扑热息痛多腔体贮库式植入剂的制备及体外释放性能检测

　　　　 作者：李维凤，王小鹏，牛晓峰，刘燕玲，范特

【摘要】 　　目的 以聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)为载体，制备扑热息痛贮库式缓释体系，研究其体外释药性能。方法 用微机电技术制备扑热息痛多腔体贮库式植入剂，采用高效液相色谱法检测药物的释放性能。本实验采用C18色谱柱，以甲醇水(15∶85)为流动相，检测波长为215nm，流速为0.8mL/min。结果 载体形状不同，体外药物释放速率具有明显差异，外方内六边形扑热息痛植入剂缓释曲线符合Higuchi方程。结论 扑热息痛多腔体贮库式植入剂制备工艺可行，载体的腔体形状对体外药物释放速度有较大影响。

【关键词】 扑热息痛；聚乳酸羟基乙酸共聚物；多腔体植入剂；体外释放

　　ABSTRACT: Objective To prepare Paracetamol (APP) multiloculated implant loaded with polylactidecoglycolide acid (PLGA) and to study the drug release profile in vitro. Methods APP multiloculated implant was fabricated by microelectromechanical system (MEMS)， and highperformance liquid chromato graphy (HPLC) measurement was used to investigate in vitro drug release profile. HPLC analysis was carried out by employing C18 column and a mixture of methanolwater (15∶85) as mobile phase. The detection wavelength was 215nm and flow rate was 0.8mL/min. Results With different multiloculated shape， the rate of the drug release in vitro was varied significantly. Moreover， the releasing of APP multiloculated implant with ectotetragonum entohexagon in vitro conformed to Higuchi equation. Conclusion The technology of the preparations is feasible， and the structural and morphological characteristics of the multiloculated implant have a significant impact on the release speed of the drug delivery system.

　　KEY WORDS: Paracetamol; polylactidecoglycolide acid; multiloculated implant; in vitro release

　　随着微机电技术(microelectromechnical system， MEMS)中微加工技术的快速发展，通过微加工技术制备的微尺度药物释放装置正逐渐向药物释放领域渗透。目前，已经研发的微加工药物释放系统有药物微芯片、经皮给药微针阵列、微泵、生物黏附微粒和纳米孔免疫隔离生物胶囊等[12]。该类系统根据其设计的特定尺寸可精确控制微结构表面形貌，实现精确和复杂给药，提高药物疗效，便于实现药物靶向释放并控制药物释放速率。本研究以扑热息痛(Paracetamol， APP)为药物模型，制备多腔体贮库式缓释体系(以下称植入剂)，通过体外模拟释放实验和高效液相色谱法(highperformance liquid chromatography， HPLC)检测其释放行为来评价该多腔体贮库的释药特性。

　　1 材料与方法

　　1.1 试药及试剂

　　单体比例为75∶25的聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)；APP对照品(中国药品生物制品检定所)；丙酮(天津化学试剂厂，分析纯)；磷酸盐缓冲液(pH7.4)，蒸馏水(pH6.5)；甲醇(天津科密欧化学试剂厂，色谱纯)，三蒸水。

　　1.2 仪器

　　高效液相色谱仪(日本岛津)；LC2010A、SPD10A紫外检测器(日本岛津)；ClassVP色谱数据工作站；水浴锅。

　　1.3 方法

　　1.3.1 APP植入剂的制备

　　①载体的制备工艺[3]：把PLGA和丙酮的1∶6混合液浇铸在聚二甲基硅氧烷(PDMS)模具上，然后在60℃的干燥箱中蒸发溶剂即可。②载体的填药工艺[4]：首先将PLGA载体放置于载玻片上，置于55℃恒温箱中加热5min；然后取出带载体的载玻片，冷却至室温；将一个固定套加在载体四周，并将少许药物粉末摊铺在载体表面，用刮勺刮平、压实；最后除去固定套，并用刀片将载体从载玻片上取下。③载体的封装工艺：将含药PLGA载体置于载玻片上，放入55℃的恒温箱中加热5min，使PLGA载体固定在载玻片上；将PLGA薄膜放置在载体上表面，然后将PLGA载体置于恒温箱中预热15min左右，然后利用高温压头对PLGA薄膜进行热压，10min后取出，即得到含APP的多腔体贮库式植入剂。

　　1.3.2 APP植入剂分析方法适应性考察

　　①色谱条件[6]：色谱柱：DiamonsilC18(250mm×4.6mm， 5μm)；流动相:甲醇水(15∶85)；检测波长：215nm；流速：0.8mL/min；进样量：10μL；柱温：室温。②对照品溶液的制备：精密称取105℃干燥至恒重的APP对照品适量，用流动相溶解并稀释成质量浓度为0.2mg/mL溶液，摇匀即得。③供试品溶液的制备：取APP植入剂一片，称重后，用剪刀剪碎，然后置于50mL容量瓶中，加入流动相，超声溶解后补充流动相至刻度，精密吸取溶液1mL至10mL容量瓶中，用流动相稀释至刻度，摇匀即得。④空白辅料溶液的制备：取空白贮库片，按“供试品溶液的制备”项下方法同法制得空白辅料溶液。⑤系统适应性试验：分别量取对照品溶液、供试品溶液、空白辅料溶液各10μL，按上述色谱条件进样测定。结果显示，辅料在检测波长处出现的吸收峰保留时间与主峰保留时间不一致，说明辅料对主药的测定无干扰(图1)。表1 APP植入剂的药物释放动力学方程（略）

　　1.3.3 标准曲线的绘制

　　精密称取经105℃干燥至恒重的APP对照品21mg，置10mL容量瓶中，加流动相溶解并稀释至刻度，按上述色谱条件分别进样2、4、8、12、16、20μL，记录峰面积，以峰面积(A)对浓度(C)进行回归分析，得回归线性方程：A=2E+06C+79207(r=0.99995)。结果表明，APP检测浓度的线性范围为0.42-4.2mg/mL，线性关系良好。

　　1.3.4 体外释放实验及测定方法

　　参照等距浸出法体外释放模型，考察了不同的贮库腔体形状对释药机制的影响。分别取外方内六边形、外圆内扇形的APP贮库片3批，放于50mL pH 7.4的磷酸盐缓冲液中，再置于水浴箱中恒速恒温振荡(37℃，20r/min)。自第1天起每天定时取样(取后补充相同体积的溶剂)，1个月后隔天取样测定，周期共为50d，所取样液过滤后按上述色谱条件进样测定峰面积，以APP主峰面积计算APP植入剂的累积释放率，以累计释放率和时间拟合药物释放方程，根据药物释放方程分析药物释放试验结果。

　　2 结果

　　2.1 APP植入剂的形貌

　　本实验所制备的植入剂是基于MEMS技术的新型植入式可降解微型多腔体给药系统，主要由多微腔结构(载体结构)，封装膜和待释放药物组成(图2)。

　　制备所得的APP植入剂分别为外圆内扇形和外方内六边形，圆形直径为5mm，方形边长也为5mm，壁厚都为50μm，深度为300μm。结果见图3。

　　2.2 APP植入剂的体外释药性能

　　根据上述释放药物测定的结果，两种不同腔体形状植入剂的药物释放曲线见图4。我们分别对不同腔体形状的APP植入剂进行释药模型拟合，得到一系列释放动力学方程，结果见表1。比较各方程中的r，可以看出外方内六边形的APP植入剂累计释放量Q与释放时间t1/2有良好的线性相关性，药物释放动力学方程符合Higuchi方程。

　　3 讨论

　　本实验所制备的植入剂是基于MEMS技术的新型植入式可降解微型多腔体给药系统，它主要由多微腔结构(载体结构)、封装膜和待释放药物组成。多微腔结构和封装膜由可生物降解高分子材料制备，再用封装膜将装入待释药物的微腔进行密封，从而构成单层或多层给药系统。当该系统植入体内后，在生物酶的作用下，药物将随腔壁材料的溶蚀而逐步释放出来。在药物释放完后，剩余的载体材料仍将进一步在体内降解成单体小分子，被体内吸收，不需再经手术取出。

　　根据植入式多腔体微型给药系统的基本释药原理及载体材料，明确了微型多腔体的结构特点。因此，可以综合考虑各种因素，提出相应多腔体贮库式植入剂的制备方法。鉴于所采用的载体材料PLGA是一种热熔性高分子材料，可以采用模塑成型的方法来制备；但是由于载体结构的腔体尺度微小，无法采用常规方法加工制作模具，因而应用MEMS技术来加工微模具就成为本研究的首选途径。

　　封装问题一直是MEMS器件制备的关键问题。通常的MEMS器件键合方法有热键合、阳极键合与其他键合方法。热键合方法通常对玻璃和石英材质刻蚀的微结构使用，阳极键合的方法在玻璃、石英与硅片的封装中采用，其他键合方法有硅酸钠黏结玻璃的低温键合技术等。本MEMS器件，其封装的对象是药物，而不是器件，但由于多腔体微型给药系统封装质量的高低直接影响其释药特性，而且封装时不能使用任何对人体有害的添加剂，并且由于微腔结构的尺度较小，药物填充时稍有不慎就会对封装区域产生污染而导致密封质量下降。本课题曾研究过低温热融封装法，即在恒温箱内，通过将封装温度精确控制在材料的玻璃态转变温度点以下的1-2℃，依靠界面间的分子扩散来实现封装，该工艺的封装质量较好且符合保持药物活性的要求，但缺点是耗时较长、封装效率较低，不适合批量化加工。因此，非常需要研究一种相对快速高效的新封装工艺。基于热键合原理，本文提出一种适用于多腔体微型给药系统封装的热压键合封装方法。此方法依据微型给药系统多腔体的形状设计相应的热压头，并通过施加一定压力，提高热键合的封装质量与效率。其只对载体材料有温度和力的作用，不会影响药物的性质，实验证明，其封装的效果较好，效率较高。

　　实验中比较了APP多腔体贮库式植入剂在不同溶出介质pH6.5的蒸馏水和pH7.4的磷酸缓冲液中的释放速率。实验结果表明，该植入剂在磷酸盐缓冲液中释药效果优于在水中的释放，在磷酸盐缓冲液中均呈良好的释放性能，而在蒸馏水中有明显的突释现象。

　　对于多腔体微型给药系统的释药机理主要为生物降解溶蚀控制释放机理。因此在植入初期，没有药物释放，只有薄膜材料的降解溶蚀发生；当薄膜材料的溶蚀接触到药物处时，此时才有药物被释放出来，此时主要由药物本身的溶蚀扩散特性控制药物释放。以药物累计释放率和时间拟合药物释放曲线结果中可以看出，外方内六边形载体在1个月左右释药的线性度较好，然后释药速率减小，基本平稳释放，在第40天左右达到最大值，释药一直持续了50d；而对于外圆内扇形载体，前5d左右为迟滞阶段，系统基本没有药物释放出来，该阶段实际上是材料吸水降解阶段，很少发生溶蚀；从第5天至第40天为释药阶段，药物开始释放，且累积释放曲线呈S形，此阶段PLGA封装膜出现溶蚀，是药物溶蚀释放阶段，但释药突释严重；第40天后为释后阶段，给药系统的药物基本释放完毕，药物累积释放量趋于稳定。所以外圆内扇形载体结构基本不宜设计成贮库式载体形式。然而外方内六边形多腔型释药载体，具有良好的释药特性，为药物能够长期有效的释药提供了一种新型的基质载体。

　　由于本项实验的模拟释放是在一个封闭的缓冲液介质中进行，体系释放的药物不断积累，直接影响多腔体内药物释放行为，只能在一定程度上反应该控释载体的缓释情况。有关该缓释体系的开发和应用还需进一步研究。

参考文献

　　[1]Shawgo RS， Richards Grayson AC， Li YW， et al. BioMEMS for drug delivery [J]. Curr Opin Solid State Materials Sci， 2002， 6:329334.

　　[2]Tao SL， Desai TA. Microfabricated drug delivery systems: from particles to pores [J]. Adv Drug Deliv Rev， 2003， 55:315328.

　　[3]Hickey T， Kreutzer D， Burgess DJ， et al. Dexamethasone/PLGA microspheres for continuous delivery of an antiinflammatory drug for implantable medical devices [J]. Biomaterials， 2002， 23(1):16491656.

　　[4]Ritger PL， Peppas NA. A simple equation for description of solute release I. Fickian， and nonfickian release from nonswellable devices in the form of slabs， spheres， cylinders or discs [J]. J Controlled Release， 1987， 5(1):2326.

　　[5]Pean JM， Menei P， Morel O， et al. Intraseptal implantation of NGFreleasing microspheres promote the survival of axotomized cholinergic neurons [J]. Biomaterials， 2000， 21(20):20972101.

　　[6]赵卫，王洪明. 高效液相色谱法测定复方感冒灵片中扑热息痛和咖啡因的含量 [J]. 中南药学， 2007， 5(1):5051.