微球制剂的研究进展

姚清艳，王燕清，朱建华，宋丽艳，于荣敏

（暨南大学 药学院，广东 广州 510632）

缓释、控释和靶向制剂等一系列新剂型在医药领域如治疗和诊断疾病方面均显示出了很强的作用[1]。微球制剂由于具有稳定、靶向、缓控释等特性，且制备工艺成熟，操作方法简单，近年来受到较多关注，有关微球技术应用于医药行业的报道也越来越多[2]。

微球制剂，是指先将药物与适当的药用辅料通过一定的微囊化技术制得微球，再按临床使用时不同的给药途径与目的制成各种口服、注射等剂型而形成的药物制剂。研究表明，可通过选择不同种类的聚合物制备微球，使药物在体内选择性地释放，从而提高身体局部的血药浓度，增强药物的疗效和作用时间，同时减少服药量，这样也可有效降低毒性反应发生率。因此，研究者们应用了各种天然或合成的可生物降解的有机物，如淀粉、壳聚糖、明胶、聚乳酸-羟基乙酸、聚甲基丙烯酸甲酯等作为载体材料制备微球，它们都在控制药物释放方面取得了良好的效果[3]。其中，聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）是最常用的制备微球的辅料，作为一种生物相容的可降解的高分子聚合物，现已取得美国FDA 认证，可用作注射用药物制剂的载体。

1 微球的制备方法

常用的制备载药微球的方法有乳化-溶剂挥发法、相分离法、喷雾干燥法和膜乳化法等。

1.1 溶剂挥发法

微球制备最常用的方法是乳化-溶剂挥发法，其原理是将原辅料先分别溶于两种互不相溶的溶剂中，再通过机械振荡或超声乳化的方法制成乳剂，被分散成乳滴的液体为内分散相，分散乳滴的液体为外连续相，然后使内分散相溶剂在一定条件下挥发除去，成球材料析出，固化成微球[4]。此法具有包封率高、操作方法简便、重现性好、无需特殊设备等优点，但易受所包载药物的理化性质等因素的影响。根据乳剂类型不同通常又可将其分为单乳法（O/W、W/O）和复乳法（W/O/W、O/W/O）两大类，单乳法常用来包载水不溶性药物，而复乳法则用来包载水溶性且性质不太稳定的药物。

陈玉玺等[5]应用乳化-溶剂挥发法制备了20(S)-原人参二醇的PLGA载药微球，经扫描电镜观察所制得的微球不仅外观圆整，平均粒径约1.16 μm，且载药量高达19.61 %，包封率为41.76 %，体外释放实验考察表明，其具有良好的缓释效果。

1.2 相分离法

相分离法又称凝聚法，是在药物与聚合物载体的混合物（乳状或混悬状）中加入无机盐或非溶剂物质作为凝聚剂使聚合物的溶解度突然降低，从而可从混合溶液中析出来，并包裹在药物表面形成一层保护层，再经一定方法使保护层固化后即可得到高包封率的微球的方法[6]。此法可通过改变搅拌速度和系统温度控制微球的粒径大小，但易受加入的凝聚剂和溶剂残留等因素的影响。

Mandal等[7]使用相分离法制备了喷他脒的PLGA 微球，扫描电镜图像表明，该微粒呈多孔球形，药物包封率为 58 %，相比用乳化-溶剂挥发法制备的微球包封率明显增加。通过这种方法制备的曲普瑞林一个月缓释微球制剂达菲林®也于1986年成功上市，该制剂使得给药频率从原来的每日1次减小至每月1 次，大大地提高了患者用药的顺应性。

1.3 喷雾干燥法

近年，喷雾干燥技术越来越广泛地应用于制药技术和生物化学领域，用这种技术制备的微球不但可被制成口服，注射等剂型，还有开发成靶向、缓控释给药系统的潜力。喷雾干燥法是指先将药物与载体聚合物用有机溶剂溶解成溶液，然后将溶液用喷雾器喷至惰性气流中形成无数的小液滴，再控制温度使有机溶剂迅速蒸发，液滴迅速收缩成微球的方法[8]。该法具有操作简单，一步成球，且所制得的微球包封率高、粒径均匀等特点，但不适用于制备易高温变性的蛋白质多肽类微球。Mouez等[9]采用喷雾干燥技术将盐酸维拉帕米包被于壳聚糖中，得到的微球粒径约21～53 μm，包封率高达91 %，突释量少，而且生物利用度研究表明，维拉帕米微球鼻腔给药的生物利用度为58.6 %，明显高于其溶液口服给药的13 %。

1.4 膜乳化法

微孔膜乳化技术是近年发展起来的乳剂制备新技术，现已有实验室通过膜乳化法研制出了可包载不同种类药物的微球制剂。其原理是先将分散相在外加压力作用下，通过微孔膜的膜孔形成乳滴，当乳滴达到一定大小时从膜表面完全脱离，进入到在膜表面连续流动的连续相中，此过程类似单乳乳化，然后通过事先加入连续相中的稳定剂将乳滴吸附到一起，最终使乳滴固化形成微球[4]。用膜乳化法制备的微球有粒径均一且分布可控的特点，但常由于膜孔径限制，难以制备出粒径小于1 μm的微球。Zhao等[10]通过调整各项工艺参数，用SPG膜乳化法制备了平均粒径约93 μm的微球，实验表明，其粒径的正态分布系数为0.64，比传统方法制备的微球粒径分布集中。

除上述方法外，还有许多新方法如盐析法[11]、高压匀质法[12]，新技术如纳米技术[13]、微流控技术[14]和超临界流体技术[15]等，用于微球研发的制备工艺中，以上均表明微球制剂研发具有重大意义和广阔前景。

2 微球的质量控制

通常评价微球制备工艺和质量优劣的指标有微球形态、粒径及其分布、载药量、包封率及释放度，有时还包括有关物质和溶剂残留等项目。关于微球制剂的质量控制方法，可参照中国药典2015年版附录中的《微粒制剂指导原则》[16]。下面结合已上市微球产品的一些质量标准及文献报道等相关资料，对微球制剂质量控制的各个项目进行概述。

2.1 形态、粒径及其分布

根据定义，微球是指将药物溶解或分散于药用辅料中而形成的骨架型的微小球状实体，其粒径一般约1～250 μm。所以理想的微球制剂产品的形态应是规则圆整，粒径均匀，且不存在空心状态的实体。另外，微球之间的流动性要尽可能的好，不应有粘连或聚团现象存在[17]。

研究表明，粒径及其分布是影响微球释放度的重要因素，粒径大小直接影响微球在体内的循环时间。一般来说，微球粒径过大，易被体内的巨噬系统识别并清除出体外；而粒径过小则会使微球的表面积相对增加，突释量增大，从而降低微球的缓释作用[18]。因此，在微球的制备过程中，必须根据不同的给药目的和途径控制粒径范围，以1～100 μm为宜。Ghassemi等[19]用溶剂挥发法制备的PLHMGA载药微球，粒径为12～16 μm，载药量为60 %～70 %。更重要的是，与其PLGA载药微球相比，其体外释药的药代动力学过程更可控。

测量粒径的方法有多种，主要包括激光衍射法（LLD）、动态光散射法（DLS）、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）和原子力学显微镜法（AFM）等。其中，激光衍射法是最常用的测量粒径及其分布的方法[17]。

2.2 载药量

载药量是指单位体积或质量的微球中所负载的药量与微球总重量之比，它是反映微球制剂中药物含量的重要指标，所以计算微球载药量需与药物含量测定建立一定的联系。在实际生产时可通过先计算载药量，再进行灌装，实现对微球产品的含量控制。研究表明，影响微球载药量的因素有：聚合物的种类和浓度，有机溶剂的选择，投料比的选择，有机相和水相的比例，固化的时间、温度和搅拌速度等。同时，它们也是影响微球包封率和粒径的主要因素。

微球的载药量测定通常需较复杂的样品前处理过程，再通过合适的含量测定方法进行分析。常用的含量测定的方法除了HPLC法，还有ELISA法[20]、紫外分光光度法[21]等。Francesca等[22]用HPLC法测定出在对pH敏感性的牛血清蛋白微球中，二氟尼柳的载药量大于90 %，而β-丙萘酚的载药量则小于70 %。

2.3 包封率

包封率是指单位体积或质量的微球中被包载入微球中的药物量与体系中药物总量之比。包封率越高表示被包裹入微球的药物含量越高，所以包封率的测量也应建立在含量测定的基础上，最常用的方法也是HPLC法。研究表明，制备方法和制备工艺对包封率均会产生较大影响。随着PLGA 的浓度、外水相体积和其中乳化剂浓度增加，包封率有所下降；而随着乳化时搅拌速度和强度增加，包封率增加。另外，微球的载药量与包封率一般呈正相关关系，即载药量越高，包封率越大[23]。

Mukerjee等[24]优化调整微球制备过程中的各项工艺参数后，成功制备出了表面光滑，形态圆整，包封率为90.88 %±0.14 %的姜黄素微球，并通过MTT法测试出了单纯药物和微球制剂作用于前列腺癌细胞系的IC50值分别为32～34 μmol/L和20～22.5 μmol/L（IC50值下降了35 %），由此证明了其对肿瘤细胞的杀伤作用比单纯的药物更显著。

2.4 释放度

常见的微球释药机制有两种：一种是扩散机制，即药物被渗入到微球中的体液溶解后，再经微球内部的孔隙扩散出来，而存在于微球表面的药物通常会快速溶解，形成突释效应（initial burst）；另一种是降解机制，这种机制主要依赖于成球材料的生物降解特性，可使药物缓慢而持久地从微球中释放。一般来说，这两种机制可同时存在于微球释放的前后期[25]。

实验表明，微球的释药速率由聚合物的种类和浓度、微球所载药物在释放介质中的稳定性、溶解性、药物与微球的亲和力等因素共同决定。我们可以通过改变药物的理化性质，聚合物的种类，浓度和聚合条件等因素来调节释药速度。

微球释放度的测定通常包括体内和体外两方面，体外释放度常用HPLC法测定，而体内释放度需结合LC-MS或采用试剂盒的方法才能准确测定。D’Souza等[26]等用了3种不同类型的PLGA 分别制备了不同粒径（19～49 μm)和载药量（31 %～37%）的微球并测定了其体外释放速率，由此证明了微球的释放速率与其粒径和载药量相关。

3 展望

现如今，有较多微球产品已经上市，如法国Ipsen公司的曲普瑞林、日本武田公司的亮丙瑞林、美国Alkermes Inc 的注射用利培酮和Novartis Pharm的注射用醋酸奥曲肽微球等。我国上市的第一个微球产品是上海丽珠生产的注射用亮丙瑞林，为一个月长效缓释微球。此外还有一些蛋白、多肽类药物，如：促黄体生成素释放激素拮抗物（LXT2101）、重组人胰岛素样生长激素（rhIGF2I）及干扰素α等缓控释微球制剂正处于研发阶段。伴随着微球制剂技术的发展，微球研发的种类也越来越多，除了长效缓释微球外，还有免疫微球[27]、磁性微球[28]等多种具有特殊功能的微球。

总之，微球制剂是一种将药物分子包裹于药用辅料中以求达到长时间平稳释药目的的药物输送系统[29]。作为一种新型释药系统，虽然有粒径不均、稳定性差、包封率低及体内外释放相关性不好等各种各样的问题，但是由于其具有靶向，缓释等优良特性，研究意义重大，且不断有新技术被应用到微球制备中，所以有理由相信在不久的将来，这些问题均将得到解决，微球制剂在临床上也将会得到越来越广泛的应用。