纳米铜硅胶膜厚度对MAS-IUS控释效果影响的实验研究

樊文艳，蒋成素，孟胤妤，孙 翠，任晓艳，古衡芳，肖雁冰

(遵义医学院附属妇女儿童医院 妇科，贵州 遵义 563000)

左炔诺孕酮宫内缓释系统(商品名：曼月乐)被广泛应用于女性避孕及妇科疾病[1-3]：但曼月乐也存在一些缺陷，如环下移、脱落现象；一旦其内LNG耗尽，避孕效果将受到影响。因此，研制能弥补曼月乐这些不足的新型宫内缓释系统具有一定的临床意义[4-5]。本研究是“一种评价LNG浓度梯度的仿子宫体模建立的实验研究[6]”项目的组成部分，旨在通过系列研究，研制出具有药物恒释和避孕时效更长的新型“记忆合金硅胶宫内缓释系统(Memory Alloy Silicone Intrauterine System,MAS-IUS)[7]”，并为项目组相关专利的开发提供实验数据。本文以单体LNG制成MAS-IUS实验模型，研究单体LNG在MAL-IUS中的释放规律，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料 ①紫外分光光度计(北京普析通用仪器有限公司，型号T6新世纪)；②电子天平(诸暨市超泽衡器设备有限公司，JM型，精确度：0.001 g)；③A、B两种组分的室温硫化硅胶[8-10](东莞市国创有机硅胶有限公司)；④纳米铜(昆山德阳新材料科技有限公司，粒径是72 nm)；⑤硅胶粘合剂(美国道康宁公司，型号QIS-5708)；⑥左炔诺孕酮标准品(SL881 0.5 g,北京索莱宝科技有限公司)；⑦无水乙醇分析纯(天津市永大化学试剂有限公司)；⑧恒温循环水浴箱(江苏天力医疗器械有限公司，型号TL-420型)；⑨37 ℃超弹性记忆钛镍合金，直径0.3 mm(苏州荣千稀有金属有限公司)；⑩电子游标卡尺(杭州南工量具有限公司，型号QR/0-150 mm,精确度：0.01 mm)。

1.2 实验方法

1.2.1 钛镍合金丝管架的制作 由苏州荣千稀有金属有限公司按本实验要求定制，利用特定模具将钛镍合金丝缠绕成外径3 mm的超弹性弹簧，在280 ℃的高温下定型30 min后脱模，制作成环外径3 mm，内径2.7 mm，150圈，长度45 mm的37 ℃记忆合金钛镍合金丝管。

1.2.2 不同纳米铜硅胶膜厚度的MAS-IUS的制备 A、B双组分硅胶(A硅胶：B硅胶=1∶1)搅拌均匀，按3%比例(质量比)加入纳米铜，混合均匀，将混合物均匀喷涂于钛镍合金丝管架外部，制成厚度为0.5 mm的纳米铜硅胶膜，以电子游标卡尺测量四个径线求平均值，以误差在0.02 mm为可控范围；然后用硅胶粘合剂封堵一端，在室温下硫化24 h后，将LNG(固体粉末)52 mg置入中空的纳米铜硅胶钛镍合金管中，再以硅胶粘合剂封堵另一端，即可得到膜厚度为0.5 mm的MAS-IUS。同法制备膜厚度分别为：1.0、1.5、2.0 mm的MAS-IUS模型。

1.2.3 标准曲线的建立 精确量取10 mL乙醇，加入不同质量的左炔诺孕酮，配制成左炔诺孕酮浓度为0.02、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/mL的样品，以标准液浓度为横坐标，标准液的分光光度值为纵坐标进行线性回归，在波长为345 nm处求得左炔诺孕酮的曲线回归方程：Y=0.397 8X+0.000 7,r2= 0.999 7(见图1)，结果表明：标准液与分光光度值呈线性关系良好,利用曲线进行处理，分别检测样品中左炔诺孕酮的浓度，求出释放量。

图1 LNG浓度与吸光度的关系

1.2.4 体外释放实验 根据纳米铜硅胶膜厚度将MAS-IUS分为A组(0.5 mm)、B组(1.0 mm)、C组(1.5 mm)、D组(2.0 mm)，每组有4个相同厚度的样品；为避免装药过程中药物粉末不慎撒落于管外的纳米铜硅胶膜表面影响实验结果，用无水乙醇反复冲洗后，放入装有10 mL无水乙醇的密闭离心管中，在(37±0.5)℃的恒温循环水浴箱上，每24小时取样并更换新鲜的无水乙醇，连续测量30 d。

1.2.5 LNG每天释放浓度的测定 样品LNG浓度的测定：以无水乙醇作为空白对照，用紫外分光光度计测定样品中LNG的吸光度值，每个样品测定4次，取平均值，根据标准曲线计算出样品中药物的浓度。

2 结果

2.1 单体LNG在MAS-IUS模型中的释放规律 4组不同纳米铜硅胶膜厚度的MAS-IUS中LNG的释放均表现为释放速率随纳米铜硅胶膜的增厚而下降，各组释放量均在5 d后趋于稳定，5 d前表现为“暴释”现象(见图2)。

图2 不同厚度纳米铜硅胶膜MAS-IUS模型体外当天释放量及累积释放量

2.2 单体LNG在不同膜厚度的MAS-IUS模型中释放量比较 A、B、C、D组进行比较，P≤0.001，而后每2组进行两两比较，P≤0.01，差异有统计学意义。利用SPSS软件进行线性回归，得出累积释放量与天数的线性回归方程(见表1)。

表1不同控释膜厚度MAS-IUS的LNG累积释放量与天数的线性关系及平均释放量

组别零级释放方程r均数(标准差(mg x±s)AY=0.28X±0.461.0000.2961±0.0529BY=0.23X±0.331.0000.2431±0.0382CY=0.18X±0.410.9990.1903±0.0448DY=0.13X±0.450.9990.1470±0.0499

A、B、C、D组比较，P<0.001，而后进行两两比较，P<0.01。

2.3 单体LNG的MAS-IUS纳米铜硅胶膜厚度与释药速度的关系 4种不同纳米铜硅胶膜的MAS-IUS模型 ，按药物体外释放利用紫外分光光度计测定释药量，结果见表1。 将释药速度(Y)对纳米铜硅胶膜所形成的管壁厚度(X)进行回归分析，得：Y=-0.1X+0.33,r=1。

3 讨论

3.1 不同厚度纳米铜硅胶膜对LNG释放量的影响 实验结果表明，LNG单体的MAS-IUS的释放速率随纳米铜硅胶膜的增厚而下降(见图2、表1)。LNG单体在MAS-IUS的释放过程分为3步：① 药物从晶体中分离；② 药物分子透过记忆合金超弹性弹簧的间隙扩散进入纳米铜硅胶膜内[7]；③ 药物分子最终进入溶出介质(乙醇)中。LNG单体从MAS-IUS中的溶出释放过程并不是简单的透过单纯纳米铜硅胶膜的扩散过程，硅胶中常含有硅藻土，其在增加硅胶强度的同时，使药物在硅胶中的扩散路径变得弯曲、复杂，从而影响药物的扩散、溶出过程。在MAS-IUS模型中，LNG随纳米铜硅胶膜的厚度增加，需要通过的扩散路径延长，而 LNG通过控释膜的扩散速率不变，故单位时间内释放的药量降低[11]，即释放速率降低。MAS-IUS模型纳米铜硅胶膜厚度对释药速度的影响极为显著，表明膜厚度是以单体形式存在的LNG在MAS-IUS中扩散的关键因素，释放速率与纳米铜硅胶膜厚度成反比，即MAS-IUS的释药机理属于膜控制释放，其释药规律符合控制释放规律。因此，可以通过选择不膜厚度来进行调节以获得不同的释药速度。

3.2 LNG单体在MAS-IUS中的释放规律 研究结果提示，含LNG单体的MAS-IUS模型释放量在前5d均表现为“暴释”现象(见图2)，5 d后趋于稳定，在30 d体外释药量基本达到零级释放(r>0.9999)，表明单体LNG在MAS-IUS模型中均呈现先经爆释，而后缓释的规律。药物从MAS-IUS模型中的释放，主要基于扩散作用。膜控型药物的释放行为与扩散系数、溶解度系数、控释膜厚度有关。在该MAS-IUS模型释放过程主要的限速步骤是药物在控释膜中的扩散，药物以过饱和状态分散于纳米铜硅胶膜弹性体中，以一定的速度由膜的内侧逐步扩散至外层，外侧药物再释放进入周围环境(乙醇)。在释放初期，药物浓度高、浓度梯度差大，因此，释放速率较快，表现出爆释(见图2)。随着药物释放，浓度梯度差减小，其释放量趋于平稳并逐渐下降。MAS-IUS模型中LNG的累积释放量与时间成线性关系，即符合零级释放，可在一定的释药周期内平稳释药。

3.3 MAS-IUS的问题与改进 本研究由于实验条件的限制，纳米铜硅胶复合材料的制作采用混合法，但双棍开炼机的搅拌存在一定的局限性；纳米铜硅胶膜制作的质控(厚度和均一性)是采用电子游标卡尺测量，以误差在0.02 mm为可控范围，故纳米铜膜的厚度与均一性差异可能会导致结果可能存在一定的偏差。实验结果亦显示，MAS-IUS模型中LNG的释放量在5d后并不稳定，而是在0.05 mg范围的波动(见表1)，可能主要就是这方面的因素造成。而要消除这方面的误差，必须通过标准化的制环工艺。此外，本研究MAS-IUS中单体LNG的释放量过大，为曼月乐释放量的近几倍至十几倍，其原因可能有二：①本研究所用溶剂为乙醇，其对LNG的溶解度相较于“宫腔液[12]”要高得多；②LNG以单体形式存在，理论上相较于LNG以其他材料混合或包裹等[13-15]，具有更快的释放效果。本文研究的是单体LNG在MAS-IUS模型中的释放规律，在后续的研究中，将探索MAS-IUS模型中，非单体LNG(如用乙烯一醋酸、乙烯共聚物等包裹LNG)[16]在乙醇溶液及“模拟宫腔液或人工宫腔液”中的释放速率与规律，以期制得恒释和释放时间更长的MAS-IUS模型。

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