离子液体微乳在医药领域的研究概况

杨苏芳，韩萌，康荣荣，向大雄（1.中南大学湘雅二医院湖南省中药制剂新技术重点研究室，湖南 长沙 410011；2.中南大学药学院，湖南 长沙 410013）

微乳是由水相、油相、表面活性剂及助表面活性剂组成的一种透明的、稳定的、各向同性的纳米载药系统，粒径大小在0～100nm之间，一般分三类，即油包水（W／O）型、水包油（O／W）型及双连续型微乳，亲水性的药物可以制备成 W／O的微乳，药物包载在水相中，而亲油性的药物可以制备成O／W的微乳，药物包载在油相中。作为新型载药系统，微乳具有独特的性质，如增加药物的溶解度，提高药物的稳定性，使药物高度分散，避免首过效应，黏度低等［1］，也正是这些特点，微乳作为药物载体能够提高口服药物的生物利用度［2］；提高药物经皮给药的渗透率［3］；提高口服多肽类药物的稳定性［4］；提高注射药物的靶向性、缓释性及减少注射疼痛［5］。

离子液体（ionic liquid，IL）是由阳离子和阴离子组成的有机盐类，熔点通常低于100℃，甚至有些熔点低于室温，因此也被称为“室温离子液体”（room temperature ionic liquid，RTIL）［6－7］。由于它具有低熔点、不易挥发、不易燃烧、热稳定、宽液程和低黏度等优点被称为“绿色溶剂 ”，广泛应用在电化学、聚合反应及催化反应中［8－10］。由于离子液体的理化性质可以通过调节阳离子与阴离子组合来改变，因此又被称为“可设计的溶液”，是目前研究比较热门的新型溶剂。

基于离子液体的特点，近几年有研究［11］用离子液体代替微乳中的油相、水相或表面活性剂，形成含离子液体的微乳，即离子液体微乳，它兼备了离子液体和微乳的优点，作为一种新型体系在医药领域、化工等领域具有潜在的应用价值［12－13］。

1 离子液体微乳的类型

根据离子液体的水溶性可以分为亲水性和亲油性的离子液体。亲水性的有［Bmim］BF4、［Emim］BF4、［Emim］Cl、［Bpy］BF4等，在微乳体系中可以取代水相；亲油性的有［Bmim］PF6、［Omim］PF6、［Bmim］SbF6、［Bpy］PF6等，在微乳体系中可以取代油相。此外，有一类功能化的离子液体可以取代微乳中的表面活性剂［14］，如［C12mim］Br、［C12mim］BF4等。

1.1 离子液体／油／表面活性剂型微乳 以离子液体代替微乳中的水相，形成无水的离子液体微乳，主要类型有油包离子液体型（IL／O）、离子液体包油型（O／IL）及双连续型。Harrar等［15］在研究表面活性剂两亲性对离子液体微乳相行为的影响中，制备了由［Emim］etSO4／limonene／Triton X－114（TX－114）组成的 O／IL微乳，且该课题组［16］之前也制备了由［Emim］etSO4／limonene／Triton X－100（TX－100）组成的 O／IL微乳，其中［Emim］etSO4是极性相，limonene是非极性相，TX－114及TX－100是表面活性剂。

1.2 离子液体／水／表面活性剂型微乳 以离子液体代替微乳中的油相，形成的离子液体微乳主要有水包离子液体型（IL／W）、离子液体包水型（W／IL）及双连续型。Pavlidis等［17］制备了由［Bmim］PF6／Tween 20／H2O 组成的离子液体包水型（W／IL）微乳，［Bmim］PF6是油相，Tween 20是表面活性剂，并且研究了脂肪酶在该体系中的活性及稳定性。此外，Xue等［18］在研究离子液体微乳对脂肪酶催化作用的影响中，所用的是由［Bmim］PF6／TX100、AOT／H2O 形成的W／IL微乳，［Bmim］PF6是油相，TX100、AOT是表面活性剂。

1.3 其他类型的离子液体微乳 其他类型的有表面活性剂被离子液体取代的离子液体微乳、离子液体包离子液体（IL／IL）等。Safavi等人［12］制备了由［Bmim］PF6／［Omim］Cl／水组成的IL／W 微乳，［Omim］Cl是表面活性剂，［Bmim］PF6是油相。此外，Rojas等人［19］制备了不含卤素的离子液体微乳，该体系是由［Emim］etOSO3／［Bmim］octOSO3／甲苯组成的，［Emim］etOSO3作为极性相，［Bmim］octOSO3是表面活性剂，甲苯作为油相，微结构可以由IL／O经双连续相转变成O／IL，相对前两种类型，这类微乳体系研究较少。

2 离子液体微乳在医药领域中的应用

2.1 离子液体微乳作为药物载体的应用 Moniruzzaman等［20］研究了IL／O微乳对难溶性药物的增溶作用，处方筛选中通过考察不同的离子液体在油相与表面活性剂混合物中的溶解度来选择离子液体，由于［C1mim］（MeO）2PO2在油和表面活性剂混合物中的溶解性最好，所以选取它为微乳中的极性相，最终确定的微乳是由［C1mim］（MeO）2PO2／Tween－80、Span－20／IPM组成，同时筛选过程中也发现阴离子具有较强氢键接受能力的离子液体易形成微乳。微乳质量评价表明离子液体含量在较宽范围内都能形成光学透明及热力学稳定的微乳、粒径范围在8～34nm之间、稳定性较好；对模型药物（阿昔洛韦、甲氨蝶呤和丹曲林钠）的增溶作用比W／O、IL、油的增溶作用要大，且存在显著性差异，这就表明离子液体微乳在难溶性药物增溶方面比传统的微乳有更大的优势。

此外，该课题组还专门研究了［21］了阿昔洛韦IL／O微乳的特点及毒性，微乳的处方组成也是［C1mim］（MeO）2PO2／Tween－80、Span－20／IPM，载药量测定表明Tween－80与Span－20的质量比是3∶2时，载药量最大；DLS测定表明微乳的粒径范围在8～34nm之间，同时发现阿昔洛韦含量较低时，药物含量对离微乳的粒径大小及分布都无显著影响，而阿昔洛韦含量较高时，随着药物含量增加，微乳的粒径减小，且粒径分布区域变窄；经稳定性评价表明该体系有较好的物理化学稳定性；而在皮肤渗透性研究中显示离子液体微乳组的阿昔洛韦经皮渗透率比W／O微乳组及其他组的都要高，表明以离子液体微乳作为药物载体可以提高药物的经皮渗透量。

2.2 离子液体微乳在生物酶催化中的应用 离子液体微乳可以作为生物酶催化反应的良好介质。Pavlidis等［17］研究了脂肪酶在W／IL微乳中的结构及活性，结果显示，脂肪酶的催化活性在很大程度上取决于表面活性剂的浓度及水的含量，与其他介质相比，脂肪酶在离子液体微乳中稳定性更好，如孵化温度高达50℃、水含量较低时生存时间最长（大于100h），通过结构分析可能的原因是：包裹在W／IL微乳中的酶可保持原有的结构甚至变成更加稳定的结构，并且酶在反应后仍保持较大的活性。Xue等［18］也研究了离子液体微乳对脂肪酶催化作用的影响，该研究中所用的是由［Bmim］PF6／TX100、AOT／H2O形成的 W／IL微乳，以脂肪酶催化水解4－硝基苯基丁酸盐作用作为催化活性评价指标，结果显示，相对于离子液体饱和水溶液，脂肪酶在离子液体微乳液中的催化活性要高得多，甚至能达到14.3倍，可能的原因是：它有较大的油水界面、脂肪酶的高度分散和咪唑啉酮阳离子的活化影响。除了脂肪酶以外，也有人研究真菌氧化酶［22］、辣根过氧化物酶［23］及漆酶［24］在离子液体微乳中的催化特性。以离子液体微乳作为催化反应介质，酶的活性及稳定性提高、且可重复利用、产物更易分离，因此离子液体微乳将会是前景很好的生物催化反应介质。

2.3 离子液体微乳在药物分析中的应用 离子液体微乳还应用于萃取分离。Shu等［25］研究了［Bmim］PF6／AOT／H2O形成的W／IL微乳对血红蛋白选择性提取的特性，结果显示100ng·μL－1，pH 6.3的血红蛋白水溶液，用等体积的微乳液进行萃取，萃取率达到96%，然后再用6mol·L－1的尿素对微乳液中的血红蛋白进行反萃取，萃取率达到73%，血红蛋白可能在离子液体中，也可能在水相中，研究者推断萃取率如此高的主要原因是离子液体的静电作用使血红蛋白转入到离子液体微乳液中，同时这项研究成功证明了离子液体微乳在样本的预处理中具有潜在的应用价值。

3 离子液体微乳的安全性研究

离子液体参与形成的微乳应用于医药领域时，我们首先要考虑离子液体的安全性，包括其毒性和降解性，同时还要从整体上考察离子液体微乳的安全性。

3.1 离子液体的毒性研究 毒性研究主要有离子液体对生物个体（植物，动物，细菌等）的毒性实验，并有少量分子、细胞水平的毒性研究，如离子液体对乙酰胆碱酯酶、AMP脱氨基酶和大鼠肝脏抗氧酶系统的抑制研究，离子液体对非白血病大鼠IPC－81细胞株的毒性［26］等。Viboud等［27］研究了54种离子液体对弧菌的毒性，发现阳离子结构中含杂原子的离子液体毒性要低，且［Bmmor］Br的毒性最低，与溴化钾的毒性相当。此外，在烷基链相等的情况下，结构中含平面不饱和环的离子液体比含非平面饱和环的毒性要大，吡啶环上的脂肪碳数及总含碳量与半数致死浓度线性关系良好。再者，有研究［28］表明，一些常见离子液体对Caco－2细胞的毒性较小甚至可以忽略。目前多数研究表明离子液体的毒性主要跟离子液体的组成有关，即阳离子核、阳离子上的取代侧链及阴离子，但这三部分对离子液体的毒性影响不同，阳离子部分对离子液体的毒性影响较大，一般随着阳离子烷基碳链长度的增加，离子液体的毒性增强，这可能与离子液体的脂溶性有关，即脂溶性越高毒性越大［29－30］。但随着研究越来越多，也有报道随着阳离子烷基碳链长度的增加，离子液体的毒性减弱，阴离子对离子液体的毒性影响在增大，具体毒性机理还不清楚。

3.2 离子液体微乳的安全性研究 Moniruzzaman等［20］在研究IL／O微乳对难溶性药物的增溶作用中，利用人工表皮模型比较了离子液体微乳与 W／O微乳和IPM（该成分被认为是安全的并广泛应用的药用成分）的细胞毒性大小，结果表明离子液体微乳中离子液体的质量浓度在2%～5%范围内，细胞的生存率与 W／O微乳和IPM相当，这表明用离子液体取代水之后，微乳体系的毒性没有显著增加，具体的结果还在整理中。此外，该课题组［21］研究阿昔洛韦IL／O微乳的特点及毒性，经组织学初步评价了IL／O微乳作为经皮给药载体的安全性，结果显示：IL／O微乳组与空白组、PBS组和W／O微乳组相比，皮肤结构没有显著的差异；而毒性评价中，以IL组、PBS组、W／O微乳组作为对照组，IL／O微乳组的细胞生存率达到了PBS组和W／O微乳组的80%以上，但在纯离子液体中，细胞的生存率很低，与IL／O微乳组相比存在显著性差异，这就表明IL／O微乳的毒性较低，且比离子液体的毒性要低。

4 离子液体微乳在医药领域中的应用前景

尽管离子液体被称为“绿色溶剂”，但是它的安全性仍然存在争议，因此离子液体微乳应用于医药领域面临着挑战。为解决该问题，研究者们正尝试通过选择生物相容的、无毒的、药用阳离子和无机阴离子来合成无毒离子液体，如目前有人合成的氨基酸类离子液体，该类离子液体可生物降解、低毒及生物相容性好；Petkovic等［31］用内源性化合物来合成的氯化胆碱，也是一种低毒的离子液体；此外，有研究者［32］已经合成了生物相容性较好的离子液体。总之我们可以通过改变阴阳离子来改变离子液体的毒性，完全有望合成安全性较好的离子液体，并且离子液体和许多药用辅料（如非离子表面活性剂）一样，在浓度较低时不会对人体产生毒性。除了毒性低，有些离子液体作为药用溶剂具有更好的生物降解能力［33］，因此离子液体的安全性问题不会阻碍其在医药领域中的应用。

尽管现在离子液体微乳在医药领域中的研究非常有限，但Moniruzzaman课题组的研究表明离子液体微乳增溶作用比传统微乳要更好，尤其是对在水和药用有机溶剂中都不能溶解的药物，在促进药物经皮渗透中的效果也是最好的，并且这类微乳在更宽的温度范围都能稳定，这就显示了离子液体微乳作为药物载体是存在优势的。此外，Pavlidis课题组研究表明脂肪酶在离子液体微乳中的催化活性比在离子液体中要高，稳定性也更好；而Shu课题组研究显示离子液体微乳对血红蛋白的提取率高达96%，这就表明离子液体微乳在酶催化、萃取分离中也显示了非常大优势。总之，随着科技的发展，一定能够开发出低毒甚至无毒的离子液体，而这些离子液体形成的微乳体系在构建新型的载药系统或者药物合成及药物分析等方面将有很大的潜力。

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