、单向阀、液压泵、增压器、压力表、交互容腔、辅助容腔、回流过滤器、热交换器和出料口构成。交互容腔和辅助容腔组成物料反应器,对物料粉碎起关键作用。物料反应器的材质金刚石,其具有坚硬、不易磨损、耐腐蚀等特性,可用于高硬度药物。液压泵内的增压柱塞采用氧化锆陶瓷,具有耐磨损、耐腐蚀且不易产生静电。高压微射流装备的处理压力可达到 30000 psi,故工艺流程很稳定, 其工艺流程如图 1 所示。
图1 高压微射流装备的结构
2.2 高压微射流装备的工作原理
高压微射流装备,采用的是气流粉碎原理,利用液压泵使流体产生高压,进而推动装有活塞的增压器,液压驱动增压器内的活塞推动高压往复活塞产生一个交替的抽吸,使流体加速,高速进入交互容腔内,在交互容腔内的微孔道 ( 75 μm) 中,流体被分散成两股进行强烈的高速撞击、高速剪切,再进入辅助容腔( 200 μm) ,在撞击过程中瞬间转化其大部分能量,从而产生巨大的压力降,实现高速撞击、高剪切力、空穴作用、高频振动等综合作用,来达到粉碎的目的,使得液滴或者晶体粒径降低。
3.高压微射流装备的应用
作为新型纳米技术,高压微射流均质技术具有改性药物粒径大小的性能。一般来说,应用微射流仪处理药物颗粒,影响药物粒径大小和粒度分布的因素主要有 3 个,它们分别是处理压力、循环次数以及药物本身性质有关。利用高压微射流装备只能制备得到纳米混悬液和纳米乳两种剂型,与其他方法连用可以制得纳米粒、多孔微球等剂型的纳米药物,制得的药物可用于口服、注射、外用、肺部吸收等。
4 .结论与展望
高压微射流技术是集物理、化学、工程学、微技术和生物技术于一体的多学科交叉的新兴技术。该技术可以与喷雾干燥法、薄膜分散法、乳化法、蒸发沉淀法等技术联合使用,能制备粒径小且粒度分布窄而均匀的药物粒子。一般来说,随着处理压力增强,处理次数增多,粒径减小,分散稳定性增强。由于高压微射流装备使用简单、工艺重现性好,许多制药公司及其研发机构已经对其产生浓厚兴趣,对未来临床药物上市产品具有很大的应用前景。利用高压微射流法制备化学小分子药物居多,在生物大分子及其中药领域的研究将备受期待。
高压微射流均质机