聚合物 药物 制备工艺 附加剂

聚合物药物制备工艺附加剂——解析影响微球中多肽类药物释放四大因素来源：《中国医药报》作者：2006-9-21摘要: 近年来，为了克服生物大分子（蛋白、多肽类）药物半衰期短、稳定性差及口服难以吸收的缺点，药学工作者把目光聚集在该类药物长效制剂的开发上。

目前，用聚乳酸类生物可降解聚合物，将生物大分子药物包被成微球，通过肌注或皮下给药，使药物在体内缓慢释放已成为开发此类药物长效剂型的一个......近年来，了克服生物分子（蛋白、肽类）药物半衰期短、稳定性差及口服难以吸收的缺点，药学工作者把目光聚集在该类药物长效制剂的开发上目，用聚乳酸类生物可降解聚合物，将生物大分子药物包被成微球，通过肌注或皮下给药，使药物在体内缓慢释放已成为开发此类药物长效剂型的重要发展方向。

除了亮丙瑞林、重组人生长激素的微球制剂已被批准上市外，目前有多蛋白、多肽类药物的缓释微球正处于研究阶段。

多微球呈典型的三相释放特性，即突释相、时滞相和缓释相，而为了达到一定的疗效,通常需要药物能够从微球中缓慢而又连续的释放，以维持血药浓度在治疗窗内，因此如何减少突释，消除不释放期一直是生物大分子（蛋白、多肽类）药物微球制剂的研究重点之一。

本文广泛集纳了国内外此领域的研究进展，从聚合物、药物、制备工艺和附加剂四个方面介绍了影响蛋白、多肽类药物从微球中释放的因素，论述详尽，材料丰富，相信会给读者带来收获。

——编者按■聚合物的降解速度直接影响药物释放聚乳酸类高分子材料包括聚乳酸（PLA）和聚乳酸-聚羟基乙酸嵌段共聚物（PLGA），因其具有良好的生物相容性及安全性，已被美国食品药品管理局（FDA）批准为可注射用高分子材料。

研究已经证明，应用些材料包被生物大分子药物较传统治疗途径有许多优势，例如能够缓慢释放活性物质，具有靶向作用，延长药物的半衰期，增加体内生物利用度等。

微球中的药物释放通过两种机制，即扩散机制和降解机制：前者是溶液经微球的孔隙进入微球内部，溶解药物后扩散到释放介质中，微球表面附着的药物溶解及扩散是造成突释效应的主要因素；后者是随着聚合物的降解，微球的骨架逐渐溶蚀，使药物释放出来，此过程有药物的溶解及扩散。

由此可以看出，聚合物的降解特性直接影响药物的释放。

PLA及PLGA是以乙交酯和丙交酯为单体缩聚而成的，其降解过程有4步：水合作用，初级降解，次级降解及溶蚀作用。

水性介质首先渗透到聚合物内部，使得聚合物的结构变得松散，玻璃化温度（Tg）降低；初级降解主要是聚合物的水合部位水解，使得聚合物的相对分子质量逐渐减小，机械强度下降；在次级降解阶段,聚合物的链状结构遭到破坏；在最后阶段聚合物片断进一步水解为可溶性的分子。

聚乳酸类材料的降解速率：PLGA（DL）＞PLA（DL）＞PLA（L）。

目前的研究证明，聚合物的组成（乙交酯与丙交酯的比例）和聚合物的结构及相对分子质量都是影响聚合物降解的因素。

◆丙交酯比例减小聚合物降解加快对一系列不同相对分子质量及不同组成的PL鄄GA所做的体外释放实验证明，具有相同相对分子质量而组成不同的PLGA随着分子中丙交酯比例的减小，降解速率加快，PLGA（50∶50）的降解速率最快。

由于丙交酯分子中甲基的存在阻碍了酯键的水解，降低了聚合物的亲水性，其降解速率变慢。

由于乙交酯的亲水性高，PLGA中乙交酯比率较大时，聚合物的降解速度快，但当乙交酯的含量大于50%时，聚合物的油溶性变差，不溶于大多数有机溶剂，无法用于制备微球。

研究证明，醋酸亮丙瑞林缓释微球在使用相对分子质量为14000的PLGA（75∶15）为微球基质时，皮下注射后药物可持续释放1个月；当使用相对分子质量为15000的PLA为微球基质时，药物可在体内持续释放达3个月。

而体外的实验则发现，超氧化物歧化酶（SOD）PLA微球中的SOD，53天后累积释放不到20%；而它的PLGA（50∶50）微球中的SOD在53天后完全释放。

◆相对分子量与降解速度成反比如果单纯从材料本身考虑，聚合物的相对分子质量越大，分子结构排列越整齐，生物降解速度越慢，这已被众多的研究证明。

国外学者研究了抗可卡因接触反应抗体（15A10）的PLGA微球，实验选用了两种不同相对分子质量的PLGA（50∶50），体外释放表明，采用高相对分子质量（100000）PLGA（50∶50）制备的微球，抗体在10天内的累积释放不到5%；而采用低相对分子质量（10000）的聚合物可明显改善抗体的释放特性，累积释放可达15%。

还有研究发现，使用相对分子质量为12000的PLGA（50∶50）制备的降钙素微球其体内外释放速度均快于相对分子质量为30000的PLGA（50∶50）微球。

为了改变微球的释放性质，常使用不同相对分子质量的PLGA的混合物制备微球。

研究人员制备了粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-GSF）的PLGA微球，体外释放实验表明，高相对分子质量（40400）的PLGA（50∶50）微球在1周内几乎不释放，而采用相对分子质量为40400，22300的PLGA（50∶50）和相对分子质量为6100的PLA（三者的比例为60∶20∶20）制备的微球可以持续释药两周，几乎没有突释效应。

◆加入亲水基后水解加速为了改变聚合物的释放特性，使药物释放过程易于控制，常在聚合物结构中引入亲水性官能团，如羟基、羧基或PEG。

这些亲水性基团的引入可以明显地改变聚合物的生物降解性质，增强聚合物的水合作用，加速水解过程。

研究发现，采用不同结构的PLGA制备的微球中重组人胰岛素样生长因子Ⅰ（rhIGF-Ⅰ）的释放有显著性差异。

研究人员观察了两种PLGA（50∶50），Resom-er RG502和Resomer RG502H，相对分子质量均为12000，他们发现以RG502制备的微球rhIGF-Ⅰ24小时内的突释达48.8%，以后每天的释放率小于1%；而以RG502H制备的微球rhIGF-Ⅰ24小时内的突释只有25.8%，每天的释放率可达3.5%。

RG502的分子是烷基末端，而RG502H则是羧基末端，RG502H显示出了好的释放特性，也就是说聚合物亲水性的差异造成了微球释放特性的不同。

由于烷基末端的存在，RG502在有机溶剂中溶解性能好，在微球制备过程中蛋白颗粒易迁移到微球表面，造成了很高的突释效应，然而由于RG502的亲水性差，在释放过程中水分摄取率低，微球骨架降解缓慢，造成rhIGF-Ⅰ释放缓慢。

而RG502H则是因其亲水性高，生物降解速度快，rhIGF-Ⅰ可以持续释放并在30天内释放完全。

研究人员制备了rhGH的PLGA微球，对比后发现，同相对分子质量羧基末端的PLGA微球体外降解比烷基末端的快2～3倍，体内降解速度快3～4倍。

研究人员制备了一系列REG与PLGA（50∶50）的共聚物（PEG-PLGA），分别以PLGA和PEG-PLGA为微球基质研究了促性腺激素释放激素拮抗剂Teverelix微球的释放特性。

体外释放实验表明，载药量为8%的PLGA微球在15天内几乎不释放，而PEG-PLGA微球的释药量可达15%；载药量为25%的PLGA微球在15天内可释放30%，而PEG-PLGA微球的释药量可达60%。

◆蛋白吸附导致药物释放不完全高分子材料的疏水性可能引起蛋白吸附，从而导致蛋白质的聚集及从PLGA微球中体外释放不完全。

研究表明，由于溶菌酶与PLGA链末端羧基的静电相互作用，溶菌酶经历了非特异性吸附和非共价聚集，从而导致溶菌酶从PLGA微球中不释放。

国外学者也发现破伤风毒素在体外的不完全释放的部分原因是由于PLGA和玻璃瓶对破伤风毒素的吸附作用。

他们将破伤风毒素与牛血清白蛋白（BSA）一起包被，可使其在体外释放更完全，在释放介质中加入BSA可显著减少聚合物和玻璃器对破伤风毒素的吸附。

实验证明，rhIGF-Ⅰ可与PLGA的羧基末端结合，能够显著减少突释。

■药物载量和稳定性值得关注近年来的研究证明，不但聚乳酸类聚合物本身的性质直接或间接地影响药物释放，微球所包被的多肽类药物量的多少，以及药物本身的稳定性也会影响药物的释放。

◆药物不稳定延缓释放生物大分子药物的稳定性差，在微球的制备过程中，温度、剪切力及油水界面等都会影响药物的稳定性，特别在释放过程中，蛋白类药物极易在微球内部聚集成为不溶性沉淀而影响药物的释放。

研究者发现，无论采用复乳化-溶剂蒸发法（W/O/W）还是乳化-溶剂蒸发法（S/O/W），使用高相对分子质量的PLGA（Resomer RG504）或低相对分子质量的PLA（Resomer L104）制备的胰岛素微球，体外释放均缓慢且不完全，30天内的累积释放皆小于30%。

他们对未释放的药物进行分析发现，仅有11%的胰岛素保持了其完整性，22%形成了二聚体，超过50%形成了多聚体。

现在已知道，聚合物水解致使微球内部pH值降低是造成药物不稳定的主要原因。

为了克服这种不利的酸性环境，研究人员在PLGA基质中尝试加入了难溶性的弱碱，如Mg(OH)2，ZnCO3等，成功地稳定了基质中的BSA，显著促进了BSA的释放。

◆载药量越高突释量越大微球的载药量高则突释大，累积释放相应较多，这是因为载药量高则药物易在微球表面富集，在释放时形成水溶性通道可加速药物的释放，同时微球内外较高的浓度梯度促使微球内部的药物向外扩散。

对FITG-albumin的PLGA（Resomer RG503H）微球进行的荧光实验表明，载药量为7%的微球，FITC-albumin均匀分布在微球内部；载药量为30%的微球，蛋白集中分布在微球的外层区域，10天内的累积释放分别为20%和70%。

对不同载药量的rhIGF-ⅠPLGA（Resomer RG502H）微球的体内、外释放行为的研究证明，载药量为20%的微球突释及累积释放都显著高于载药量为4%的微球。

■附加剂对药物释放的影响需深入研究在微球的制备过程中，常常要加入多种附加剂来保持蛋白、多肽类药物的稳定性、提高包封率或便于成球等。

常用的附加剂有多元醇类（如甘露醇、海藻糖、山梨醇等），非离子表面活性剂（如聚山梨酯20，Span-80，F-68等），大分子化合物〔人血清蛋白（HSA），聚乙二醇（PEG），羟醛-β-环糊精（HP-β-CD）〕等，这些物质都可能影响微球的释放特性。

但从目前来看，其对药物释放影响的机制尚不十分明了，有待深入研究。

研究显示，非离子表面活性剂的加入可以增加微球的亲水性，有助于药物的释放。

国外研究人员研究了表面活性剂对降钙素（CT）的PLGA微球体内释放行为的影响，在内水相加入聚山梨酯80或油相加入Span-60。

体内试验表明，未加入表面活性剂的微球突释后的释放率为每天0.66%，出现了较长时间的时滞期；含有表面活性剂的微球可持续释放达7周，后继释放率为每天1.33%，由于表面活性剂可以稳定初乳使多肽均匀地分布在微球的骨架中，同时防止聚合物对CT的吸附，有利于释放。