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Application of thermoplastic elastomer in hot-melt pressure sensitive adhesives for transtermal drug delivery

热熔压敏胶在中药透皮吸收制剂中的研究进展



全 文 :热熔压敏胶在中药透皮吸收制剂中的研究进展
闫小平,郑蕊,官仕杰,伊博文
(中国中医科学院 西苑医院,北京 100091)
[摘要] 药物制剂的发展很大程度上依赖于药用辅料的发展,一种新型高分子药用辅料的开发将带动一类药物新剂型
和一大批药物新制剂的发展。热塑性弹性体是一种新型的高分子药用辅料,目前在热熔压敏胶领域应用广阔。本研究主要
综述了一种新型中药透皮吸收制剂———热塑性弹性体热熔压敏胶,对热塑性弹性体及其改良进行了介绍,并就热熔压敏胶在
中药透皮制剂中的发展应用进行了展望,认为热塑性弹性体热熔压敏胶在中药透皮吸收制剂领域具有广阔的发展前景。
[关键词] 热塑性弹性体;热熔压敏胶;HMPSA;中药透皮吸收制剂;基质配方;SIS;SBS
[收稿日期] 20081016
[基金项目] 中医外治特色疗法和外治技术示范研究项目
(2008BAI53B076)
[通信作者] 郑蕊,Tel:13811135728,Fax:(010)62869813,Email:
zhengrui712@sina.com.cn
[作者简介] 闫小平,主任药师,研究方向为中药制剂工艺及质量
标准,Tel:(010)62869813
  药物透皮吸收指药物与局部皮肤接触,穿过角质层,扩
散透过皮肤后,由毛细血管吸收进入体循环的一种给药方
式。透皮吸收制剂也称经皮给药制剂,它可以避免口服药物
的“首过效应”,减少对胃和肝脏的损伤,同时便于控制释药
速率,使用方便。
热熔压敏胶[1](hotmeltpressuresensitiveadhesive,
HMPSA)是以热塑性聚合物为主的胶黏剂,兼有热熔和压敏
双重特性,在熔融状态下进行涂布,冷却固化后施加轻度指
压即能快速黏接,同时又能够比较容易的被剥离,不污染被
黏物表面。热熔压敏胶无有机溶剂,利于环保,提高了安全
性;涂布速度快,自动化程度高;成本低,主要包括热塑性弹
性体热熔压敏胶、丙烯酸酯类热熔压敏胶、无定型聚烯烃热
熔压敏胶以及其他种类。其中,热塑性弹性体热熔压敏胶占
据主要地位。
热熔压敏胶在中药透皮吸收制剂中[2],作为药物的贮
库或载体材料,可调节药物的释放速度。同时,热熔压敏
胶应该具有良好的生物相容性,对皮肤无刺激性,不引起
过敏反应,具有够强的黏附力和内聚强度,化学性质稳定,
对温度与湿气稳定,且有能黏接不同类型皮肤的适应性,
能容纳一定量的药物和透皮吸收促进剂而不影响化学稳定
性和黏附力。在具限速膜的经皮给药系统中,应不影响药
物的释放速率,而在胶黏剂骨架型经皮给药系统中,应控
制药物的释放速率。
在近些年,热熔压敏胶在中药透皮吸收制剂的应用中得
到了快速的发展,使用性能越来越好。
1 热塑性弹性体热熔压敏胶的基质配方
热塑性弹性体热熔压敏胶主要是指苯乙烯及其嵌段共
聚物(SIS,SBS)类热熔压敏胶,主要是由热塑性高分子弹性
体(如SIS,SB,SEBS,SEPS等)、增黏树脂、软化剂、抗氧剂以
及填料等成分组成的。其中,它的最主要成分就是热塑性高
分子弹性体。
热塑性高分子弹性体在常温下具有橡胶的高弹性,高温
下又具有塑料的可塑性,是一种制备热熔压敏胶的理想原
料。主要包括苯乙烯丁二烯苯乙烯(SBS)和苯乙烯异戊
二烯苯乙烯(SIS),这类聚合物需要增黏才能获得压敏特
性。热塑性高分子弹性体中苯乙烯与二烯烃含量之比对热
熔压敏胶的综合性能影响较大。苯乙烯的含量增加,热熔胶
黏度变小,黏接强度提高,但弹性和耐寒性降低;二烯烃含量
增高,热熔胶黏度变大,韧性增加,但强度和耐热性变差。
热塑性弹性体热熔压敏胶的主要性能来源于聚合物黏
弹特性的设计与优化,初黏性取决于胶黏剂中的增黏组分和
软化组分,剥离性能取决于胶黏剂的玻璃化转变温度,而持
黏性则取决于基体树脂的相对分子质量和交联密度。这些
性能的优化是热塑性弹性体热熔压敏胶配方设计的关键[5]。
2 改良型热塑性弹性体热熔压敏胶
热塑性高分子弹性体虽然具有热塑性和橡胶的弹性,蠕
变性能优良,适于制备压敏胶,但是由于 SBS,SIS的分子极
性小,而且在分子中存在不饱和双键,以此制备的热熔压敏
胶在使用性能上也就不可避免地会存在一些缺点,如对极性
材料的黏接强度不够高、耐油耐溶剂性差、耐热氧老化性不
好等[3]。
2.1 SBS和SIS共混型热熔压敏胶 在熔融制备压敏胶的
过程中,SIS中的聚异戊二烯链段易受热氧化而断裂降解,熔
融黏度下降,压敏胶的初黏力增加;而 SBS中的聚丁二烯链
段受热氧化则倾向于交联,熔融黏度增大,压敏胶的持黏力
和剪切强度提高。将两者混合使用,会避免体系的熔融黏度
产生较大的波动,优势互补,而且相对于SIS型热熔压敏胶,
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其成本明显降低[4]。SDS型热熔压敏胶是以 SIS和 SBS嵌
段共聚物通过适量配比混合而成,尽管在熔融过程中随加热
时间延长,黏度有所上升,但耐热性有所改善,产品性能相对
优异。
李广宇等[5]采用质量配比为60∶40的 SIS和 SBS为基
体材料,加入萜烯树脂、环烷油以及抗氧剂,制备了具有优异
综合性能的热熔压敏胶,其软化点80~90℃,180°剥离强度
16kN·m-1,初黏性20cm,持黏性>11h。另外,他们对制
备工艺还进行了研究,认为熔融温度在135~163℃时最佳,
将SIS和 SBS与软化剂预先混合,使其溶胀,可以降低混合
温度,缩短加热时间。
2.2 SEBS/SEPS热熔压敏胶 为提高压敏胶的耐氧化、耐
紫外线和耐热性能,具有优良的耐候性能,可在聚合过程中
适度加氢,使丁二烯链段氢化成聚乙烯和聚丁烯链段而成为
SEBS,或加人适量的丁苯橡胶,丁苯橡胶有利于分子间的交
联,形成稳定的网络结构,SIS也可以在聚合过程中使异戊二
烯氢化成聚乙烯或聚丙烯,成为SEPS。
2.3 环氧化SBS/SIS热熔压敏胶 利用 SBS或 SIS中的双
键进行环氧化反应,不仅能够提高分子的极性和内聚强度,
改善与压敏胶其他组分的相容性,而且以此制备的热熔压敏
胶在初黏力、剥离强度等性能上也会得到提高。
邸明伟等人[6]先利用过氧甲酸将 SIS弹性体中的双键
氧化,使其变为环状结构,然后以此为基体树脂,配合增黏树
脂、软化剂、防老剂等制备了环氧化 SIS热熔压敏胶。与普
通的SIS热熔压敏胶相比,其持黏力、剥离强度和耐老化性
能都得到了提高,而初黏力相差不大。
向福如等[7]采用过氧甲酸制备了环氧化SBS,与SBS相
比,耐热性相差不大,拉伸强度有所提高,而且由环氧化SBS
制备的胶黏剂在耐油性和黏合性方面得到明显提高。
2.4 辐射固化型SBS/SIS热熔压敏胶 采用电子束或者紫
外光对热熔压敏胶的涂层进行辐射,可以打开SBS,SIS分子
中的双键,使其进行化学交联,从而提高热熔压敏胶的耐热
性、耐老化性以及耐溶剂性等[8]。
徐溢等[9]针对剥离强度较低这个问题,用40W的紫外
光对压敏胶涂层照射90min后,发现剥离强度从417N·
cm-1提高到了78N·cm-1,持黏性及耐热性也都得到了明
显提高。
据报道[10],Shel公司开发出了一种 SBS型热熔压敏胶
KRATONDKX222C,经电子束照射后,持黏性和耐候性都得
到了较大幅度的提高,而初黏性和剥离强度变化不大。
2.5 其他 一些研究者采用浓硫酸对SBS进行磺化[11]、马
来酸酐(MAH)对 SBS熔融接枝[12],制得磺化 SBS和 MAH
接枝SBS,以此来提高SBS的极性。将其用于制备热熔压敏
胶,可以明显提高对极性材料的黏接强度。
也有文献报道[13],用聚丙烯酸酯对纳米粒子尺寸的白
泥(碳酸钙)进行改性,然后与SBS共混,以提高 SBS的抗冲
击性能及耐热性能,可用于制备热熔压敏胶。
3 热熔压敏胶在中药透皮吸收制剂中的现状
热熔压敏胶是中药透皮制剂所用的重要辅料之一,是指
那些轻微压力下即可实现黏贴同时又容易剥离的一类胶黏
材料。中药浸膏成分复杂,不仅含有水溶性成分和脂溶性成
分,还含有不溶解的矿物药。一般根据药物在压敏胶基质中
的溶解度、分散系数和渗透系数来选择各种压敏胶。
3.1 中药浸膏对热熔压敏胶的影响 扩散理论认为[14],热
熔压敏胶的黏附性来源于压敏胶的线性高分子长链及其个
别链段的扩散,使被黏物之间形成强有力的结合,当中药浸
膏以合适的比例与热熔压敏胶基质形成密集的网络结构时,
黏度就会增加;当比例不合适时,这种网络结构就可能破裂,
使整个体系的黏附力下降[15]。因此,需注意控制中药浸膏
的含量,不能一味的增加载药量而忽视黏度的降低。
当载药量一定时,中药浸膏中的水分含量越多,以热熔
压敏胶为基质的中药透皮制剂的黏度越差。这是由于中药
浸膏中的水分形成了表面水膜,阻碍了热熔压敏胶基质组成
中高分子的表面扩散。同时,由于水分的存在,还会加速热
熔压敏胶的老化,使黏度进一步下降。因此,要严格控制以
热熔压敏胶为基质的中药透皮制剂中的水分含量。
以热熔压敏胶为基质的中药透皮制剂在制备工艺方面,
加热时间不宜过长,否则会造成热熔压敏胶老化失黏,这就
要求中药浸膏能以最快的速度分散在热熔压敏胶中。同时,
加热温度不宜过高,以防加速热熔压敏胶的老化及中药浸膏
中挥发性成分的损失。
3.2 热熔压敏胶在中药透皮吸收制剂中的应用 丙烯酸酯
类热熔压敏胶是目前研究和发展的重点,据统计,中国生产
的各类压敏胶中,丙烯酸酯乳液型压敏胶已占约65%,它有
着传统的溶剂型压敏胶不可比拟的优点,如对皮肤黏附性
好,皮肤刺激性小、成本低、使用安全、无污染、聚合时间短、
产品性能稳定等,是20世纪80年代以来我国发展最快的聚
合物乳液胶黏剂[16]。
川芎嗪在临床上广泛用于治疗心脑血管疾病,由于川芎
嗪体内代谢快,半衰期短,肝脏首过效应明显,生物利用度低
等缺点[17],限制了川芎嗪临床作用的充分发挥。为避免这
些不利因素的影响,目前国内外对川芎嗪的透皮给药进行了
一些基础性研究,针对在压敏胶中川芎嗪容易结晶和升华、
基质载药量低问题,研究基质处方对药物结晶和经皮动力学
的影响以及骨架型川芎嗪压敏胶贴剂的可行性[18]。
霍宁波[19]等研究以冠心膏浸膏为模型药物,将其分散
于丙烯酸酯压敏胶中制成贴片,以持黏力、剥离强度和有效
标示成分丹参酮ⅡA的体外释放度为指标,通过与市售冠心
膏贴剂的对比,研究丙烯酸酯压敏胶作为中药浸膏贴片基质
的可行性,并优化了冠心膏贴片的制备工艺。
4 热塑性弹性体热熔压敏胶发展前景展望
热塑性弹性体热熔压敏胶在透皮吸收制剂中,目前主要
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的研究方向是开发经皮给药速率高和生物相容性好,能与多
种药物具有良好相容性和较高药物负载量,以及能够耐受高
剂量促透剂而不损失黏结性的热熔压敏胶。
随着性能优异的新型热熔压敏胶的不断开发,透皮给药
剂型的技术水平和性能将得到很大的提高,极大的促进透皮
吸收制剂的发展。热塑性弹性体型热熔压敏胶在我国应用
的比例还比较小,辅料发展相对比较落后,中药浸膏压敏胶
贴片的研究还处于初级阶段,这将限制我国透皮制剂尤其是
中药优良品种的透皮制剂的发展,如何在保证基质适宜黏性
的基础上增加压敏胶基质中中药浸膏载药量,如何解决压敏
胶干燥过程中药物挥发油等成分的损失,如何寻找合理有效
的中药促透方法等方面都是一些有待解决的问题。我国已
经把SIS列为合成胶黏剂“十一五”发展的重点,这将会极大
的促进我国热熔压敏胶的发展和应用,为大力开发适于中药
特点的新型压敏胶提供了广阔的应用前景。
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Applicationofthermoplasticelastomerinhotmeltpressuresensitiveadhesives
fortranstermaldrugdelivery
YANXiaoping,ZHENGRui,GUANShijie,YIBowen
(ChinaAcademyofChineseMedicineSciencesXiyuanHospital,Beijing100091,China)
[Abstract] Developmentofdrugdosageformstoagreatextentdependsonthedevelopmentofdrugauxiliarymaterials.Thede
velopmentofanewtypeofpolymericdrugauxiliarymaterialswilbringonthedevelopingofanoveldosageformstechnologyandaflood
ofnewdrugdosageforms.Thermoplasticelastomerisanewtypeofdrugpolymericauxiliarymaterials,atpresent,whichhasabroad
applicationinthefieldofhotmeltpressuresensitiveadhesives.ThisreviewmainlydiscussedanewtranstermalChinesedrugdelivery
system,includingmatrixcompositionoftheformula,modifiedthermoplasticelastomerforhotmeltpressuresensitiveadhesivesand
theirdevelopmentprospectsinthetraditionalChinesedrugdeliverysystem.Itsuggestedthatthermoplasticelastomerofhotmeltpres
suresensitiveadhesiveshasbroaddevelopmentprospectsinthefieldofthetranstermaldrugdeliverysystemfortraditionalChinese
medicine.
[Keywords] thermoplasticelastomer;hotmeltpressuresensitiveadhesives;HMPSA;transtermalChinesedrugdeliverysys
tem;matrixcomposition;SIS;SBS [责任编辑 周 驰]
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