纳米晶体技术在难溶性药物中的应用进展与思考＊

谢元彪，许俊男，陈颖翀，刘 阳，岳鹏飞，郑 琴，杨 明

（江西中医药大学现代中药制剂教育部重点实验室 南昌 330004）

纳米晶体技术在难溶性药物中的应用进展与思考＊

谢元彪，许俊男，陈颖翀，刘 阳，岳鹏飞＊＊，郑 琴，杨 明＊＊

（江西中医药大学现代中药制剂教育部重点实验室 南昌 330004）

纳米晶体技术为改善难溶性药物或难溶性中药成分的溶解度和生物利用度提供了一种新的途径。本文主要综述了药物纳米晶体的制备方法、纳米晶体技术在难溶性药物中的应用，同时对药物纳米晶体制剂存在的一些问题进行了总结与思考，以期为进一步促进纳米晶体技术在难溶性药物研发中的应用提供参考。

纳米晶体技术 难溶性药物 生物利用度 应用进展

一直以来，溶解度差、生物利用度低是困扰难溶性药物成药与临床疗效的关键问题。中药中许多有效成分（如黄芩素、穿心莲内酯、姜黄素等）同样存在溶解度差、生物利用度低等问题，严重限制了这类药物的临床应用[1]。纳米晶体（Nanocrystals，NC）可显著改善难溶性药物的溶解度和生物利用度，它是药物在稳定剂作用下分散于介质中（通常为水），利用高压均质或控制析晶等纳米化技术形成的药物纳米胶体分散体系。纳米晶体具有载药量高、比表面积大、与生物膜粘附时间长以及易于产业化等特点，而且作为中间制剂技术，可广泛应用于各种给药途径制剂的制备[2]。本文主要综述了药物纳米晶体的制备方法、纳米晶体技术在难溶性药物中的应用，同时针对药物纳米晶体制剂存在的一些问题进行了思考与讨论，以期为难溶性药物的开发与应用提供借鉴与参考。

1 药物纳米晶体的制备方法

目前，纳米晶体的制备技术可分为两类：top-down技术和bottom-up技术。Top-down技术指利用机械力如研磨或均质等使药物粒径减小的方法，包括介质碾磨法、高压均质法等。Bottom-up技术指将含有药物的良溶剂加入到另一种不良溶剂中，药物浓度过饱和而析出结晶的方法，包括微量沉淀法、超临界流体法等[3]。

1.1 Top-down技术

1.1.1 介质碾磨法

介质研磨法（Media Milling，MM）是指将以一定比例混合的药物、稳定剂和水，加入装有研磨介质的封闭研磨腔内，在高速转动下使药物粒子之间、药物粒子与碾磨介质及器壁之间发生持续的强烈撞击和剪切力，从而制得纳米晶体粒子的方法[4]。该方法的优点为制备过程简单、操作性强、工艺稳定，所制备的纳米晶体粒径分布窄，适用于水和非水溶剂均不溶的药物，且因制备过程可控制温度而适用于热不稳定性药物。目前，常用的碾磨介质包括玻璃珠、陶瓷珠（铈或钇稳定的氧化锆）、不锈钢珠和高交联度聚苯乙烯树脂等，但在制备样品过程中，需关注研磨介质的质量和耐用性，避免研磨介质和容器壁的磨损而造成产品的污染[5]。该方法制备的药物纳米晶体的粒径主要与研磨介质的大小及用量、研磨时间和速度、药物浓度等因素密切相关[6]。钟荣玲等[7]采用MM制得平均粒径约为150 nm的姜黄素纳米晶体混悬剂，并考察了其在大鼠体内的药代动力学参数，结果显示：姜黄素纳米晶体混悬剂和姜黄素原料药的Cmax分别为863.1±390.4、91.8±22.9 μg·L-1，AUC0-t分别为5 050.2 ±3 290.9、464.5±102.1 μg·h·L-1，说明纳米晶体混悬剂能明显促进姜黄素的吸收，提高其生物利用度。

1.1.2 高压均质法

高压均质法（High Pressure Homogenization，HPH）是指先将难溶性药物经微粉化预处理后制得粗混悬液，然后在高压匀质机高压泵的作用下高速通过匀化阀的狭缝，利用造成的空穴效应、撞击效应和剪切效应而制得纳米晶体混悬剂的方法。该方法制备的纳米晶体平均粒径较小，粒度分布较窄，且重现性好，适用于水和非水溶剂均难溶的药物。该法制备的药物纳米晶体的粒径主要与均质压力、均质循环次数、药物本身的硬度、药物的初始粒径和稳定剂类型等因素有关[8]。张小飞等[9]采用HPH制备了平均粒径为396.4±67.2nm的姜黄素纳米混悬剂，大鼠口服给药后体内的药动学结果表明，姜黄素纳米混悬剂的AUC0-t、Cmax分别为原料药的3.64和6.15倍，口服生物利用度显著提高。

1.1.3 沉淀法—高压均质组合法

该方法联合沉淀法与高压均质法，一方面可以借助沉淀法获得粒径小于25 μm的晶体粒子，从而减少高压均质机狭缝堵塞的风险，提高高压均质过程中药物粒径减小的效率；另一方面可以借助高压均质法的均化作用使药物晶型趋于完美，并克服沉淀法所得的晶体粒子粒径分布不均匀、产生Ostwald熟化现象的问题，增加纳米晶体粒子的物理稳定性[6]。Zhang等[10]采用该方法制备了平均粒径为335±18 nm的黄芩素纳米混悬剂，并考察了口服给药后大鼠体内药动学参数，结果表明：黄芩素纳米混悬剂的相对生物利用度为原料药的1.67倍。

1.1.4 冻干或喷干分散法—高压均质组合法

该方法是指将溶有难溶性药物和稳定剂的溶液经冷冻或喷雾干燥，使药物均匀分散于稳定剂骨架而制备药物分散物，然后将其重新分散到水中进行高压均质而制备药物纳米晶体的方法。该法既可以使药物表面充分被稳定剂吸附修饰而减少高压均质过程中粒子的聚集，又可以使粒子达到微米级而提高高压均质过程中药物粒径减小的效率[11]。Möchwitzer等[12]采用喷雾干燥和高压均质组合法制备乙酸氢化可的松纳米晶体，结果表明：经喷雾干燥后的乙酸氢化可的松在1 500 bar下均质循环1次就可得到所需粒径的纳米晶体。Salazar 等[13]采用冷冻干燥与高压均质组合法制备了格列本脲纳米晶体混悬剂，与直接高压均质法相比，在1 500 bar的压力下均质循环5次，粒径即可减小到355 nm，表明该方法明显提高了药物粒径减小的效率。

1.2 Bottom-up技术

1.2.1 微量沉淀法

微量沉淀法是指在搅拌条件下将难溶性药物的良溶剂溶液加入到可混溶的不良溶剂中，通过控制析晶条件来构建纳米晶体的方法。该方法的优点是操作简单，可一步完成，对仪器的要求不高、成本低，制得的粒子粒径小、分布窄。晶核形成、成长是该方法析晶过程中的两个关键步骤，不稳定的粒子易发生重结晶，导致晶体的聚集、沉降，从而影响药物的稳定性。该方法的缺点是制备过程中使用了有机溶剂，存在有机溶剂残留问题，且不适用于既不溶于水又不溶于非水溶剂的药物[14]。Gao等[15]采用该方法制备了槲皮素纳米晶体混悬剂，其平均粒径为251.6±24.6 nm，多分散系数为0.23±0.08，Zeta电位为−23.3±1.3 mV。

1.2.2 超临界流体法

超临界流体法根据超临界流体在结晶过程中所起作用的不同，主要分为超临界流体快速膨胀技术（Rapid Expansion of Supercritical Solution，RESS）和超临界反溶剂技术（Supercritical Antisolvent，SAS）。RESS法是指将药物溶解在超临界液体（如CO2）中，当该液体通过微小孔径的喷嘴减压雾化时，随着超临界液体的迅速气化从而析出纳米晶体固体粒子。RESS法的优点在于技术简单、成本较低，使用了对环境无害的溶剂，可制备出高纯度的无任何有机溶剂残留的纳米晶体固体粒子。其缺点在于超临界流体消耗大，且不适用于在超临界流体中不溶解的药物。SAS法是指将难溶性药物溶解在可与超临界流体相混溶的“反溶剂”中并同时雾化，在高压下超临界流体可以完全吸收“反溶剂”而析出纳米晶体粒子。SAS法的主要优点是可用于不溶于超临界流体的药物，应用更广泛[11,16]。Zhang等[17]采用SAS法制备了400-800 nm的芹菜素纳米晶体，晶型未发生变化，大鼠体内药动学结果表明，芹菜素纳米晶体的AUC和Cmax比原料药分别增长3.4倍和3.6倍，生物利用度显著提高。

上述药物纳米晶体常用制备方法的比较结果如表1所示。

2 纳米晶体技术在难溶性药物给药中的应用

纳米晶体因粒径小、比表面积大而可提高难溶性药物的溶解度和生物利用度，其作为中间制剂技术，可广泛应用于口服、注射、眼部、肺部、透皮等多种给药途径，并经表面修饰后还可选择性靶向给药，具有广泛的应用前景。

2.1 口服给药

提高难溶性药物的口服生物利用度一直是药剂学工作者面临的挑战之一。纳米晶体因药物粒径小、比表面积大，对黏膜具有一定的黏附性，口服给药后可延长其在胃肠道内的滞留时间，增加在胃肠道中的吸收，提高药物的生物利用度，从而为难溶性药物的口服给药提供了一种新的途径。高缘等[18]采用反溶剂重结晶结合高压均质法制备了黄芩素纳米混悬液，其在大鼠体内药代动力学实验结果显示：与原料药相比，黄芩素纳米混悬液经口服给药后的相对生物利用度为166.1%，且达峰浓度显著提高，达峰时间明显缩短，表明黄芩素纳米混悬液可显著提高黄芩素口服给药的生物利用度。

2.2 注射给药

难溶性药物的传统注射制剂存在患者顺应性差、不良反应较多等问题而使其临床使用受到极大地限制。与传统注射剂相比，纳米晶体注射剂因无需载体材料而没有赋形剂的毒性，且不受包封率及载药量的制约，能够满足高剂量、高浓度的制剂需求，这对于高剂量药物的注射给药具有显著的优势[19]。李林穗等[20]采用沉淀法-高压匀质组合法制备了多烯紫杉醇纳米混悬剂，平均粒径为184±80 nm，药物浓度为5 mg·mL-1，其饱和溶解度是原料药的3.15倍，且48 h的体外累积溶出百分率是原料药的3倍以上，结果表明：多烯紫杉醇纳米混悬剂改善了药物的体外溶出速率，增加了载药量，且提高了制剂的生物安全性，可供静脉注射使用。

2.3 眼部给药

一般的难溶性药物眼药制剂给药后经泪液冲刷或从鼻泪管流失，药效维持时间短，生物利用度低、给药频繁、患者顺应性差等，这对需要进行长期冶疗的眼部疾病疗效较差。若将难溶性药物制成纳米晶体，则有利于增加黏膜的黏附性，促进药物吸收，减少对眼部的刺激，能提高药效、降低给药次数、提高患者的顺应性[21，22]。Ali等[23]分别采用沉淀法及介质磨法制备了氢化可的松纳米晶体混悬液，通过其在家兔体内的实验结果表明，纳米晶体混悬液的AUC和MRT分是溶液剂的2倍和1.6倍。李伟等[24]采用薄膜分散-高压乳匀法制备了吗替麦考酚酯纳米混悬剂，其在兔眼中的药代动力学实验结果表明，1 h后纳米混悬剂的角膜黏附性比粗混悬剂滴眼液增高了5.24倍，且在泪液和房水中的生物利用度分别提高了229.24%和246.12%，纳米混悬剂可以促进和提高吗替麦考酚酯眼局部给药后角膜黏附和药物吸收。

表1 药物纳米晶体常用制备方法的对比分析

2.4 肺部给药

肺部给药系统是指能将药物传递到肺部、产生局部或全身治疗作用的给药系统，具有肺局部药物浓度高、无首过效应、药物吸收快等优势，可广泛用于治疗肺炎、肺癌、哮喘、急性肺损伤等肺部疾病[25]。运用纳米晶体技术制备的肺部给药系统具有稳定性高、肺部黏附性好、肺部药物浓度高、用药次数少、毒性低等特点，可显著改善传统肺部给药制剂的缺点。Zhang等[26]采用微射流法制备了粒径122.5±6.3 nm的布地奈德纳米混悬剂，肺部给药1 h后，肺部的药物浓度可达到872.9 ng·g-1，显著高于正常颗粒和微粉化粒子，说明与正常颗粒和微粉化颗粒相比，纳米混悬剂更易分布于肺部，从而提高肺部的药物浓度。

2.5 透皮给药

纳米晶体具有良好的局部给药和透皮特性，可以增强难溶性药物的溶解性，显著提高药物的生物利用度，促进药物透皮吸收、提高药效、降低副作用[19]。沈成英等[27]采用高压均质法制备灵芝三萜纳米混悬剂，然后进一步制成纳米凝胶剂，体外皮肤滞留实验结果表明，灵芝三萜纳米凝胶剂24 h药物累积渗透量和皮肤滞留量分别为50.73±4.97 μg·cm-2、475.89±10.74 μg·cm-2，明显高于灵芝三萜凝胶剂，说明将灵芝三萜制成纳米混悬凝胶剂，能够增加药物的皮肤滞留量，提高药物在皮肤局部的生物利用度。

2.6 靶向给药

基于纳米技术的靶向给药系统（Targeted Drug Delivery，TDD）对不同的器官均有靶向作用，能够将药物浓集于靶部位，而对非靶器官影响很小，从而提高药效，降低毒副作用，可改善体内药效学和药代动力学特征，对肿瘤得治疗有重大意义[28]。通过控制粒径大小或对其进行表面修饰，药物纳米晶体可以选择性地靶向某些特定部位，如肺、脑或骨髓等组织。Zhang等[29]对喜树碱纳米晶体的抗肿瘤作用研究结果表明，纳米晶体组在荷瘤小鼠的肿瘤部位的药物浓度显著高于游离药物组，且体内循环时间长，说明纳米晶体的抑瘤效率高于游离药物，且对肿瘤具有靶向作用。

3 药物纳米晶体制剂存在的问题与思考

3.1 药物纳米晶体制剂的稳定性

在药物纳米晶体制剂的制备过程中，如何保证产品的稳定性是研究者面临的一个难点问题。药物纳米晶体制剂只有在人体内再分散后仍呈纳米晶体混悬状态，才能达到理想的治疗效果，若其给药后在人体内聚集成块，则失去了纳米化和固体化的意义。目前，纳米晶体混悬给药系统的固体化研究还处于起步探索阶段，影响纳米晶体混悬给药系统固体化再分散性的关键因素与机制研究，仍然是亟待解决的关键问题。

表2 已上市的药物纳米晶体产品

3.2 药物纳米晶体制剂的体内外相关性及安全性评价

目前，关于药物纳米晶体制剂的体内外相关性及安全性评价的研究报道相对比较少[30]。如何针对药物纳米晶体制剂的特殊性建立合适的体内外相关性分析模型，以及对药物纳米晶体制剂更全方位的安全性评价方法，对药物纳米晶体制剂的发展具有重要的意义。

3.3 药物纳米晶体制剂的工业化生产

纳米晶体技术发展到现在已有十几年的时间，然而利用纳米晶体技术上市的药物纳米晶体产品数量不多[31]，已上市的药物纳米晶体产品如表2所示。要将药物纳米晶体制剂的实验研究成果转化为工业化大批量生产，还需要克服诸如设备能耗高、易磨损，质量难以精确控制等方面的问题。

4 结语与展望

药物纳米晶体的制备方法各有特点，为获得理想的纳米晶体产品，需根据难溶性药物的自身特点来选择合适的制备方法，并选择适宜的稳定剂。纳米晶体技术可提高难溶性药物的溶解度和生物利用度，可被广泛应用于多种给药途径，包括口服给药、注射给药、肺部给药、眼部给药、透皮给药和靶向给药等，具有广阔的应用前景。同时，纳米晶体技术因其独特的优势，可以为解决难溶性中药有效成分和有效部位的溶解性差和生物利用度低等问题提供新的途径。未来研究中，提高药物纳米晶体制剂产品的稳定性、建立合适地体内外相关性分析模型、全方位的安全性评价以及工业化大生产等将是药物纳米晶体制剂研究的热点。

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A Progress and Thinking on the Application of Nanocrystals Technology to Poorly Soluble Drugs

Xie Yuanbiao, Xu Junnan, Chen Yingchong, Liu Yang, Yue Pengfei, Zheng Qin, Yang Ming
(Key Laboratory of Modern Preparation of Traditional Chinese Medicine of Ministry of Education, Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine, Nanchang 330004, China)

Nanocrystals technology, as a novel approach, has improved the solubility and bioavailability of poorly soluble drugs or the insoluble components of traditional Chinese medicine (TCM). This paper chiefly reviewed the preparation methods of nanocrystals and the application of nanocrystals technology to poorly soluble drugs, and put forward some problems and thinking of drug nanocrystals preparations to make it availible to optimize the later development and improvement of nanocrystals technology applied to poorly soluble drugs.

Nanocrystals technology, poorly soluble drugs, bioavailability, a progress on the application

10.11842/wst.2016.10.020

R94

A

（责任编辑：马雅静，责任译审：朱黎婷）

2016-09-19

修回日期：2016-10-03

＊ 国家自然科学基金委地区基金项目（81560656）：难溶性中药成分纳米晶体固体粒子化构筑及其片剂化应用基础研究，负责人：岳鹏飞；江西省自然科学基金委一般项目（20161BAB205221）：脑靶向纳米晶体给药系统的构建与评价研究，负责人：岳鹏飞；江西省研究生创新专项资金项目（YC2015-S349）：基于“ApoE蛋白吸附”假说的黄芩苷纳米晶体脑靶向递药规律的研究，负责人：谢元彪。

＊＊ 通讯作者：岳鹏飞，博士，副教授，主要研究方向：药物新剂型与新技术研究；杨明，本刊编委，教授，博士生导师，主要研究方向：中药新型释药系统研究。