金 鑫，孫永海

1 空軍特色醫(yī)學(xué)中心 麻醉科，北京 100142；2 解放軍總醫(yī)院第二醫(yī)學(xué)中心 綜合治療科，北京 100853

疼痛作為第五大生命體征，不同程度地影響著患者們的生活質(zhì)量，其中慢性病理性疼痛患者占比較大，是臨床上最棘手的癥狀之一。目前，臨床上常用的治療方案為地塞米松聯(lián)合其他藥物單次注射，雖然效果尚可，但長期大量使用激素容易產(chǎn)生不良反應(yīng)及并發(fā)癥，如高血壓、高血糖、股骨頭壞死、真菌感染、消化道潰瘍，嚴(yán)重者可出現(xiàn)精神癥狀。磁性微球是近年來出現(xiàn)的一種靶向給藥技術(shù)，不僅能局部給藥，達(dá)到控釋或緩釋的給藥效果，還能改善藥物對注射部位的刺激反應(yīng)，減少藥物不良反應(yīng)的發(fā)生率。本研究擬制作一種可在局部用藥的地塞米松聚乳酸羥基乙酸(poly lactic-co-glycolic acid，PLGA)磁性微球，能夠逐步緩慢地釋放地塞米松，且可維持有效的治療濃度。而糖皮質(zhì)激素的局部應(yīng)用是慢性病理性疼痛最常用的治療方法，如地塞米松與其他藥物聯(lián)合的單次注射，其優(yōu)點是療效較好，缺點是長期應(yīng)用并發(fā)癥較多，如骨質(zhì)疏松，消化道潰瘍，真菌感染、糖脂代謝障礙及精神狀況的改變。

近年來，由于緩釋技術(shù)的發(fā)展，磁性PLGA微球作為一種緩/控釋藥物的理想載體出現(xiàn)在大家面前。其不僅能控制藥物的釋放速度，且相容性也較好，還能局部給藥。如果制成糖皮質(zhì)激素微球，不僅可減少藥物的總用量，還可降低給藥頻次，從而減少激素總體的使用量。理論上，地塞米松制成該種微球可以降低激素使用者的并發(fā)癥，改善長期預(yù)后。因此，本研究擬自制地塞米松PLGA磁性微球，期望為臨床上治療局部疼痛提供一種新的手段。

材料和方法

1 試劑與設(shè)備 1)藥品、試劑及耗材：地塞米松標(biāo)準(zhǔn)品(德國Sigma公司)，PLGA(50/50)(山東省藥學(xué)科學(xué)院)，聚乙烯醇(日本可樂麗公司)，色譜柱(德國Thermo公司)，甲醇(色譜純)，其余均為分析純，弗氏完全佐劑(德國Sigma公司)。2)設(shè)備儀器：恒溫水浴震蕩儀(上海精宏有限公司)，2120型號血細(xì)胞分析儀(德國拜耳醫(yī)療設(shè)備有限公司)，CR3i型號高速離心機(jī)(德國Thermo公司)，ZS-MV小動物麻醉機(jī)專用氧源(北京眾實迪創(chuàng)發(fā)展有限責(zé)任公司)，ZS-MV小動物麻醉機(jī)(北京眾實迪創(chuàng)發(fā)展有限責(zé)任公司)，Von Frey纖維絲(美國生物器械公司)，LS-50B型號熒光/磷光分光光度計(美國 Perkin Elmer 公司)，大鼠吸入麻醉箱(軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院)。

2 微球的制備 根據(jù)前期實驗結(jié)果按地塞米松/藥物總和=1∶4、PLGA/Fe3O4=4∶1的投料比標(biāo)準(zhǔn)，微球以固相(solid phase，S)/油相(oil phase，O)/水相(water phase，W)方法制作而成。具體步驟：將適量PLGA放入3 mL二氯甲烷中(O)，3 000 r/min渦旋3 min左右，直至完全溶解。并按比例將納米Fe3O4粉末放入以上溶液中，超聲震蕩1 min。再將100 mg地塞米松粉劑(S)溶于二氯甲烷(O)中，超聲震蕩1 min，3 000 r/min渦旋2 min左右，直至完全溶解。之后，將以上混合溶液用滴管按30 drops/min的速度緩慢滴入濃度為2%的PVA溶液(W，O/W=1∶10)——該溶液此前已冰浴1 h。溶液揮發(fā)4 h，轉(zhuǎn)速1 800 r/min，直至二氯甲烷完全揮發(fā)。微球固化后，經(jīng)0.20 μm濾膜真空負(fù)壓過濾，收集微球，去離子水洗滌后凍干。

3 微球評價指標(biāo) 根據(jù)陶利軍等[1]的研究，微球質(zhì)量的評估采用以下公式：

S代表微球質(zhì)量的求和值；S1表示微球直徑，即跨距；S2表示微球的產(chǎn)率；S3表示微球的包封率；S4表示載藥量。

1)跨距(S1)與磁響應(yīng)性：將自制載藥微球(n≥500)涂于載玻片，使用雙蒸水將其分散，于光鏡下(400×)拍照并測定多個微球的跨距，統(tǒng)計后得出平均值[1]。磁響應(yīng)性：取自制載藥微球微球5 mg，用100 mL雙蒸水配成標(biāo)準(zhǔn)溶液；將微球溶液置于4 000 GS的磁場下，光鏡下(400×) 觀察其運動及分布。并在干燥后，稱取未吸附及吸附的微球根據(jù)以下公式算出磁吸附率(%)：

吸附率=吸附微球 /(吸附微球+未吸附微球)×100%。

2)產(chǎn)率(S2)、包封率(S3)及載藥量(S4)計算公式[1]如下：

S2=wt(已包裹DXM+Fe)/wt(已投入DXM+Fe)×100%

S3=wt(已包裹DXM+Fe)/ wt(已投入所有成分)×100%

S4=wt(已包裹DXM)/wt(已投入所有成分)×100%

DXM表示“地塞米松”，F(xiàn)e表示“納米Fe3O4粉末”，wt表示藥物的“質(zhì)量”。

4 微球相關(guān)參數(shù)測定方法 1)色譜條件Hypersil C18 色譜柱(150 mm×4.6 mm，5μm)。流動相乙腈:磷酸鹽緩沖液(25 mmol/L，pH=3.0，45∶55)；流速1.0 mL/min；檢測波長240 nm；柱溫：30℃。2) 對照品溶液的制備：精密稱取地塞米松對照品5 mg，與20 mL乙腈配成0.5 mg/mL溶液(D溶液)。3)標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備：精密吸取10 μL、100 μL、200 μL、300 μL、400 μL、500 μL的D溶液，用流動相稀釋并定容至5 mL，使其分別配成1倍、10倍、20倍、30倍、40倍、50倍濃度為百萬分之一的對照品溶液，并各取50 μL其溶液注入液相色譜儀，計算峰面積。以峰面積×對藥物濃度Y(mg/L)進(jìn)行線性回歸。4)回收率實驗：精密移取D溶液一定體積各5份，置于10 mL容量瓶中，用流動相稀釋并定容。取50 μL注入液相色譜儀，根據(jù)峰面積算出回收率。5) 精密度實驗: 取地塞米松對照品(D溶液)1 mL，置于10 mL容量瓶，根據(jù)實驗要求，用不同容積的流動相稀釋并定容。重復(fù)進(jìn)樣5次，記錄色譜圖，依據(jù)峰面積，算出相對標(biāo)準(zhǔn)差(relative standard deviation，RSD)。6)重復(fù)性實驗：取相同批號的地塞米松PLGA磁性微球若干，精密稱取5份，記錄色譜圖，依據(jù)峰面積，算出RSD數(shù)值。7) 樣品檢測方法：精密稱取地塞米松PLGA磁性微球10 mg，置于10 mL容量瓶中，用乙腈溶解定容后，過濾器過濾，移取濾液1 mL置于50 mL容量瓶中，流動相稀釋并定容。取50 μL該溶液注入液相色譜儀，根據(jù)色譜圖峰面積得出最終濃度。

5 體外釋放 分別精密稱取投料比為1∶3、1∶4、1∶5的地塞米松PLGA磁性微球各10 mg，分別置于具塞燒瓶中，其中放入50 mL的PBS溶液(磷酸緩沖鹽，pH=7.4)。將燒瓶放入恒溫水浴震蕩儀中，水位超過PBS溶液平面。震蕩條件：36℃～37℃，100～120 min。在0.5 h、1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h、3.0 h之后，每間隔24 h采取上清液，直至第14天。每次移取樣本2 mL，每次采樣后等量填充，所采集樣本儲存于4℃冰箱保存。用前述的高效液相檢測其藥物濃度，并計算該藥物的釋放百分比，公式：

其中Q為該微球的累計釋放量(%)，Ct為t時的PBS溶液里地塞米松的藥物濃度(μg/mL)，V為藥物稀釋體積(mL)，m為每瓶中地塞米松的總質(zhì)量。

6 穩(wěn)定性實驗 將不同投料比的微球(n ≥ 500)分別置于EP管中，并將其放入4℃～8℃的冰箱中3個月，分別在放入后即刻和第1個月、第2個月、第3個月的第1天觀察其物理特征(光鏡下粒徑及外觀)是否改變，同時使用前述方法檢測其載藥量。

7 體外溶血實驗 移液槍精確移取不同濃度的供試品各3份(0.3 mL/份)。A受試品：紅細(xì)胞懸液2.5 mL+ 0.9%氯化鈉注射液2.2 mL+X溶液0.3 mL；B陰性對照：紅細(xì)胞懸液2.5 mL+0.9%氯化鈉注射液2.5 mL；C陽性對照：紅細(xì)胞懸液2.5 mL+蒸餾水2.5 mL。將A+B+C溶液混勻，立即恒溫(36℃ ～ 37 ℃)水浴孵育3 h。將上述處理溶液離心(3 000 r/min，5 min)后，移取上清液，室溫靜置30 min。以B溶液(陰性對照)的上清液為空白標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)540 nm處光譜掃描得出的吸光值，溶血率(%)計算公式：

HL%=At/Apc100%

At：受試樣品吸光值；Apc：陽性對照吸光值。

陰性對照吸光度≤0.03，陽性對照吸光度范圍(0.8±0.3)，溶血率(%)＜5%，說明該受試樣品無溶血作用[2]。2.2 mL+X溶液0.3 mL。B陰性對照：紅細(xì)胞懸液2.5 mL+0.9%氯化鈉注射液2.5 mL。C陽性對照：紅細(xì)胞懸液2.5 mL+蒸餾水2.5 mL。將以上A+B+C樣品混勻，立即置于恒溫水浴震蕩儀中孵育3 h，水溫為36℃～37℃。將上述處理的受試樣品離心，3 000 r/min、5 min，移取上清液，室溫靜置30 min。以陰性對照上清液為空白，根據(jù)540 nm處光譜掃描得出的吸光值，計算溶血率(%)公式：

HL%=At/Apc×100%

At受試樣品吸光值；Apc陽性對照吸光值。

陰性對照吸光度 ≤ 0.03，陽性對照吸光度范圍0.8±0.3，溶血率＜5%，說明該受試樣品無溶血作用[2]。

8 體內(nèi)血液相容性實驗 取9只清潔度為SD級別的成年雄性大鼠，體質(zhì)量為220 ～ 250 g，稱重后將上述供試品母液根據(jù)體質(zhì)量按照高劑量(0.8 mL/100 g)、中劑量(0.5 mL/100 g)及低劑量(0.2 mL/100 g)的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)尾靜脈注射入大鼠體內(nèi)[3-4]。且于注射前及注射后0.5 h、6 h、12 h、24 h眼眶靜脈輪流取血0.5 mL，置于抗凝管中并行血常規(guī)檢查。。

9 組織相容性實驗 取6只清潔度為SD級別的成年雄性大鼠，體質(zhì)量為220 ～ 250 g，七氟醚吸入麻醉(3只/組)后，剃除背部毳毛，對照組皮下注射1 mL 0.9%氯化鈉注射液，實驗組皮下注射供試品母液1 mL。第10天后取注射部位皮膚及皮下組織做HE染色。

10 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，計數(shù)樣本比較采用χ2檢驗，計量資料組間兩兩比較采用配對t檢驗，組內(nèi)多樣本比較采用單因素方差分析。 P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1 微球形態(tài)與質(zhì)量評估 本實驗自制地塞米松微球為球形、黑色、微小顆粒，在光鏡下(400×)多呈圓形，該微球求和值(S)為167.47±4.15；跨距(S1)為(29.66±10.02) μm。產(chǎn) 率(S2)為(87.25±3.14)%，包封率(S3)為(78.89±2.42)%，載藥量(S4)為(30.33±2.01)%。見圖1。

圖1 磁性微球光鏡下形態(tài)(1∶4)Fig.1 Optical microscope image of magnetic microspheres (1∶4)

2 磁響應(yīng)性 在磁場強度為4 000 GS時，光學(xué)顯微鏡(400×)下見該地塞米松微球在乙醚溶液中的運動方向朝向磁鐵并呈不規(guī)則路線。其運動距離約為(80.0±5.0) mm直至瓶壁。

3 地塞米松標(biāo)準(zhǔn)曲線及色譜圖 標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Y=1.241 63e-006X - 0.176 918 (R=0.999 9)。地塞米松峰值約為180 v，出峰時間約5 min (圖2)。

圖2 地塞米松色譜圖Fig.2 Dexamethasone chromatogram

4 回收率、精密度及重復(fù)性實驗 1)回收率：該方法回收率≥90%，RSD為0.3%～1.1%。2)精密度：按照色譜圖，根據(jù)其峰面積算出精密度RSD為1.98%(n=5)。3)重復(fù)性實驗：測得地塞米松平均含量為81.33%，RSD為2.05%。以上結(jié)果均提示本實驗采用的藥物檢測方法精密度好，準(zhǔn)確性高。

5 體外釋放 第2天地塞米松微球的體外累積釋放率為32.91%，第7天62.74%，第14天66.99%，其體外釋藥模型為Q=4.084 4t1/2+6.660 2 (R2=0.977)，釋放曲線見圖3。

圖3 微球體外釋放線性趨勢Fig.3 In vitro release linear trend of microspheres

6 地塞米松PLGA磁性微球的穩(wěn)定性 置入4℃ ～8℃冰箱中的微球投料比雖然不同，但其載藥量及粒徑的變化均無統(tǒng)計學(xué)差異，物理性質(zhì)光鏡下也無明顯改變，說明穩(wěn)定性置于冰箱(4℃ ～ 8℃) 中的微球雖然批次不同，但形狀、跨距及載藥量在3個月內(nèi)均無明顯變化。

7 體外溶血實驗 所有樣本經(jīng)過本實驗得出濃度分別為 1 mg/mL、2 mg/mL、4 mg/mL的樣品吸光度為0.006、0.011、0.032；溶血率為0.5%、1.2%、3.3%(陽性對照和陰性對照的吸光度分別為0.802及0.003；溶血率分別為99.9%及0)，按照溶血率≤5%為無溶血作用的標(biāo)準(zhǔn)，以上樣本均無致溶血作用(表1)。

表1 不同待測樣品的吸光值及溶血率(n=3)Tab.1 Absorbance and hemolysis rate of different samples to be tested (n=3)

8 對大鼠血常規(guī)的影響 與大鼠給藥前的紅細(xì)胞、白細(xì)胞及血小板的計數(shù)及體積進(jìn)行比較，各組大鼠的注射不同劑量微球供試品后0.5 h、6 h、12 h、24 h的紅細(xì)胞、白細(xì)胞及血小板的計數(shù)及體積的變化均無統(tǒng)計學(xué)意義。但與給藥前白細(xì)胞分類(%)比較，各組大鼠注射后6 h、12 h、24 h的中性粒細(xì)胞(%)明顯降低；而淋巴細(xì)胞(%)的變化則反之；單核細(xì)胞(%)則在12 h、24 h的變化有統(tǒng)計學(xué)差異；嗜酸性粒細(xì)胞(%)在注射后0.5 h、6 h、12 h、24 h均明顯減少(P ＜ 0.01)；嗜堿性粒細(xì)胞的變化無統(tǒng)計學(xué)意義。見表2。

表2 不同劑量微球?qū)Υ笫蟀准?xì)胞分類的影響(%)Tab.2 Effects of different dosages of microspheres on leukocytes (%)

9 組織相容性 局部注射后兩組大鼠背部皮膚第10天均無病理性改變。兩者無統(tǒng)計學(xué)差異。見圖4。

圖4 實驗組(A)和對照(B)組大鼠微球注射10 d前后病理切片對比(400×)Fig.4 Comparison of pathological sections between the experimental group (A) and the control group (B) of rats before and after microspheres injection for 10 days (400×)

討 論

PLGA磁性微球作為靶向給藥時一種較好的藥物載體，其特點是為緩釋時間長、突釋量小、載藥量高[5-6]。本實驗自制的地塞米松微球(1∶4)其包封率、產(chǎn)率及磁響應(yīng)性均較好，該特性對于磁場引導(dǎo)下的靶向治療非常有利。該微球已獲批發(fā)明專利，專利號為201810537459.3，專利人為孫永海、孫暢、金鑫。

PLGA磁性微球體外代謝根據(jù)釋放速度分為兩個階段——突釋相和緩釋相。本實驗自制微球體外釋放的突釋相，第2天累計釋放率為32.91%，約為總量的1/3；而后釋放速度逐漸減緩，即為緩釋相，至第14天釋放了66.99%，即總量的2/3。說明該微球在第2～14天又釋放了1/3，其緩釋性較好。比我們前期實驗所做投料比為1∶3及1∶5的微球緩釋性更好。

可能影響藥物突釋的原因。1)微球制作過程中部分沒有完全包裹進(jìn)去的藥物停留在微球的表面、近表面或者內(nèi)部空洞周圍，在釋放初期形成突釋相。2) PLGA的質(zhì)量及純度，負(fù)荷藥物的理化性質(zhì)及載藥量，微球制備方法及儀器參數(shù)等均是影響因素[7-8]。Bao等[9]的研究結(jié)果表明體外累積釋放率與PLGA分子之間自我降解的程度與速度相關(guān)。本實驗在初期選材時，就PLGA/PLA比例的選擇參考了于力等[10]的研究，其研究報道PLGA含量較高時微球親水性較差，但降解速度較PLA更快，二者適當(dāng)比例混合可取長補短。其中以75/25和50/50比例制作出來的微球較好，但預(yù)實驗時PLGA/PLA(75/25)跨距約100 μm，而PLGA/PLA (50/50)跨距約30 μm。因不是在同一時間所測，其差異不排除與制作參數(shù)及流程日益成熟有關(guān)。

關(guān)于生物相容性方面，溶血性實驗是唯一由國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)流程的檢驗方法[11]。其影響因素有微球的跨距、形狀及濃度等。Tomic等[12]的研究表明在相同濃度下，微球的跨距與溶血率成反比，即跨距越大溶血率越小[13]。該現(xiàn)象可能與細(xì)胞的吞噬相關(guān)，尤其是微球跨距≤10 μm時更容易被外周巨細(xì)胞及巨噬細(xì)胞所吞噬加速其降解[11]。但微球跨距較大不容易通過注射器的針頭，使其臨床應(yīng)用受限，所以微球跨距要適中。形狀規(guī)則圓整的微球也與降低溶血率相關(guān)性較高[14-15]。本實驗中的自制載藥微球因其跨距為25 ～ 30 μm，不易被吞噬，并且形狀規(guī)則圓整，通針率較高，對血細(xì)胞的破壞性較小。另外，濃度也是一重要影響因素，即不同濃度的微球溶液的溶血率也不同。Zhang等[16]的研究顯示1.5 mg/mL的微球溶液溶血率較其他組別更低。該現(xiàn)象或許與溶液的滲透壓或張力有關(guān)。目前，本研究自制的微球所配制不同濃度的溶液，其溶血率均未超過5%，說明該自制微球符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

體內(nèi)血液相容性實驗顯示該自制微球注入大鼠體內(nèi)后，白細(xì)胞、紅細(xì)胞和血小板的體積及計數(shù)與之前比較無統(tǒng)計學(xué)差異。但在白細(xì)胞分類方面卻有明顯影響，如大鼠注射微球6 h后，淋巴細(xì)胞占比明顯升高，而中性粒細(xì)胞則反之。在大鼠注射微球12 h后，單核細(xì)胞占比也明顯升高，而嗜酸粒細(xì)胞則反之。以上表象均可能與微球進(jìn)入體內(nèi)后被大鼠身體當(dāng)作異物，從而導(dǎo)致白細(xì)胞的吞噬行為有關(guān)。Soliman等[17]的研究也提示了該現(xiàn)象，但并不能因此簡單推斷該微球的生物相容性欠佳，該現(xiàn)象卻是大鼠身體對異物正常反應(yīng)的結(jié)果。通常當(dāng)微球進(jìn)入體內(nèi)后身體會出現(xiàn)一系列反應(yīng)，主要分為三個階段[18]。第一階段：當(dāng)微球剛進(jìn)入體內(nèi)時，體內(nèi)的排異反應(yīng)使藥物與組織交界處發(fā)生炎癥反應(yīng)，且以嗜酸粒細(xì)胞與中性粒細(xì)胞浸潤為主，本研究結(jié)果也與此類似。第二階段：當(dāng)微球進(jìn)入體內(nèi)14天后，在組織與藥物交界處會發(fā)現(xiàn)纖維包裹現(xiàn)象。其出現(xiàn)與維持時間和微球降解速度有關(guān)。第三階段：主要為微球降解后期，也就是微球已經(jīng)逐漸降解為小顆粒之后的階段。在本研究中，大鼠注射微球后第10天，皮下組織的病理切片并無炎癥細(xì)胞浸潤及其他皮膚組織病理性改變，另外注射部位的外觀亦無明顯變化，大鼠的行為學(xué)也無變化。所以并未做之后的病理切片。因為微球進(jìn)入體內(nèi)時，與病毒、細(xì)菌一樣都會被認(rèn)為是異物，引發(fā)細(xì)胞啟動自身免疫系統(tǒng)，但微球?qū)C(jī)體的治療作用大于其啟動免疫應(yīng)答而引發(fā)的炎癥反應(yīng)，利大于弊。并且隨著時間推移免疫反應(yīng)會逐漸減弱直至消失。綜上所述，該自制微球組織的相容性良好，注射后并未導(dǎo)致明顯的炎癥反應(yīng)及其他不良表現(xiàn)。

總之，本研究自制的地塞米松PLGA磁性微球(1∶4)，從跨距、包封率、產(chǎn)率、載藥量方面評價均為良好，其血液及組織相容性也符合國家標(biāo)準(zhǔn)。因此該自制磁性微球為一種較理想的靶向給藥載體。但本研究并未做體內(nèi)釋放試驗，但初步推測由于身體內(nèi)環(huán)境復(fù)雜因素的影響會導(dǎo)致體內(nèi)釋放速度和方式較體外釋放均不同[19-20]。