陸新月，呂慧俠

(中國(guó)藥科大學(xué)藥劑學(xué)教研室，南京 210009)

微球(microspheres)是指藥物溶解或分散在成球材料中，形成的骨架型微小球形或類(lèi)球形微粒，其粒徑范圍一般在1～250 μm，可以供口服、注射、滴鼻或皮下埋植使用。與普通劑型相比，微球包裹藥物后掩味、提高藥物的穩(wěn)定性、減少藥物對(duì)胃腸道的刺激、液體藥物固體化便于應(yīng)用與貯存、緩控釋和靶向給藥等優(yōu)點(diǎn)。借助特定高分子材料的生物降解性和降解時(shí)間的可控性，微球給藥可以實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)時(shí)間的緩控釋作用，并使藥物濃集于靶區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)提高藥物療效、降低其不良反應(yīng)和延緩給藥周期，提高用藥順應(yīng)性。對(duì)微球給藥系統(tǒng)的載體材料、制備方法以及應(yīng)用范圍等的研究已成為目前藥劑學(xué)的熱點(diǎn)。

載體材料的選擇對(duì)微球的制備方法以及臨床應(yīng)用至關(guān)重要。本文精選2016年我國(guó)學(xué)者在微球給藥系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)表的高質(zhì)量文章，以Web of Science、Science Direct和中國(guó)知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫(kù)為搜索平臺(tái)，以“微球給藥系統(tǒng)”、“微球載體材料”、“國(guó)內(nèi)學(xué)者2016年發(fā)表的論文”等為搜索條件，對(duì)微球給藥系統(tǒng)的研究進(jìn)展進(jìn)行搜集整理，按制備微球所采用的材料不同，從天然高分子材料、合成高分子材料和無(wú)機(jī)材料這3個(gè)方面進(jìn)行綜述。

1 天然高分子材料

天然高分子材料是指沒(méi)有經(jīng)過(guò)人工合成的，天然存在于動(dòng)物、植物和微生物體內(nèi)的大分子有機(jī)化合物。常用天然高分子材料根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同可以分為5類(lèi)：(1)多糖，如淀粉、纖維素、甲殼素、海藻酸、透明質(zhì)酸和果膠；(2)聚酰胺，如酪蛋白、明膠、骨膠原和大豆蛋白等；(3)類(lèi)聚異戊二烯，如天然橡膠；(4)聚酯，如聚羥基脂肪酸酯(PHA)和聚蘋(píng)果酸酯(PMLA)；(5)聚酚，如木質(zhì)素。

天然高分子材料具有如下優(yōu)異特性：(1)來(lái)源廣泛、種類(lèi)多樣；(2)可再生，符合可持續(xù)發(fā)展的需要；(3)優(yōu)異的生物相容性；(4)生物可降解，能在機(jī)體生理環(huán)境下，通過(guò)水解、酶解等多種方式從大分子物質(zhì)逐漸降解成為機(jī)體本身就存在的小分子物質(zhì)，最后通過(guò)新陳代謝被完全吸收或排泄；(5)易于改性，用途廣泛。許多天然高分子含有多種功能基團(tuán)，可通過(guò)化學(xué)、物理、生物等多種手段對(duì)其進(jìn)行改性，從而獲得種類(lèi)繁多的衍生物及性能各異的新材料。

1.1 殼聚糖及其衍生物

殼聚糖(chitosan)是由自然界廣泛存在的幾丁質(zhì)經(jīng)過(guò)脫乙酰作用得到的一種天然陽(yáng)離子多糖，因其安全性高、生物相容性好，且具有廣譜抗菌、促進(jìn)組織修復(fù)、止血以及提高人體免疫力等作用，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和藥物遞送領(lǐng)域[1]。殼聚糖作為藥物載體常被制成微球或納米球，通過(guò)控制殼聚糖的分子量和脫乙酰度可以調(diào)節(jié)藥物的釋放動(dòng)力學(xué)。殼聚糖微球的制備方法有乳化交聯(lián)法、離子誘導(dǎo)凝膠法和噴霧干燥法。

采用乳化交聯(lián)法制備載羅哌卡因殼聚糖微球，載藥量為7.3%，包封率為91.2%，平均粒徑為(2.62±0.76) μm。所制得的微球其釋放行為呈明顯的兩相模式，在最初的2 h有一個(gè)突釋的過(guò)程，突釋量為40%，然后維持長(zhǎng)時(shí)間的緩慢釋放，24 h內(nèi)累積釋放約65%。對(duì)Sprague Dawley大鼠皮下注射游離藥物溶液和載藥微球溶液，藥動(dòng)學(xué)試驗(yàn)結(jié)果顯示，微球組的血藥濃度-時(shí)間曲線下面積是普通注射劑組的4.27倍。小鼠熱板刺激模型藥效學(xué)試驗(yàn)結(jié)果證明，載藥微球不僅可延長(zhǎng)羅哌卡因的作用時(shí)間，還可以降低給藥劑量[2]。

基于Box-Behnken設(shè)計(jì)的響應(yīng)面分析，以殼聚糖濃度、攪拌速度和聚合物/藥物比例這3個(gè)因素為自變量，以載藥量、包封率和粒徑為因變量，篩選出乳化交聯(lián)法制備載去甲異波爾定微球的最優(yōu)處方，其包封率和載藥量分別為(38.89±1.72)%和(4.25±0.15)%，平均粒徑為105 μm。體外釋放試驗(yàn)顯示，載藥微球有較嚴(yán)重的突釋行為，1 h內(nèi)累積釋放約60%，24 h內(nèi)累積釋放約90%[3]。

將載丹酚酸B殼聚糖微球吸附在多孔羥基磷灰石支架上，并利用海藻酸鹽和殼聚糖之間的靜電相互作用增強(qiáng)這種吸附。體外釋放試驗(yàn)顯示，單純的載藥微球在最初2 d突釋約21%，然后緩慢持續(xù)釋放，30 d內(nèi)累積釋放約60%；同樣的，羥基磷灰石支架-殼聚糖微球復(fù)合物的釋藥過(guò)程也由突釋和緩釋兩個(gè)階段組成，但其釋放量略小于單純的載藥微球，30 d內(nèi)累積釋放約55%。大鼠顱骨成骨細(xì)胞(RCOs)增殖試驗(yàn)表明，在細(xì)胞培養(yǎng)的第3天和第7天，培養(yǎng)在羥基磷灰石支架/載藥殼聚糖微球復(fù)合物上的RCOs的增殖明顯多于培養(yǎng)在羥基磷灰石支架或羥基磷灰石支架/未載藥殼聚糖微球復(fù)合物上的RCOs[4]。

通過(guò)乳液交聯(lián)法合成殼聚糖微球并負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋白，再將其復(fù)合于脫細(xì)胞基質(zhì)的小牛松質(zhì)骨支架上，制備了殼聚糖微球/小牛松質(zhì)骨支架復(fù)合緩釋體系。釋放實(shí)驗(yàn)表明，微球在體外持續(xù)釋放達(dá)21 d，骨形態(tài)發(fā)生蛋白在第21天時(shí)濃度仍有(239.1±20.0) mg/L。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，該緩釋體系有利于小鼠前成骨細(xì)胞MC3T3-E1的生長(zhǎng)，促進(jìn)其向成骨方向分化[5]。

由于分子內(nèi)、分子間氫鍵作用，殼聚糖呈緊密的晶態(tài)結(jié)構(gòu)，不溶于水和有機(jī)溶劑，只有當(dāng)脫乙酰度為50%左右時(shí)，二級(jí)結(jié)構(gòu)受到最大程度的破壞，結(jié)晶度降低，才能較好的溶于水，溶解性差成為限制殼聚糖應(yīng)用的主要因素[6]。以羧甲基殼聚糖為載體、戊二醛為交聯(lián)劑，采用乳化交聯(lián)法制備葛根素羧甲基殼聚糖微球。以載藥量、包封率和平均粒徑為評(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)用單因素試驗(yàn)和星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化處方。所得優(yōu)化工藝為葛根素與羧甲基殼聚糖質(zhì)量比為1∶1，羧甲基殼聚糖濃度為2.5%，油水比為6∶1，戊二醛用量為1 mL。優(yōu)化所得的微球近似呈球形，表面較光滑，載藥量、包封率和平均粒徑分別為(25.73±0.15)%、(51.47±0.31)%和(78.8±0.7) μm。載藥微球在0.1 mol/L鹽酸和pH 6.8磷酸鹽緩沖液中均存在較顯著的突釋效應(yīng)，2 h累積釋放約39%，24 h時(shí)累積釋放約68%[7]。

以殼聚糖和β-環(huán)糊精為原料，首先合成出單-6-對(duì)甲苯磺酰-β-環(huán)糊精(6-OTs-CD)，再將殼聚糖與6-OTs-CD連接，得到殼聚糖接枝β-環(huán)糊精聚合物，然后以三聚磷酸鈉為交聯(lián)劑，通過(guò)靜電自組裝的方法得到了聚合物空心微球，并以氟尿嘧啶為模型藥物，研究了聚合物空心微球?qū)λ幬锏呢?fù)載性能。當(dāng)投藥比為40%時(shí)，微球的包封率最高，為30.25%；當(dāng)投藥比為80%時(shí)，微球的載藥量最高，為27.60%[8]。

1.2 海藻酸鈉

海藻酸鈉(sodium alginate)是從褐藻中提取的天然陰離子多糖，由β-D-甘露糖醛酸(M段)和α-L-古羅糖醛酸(G段)通過(guò)1,4-糖苷鍵連接而成[9]。海藻酸鈉無(wú)毒、生物相容性好，其分子鏈含有游離的羥基和羧基，可以與多數(shù)二價(jià)或多價(jià)陽(yáng)離子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成不溶于水、具有三維網(wǎng)狀的水凝膠結(jié)構(gòu)，其中鈣離子因其安全性好而成為最常用的交聯(lián)劑。海藻酸鈉所形成的水凝膠微球?qū)ν饨鏿H敏感，若外環(huán)境pH偏酸性，三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的羧基陰離子與氫離子結(jié)合形成羧酸，分子間作用力減弱，微球收縮；若外環(huán)境pH偏中性或堿性，羧基以陰離子形式存在，負(fù)電荷相互排斥，微球溶脹，可以釋放出所包封的活性成分或藥物。目前，常用的制備海藻酸鈉水凝膠微球的方法主要有噴霧法、乳化法和凝聚法。

以鹽酸氟西汀為模型藥物，采用離子凝膠-烘干法制備海藻酸鈉胃漂浮微球，并以百憂(yōu)解為參比制劑，測(cè)定微球體外釋放情況和胃腸運(yùn)轉(zhuǎn)行為。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在0.5%SDS溶液中，百憂(yōu)解分散片10 min累積釋放約100%，而胃漂浮微球僅釋放30%，具有緩釋的效果。大鼠灌胃給藥后，受試制劑在胃中維持較高濃度長(zhǎng)達(dá)8 h，而參比制劑自2 h起胃中濃度開(kāi)始大幅度下降，在吸收部位小腸近段濃度較低，而在非吸收部位小腸遠(yuǎn)段濃度較高[10]。

殼聚糖與海藻酸鈉水凝膠結(jié)合使用是科研人員常用的策略。殼聚糖帶正電，海藻酸鈉帶負(fù)電，兩者通過(guò)靜電相互作用可以形成聚合電解質(zhì)，降低水凝膠的孔隙率，減少了被包封藥物的滲漏，可以達(dá)到更好的緩控釋作用。制備出一種結(jié)腸定位的載淫羊藿苷殼聚糖-海藻酸鹽口服微球，用于治療潰瘍性結(jié)腸炎。在模擬胃液中，2 h內(nèi)僅有10%的藥物被釋放，而在模擬腸液中有65.6%的藥物被釋放。熒光示蹤顯示靶向微球在結(jié)腸中的滯留時(shí)間超過(guò)12 h。結(jié)腸炎動(dòng)物模型試驗(yàn)表明這種微球既能夠減少結(jié)腸損傷，又能夠減少炎性反應(yīng)[11]。以乳化交聯(lián)法制備出載萬(wàn)古霉素殼聚糖-海藻酸鹽微球，用于治療骨髓炎。微球中藥物2 h累積釋放約20%，24 h累積釋放約68%，血藥濃度時(shí)間曲線下面積和消除半衰期分別為游離藥物溶液的1.7倍和3.1倍[12]。將海藻酸鈉微球分散在殼聚糖熱敏凝膠中，以雙氯芬酸鈉為模型藥物，制備出一種可關(guān)節(jié)內(nèi)注射的原位凝膠給藥系統(tǒng)。其中海藻酸鈉微球可以彌補(bǔ)殼聚糖熱敏凝膠機(jī)械強(qiáng)度差、不能長(zhǎng)期緩慢釋藥的缺陷。體外釋放試驗(yàn)表明，微球凝膠復(fù)合給藥系統(tǒng)可持續(xù)釋藥長(zhǎng)達(dá)5 d，且隨著海藻酸鈉微球比例的增加，釋藥速率逐漸減小。在新西蘭兔體內(nèi)進(jìn)行的抗炎試驗(yàn)顯示，關(guān)節(jié)內(nèi)注射載藥微球凝膠復(fù)合給藥系統(tǒng)3周后，關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)的腫脹速率下降到(17.98±2.22)%，低于游離藥物溶液和載藥水凝膠(23.31±3.10)%和(21.79±2.66)%[13]。

1.3 明 膠

明膠(gelatin)是動(dòng)物的結(jié)締或表皮組織中的膠原部分變性或降解的產(chǎn)物[14]，是由18種氨基酸與多肽交聯(lián)形成的直鏈聚合物，在結(jié)構(gòu)上明膠分子主要由甘氨酸-脯氨酸-羥基脯氨酸重復(fù)序列組成，該序列構(gòu)成了凝膠結(jié)構(gòu)的基本模塊[15]。明膠因其良好的生物相容性、生物降解性和生物吸附性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域。明膠微球制備方法主要有噴霧干燥法、冷凍干燥法、單凝聚法、復(fù)凝聚法和乳化法。

為了增強(qiáng)海藻酸鹽水凝膠支架的生物活性，將載四環(huán)素明膠微球和羥基磷灰石均勻分散在海藻酸鈉和碳酸鈣的混懸液中，然后加入新鮮的葡萄糖內(nèi)脂溶液并進(jìn)行均質(zhì)化，得到海藻酸鹽/羥基磷灰石/明膠微球復(fù)合水凝膠。研究者考察了羥基磷灰石和明膠微球?qū)δz支架的pH、膠凝時(shí)間、機(jī)械性能、溶脹比、降解行為和藥物釋放的影響。研究表明，羥磷灰石和載藥微球的存在減少了凝膠支架的孔隙度。如果單獨(dú)用海藻酸鹽水凝膠或明膠微球包載四環(huán)素，7 d內(nèi)藥物釋放超過(guò)60%，且明膠微球在最初的3 d就已釋放57.4%的藥物。而通過(guò)復(fù)合支架則可顯著抑制藥物的突釋行為，21 d累積釋藥量?jī)H為46.4%[16]。

通過(guò)去勢(shì)法建立兔骨質(zhì)疏松模型，利用乳化交聯(lián)法分別制備負(fù)載不同濃度降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)和P物質(zhì)(SP)的明膠緩釋微球，將微球植入骨質(zhì)疏松兔的股骨缺損中，觀察其對(duì)骨缺損修復(fù)的影響。掃描電鏡可見(jiàn)明膠微球形態(tài)規(guī)則，表面光滑，沒(méi)有明顯的裂紋以及微孔、褶皺等，平均粒徑為(12±4.93) μm。體外釋藥試驗(yàn)顯示，SP在第8天釋放達(dá)50%，在第27天被完全釋放，CGRP在第6天釋放達(dá)50%，在第20天被完全釋放。負(fù)載不同濃度CGRP及SP的明膠緩釋微球均能有效促進(jìn)成骨。影像學(xué)結(jié)果顯示SP在1×10-6mol/L時(shí)其骨體積分?jǐn)?shù)最高，并能有效提高骨小梁數(shù)量，降低骨小梁間距。CGRP在濃度為1×10-8mol/L時(shí)其新生骨組織比例最高[17]。

1.4 淀 粉

淀粉微球一般由淀粉或其改性產(chǎn)物經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)形成，淀粉作為一種優(yōu)良的微球載體材料，其具有無(wú)毒、可降解、無(wú)免疫原性、良好的生物相容性以及載藥能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，目前已在鼻腔給藥、動(dòng)脈栓塞、靶向給藥、免疫分析等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[18]。

以可溶性淀粉為原料，N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，雙氯芬酸鈉為模型藥物，通過(guò)反相乳化交聯(lián)法制備雙氯芬酸鈉淀粉微球。淀粉微球的粒徑分布在9 μm左右，給藥后0～8 h釋藥較快，36 h后釋藥速率基本為零，48 h內(nèi)累積釋放約78%[18]。

采用復(fù)乳化交聯(lián)法制備天麻素淀粉微球，以蟾蜍上顎黏膜為評(píng)價(jià)模型，黏膜平均滯留時(shí)間為指標(biāo)，評(píng)價(jià)天麻素淀粉微球的黏膜黏附力。結(jié)果表明無(wú)黏附性粉末的平均滯留時(shí)間為(176.92±23.25) s，折算為人體鼻黏膜滯留時(shí)間僅為20～30 min，而天麻素淀粉微球的平均滯留時(shí)間延長(zhǎng)至(944.33±68.29) s，折算為人體鼻黏膜滯留時(shí)間約為3 h。天麻素淀粉微球3 h累積釋藥達(dá)90%以上，釋藥過(guò)程符合Weibull模型，t50(釋放50%所需時(shí)間)為40.08 min，t90(釋放90%所需時(shí)間)為245.73 min[19]。

多孔淀粉微球相較于普通淀粉微球孔隙發(fā)達(dá)、質(zhì)地輕，所以負(fù)載能力更強(qiáng)，擴(kuò)散速率更快。司曉菲等[20]考察了不同致孔方法對(duì)交聯(lián)玉米淀粉微球的致孔效果，包括冷凍干燥法、加入致孔劑PEG6000、PVP K15或DMPE2000。結(jié)果顯示，PEG6000可使微球的表面及內(nèi)部形成多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，隨著致孔劑用量的增加，微球形貌由少孔到密集多孔到多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變化，但是過(guò)量的致孔劑會(huì)導(dǎo)致微球骨架塌陷，孔隙率下降。在藥物負(fù)載方面，以亞甲基藍(lán)為模型藥物，當(dāng)PEG6000的添加量為0.3 g/g時(shí)，多孔微球孔隙率可達(dá)89%，載藥量為158 mg/g。

2 合成高分子材料

2.1 聚乳酸

聚乳酸(polylactic acid,PLA)是以速生資源玉米為主要原料，經(jīng)發(fā)酵制得乳酸，再經(jīng)乳酸縮合得到的直鏈脂肪族聚酯，是第一批通過(guò)美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)認(rèn)證，被正式作為藥用輔料收錄進(jìn)美國(guó)藥典的可生物降解材料。PLA因具有良好的生物相容性、可生物降解性，已成為醫(yī)用材料領(lǐng)域中最受重視的材料之一，被廣泛應(yīng)用于手術(shù)縫合線、骨固定器、藥物緩控釋系統(tǒng)以及組織工程支架等領(lǐng)域[21]。自從1996年，TAP Holdings研發(fā)的適用于前列腺癌和子宮內(nèi)膜異位癥的亮丙瑞林PLA微球被FDA批準(zhǔn)后，陸續(xù)有不少以PLA為載體的緩釋制劑上市，PLA及其共聚物PLGA也因此成了制劑研發(fā)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

以PLA為載體材料制備微球時(shí)最常用的方法是復(fù)乳(W/O/W)法。然而，載有親水藥物，尤其是低分子親水藥物的微球仍面臨兩個(gè)主要問(wèn)題：低載藥量和突釋行為。導(dǎo)致這兩大問(wèn)題的原因有藥物的遷移、微球的多孔結(jié)構(gòu)和藥物在聚合物基質(zhì)中的不均勻分布等。為了解決上述問(wèn)題，采用油包固體(solid in oil,S/O)噴霧干燥法制備載異煙肼PLA微球，首先使微粉化的異煙肼分散在二氯甲烷之中，接著溶解PLA，最后用納米噴霧干燥儀B-90對(duì)混懸液進(jìn)行噴霧干燥。不同于W/O/W乳化法，S/O法使用的是微粉化的異煙肼粉末而非藥物溶液，避免了藥物在乳化和干燥過(guò)程中隨水相遷移，同時(shí)，藥物的微粉化也使得藥物的分布更加均勻。使用該法制得的微球形態(tài)規(guī)則、表面光滑，包封率高達(dá)87.3%，能夠在大鼠肺部維持相對(duì)穩(wěn)定的藥物濃度長(zhǎng)達(dá)4周，有望用于肺結(jié)核的臨床治療[22]。

同樣是用于肺部藥物遞送，采用一步高壓靜電抗溶劑法制備左旋聚乳酸(PLLA)多孔微球。研究者考察了致孔劑薄荷醇和PLLA的比例、PLLA的濃度、電壓和推速4個(gè)因素對(duì)PLLA多孔微球的形態(tài)以及空氣動(dòng)力學(xué)特性的影響，最終制備出幾何學(xué)平均直徑為(19.1±0.4) μm，無(wú)顯著毒性，適宜肺部給藥的PLLA多孔微球[23]。

PLA多孔微球因其相互連接的內(nèi)部孔道和高比表面積，且藥物可以通過(guò)溶液浸漬法整合到多孔微球上，從而避免了劇烈的制備條件導(dǎo)致藥物的失活，因此非常適宜于蛋白多肽類(lèi)藥物的載藥。但單獨(dú)使用PLA制備多孔微球時(shí)，常需加入致孔劑，如四氫呋喃、油酸鈉、普朗尼克等，同時(shí)去除致孔劑耗時(shí)長(zhǎng)，也給大生產(chǎn)帶來(lái)不必要的困難。將PLA衍生化。采用兩親性聚合物mPEG-PLA代替疏水性的PLA，用二氯甲烷作為油相，開(kāi)發(fā)出一種無(wú)需加入傳統(tǒng)致孔劑的制備方法。所得微球形狀規(guī)則，平均直徑為9.82 μm，微球內(nèi)部孔隙的平均直徑為4.10 nm[24]。

2.2 聚乳酸-羥基乙酸共聚物

聚乳酸-羥基乙酸共聚物[(poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA]是由一定比例的乳酸和羥基乙酸聚合而成的高分子材料，也已被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)和歐洲藥品管理局(EMA)收錄為藥用輔料。PLGA具有良好的生物相容性和生物降解性，其材料降解產(chǎn)物與機(jī)體代謝產(chǎn)物相同，不會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不良反應(yīng)，因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)工程材料和藥物遞送領(lǐng)域[25]。PLGA的降解程度隨單體(PLA∶PGA)比例不同而有差異，一般來(lái)說(shuō)，乙交酯比例越大越易降解。在所有已上市的微球產(chǎn)品中，PLGA是最常用的載體材料，Lurpon Depot?、Zoladex?、Sandotatin LAR?、Risperdal Consta?等均是以PLGA為載體制備的微球。

利用PLGA載藥微球局部給藥治療肺結(jié)核一直是研究熱點(diǎn)，盡管目前還沒(méi)有相關(guān)產(chǎn)品成功上市。結(jié)核分支桿菌主要存在于肺部巨噬細(xì)胞，只有粒徑適宜(約3 μm)的微球才能成功被巨噬細(xì)胞攝取。發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的機(jī)械乳化法會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)不均而導(dǎo)致微球粒徑不均。因此，他們?cè)趥鹘y(tǒng)制備工藝的基礎(chǔ)上，引入直徑4～6 mm的玻璃珠作為輔助劑，省去了高壓均質(zhì)機(jī)的使用。把玻璃珠和轉(zhuǎn)子共同投入待乳化溶液之中，玻璃珠在機(jī)械攪拌的條件下旋轉(zhuǎn)，不同于轉(zhuǎn)子，由于缺乏固定軸，它們會(huì)分散在溶液之中，使得機(jī)械分散力分布得更加均勻。新方法制備的載利福平PLGA微球，其粒徑分布明顯變窄。通過(guò)設(shè)置合適的離心參數(shù)，研究者得到大量直徑在3 μm左右的微球。體外釋放試驗(yàn)顯示，藥物釋放速率在第1天達(dá)到最大，接近25 μg/d，然后隨著時(shí)間的推移逐漸減小，在第15天趨近于0?？紤]到PLGA微球表面帶負(fù)電，不利于細(xì)胞攝取，研究者又用陽(yáng)離子聚合物聚乙烯亞胺對(duì)微球表面進(jìn)行修飾。巨噬細(xì)胞攝取試驗(yàn)表明，被聚乙烯亞胺包裹的微球給藥效率更高[26]。

PLGA微球常用于注射給藥，以解決普通注射劑給藥頻繁、患者順應(yīng)性差的問(wèn)題。通過(guò)水包油包水復(fù)乳法，將治療2型糖尿病藥物利拉魯肽載入PLGA微球。體外釋放試驗(yàn)顯示藥物持續(xù)緩慢釋放長(zhǎng)達(dá)30 d，累積釋放多達(dá)90%。2型糖尿病大鼠體內(nèi)試驗(yàn)證明在給藥后的第10到25天，載藥微球的降糖能力不弱于普通注射劑。另外，對(duì)關(guān)鍵器官的病理研究表明，利拉魯肽微球不會(huì)影響心臟、腎臟和肝功能，且能夠防止肝臟出現(xiàn)脂肪沉積[27]。

將Pluronic?F127(F127)-PEG結(jié)合物用于PLGA微球的制備。大分子降糖藥艾塞那肽被固定在F127-PEG的親水PEG段。F127-PEG多凝膠核在不同時(shí)期發(fā)揮不同的功能。在微球制備過(guò)程中，其作為保護(hù)劑，在PLGA有機(jī)溶液和藥物溶液之間形成保護(hù)結(jié)構(gòu)，避免艾塞那肽的生物活性被有機(jī)溶劑破壞；在藥物釋放過(guò)程中，F(xiàn)127-PEG接觸到介質(zhì)溶液后開(kāi)始溶脹，形成原位凝膠，降低了PLGA降解和藥物釋放的速度。皮下注射這種新型微球后，KKAy小鼠的血糖濃度得到有效控制長(zhǎng)達(dá)2周，優(yōu)于已上市Bydureon?微球[28]。

3 無(wú)機(jī)材料

無(wú)機(jī)材料是由硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽等原料或氧化物、氯化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、鹵化物等原料經(jīng)一定的工藝制備而成的材料，是除金屬材料、高分子材料以外所有材料的總稱(chēng)。無(wú)機(jī)材料種類(lèi)繁多，用途各異，目前還沒(méi)有完善的分類(lèi)方法，一般將其分為傳統(tǒng)和新型無(wú)機(jī)材料兩大類(lèi)。傳統(tǒng)上的無(wú)機(jī)材料是指以SiO2及其硅酸鹽化合物為主要成分制成的材料，因此又稱(chēng)硅酸鹽材料，主要有陶瓷、玻璃等。新型無(wú)機(jī)材料是用氧化物、氯化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各種無(wú)機(jī)非金屬化合物經(jīng)特殊的先進(jìn)工藝制成的材料。主要包括新型陶瓷、特種玻璃、多孔材料等。

3.1 四氧化三鐵

四氧化三鐵(Fe3O4)是常用的磁性納米材料，它除了具有一般納米材料特有的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)以外，還可以呈現(xiàn)出一些獨(dú)特優(yōu)異的物理特性，比如超順磁性、高飽和磁化強(qiáng)度、生物相容性、低毒性等。目前，F(xiàn)e3O4納米粒在體內(nèi)藥物靶向傳遞、DNA的分離轉(zhuǎn)染、免疫檢測(cè)、基因載體制備以及醫(yī)學(xué)診斷方面都有廣泛的應(yīng)用前景[29]。

通過(guò)層層自組裝技術(shù)合成核-殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4/氧化石墨烯微球，并以布洛芬為模型藥物，考察了微球結(jié)構(gòu)和氧化石墨烯含量對(duì)載藥特性的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)氧化石墨烯含量相同時(shí)，20層結(jié)構(gòu)微球的載藥量和緩釋效果均優(yōu)于10層結(jié)構(gòu)的微球；氧化石墨烯含量越高，微球載藥能力越強(qiáng)，但最高不宜超過(guò)15%[30]。

以聚(甲基丙烯酸-co-丙烯酰胺)[P(MAA-co-AAm)]為高分子基材、Fe3O4為磁性?xún)?nèi)核，制備出P(MAA-co-AAm)/Fe3O4磁性復(fù)合微球。掃描電鏡照片顯示，復(fù)合微球呈現(xiàn)明顯的交聯(lián)結(jié)構(gòu)特征，分散性較好。將茶堿負(fù)載到P(MAA-coAAm)/Fe3O4磁性交聯(lián)復(fù)合微球上，在pH 7.4的堿性緩沖溶液及去離子水中，藥物釋放速率較快，于8 h左右達(dá)到釋放平衡；而在pH 1.4的酸性緩沖溶液中，藥物釋放緩慢，證明P(MAA-co-AAm)/Fe3O4磁性復(fù)合微球有很好的pH響應(yīng)性，能夠在酸性胃液和堿性腸液中自動(dòng)調(diào)節(jié)藥物釋放速率，具有靶向藥物釋放效果[31]。

3.2 羥基磷灰石

羥基磷灰石(hydroxyapatite,HAP)是人類(lèi)牙齒和骨骼中最重要的無(wú)機(jī)成分，其晶體的結(jié)構(gòu)式為Ca10(PO4)6(OH)2，人工合成的羥基磷灰石在成分和結(jié)構(gòu)上與自然骨組織的鈣鹽一致。HAP因其具有良好的生物相容性、生物降解性和生物活性，在藥物遞送、骨修復(fù)和組織工程領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。近些年，許多研究致力于將HAP應(yīng)用于藥物控釋系統(tǒng)，其中多孔中空羥基磷灰石微球(porous hollow hydroxyapatite microspheres，PHHMs)被認(rèn)為是最有潛力的藥物載體。PHHMs具有如下優(yōu)勢(shì)：(1)良好的生物相容性、生物降解性和生物活性；(2)比表面積大、孔隙大小均勻、孔隙體積大，易于負(fù)載大量藥物并且恒速緩慢釋放；(3)HAP的羥基能夠和含有羥基的藥物發(fā)生氫鍵相互作用，增加載藥量，改善釋藥特性。目前為止，PHHMs的制備方法主要有水熱法、微波輔助法、模板法、噴霧干燥法、溶劑熱法等。

通過(guò)水熱法在120 ℃條件下反應(yīng)1 h制備了平均直徑1.3 μm、平均孔徑24.27 nm的PHHMs，其表面是由寬約20 nm、長(zhǎng)約300 nm的HAP納米纖維規(guī)則組裝而成。載藥PHHMs在pH 4.5～7.4的PBS溶液中表現(xiàn)出相似的釋放趨勢(shì)，即緩慢、持續(xù)釋藥超過(guò)96 h。但PHHMs在pH 4.5的PBS溶液中累積釋藥率最高，部分原因是PHHMs在低pH溶液中的溶解度更高。細(xì)胞毒性試驗(yàn)和MTT分析表明，載藥PHHMs能夠有效殺死癌細(xì)胞且對(duì)正常細(xì)胞傷害很小[32]。

以慶大霉素為模型藥物，將O/W乳劑體系引入到噴霧干燥法中，以聚乙烯醇作為乳化劑和黏合劑，制備出粒徑約20 μm，孔徑約0.6 μm的PHHMs。研究發(fā)現(xiàn)，載藥量和油水兩相比例密切相關(guān)，隨著油水兩相的比例從1∶4增加到1∶2，載藥量從45.6%增加到51.4%[33]。

HAP能夠被陽(yáng)離子取代，如單價(jià)的Ag+，二價(jià)的Zn2+、Sr2+、Cu2+，三價(jià)的Al3+、Fe3+等，這些離子取代HAP可以促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖分化和骨生成。用Sr取代HAP(SrHAP)和海藻酸鹽制備出復(fù)合微球。與傳統(tǒng)海藻酸鹽微球相比，復(fù)合微球通過(guò)釋放具有骨誘導(dǎo)性和成骨性的Sr2+離子促進(jìn)了成骨細(xì)胞的增殖[34]。

以球形碳酸鈣顆粒為硬模板，輔以水熱，制備羥基磷灰石微球。以鹽酸阿霉素為藥物模型，用合成的碳酸鈣顆粒、羥基磷灰石微球?qū)ζ浞謩e進(jìn)行有效負(fù)載和可控釋放研究。結(jié)果表明羥基磷灰石微球的負(fù)載能力要強(qiáng)于碳酸鈣顆粒。且藥物釋放過(guò)程中，碳酸鈣有突釋?zhuān)u基磷灰石與藥物通過(guò)氫鍵或者靜電作用結(jié)合，控制藥物釋放能力較強(qiáng)[35]。

3.3 碳酸鈣

碳酸鈣(CaCO3)是主要的生物礦物之一，不僅廣泛存在于生物體中，也大量存在自然界中。因其具有成本低廉和性能優(yōu)良等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于橡膠、醫(yī)藥、造紙和食品等行業(yè)。CaCO3具有方解石、文石和球霰石3種晶型結(jié)構(gòu)，常溫常壓下方解石最穩(wěn)定，球霰石熱力學(xué)穩(wěn)定性較差。CaCO3微球具有體積小、比表面積大、孔隙率大等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生物技術(shù)、醫(yī)藥等高端行業(yè)[36]。

為了減少有機(jī)溶劑的污染，避免氧化石墨烯的聚集，以乙醇為包封介質(zhì)，使CaCO3和氧化石墨烯(GO)自組裝形成核-殼結(jié)構(gòu)的微球。然后以布洛芬為模型藥物，比較了傳統(tǒng)CaCO3微球和CaCO3@GO微球。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CaCO3@GO微球的載藥量和釋藥時(shí)間分別為52%和6 h，高于傳統(tǒng)CaCO3微球的38%和4.5 h[37]。

以四乙烯五胺-石墨烯(rGO-TEPA)誘導(dǎo)CaCO3的礦化，成功構(gòu)建具有多孔表面結(jié)構(gòu)和中空內(nèi)部結(jié)構(gòu)的CaCO3/rGO-TEPA微球。作為潛在藥物載體，CaCO3/rGO-TEPA微球?qū)Π⒚顾氐妮d藥量高達(dá)94.7%。在pH 7.4的PBS溶液中，先是有9.1%的藥物在4 h內(nèi)被迅速釋放，而后有13.8%的藥物在48 h內(nèi)被緩慢釋放，表明CaCO3/rGO-TEPA 微球在正常組織環(huán)境下能夠較為穩(wěn)定的包載藥物；在pH 5.0的PBS溶液中，微球4 h釋藥59.3%，48 h釋藥91.7%，這可能是因?yàn)樵谌跛釛l件下，CaCO3/rGO-TEPA的結(jié)構(gòu)被破壞，并且阿霉素的溶解度提高。這種pH敏感的釋藥特性使CaCO3/rGO-TEPA微球有望用于腫瘤靶向藥物遞送[38]。

以毒死蜱為模型農(nóng)藥，十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，氯化鈣和碳酸鈉為反應(yīng)物，在室溫下制備了毒死蜱/碳酸鈣復(fù)合微球。復(fù)合微球?yàn)椴灰?guī)則的球形粒子，粒徑1～2 μm，藥物以非晶形式存在于微球中。最優(yōu)制備條件下的包封率和載藥量分別為70.7%和12.4%。復(fù)合微球具有良好的緩釋性能，4～10 h時(shí)，累積釋放率在90%左右[39]。

4 結(jié) 語(yǔ)

作為長(zhǎng)效緩控釋制劑中最具開(kāi)發(fā)潛力的微球制劑，美國(guó)FDA已批準(zhǔn)了8種可注射的微球制劑，目前我國(guó)尚無(wú)國(guó)產(chǎn)的微球制劑產(chǎn)品正式上市。

2016年我國(guó)在微球劑型的新藥注冊(cè)申請(qǐng)方面取得較大的進(jìn)展。微球制劑相關(guān)的各類(lèi)申請(qǐng)共有6個(gè)，其中國(guó)產(chǎn)化藥申請(qǐng)2個(gè)，1個(gè)為化藥新藥臨床申請(qǐng)，來(lái)自陜西麥科奧特科技有限公司的注射用艾塞那肽微球；1個(gè)為化藥補(bǔ)充申請(qǐng)，為北京博恩特藥業(yè)有限公司的注射用醋酸亮丙瑞林緩釋微球。已發(fā)批件的申請(qǐng)共有13個(gè)，其中國(guó)產(chǎn)化藥申請(qǐng)6個(gè)，均為化藥新藥臨床申請(qǐng)，4個(gè)來(lái)自山東綠葉制藥有限公司，分別為注射用艾塞那肽微球(化藥1.6和化藥2)、注射用醋酸曲普瑞林緩釋微球和注射用醋酸戈舍瑞林緩釋微球，1個(gè)為北京世橋生物制藥有限公司的眼玻璃體內(nèi)注射用環(huán)孢素微球，1個(gè)為齊魯制藥有限公司的注射用艾塞那肽微球。

上述產(chǎn)品中，除了作為超聲造影劑的八氟丙烷脂質(zhì)微球所用材料為脂質(zhì)類(lèi)，其余所有微球的載體材料均是PLGA，這與2016年國(guó)內(nèi)學(xué)者研究的熱點(diǎn)相一致。與此同時(shí)，無(wú)機(jī)材料憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)也被深入開(kāi)發(fā)。多種高分子材料或無(wú)機(jī)、高分子材料聯(lián)合使用制備復(fù)合微球已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。從目前的研究結(jié)果來(lái)看，微球材料改性后引發(fā)的生物相容性、生產(chǎn)過(guò)程中的包封率、溶劑處理、生產(chǎn)效率以及臨床應(yīng)用中的突釋現(xiàn)象等問(wèn)題仍亟待解決。相信隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，微球載體材料、制備技術(shù)、生產(chǎn)效率以及臨床應(yīng)用方面的研究也將隨之得到進(jìn)一步的加強(qiáng)與完善。