药物载体脂质体和纳米乳液

背景

脂质体是由一个或多个同心脂质双分子层形成的球形自封闭结构，其内部及脂质双分子层之间为水相，液滴直径约为50至5000纳米。脂质体具有生物相容性佳的特性，既能将水溶性（亲水性）药物包封于内部水相腔室，又能将水不溶性（疏水性）药物包封于脂质膜中，这些特性使其成为极具吸引力的药物载体。目前市场上有约十余种脂质体药物，包括抗癌药物多柔比星——既有聚乙二醇化脂质体（Doxil），也有非聚乙二醇化脂质体（Myocet）。该药物在临床实践中被广泛超适应症使用，且已获批用于治疗乳腺癌转移患者的实体肿瘤。

脂质纳米乳液或纳米乳剂是一种复杂的、动力学稳定的油包水型分散体，通过乳化剂的作用进行均质处理而成。在临床应用中，脂质纳米乳液有两大主要用途：1）静脉营养；2）胶体药物载体。

脂质纳米乳液作为药物载体被广泛应用，因为它们能够轻易地容纳亲脂性生物活性化合物，稳定那些容易发生水解的生物活性化合物，并减少强效药物的副作用。此外，脂质纳米乳液是可生物降解的，并且可以使用 HAUPs超声处理器大规模生产。此外，纳米乳液可以通过几乎所有可用的给药途径进行给药，包括静脉给药、眼部给药、鼻腔给药、口服、局部给药，甚至肺部气溶胶化给药。商业上可用的被封装在纳米乳液中的药物包括阿斯利康的迪普瑞文（丙泊酚）、勃林格殷格翰的埃托米达特-利普鲁（依托咪酯）、默克尔的利普塔隆（地塞米松棕榈酸酯）、艾尔建的瑞斯塔西（环孢素 A）以及艾伯特的格恩拉格（环孢素 A）和诺维拉（利托那韦）。

为了评估脂质体和纳米乳剂的毒性和物理稳定性，需测量两个参数：1）平均液滴尺寸（MDS）；2）粒度分布（PSD）。美国药典（USP）采纳了第 729 章，题为“脂质注射用乳剂中的液滴粒度分布”，该章为纳米乳剂设定了两个物理限值：1）MDS 小于 500 纳米（nm）；2）大于 5 微米（um）的脂质液滴的百分比或 PFAT5 小于 0.05%。这对于输液安全性具有重要意义：较大（大于 5 微米）的脂质液滴含量（大于 0.05%）会导致不稳定；此外，静脉注射的直径超过 5 微米的脂质液滴已被证明会引起不良反应，尤其是肺部栓塞。

高振幅超声波生产技术

纳米乳液和脂质体的形成需要强大的剪切力和大量的能量沉积，以便将原始颗粒分解到纳米尺度。提供用于生产纳米乳液和脂质体的实验室和工业规模的高功率超声处理器。这些处理器能够在生产环境中直接实现实验室的成果，从而确保在任何规模下都能获得可重复且可预测的结果。

要高效地制备纳米乳液和纳米脂质体，就需要较高的超声波振幅。所需的剪切力是由超声波空化产生的，它会形成剧烈且不对称的膨胀真空泡，并产生微射流，将原始的油滴和脂质体分散并破碎至纳米尺度。这种高振幅超声波效应已为人所知数十年，且已被广泛研究并成功应用于实验室规模的研究中。然而，在 HAUPs引入之前，现有的所有超声波液体处理器都无法在工业规模上产生所需的振幅。因此，高功率超声波的商业应用仅限于那些低振幅就已足够（清洁、简单脱团聚、混合、宏观乳化等）的工艺中。

为何选择 HAUPs超声波技术？

传统的高功率超声技术必然会导致所有过程要么在小规模、高振幅条件下运行，要么在大规模、低振幅条件下运行。HAUPs使得能够构建出工业规模的超声处理器，这些处理器能够在极高的振幅下运行。这些处理器可以直接扩展，并可用于制药行业高质量含药纳米乳液和脂质体的商业生产。我们的设备体积小巧、成本相对较低，不需要太多的技术支持，湿部部件很少，通常不需要对前体进行特殊的预处理，而且由于高强度超声的抗菌特性，有可能实现自我消毒。

高强度超声波制备的含药纳米乳剂和脂质体示例

左边的表格表明，我们采用超声技术制备的纳米乳液和脂质体能够有效地输送一种极具潜力的疏水性药物——锌酞菁（ZnPC），该药物被广泛用于治疗多种实体肿瘤。

以下两种纳米乳液和脂质体系统是1200 瓦的台式流动式超声处理器制备而成的，该处理器配备了压电换能器、流动式反应腔和全波棒形探头，工作时的超声波振幅为 75 微米：

1）乳液 1（脂溶性乳液）：由大豆油（10%）、L-α-磷脂酰胆碱，IV-S 型（1.2%）、甘油（2.25%）、水（86.55%）组成的大豆油水相纳米乳液

2）乳液 2：由大豆油（10%）、吐温 80（8.7%）、司盘 80（1.3%）、水（80%）组成的大豆油水相纳米乳液

3）脂质体：L-α-磷脂酰胆碱，IV-S 型（2.4%）、磷酸盐缓冲液（97.6%）。我们还制备了含有 0.05 毫克/毫升锌磷酸钙（ZnPC）的乳液 1 和乳液 2，其中乳液 1 和乳液 2 中的 ZnPC 均在初步溶解于乙醇（最终乙醇浓度不超过 2%）后加入，而乳液 2 中的 ZnPC 则直接加入油相。为了检验过滤对液滴大小的影响，还使用 0.45 毫米滤膜对乳液 2 进行了过滤。从表格中可以看出，所制备的纳米乳液和脂质体的各项参数均完全符合美国药典的要求。对于乳液 1、2 和脂质体，其他最重要的结果包括：

1）向乳液 1 和 2 中添加乙醇不会显著改变液滴大小；

2）经过 0.45 毫米滤网过滤和未经过过滤的乳液 2 的液滴大小几乎相同；

3）含有锌磷酸钙的乳液 1 和 2 的吸光度和荧光光谱与纯大豆油中锌磷酸钙溶液的吸光度和荧光光谱一致；

4）吸光度和荧光光谱测量显示，锌磷酸钙的掺入系数接近 100%（扫描电子图像也证实了水相中没有锌磷酸钙晶体）。