药物递送之脂肪乳技术

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2023-11-16 11:15:49

药物递送之脂肪乳技术

根据是否载药可将脂肪乳分为营养型脂肪乳（如中长链脂肪乳，鱼油脂肪乳）和载药脂肪乳（如丙泊酚，前列地尔，氟比洛芬酯，氯维地平）。

1 营养型脂肪乳

早在1678年，研究发现给犬直接静脉注射橄榄油会导致肺栓塞，1904年，Paul Friedrich 给患者皮下注射含有脂质、蛋白胨、葡萄糖和电解质的营养剂，导致严重的疼痛。此时意识到脂类只能以乳剂的形式静脉注射。在1920年到1960年间，很多不同油和表面活性剂组成的乳剂上市。20世纪60年代初期，Lipomul在美国上市，其含有15%的棉籽油，4%大豆磷脂，0.3%泊洛沙姆188，后因严重不良反应而撤市。1962年，Intralipid（10% 大豆油和1.2% 蛋黄卵磷脂）在瑞典被正式批准应用于临床，为脂肪乳的发展奠定了基础，1975年，在欧洲经过14年安全应用的Intralipid获得美国FDA批准。

脂肪乳进入我国始于1986 年，由无锡华瑞制药有限公司引进瑞典卡比制药公司的 Interlipid 脂肪乳生产技术。此后国内一些企业纷纷进入该领域，如广东侨光制药厂于上世纪90 年代初在国内率先自主研发成功国产大豆油脂肪乳，此后又有西安力邦制药有限公司、安徽丰原药业、四川科伦药业等企业先后加入了生产脂肪乳的行列。

第1代营养型脂肪乳为长链脂肪乳（Long Chain Triglycerides，LCT），指采用长链脂肪酸甘油酯（常用大豆油，少部分用红花油）作为油相制备得到的脂肪乳，长链脂肪酸一般含碳原子数为14~24。长链脂肪乳常与葡萄糖联合应用，为人体提供更均衡的能量，尽管脂肪乳目前已发展至第四代，但其依然是临床上使用最多的脂肪乳。

第2代营养型脂肪乳主要包括中/ 长链脂肪乳（Medium and Long ChainTriglycerides， MCT/LCT）、结构脂肪乳（Structured Triglycerides，STG）和橄榄油（Olive Oil，OO）脂肪乳。中/长链脂肪乳由长链脂肪酸甘油酯和中链脂肪酸甘油酯按1:1比例物理混合后作为油相制备而得。中链脂肪酸一般含碳原子数为6~12。结构脂肪乳是采用结构脂肪酸甘油酯作为油相制备而得，结构脂肪酸甘油酯为人工合成，是将长链和中链肪酸甘油酯水解形成长链脂肪酸、中链脂肪酸和甘油，随后通过随机的再酯化作用，使长链和中链脂肪酸结合到同一个甘油分子而形成。与中/长链脂肪乳相比，结构脂肪乳清除速率更快，能显著改善氮平衡。

第3代营养型脂肪乳则是以鱼油作为油相制备得到的鱼油（Fish Oil，FO）脂肪乳和混合型（LCT/MCT/OO/FO）脂肪乳、复合脂溶性维生素脂肪乳等。鱼油富含ω-3 多不饱和脂肪酸，具有更加优良的减轻炎症反应和免疫调节作用；混合型脂肪乳处方中的油相由4 种油类混合而成，大豆油/中链脂肪酸甘油酯/橄榄油/鱼油比例为30 : 30 :25 : 15（也有人将其称为第四代脂肪乳，简称SMOF），混合型脂肪乳有更好的机体代谢和耐受性，并具有一定的调节机体免疫功能作用。此外，随着包装技术的发展，出现了脂肪乳/氨基酸/葡萄糖复合型的三腔袋产品，为临床给药带来了更大的便利。

相关营养型脂肪乳部分品种见表1。

表1 已上市的部分营养型脂肪乳

商品名	油相	乳化剂	其他成分
Intralipid®	大豆油	蛋黄卵磷脂	甘油
Abbolipid®	大豆油/红花油	蛋黄卵磷脂	甘油
Deltalipid®	大豆油	蛋黄卵磷脂/油酸	甘油
Salvilipid®	大豆油	蛋黄卵磷脂/油酸钠	甘油
Lipofundin®N	大豆油	蛋黄卵磷脂/ 油酸钠	甘油，生育酚
Lipofundin MCT®	大豆油/中链油	蛋黄卵磷脂/油酸钠	甘油，生育酚
Lipovenoes® PLR	大豆油	蛋黄卵磷脂/油酸钠	甘油
Lipovenoes® MCT	大豆油/中链油	蛋黄卵磷脂/油酸钠	甘油
橄榄油脂肪乳	橄榄油	蛋黄卵磷脂	氨基酸、葡萄糖
ω-3鱼油脂肪乳	鱼油	蛋黄卵磷脂	甘油
ω-3鱼油中/长链脂肪乳	鱼油/中链油	蛋黄卵磷脂	甘油

2 载药脂肪乳

随着营养型脂肪乳商业化的成功，脂肪乳的研发方向拓展至以乳剂为载体（包载活性药物）的静脉给药制剂。日本在此领域处于世界领先水平，1988年，前列地尔载药脂肪乳注射液首先在日本上市。北京泰德制药有限公司引进日本大正制药载药脂肪乳技术，将其制备成 “前列地尔注射液”（载药脂肪乳），1998年在国内上市，商品名为凯时，但产品有效期只有12个月。2013年，日本富士制药上市了有效期24个月的前列地尔注射液。该项专利技术诞生于日本丘比株式会社一间仅20平米左右的实验室。

图5 载药脂肪乳示意图

1989年丙泊酚脂肪乳注射液在美国上市，商品名为得普利麻。为减轻注射引起的疼痛感，2005年，丙泊酚中长链脂肪乳注射液开发上市。

1992年，氟比洛芬酯注射液在日本上市，2004年，由北京泰德制药开发在国内上市，商品名为凯纷。

氯维地平属于二氢吡啶衍生物，是一种超短效的静脉注射用钙通道阻断剂。曾由阿斯利康公司作为围手术期出现高血压短期控制药物进行开发，但开发曾一度中止。2002年Medicines公司从阿斯利康公司获得了该产品的授权，并于2008年8月1日经美国FDA批准在美国上市。

国内外上市的部分载药脂肪乳如下表所示。

表2 已上市部分载药脂肪乳

商品名	药物	油	乳化剂	国外上市	国产化
Liple	前列地尔	大豆油	PC/油酸	1988 （日本）	1998
Limethason	地塞米松棕榈酸酯	大豆油	蛋黄卵磷脂	1988 （日本）	2010
Diprivan	丙泊酚	大豆油	蛋黄卵磷脂	1989 （美国）	1999
Lipo-NSAID	氟比洛芬酯	大豆油	蛋黄卵磷脂	1992 （日本）	2004
Etomidaat-Lipuro	依托咪酯	大豆油/MCT	蛋黄卵磷脂/油酸钠	2001 （德国）	2002
Diazepam-Lipuro	地西泮	大豆油/MCT	蛋黄卵磷脂/油酸钠	欧洲	-
Vitalipide	Vit A，D₂，E，K₁	大豆油	蛋黄卵磷脂	欧洲	2005
Propofol MCT	丙泊酚	大豆油/MCT	蛋黄卵磷脂/油酸	2005 （欧洲）	2013
Cleviprex	丁酸氯维地平	大豆油	蛋黄卵磷脂/油酸	2008 （美国）	-
ALYPROST	前列地尔	大豆油	PC/PG	2013 （日本）	-
Cinvanti	阿瑞匹坦	大豆油	蛋黄卵磷脂/油酸钠	2017 （美国）	-

2.1 载药脂肪乳的处方组成

图6 载药脂肪乳的处方组成

2.1.1 药物

通常来说，药物的脂溶性越大（logP>4），越利于制备成脂肪乳。前列地尔的logP值虽然小，但其剂量更小，其载药主要分布在磷脂层中。

表3 载药脂肪乳药物基本信息

2.1.2 油

脂肪乳中采用的油通常分长链油和中链油，长链油碳链长度在14个碳以上，中链油碳原子数在6~12个。

长链油有大豆油，红花油，橄榄油，芝麻油，蓖麻油等。长链脂肪乳通常由大豆油和橄榄油组成。大豆油富含ω-6多不饱和脂肪酸即亚油酸。橄榄油富含ω-9单不饱和脂肪酸，即油酸。两种油均含有少量的ω-3多不饱和脂肪酸，即亚麻酸。文献报道亚油酸具有免疫抑制作用和炎症介质，可能导致组织损伤并加重急性和慢性炎症疾病。因而新型脂肪乳采用20%大豆油和80%橄榄油，既满足了人体对必须脂肪酸的基本需要同时降低了不良反应。

中链油有分馏的椰子油，Miglyol810、812，NeobeeM5，Captex300等。中链油通常具有更好的抗氧化稳定性和对药物溶解性，不易引起血脂增高。

2.1.3 磷脂

磷脂最早是由Uauquelin于1812年从人脑中发现， Golbley于1844年从蛋黄中分离出来，并于1850年按照希腊文lekithos（蛋黄）命名为Lecithin（磷脂）。1861年Topler又从植物种子发现了磷脂的存在。1925年Leven将磷脂酰胆碱从其他磷脂中分离出来。磷脂的主要成分是PC（磷脂酰胆碱），后将PC也称为磷脂。大豆磷脂是在1930年被发现的。

据文献报道：采用大豆磷脂做乳化剂所制备的脂肪乳有不良反应，后有文献研究将不良反应归因于PI（磷酯酰肌醇）的含量过高。其次从质量标准分析，大豆磷脂对溶血磷脂酰胆碱的限度高于蛋黄磷脂中的限度，因此，也存在一定的安全性隐患。国外采用大豆磷脂的脂肪乳都已撤出市场，如Lipophysan，Lipomulinfonutrol，Lipofundin S 10。

目前国外市场上的脂肪乳采用的是蛋黄卵磷脂做乳化剂。其根据磷脂酰胆碱的纯度可分为两种：一种是磷脂酰胆碱纯度在96%以上，磷脂酰乙醇胺的含量在0.4%以下（仅用于前列地尔脂肪乳中）；另一种是中国药典2020年版四部收载的蛋黄卵磷脂（供注射用），磷脂酰胆碱的含量在68%以上，磷脂酰乙醇胺的含量在20%以下，两者总量在80%以上（应用于营养型脂肪乳和绝大多数载药脂肪乳中）。蛋黄卵磷脂中主要成分如表4所示。

表4 磷脂化学成分及结构

2.1.4 水相

水相中通常含有等渗调节剂、pH调节剂和防腐剂。常用的等渗调节剂为甘油。常用的pH调节剂是氢氧化钠和盐酸，因缓冲液影响乳剂的物理稳定性而很少使用，目前仅在氟比洛芬酯注射液中使用过，用于减缓药物的水解，丁酸氯维地平与氟比洛芬酯具有相似的双酯结构，其采用储藏温度在2-8℃来减缓药物的水解。脂肪乳中常用的防腐剂为乙二胺四乙酸（EDTA），其通过络合微生物生长所需的金属离子达到防腐的效果。

2.2 载药脂肪乳实例：前列地尔脂肪乳

说起载药脂肪乳，不得不提的品种就是前列地尔注射液，虽然现在风光不再，但当年在国内绝对是重磅炸弹级别的品种，很多企业都是冲着这个品种而投建脂肪乳生产线。

前列地尔普通粉针的给药剂量是60~80μg，而脂肪乳给药剂量仅需10μg。但是需要在0-5℃储藏，而且有效期仅有一年。

前列地尔容易和磷脂中的PE（磷脂酰乙醇胺）生成杂质，因此前列地尔脂肪乳需要使用高纯度蛋黄卵磷脂（去除PE）。但是PE去除后，蛋黄卵磷脂的乳化能力大大减弱，又需要加入油酸作为辅助乳化剂，并且用量是常规脂肪乳的3-4倍，殊不知大量的油酸也会引起前列地尔的降解。

为了提高前列地尔的稳定性，国内将其改成冻干乳，将储藏条件改为20℃一下，有效期12个月。日本则采用微量的磷脂酰甘油替换了油酸，将0-5℃下的有效期延长到了24个月。

图7 前列地尔脂肪乳进化史

通过前列地尔的例子可以得知，磷脂中的微量组分影响产品的质量。前列地尔采用的还是高纯度的磷脂。对于较低纯度的磷脂来说，磷脂的组分对产品质量的影响更加复杂。同样符合现行版药典标准不同供应商提供的磷脂，做出的产品质量很可能存在很大差距，在研发初期就要考察清楚，避免后期供应商的变更（高风险）。

2.3 载药脂肪乳工艺流程

载药脂肪乳的工艺流程图如下所示，关键工艺步骤主要包括剪切乳化、高压均质和旋转灭菌，剪切乳化和高压均质也是其他微粒制剂常用到的技术，如紫杉醇白蛋白纳米粒的Nab技术先进行乳化然后高压均质，脂质体Depofoam制备技术中还用到复乳化技术，脂质体的粒径也可以采取高压均质的方式进行控制。常用的灭菌设备为旋转灭菌柜，不仅适合脂肪乳高温灭菌，也适合某些易发生起昙现象的胶束的灭菌。

图8 载药脂肪乳的工艺流程图

2.3.1 高速剪切-粗乳化

乳化过程主要的工艺参数是温度，剪切速度，剪切时间：

脂肪乳的乳化温度理论上高于磷脂的相转变温度即可，在保证原辅料稳定性的前提下，提高温度（如60℃以上），有利于提高乳化效果。

剪切线速度通常为20-25米/秒，剪切时间则根据乳粒粒径来判断，粒径越小，初乳稳定时间越长，对于脂肪乳，理论上要求初乳粒径小于20微米，实际过程中基本上小于10微米，甚至1微米以下。

2.3.2 高压均质-精乳化

高压均质是将初乳的粒径进一步减小到几百纳米。高压均质的主要参数是均质压力和均质次数，均质压力通常在600-1500bar，均质次数则通常根据乳粒粒径来进行选择。

2.3.3 灭菌

一种是过滤除菌（0.22微米），如阿瑞匹坦脂肪乳，平均粒径通常控制在90纳米左右，总之，粒径越小越利于过滤，比如最好小于160nm，如注射用前列地尔干乳剂。一种是残存概率法，如前列地尔脂肪乳注射液（F₀>8），其余的基本都是采用过度杀灭法（F₀>12）。

3 脂肪乳的稳定性

稳定性是脂肪乳的重要参数之一，目前提高稳定性的主要机制是通过加强布朗运动阻止乳滴的沉降或絮凝。但其热力学不稳定的特性会在长时间的存储过程中导致乳剂体系失稳，乳滴不断聚集合并，发生不可逆的相分离。

脂肪乳失稳的机制主要有三种：奥斯瓦尔德熟化、乳滴合并、接触熟化。

（1）奥斯瓦尔德熟化

奥斯瓦尔德（Ostwald）熟化机制是指，乳滴在连续相中有一定的溶解度，但脂肪乳的非均一性使不同粒径的乳滴存在溶解度差异，该溶解度差促使小粒径乳滴通过连续相转移给大粒径乳滴，最终使乳滴变大。根据奥斯瓦尔德熟化机制，可通过减小乳滴在连续相中的溶解度，尽可能降低熟化速率，也可以加入表面活性剂或者抑制剂，降低界面张力，或者抑制乳滴的溶解和扩散，抵制乳滴熟化速率，提高脂肪乳稳定性。

（2）乳滴合并

乳滴合并是指因布朗运动、相互引力作用或体系扰动等引起乳滴相互靠近并导致合并的过程。在乳滴合并过程中，会经历乳滴的乳化膜摩擦扰动、薄化及最终破坏合并的过程。根据乳滴合并的过程，可以添加表面活性剂或带电表面活性剂，增加乳化膜的弹性和乳剂的黏度，或者通过静电作用使其相互排斥降低乳滴的破裂和接触概率，提高脂肪乳稳定性。

（3）接触熟化

接触熟化是近几年刚提出的脂肪乳失稳机制，认为界面上单位面积表面活性剂分子的局部波动将受亲水/亲油分子链链长的制约，进而影响乳滴在体系中的粒径的变化速率。避免接触熟化的方法与避免乳滴合并的方法一致，通过增强膜的弹性或者乳滴的接触概率，提高脂肪乳稳定性。

当然，温度和脂质的种类也是影响脂肪乳的稳定性因素之一，不同的脂质对乳滴的保护能力是不一样的。