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2023-11-16 10:29:04

药物递送之纳米晶技术概述

1. 纳米晶

纳米晶技术(Nanocrystal technology)是一种新颖的增加难溶性药物溶解度的药剂学技术,纳米晶体药物(Nanocrystaldrugs)是指将原料药直接微粉化处理至纳米级的药物颗粒,为无载体的亚微米胶体分散体系,粒子粒径一般为100~1000nm,仅含活性成分(ActivePharmaceuticalIngredients,APIs))和稳定剂,稳定剂的作用是减少药物晶体的聚集,提高产品的稳定性

纳米晶,如果只顾名思义,就仅指结晶状态的纳米级药物颗粒,但其实纳米晶是不严格局限于药物颗粒的结晶形式。因生产工艺的不同,可将微晶药物转变成晶体,但也存在转变成无定型的药物颗粒。所以,晶体状态的纳米药物颗粒和无定形状态的纳米药物颗粒,统称为纳米晶体,为了区分两者的状态,偶尔也会将无定型状态的纳米药物颗粒称为非晶状态的纳米晶体。

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图1 纳米晶示意图

2. 纳米晶的作用机制

1)提高溶出速率

根据著名药剂学Noyes-Whitney方程dC/dt=kD A (Cs-Ct)(其中dC/dt为溶出速度;kD为溶出速率常数;A为比表面积;Cs为药物饱和溶解度;Ct为药物浓度)可知,药物的溶出速度与药物的比表面积正相关。纳米晶便是通过将药物纳米化增加比表面积,提高BCSII类药物(高渗透性,低溶解度)的溶出速率,大幅度提高难溶性药物的成药性。有数据表明,在相同溶出条件下,当西洛他唑的粒径由13μm减小至220nm时,药物的溶出速度提高至原来的5100倍。

2)提高溶解度

根据另一个著名药剂学Ostwald-Freundlich方程

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 (其中S1和S2是粒子半径为r1和r2时的溶解度,σ为固液界面张力,M为药物分子量,ρ为固体药物密度,R为摩尔气体常数,T为热力学温度)可知,当药物粒径相差越大,溶解度相差就越大。最终,混悬剂中小微粒会逐渐溶解变得更小,而大微粒会变得越来越大,导致沉降加快稳定性变差。

(3)生物黏附效应

胃肠道表面存在大量类似凝胶的多孔结构黏液层,主要成分是黏蛋白。黏液层虽然是口服吸收的一道屏障,但它同样也能因物理黏附作用延长药物滞留时间。纳米晶因其粒径小,能快速渗透到黏液层的凝胶孔道中,紧密附着于内部的网状结构内,通过延长接触时间促进药物跨膜吸收,并且能减少进食对药物吸收的影响。

4)多种吸收机制并存

药物吸收(absorption)是指药物由给药部位进入血液循环的过程,与药物生物利用度密切相关。纳米晶药物存在多种吸收机制:药物从纳米晶中溶出后,以分子形式被动转运实现跨膜吸收;药物以纳米晶体形式由肠道表面派氏结经淋巴系统转运吸收;药物以纳米晶体形式经细胞间途径或跨细胞转运进行吸收。

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图2 纳米晶的应用

 

3. 纳米晶的优势

1)安全性高。纳米晶不使用载体递送,故不含大量表面活性剂和载体材料,不会产生材料的代谢产物,安全性高。

2)生物利用度高。通过微粉化处理将药物颗粒降低至纳米级别,增加难溶性药物的比表面积,改善溶解度和溶出速率,并且有更大的表面黏附性,延长药物在黏液层的作用时间,限制扩散增加药物局部浓度,促进药物在胃肠道的吸收。另有报道说纳米晶药物能使生物膜上的外排转运蛋白饱和,提高生物利用度。

3)提高成药性。纳米晶技术适用于生物药物分类系统(BCS)中的Ⅱ和IV类药物,特别是前者,极大地提高了难溶性药物的成药性。

4)载药量高。产品中除了必需的稳定剂外,无需其他辅料,以药物本身为递送系统,药物负载能力高。

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