壳聚糖载药微球的制备和体外释放研究

罗华丽;臧剑甬;张秀娟

【摘 要】以壳聚糖(CS)和盐酸左氧氟沙星(LVFX)为原料,通过乳化交联法制备CS载药微球,应用显微镜、扫描电镜考察载药微球微观形态,建立恒温恒速流动药物溶出系统检测微球中药物体外释放特性和影响因素.结果发现:微球理化特性受壳聚糖脱乙酰度、壳聚糖醋酸溶液浓度、交联剂用量等工艺条件影响,微球载药量与壳聚糖降解程度、CS与LVDX配比等因素有关,所制得载药微球体外药物缓释性能良好.%Using Chitosan and Levofloxacin,Chitosan microsphere is prepared by crosslinking emulsification process, and the physical and chemic property of Chitosan microsphere is examined through such equipments as microscopy and SEM, and the drug releasing system with constant temperature and velocity has been established in order to test drug-releasing property and factors. The results have been discovered that the physical and chemic property of microsphere depends on such factors as acetic acid concentration, the degree of deacetylation of Chitosan, Chitoan concentration,crosslink reagent dosage and so on and the drug-loaded content is influenced by such factors as Chitosan degradable degree and the ratio of CS/LVFX, and the drug-releasing property in vito is good. 【期刊名称】《河南科学》 【年(卷),期】2011(029)001 【总页数】5页(P20-24)

【关键词】壳聚糖;盐酸左氧氟沙星;微球;缓释 【作 者】罗华丽;臧剑甬;张秀娟

【作者单位】烟台职业学院,食品与生化工程系,山东,烟台,264670;烟台职业学院,食品与生化工程系,山东,烟台,264670;烟台职业学院,食品与生化工程系,山东,烟台,264670 【正文语种】中 文 【中图分类】O621

壳聚糖（Chitosan，简称CS）又称可溶性甲壳质、甲壳胺或几丁聚糖，是自然界唯一碱性多糖，无毒且具有体内生物降解性和生物相容性[1]，化学名为（1，4）－2－氨基－2－脱氧－β－D－葡萄糖，结构类似纤维素，如下图所示： 盐酸左氧氟沙星（Levofloxacin，简称LVFX）是第三代氟诺酮类广谱抗菌药，作用于细菌DNA旋转酶，对大多数革兰氏阴性菌均有较强的抗菌活性，适用于上下呼吸道感染症、上下尿路感染症、肠道感染症、皮肤软组织感染症及外科和五官科等领域的感染均有效，且不良反应低.目前，LVFX只开发出片剂和针剂，由于盐酸左氧氟沙星生物半衰期小于6小时，体内血药浓度变化幅度较大，体内生物利用率度较低[2-3].

壳聚糖缓释盐酸左氧氟沙星微球在维持血药浓度水平，减少给药次数，降低药物毒性，提高药物疗效等方面具有重要作用，为临床治疗提供了一种新剂型.本文采用乳化交联法合成壳聚糖载药盐酸左氧氟沙星微球，考察原材料、合成工艺等对微球制备工艺，并对微球载药性能进行了评价. 1.1 实验材料及仪器

CS（济南海得贝海洋生物工程有限公司，脱乙酰度85%、90%和95%，水溶性壳

聚糖，壳寡糖）；盐酸左氧氟沙星（原药，浙江京新药业股份有限公司）；液体石蜡、异丙醇、石油醚（分析纯，天津天大化工实验厂）；戊二醛

（glutaraldehyde，简称GL，50%溶液，天津科密欧化学试剂开发中心）；Span80（国药集团化学试剂有限公司）；电磁搅拌器（85－2，巩义市英峪予华仪器厂）；恒温电磁搅拌器（DF－101S，巩义市英峪予华仪器厂）；热式偏光显微镜（Olympus BX51，自然光路下观察）；扫描电镜（SEM，S2250，英国剑桥）；紫外分光光度计（UV－4100，优尼柯上海有限公司）；药物溶出仪（黄海仪器厂）等.

1.2 未载药微球的制备

将适量的液体石蜡与Span80搅匀，按一定比例加入CS醋酸溶液，在室温下经电磁搅拌成为稳定的乳化体系，随后添加一定量的戊二醛交联固化，反应完全后分别用异丙醇和石油醚洗涤，离心分离后用微孔过滤器过滤，即得浅黄色微球. 1.3 载药微球的制备

将LVFX按一定比例加入到CS醋酸溶液中搅匀后，用注射器滴加到液体石蜡与Span80混合体系中，经搅拌成为稳定的乳化体系，随后加入一定量的戊二醛交联固化，反应完全后用异丙醇和石油醚洗涤，离心分离后用微孔过滤器过滤，即得颜色较深的载药微球. 1.4 微球载药量的测定

称取一定量的载药微球，加入到100 mL 0.1 mol/L盐酸中，水浴60℃，剧烈搅拌6 h以上.经微孔过滤器过滤得续滤液，取续滤液5 mL定容至50 mL容量瓶中，使用紫外分光光度计在293 nm处测定吸光度.根据LVFX的标准曲线，计算LVFX的浓度及含量. 1.5 显微镜观察

取一定乳液中的微球和干燥后的微球，分别用热式偏光显微镜在自然光路下观察微

球的形态，并根据标尺量取粒径及统计出粒径分布.

热式偏光显微镜，自然光路不加热时观察，利用显微镜自带标尺对微球直径进行测量，微球粒径计算样本至少200个，参照下述公式（Di单个微球粒径，n微球个数）计算平均粒径D，DP表示分散度[4]. 1.6 扫描电镜（SEM）测定

将样品均匀撒在样品平台上，用导电胶固定后溅金，置于样品平台上进行观察. 1.7 体外释放

用转篮法[5]测定载药微球药物溶出曲线.具体操作：称取一定量载药微球于转篮内，水浴37±0.5℃，转速 50 r·min－1. 溶出介质在 2 h 内是人工胃液，在 2～12 h 为人工肠液. 在 1，2，4，6，8，10，12 小时分别取样1 mL，并同时补加同体积的同种溶出介质，定容至50 mL，于293 nm处测定其紫外吸光度A，由标准曲线计算累计溶出百分率. 2.1 CS载药微球制备工艺优化

2.1.1 壳聚糖脱乙酰度优化 采用脱乙酰度85%，90%和95%壳聚糖制备未载药微球，由表1可见，随着脱乙酰度增大，壳聚糖分子链上氨基增多，在醋酸溶液中形成的聚电解质分子主链上带正电荷的铵离子较多，使壳聚糖分子内和分子间氢键解离更多，易溶于水.聚电解质分子链上亲水离子越多，乳液液滴和连续介质之间界面张力越小，同等分散条件下所得乳液液滴粒径越小.如表1所示，95%脱乙酰度壳聚糖微球平均粒径50.1 μm且分散度0.40，相对85%和90%壳聚糖所制得微球，平均粒径较小且更均匀.考虑到95%和90%脱乙酰度壳聚糖所制备微球平均粒径和分散度相差不大，从节约成本角度考虑，本研究选择90%脱乙酰度壳聚糖作为载药基材.

2.1.2 壳聚糖醋酸浓度优化 分别配制质量浓度为0.1、0.2、0.3 和 0.4 g·L－1壳聚糖醋酸溶液，由图 1 可见质量浓度0.3 g·L－1壳聚糖醋酸溶液制得微球圆整，大

小适中，粒径分布较均匀.

由表2可知，鉴于反应速度、产量、粒径大小和分散度等因素，为得到粒径适当、分布均匀且产量较多的壳聚糖微球，确定壳聚糖醋酸溶液质量浓度 0.3 g·L－1. 2.1.3 Span80乳化剂用量优化 液体石蜡体积20 mL，乳化剂用量分别按照液体石蜡体积4%、6%和8%制备壳聚糖微球.由表3可见，随着Span80用量增加，微球粒径逐渐减小且粒径分布较窄.这是因为Span80可降低体系表面张力，在一定外力分散作功下，表面张力越小所形成微球数越多，且微球粒径越小.所以，优选Span80为油相体积的8%.

2.1.4 油水相体积比优化 油相（O）与水相（W）体积比（简油水比）及油相粘度，是影响乳液稳定性的重要因素.

分别采用油/水比为1、2/1和3/1，液体石蜡为油相，0.3 g·L－1壳聚糖醋酸溶液为水相，制备CS微球.如表4所示，油水比3/1时制备微球为佳，平均粒径为（123.1±4.0）μm，分散度0.50.

2.1.5 交联时间优化 保持其他条件不变，调节交联反应时间为 0.5、1.0、2.0 和 3.0 hr，分别制备未载药微球.由表5可见，交联时间短时微球成球性变差，时间过长则粒径分布变大.这是由于壳聚糖氨基与戊二醛醛基交联需一定时间，交联反应发生完毕后再延长时间，会有粒子间交联聚并使得微球粒径分散度变大，优选交联时间1.0 hr.

2.1.6 LVFX/CS质量比优化 由SEM图片（图2）观察载药微球，可以看到载药微球表面有许多微孔，随着LVFX/CS质量比的加大，微球表面也被药物所覆盖且载药量大大提高（图3）.可见改变LVFX/CS质量比是有效提高载药量的方式之一.分别按LVFX/CS质量比为1/1.5，1/1，1.5/1，2/1，3/1来制备微球进行载药量的测定.LVFX/CS质量比为3/1时载药量最大为17%，是LVFX/CS质量比为1/1.5时载药量2.7%的6.3倍，优选LVFX/CS质量比为3/1.

综上，CS载药微球工艺主要参数为：90%脱乙酰度壳聚糖、壳聚糖醋酸质量浓度0.3 g·L－1，Span80为油相体积的8%，油水相体积比3/1，交联时间1 hr，LVFX/CS质量比为3/1.

2.2 改性壳聚糖载药微球水解、氧化降解时间优化

使用20%体积比浓度的醋酸溶液配置3%的壳聚糖醋酸溶液，放入60℃水浴中水解3 h、6 h和12 h，制备壳聚糖载药微球，结果发现其载药量依次为8.6%，16.0%，6.9%，即载药量在水解6 h时达到最大，而水解时间越长反而载药量降低.

配制100 mL含有1 mL浓盐酸，2.5 mL 3%H2O2的CS醋酸溶液，放置数小时进行氧化降解.分别用氧化降解3 h、6 h、12 h和24 h的CS醋酸溶液，LVFX/CS比为3/1制备壳聚糖载药微球.进行紫外吸光度测定并根据标准曲线计算其载药量依次为5.6%、8.8%、12.1%和9.9%，即氧化降解12 h时载药量达到最大，同样氧降时间增长反而载药量降低.

最终确定制备改性壳聚糖载药微球，优选水解时间为6 h或者氧化降解时间为12 h.

2.3 载药微球的体外释放曲线

采用LVFX/CS比为1.7/1来制备水解改性壳聚糖载药微球，其药物释放曲线（图5）与置于透析袋中LVFX纯品的胃液溶出曲线（图4）对比：载药微球在人工胃液中1 h时药物累计释放率达到35%，在1 h至2 h，仅释放了总药量的2%；在人工肠液中2 h至4 h内释放了总药量的15%左右，药物的释放速度有所减慢，到12 h体外溶出累计释放度仅达52%，适于作缓释给药；在人工胃液中释放曲线斜率高于在人工肠液中释放曲线斜率，说明LVFX在胃液中释放速度快于在肠液中释放速率.

3.1 CS载药微球缓释机制[6]

CS微球对LVFX缓释作用首先是因为延缓模型药物的溶解，微球的溶胀是一个从外到内的过程，因而药物的溶解和释放也是从外到内的进行.其次，CS微球同时会抑制药物在微球中扩散，由于LVFX与CS缓释基材间存在的电荷作用、范德华力、氢键等相互作用，使得LVFX在微球中的扩散速度减慢. 3.2 水解、氧化降解改性壳聚糖载药微球探究

经水解6 h或氧化降解12 h的壳聚糖载药微球的载药量远高于水解或氧化降解时间更短或更长的壳聚糖载药微球的载药量.这是由于更短时间的水解或氧化降解改性壳聚糖的空间结构紧密，不利于LVFX在微球中的扩散、包载药物不充分从而载药量不大；而过长时间的水解、降解作用，又使得壳聚糖分子链被打断得过于严重，微球结构过于疏松而无法负载大量的药物，使得载药量下降，同时表现出药物释放速度加快，缓释作用相对降低.

综上所述，CS载药微球的制备工艺参数宜为：水解时间6 h或氧化降解时间12 h的脱乙酰度90%壳聚糖、壳聚糖醋酸质量浓度0.3 g·L－1，乳化剂占液体石蜡体积的8%，油水体积比3/1，LVFX/CS质量比3/1，在室温25℃条件下，经中速搅拌，交联反应1 h，可制备粒径分布较窄的CS载药微球，其载药量达17%，药物缓释曲线较好.

【相关文献】

［1］ 徐榕青，郑 梅，王诤毓，等.壳聚糖的初步稳定性研究［J］.海峡药学，2000，12（4）：10-11.

［2］ 邵 强，张玉海，陈永和，等.左氧氟沙星治疗泌尿道感染的临床研究［J］.中国新药杂志，1999，8（1）：35-36.

［3］ 徐志豪，刘富光，王选锭，等.盐酸左氧氟沙星治疗呼吸、泌尿系统感染多中心随机对照临床研究［J］.中国新药杂志，2000，10（9）:702-704.

［4］ 刘利萍，李 苹，吴泽志，等.5－Fu壳聚糖/丝素复合磁微球的制备及体外性质研究［J］.中国药学杂志，2003，38（10）：774-776.

［5］ 国家药典委员会.中国药典（二部）［M］.北京：化学工业出版社，2000：447. ［6］ 朱盛山.药物新剂型［M］.2版.北京：人民卫生出版社，1998：522-526.