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Research progress and thinking on solidification nanosuspensions drug delivery system of Chinese materia medica

中药固体化纳米混悬给药系统的研究进展与思考



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 4 期 2012 年 4 月 ·625·
·中药现代化论坛·
中药固体化纳米混悬给药系统的研究进展与思考
岳鹏飞,万 晶,胡鹏翼,郑 琴,王 勇,杨 明*
江西中医学院 现代中药制剂教育部重点实验室,江西 南昌 330004
摘 要:纳米混悬给药系统为改善难溶性中药成分的溶解度和生物利用度提供了一条新的途径。研究具有再分散性能的固体
化纳米混悬给药系统,是实现纳米混悬系统稳定化的理想选择,然而,固体化再分散后是否仍呈纳米状态,能否保持良好的
再分散性,仍然是亟待解决的关键科学问题。主要综述了中药纳米混悬系统固体化的研究现状,并分析了纳米混悬系统固体
化及其再分散稳定性的研究策略,以期“抛砖引玉”,进一步促进中药纳米混悬给药系统制剂理论的完善与发展。
关键词:纳米混悬给药系统;固体化;再分散性;中药;纳米技术
中图分类号:R283.3 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2012)04 - 0625 - 05
Research progress and thinking on solidification nanosuspensions drug delivery
system of Chinese materia medica
YUE Peng-fei, WAN Jing, HU Peng-yi, ZHENG Qin, WANG Yong, YANG Ming
Key Laboratory of Modern Preparation of TCM, Ministry of Education, Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine,
Nanchang 330004, China
Abstract: Nanosuspensions (NS) drug delivery system is used as a novel approcah to improve the solubility and bioavailability of
poorly soluble ingredients in Chinese materia medica (CMM). Studying on solid redispersibility nanosuspension drug delivery system
is the main choice for stabilization of nanosuspension system. However, whether solid is still in nano state after redispersing or can
keep good redispersibility is an urgent scientific point. This paper reviews the research status of nanosuspensions system solidification
and analyzes the research strategy of nanosuspensions system solidification and redispersion stability in order to “initiate” further
investigations and studies to promote and develop the theory of CMM nanosuspension drug delivery system.
Key words: nanosuspensions drug delivery system; solidification; redispersibility; Chinese materia medica (CMM); nanotechnology

中药中许多活性成分为难溶性药物,因溶解度
低而使用受到限制,如芦丁、槲皮素、葛根素、黄
芩苷、黄芩素、柚皮素、齐墩果酸等。而提高难溶
性药物的溶解度和生物利用度一直是药剂学研究的
一个热点与难点[1]。
相比化学药,中药有效成分或部位给药剂量相
对较大,且具有处方比例高,药物理化性质复杂的
特点,要求药物传递系统必须具有高载药能力,且
适用范围广,受药物性质影响小。而目前的中药新
型药物传递技术如脂质体、固体分散体、环糊精包
合物、纳米粒等方法可以提高药物溶解度和生物利
用度[2-3],但均存在载药量低、制备工艺复杂等问题,
而且这些技术要求药物必须具备特定的物理化学性
质,如环糊精包合物需要药物分子大小合适等,使
常规纳米技术在中药制剂中的应用受到极大限制,
迫切需要寻找符合中药特点的载药量高、适用范围
广的药物传递系统。而纳米混悬(nanosuspension,
NS)给药系统为改善难溶性成分的溶解度和生物利
用度问题提供了新的途径。
1 纳米混悬给药系统的研究现状
1.1 纳米混悬给药系统的优势
纳米技术(nanotechnology)与药学相结合,改

收稿日期:2011-09-21
基金项目:国家自然科学基金资助项目(81102821)
作者简介:岳鹏飞,男,硕士,讲师,主要从事药物新剂型与新技术研究。E-mail: ypfpharm@126.com
*通讯作者 杨 明 E-mail: yangming16@126.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 4 期 2012 年 4 月 ·626·
善药物的理化性质,从而衍生出了纳米药物,即药
物与载体辅料制成粒径为 1~1 000 nm 的载药粒子
(如纳米粒、纳米脂质载体、纳米乳)或纳米晶体
(nanocrystals),前者属载体型纳米药物制剂[4-6],制
备工艺复杂,载药量较低,难以满足药物成分复
杂,处方量大的要求;后者属于非载体型纳晶分
散体系[7-9],载药量可接近 100%(图 1)。
纳米混悬系统或者纳晶是一种普遍适用于难溶


图 1 纳米晶体与聚合物纳米粒、纳米乳、固体脂质纳米粒、纳米脂质等纳米体系的基本结构对比
Fig. 1 Comparison on basic structures between nanocrystals and nanosystems like polymer nanoparticles,
nanoemulsion, solid lipid nanoparticles, and nanoliposome
性药物的制剂形式,该剂型是加入适宜表面活性
剂的纳米分散体系,不含其他载体材料;处方简
单、制备快速,药物以纳米状态高度分散,比表
面积大,提高了药物的可润湿性、饱和溶解度及
溶解速度[10];可增强与生物膜的黏附性,延长胃
肠道的黏附时间和滞留时间,有效地提高药物生
物利用度[11];并可广泛应用于各种给药途径(口
服、静注、肺部、经皮和眼部给药等)制剂的制
备[12];若对药物纳米结晶进行表面修饰还可以选
择性靶向某些特定部位,如脑或骨髓等组织,具
有广泛的应用前景[13]。
1.2 混悬给药系统稳定性差已成为制约纳米混悬
给药系统发展的瓶颈问题
纳米混悬给药系统属热力学与动力学不稳定体
系,物理稳定性差,其在储存中经常会产生晶体长
大和粒子聚集、沉降的现象(图 2)。纳米粒的产生
过程需消耗自由能,因而粒子有自动聚集以降低体
系表面能的趋势,粒子相互接触碰撞的机会增加,
同时粒子间存在较强的相互吸引力,粒子很容易发
生不可逆聚集以降低其表面能;且纳米混悬液体制
剂携带服用不方便,严重制约纳米混悬给药系统的
应用与推广[14]。
2 具有再分散特点的固体化纳米混悬给药系统是
解决纳米混悬给药系统稳定化的理想选择
纳米混悬给药系统通过冷冻干燥、喷雾干燥将
其转化成药物粉末或进一步加工成固体制剂形式,

图 2 贮存过程纳米混悬给药系统晶体长大、粒子聚集与沉
降的不稳定转变
Fig. 2 Unstable transition of crystal growth, particle
accumulation, and settlement of nanosuspen-
sions drug delivery system during storage
如干粉混悬剂、胶囊、片剂等,一方面可克服混悬
系统热动力不稳定状态,以提高系统稳定性[15];另
一方面方便患者携带和使用,纳米混悬固体化制剂
进入人体后,在胃肠蠕动及胃肠液润湿作用下可重
新自分散或再分散成纳米状态,从而可以提高药物
的溶解度和生物利用度(表 1)。因此,进行固体再
分散纳米混悬给药系统( solid self-dispersion
nanosuspension,SSDNS)研究,将为该系统产业化
打开新的突破口。
3 SSDNS 是否仍呈纳米稳定状态是关系纳米混悬
制剂固体化成败的关键
如图 3 所示,纳米混悬固体化制剂只有服用后
在胃肠液再分散仍呈纳米混悬状态,才能提高药物
的可润湿性、饱和溶解度及溶解速度。若其遇到胃
肠液后结块聚合,就失去了纳米化和固体化的意义,
聚合物纳米粒 纳米乳 固体脂质纳米粒 固体脂质载体
载药量接近 100%
纳米晶体
药物
载药量远远小于 100%
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表 1 已开展的中药固体化纳米混悬给药系统的相关研究实例[16-20]
Table 1 Research examples of NS drug delivery system of CMM
固体化纳米混悬系统 固体化方式 剂 型 性 能
芦丁纳米混悬系统 冷冻干燥 片剂 相比原料药,体外释放度评价表明 30 min 释放 70%以上,可迅速溶出
齐墩果酸纳米混悬系统 冷冻干燥 冻干粉 相比原料药,纳晶溶解度提高 6 倍;保肝作用显著增强
槲皮素纳米混悬系统 冷冻干燥 冻干粉 相比原料药,纳晶溶解度提高 70 倍;生物利用度提高了 1.5 倍
冬凌草甲素纳米混悬系统 冷冻干燥 冻干粉 相比原料药,体外释放 5 min 释放 90%;生物利用度提高了 2 倍
黄芩素纳米混悬系统 真空干燥 干粉 相比原料药,生物利用度提高了 1.37 倍


图 3 纳米混悬固体化制剂固化-再分散过程
Fig. 3 Solidification-redispersion of NS solidification preparation
也就不能达到纳米混悬给药的效果。因此,再分散
良好的纳米混悬给药系统固体化研究已备受国际上
广泛关注。Müeller 等[21]采用喷雾干燥技术制备纳
米混悬剂,Rao 等[22]采用冷冻干燥技术制备固化纳
米混悬剂,再分散形成的混悬液粒径明显变大,推
测固化过程粒子可能产生了聚合。van Eerdenbrugh
等[23-26]根据毛细管压力理论推测,在干燥过程中纳
米粒聚合不可避免,粒子聚合的趋势主要是化合物
粒子的表面疏水性性质所决定,干燥过程破坏更多
的是疏水性化合物的溶解性能,因此如何改变纳米
粒表面的疏水性能至关重要。
总之,纳米混悬给药系统固体化后再分散是否
还呈纳米混悬状态,纳米化特征有无“质”的改变,
是关系纳米混悬制剂固体化成败的关键问题。纳米
混悬给药系统固体化的研究还处于起步探索阶段,
影响纳米混悬给药系统固体化再分散性的关键因素
与机制研究,仍然是药剂学研究的难点。
4 纳米混悬给药系统固体化及其再分散的研究探
索与思考
在前期研究工作的基础上,本课题组认为克服
纳米混悬给药系统的“固化损伤”,维持良好的润湿
解聚能力,是解决SSDNS再分散稳定性问题的关键。
4.1 纳米混悬剂是化合物与稳定剂的有机整体
其性质应同时受分子堆积性能和分子结构的
影响,而不是某单一分子(图 4),纳米混悬给药
系统固体化再分散性能与难溶性药物成分的理化
性质(相对分子质量、熔点、logP、密度等)可能
存在联系。

图 4 SSDNS 的结构
Fig. 4 Structures of SSDNS
4.2 如何固化是 SSDNS 再分散的前提
纳米混悬给药系统固体化过程随着水分的散
失,存在“固化损伤”作用,即粒子之间发生聚合、
团聚、增长等奥斯瓦尔德熟化(Ostwald ripening)
转变,这可能与纳米粒粒子间的表面张力(γ)、内
药物
稳定剂 水
高压均质
干燥固化 遇水再分散
纳米混悬 固化制剂 纳米混悬
药物晶体
稳定剂
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 4 期 2012 年 4 月 ·628·
聚功(Wc)、疏水性质等界面效应有关。因而,控制
纳米粒的粒径大小,控制固化工艺因素(干燥的方
式和参数);或固化过程加入保护剂,如表面活性剂、
支架剂或电解质等,可降低粒子的内聚功,可借助
空间位阻、静电排斥等作用机制产生“固化保护”。
4.3 如何润湿、解聚是 SSDNS 再分散的关键
纳米颗粒的润湿阶段可能受润湿过程自由能
(ΔG)、黏附功(W)的影响,再分散解聚阶段可能
与纳米粒布朗运动扩散力、毛细管作用力、吸水膨
胀作用、静电排斥作用有关,受纳米粒成型过程、
稳定剂或电解质、支架剂等性能的影响。
4.4 探求与固体化后再分散特征紧密相关的关键
影响因素
影响固化后再分散特征紧密的因素包括固化方
法、稳定剂、保护剂、支架剂性能参数,建立纳米
混悬给药系统固体化后再分散特征指标与判别指标
(粒径大小及界面效应参数接触角、表面张力、界面
自由能、黏附功等);并试图发现其临界值,作为纳
米混悬给药系统固体化再分散特征有无实质性改变
的评价标准,以更好预测其再分散性能,减少纳米
混悬剂制剂研究的盲目操作。
5 结语
纳米混悬给药系统属于热动力学不稳定体系,
研究具有再分散性能的 SSDNS 是实现纳米混悬给
药系统稳定化的理想选择。然而,固体化再分散后
是否仍呈纳米状态,探明影响固体化及其再分散的
机制且如何预测与控制,仍然是亟待解决的关键科
学问题。因此,合理控制纳米晶体固化分散过程,
改变纳米晶体表面的润湿性,改善纳米粒之间的静
电排斥与立体稳定,可能是揭示纳米混悬给药系统
固体化及其再分散性能的关键。
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《中草药》杂志荣获第二届中国出版政府奖
2011 年 3 月 18 日,“书香中国”第二届中国出版政府奖颁奖典礼在北京隆重举行。《中草药》
杂志荣获第二届中国出版政府奖期刊奖,天津中草药杂志社总经理、《中草药》执行主编陈常青研究
员代表《中草药》杂志参加了颁奖典礼。
中国出版政府奖是国家设立的新闻出版行业的最高奖,2007年首次开奖,每 3年评选 1次。第
二届中国出版政府奖首次设立期刊奖。经期刊奖评委会办公室精心组织,认真评选,从全国 1 万多
种期刊中评选出 59种获奖期刊,其中期刊奖 20种(科技类和社科类期刊各 10种),提名奖 39种(科
技类期刊 19种,社科类期刊 20种)。
本届期刊奖评委会评委共 40位,主要由期刊出版界专家、研究院所和高等院校各学科领域的著
名专家学者及有关部门长期从事期刊管理的领导组成。本次评选组织工作充分体现了公平、公正、
公开原则,获奖期刊代表了我国期刊业的最高水平,集中体现了我国期刊业近年来改革发展的突出
成就,也体现出了党和政府对出版行业改革发展的高度重视和大力支持,体现了鼓励原创,激励创
新,推动期刊实现跨越式发展的政策导向,必将激励更多的出版单位、出版人肩负责任,坚守阵地,
与时俱进,勇于创新,多出精品力作。
《中草药》杂志于 1970 年创刊,40 余年来,几代编辑工作者一直坚持“质量第一”,坚持普及与
提高相结合的办刊方针。杂志以“新”——选题新、发表成果创新性强,“快”——编辑出版速度快,
“高”——刊文学术水平和编辑质量高为办刊特色,载文覆盖面广、信息量大、学术水平高。严格遵守
国家标准和国际规范,在此次评选中以优质的编校质量,广泛的品牌影响力获得了评委的一致好评,
最终脱颖而出。这是《中草药》杂志继获得第二届国家期刊奖、第三届国家期刊奖提名奖、新中国 60
年有影响力的期刊、中国精品科技期刊、百种中国杰出学术期刊等奖项后取得的又一巨大荣誉!
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