药物纳米结晶的研究进展  

   药物纳米结晶(nanocrystals)也称作纳米混悬液，是以少量表面活性剂或聚合物为稳定剂，将药物颗粒分散在介质中，通过自组装或破碎技术制备的一种亚微胶体分散系。药物纳米结晶可以多种方式给药，其中口服剂型较少见，透皮给药剂型多处在研究阶段，但以这两种方式给药，药物都很难以纳米结晶的形式直接进入细胞，细胞摄取率较低。相对而言，静脉注射给药能显著提高细胞摄取率。开发静脉注射用纳米结晶可减少现有静脉注射产品的不良反应，同时实现靶向给药。本文介绍了药物纳米结晶的特殊理化性质及基本制备工艺，并简介了其对体内细胞的作用及纳米毒性。

1、制剂特点

   药物颗粒从微米级降至纳米级可使其理化性质发生特殊改变，从而使其具备不同于普通制剂的理化性质。如水难溶性药物制成纳米结晶后，可有效增加溶解度、提高溶出速率，继而显著提高其口服生物利用度；药物的皮肤渗透率随饱和溶解度的增加而增加；使药物对细胞膜或生物膜的附着力显著增大；将药物制成与水等渗的纳米混悬液可有效减少其静脉注射剂量，降低不良反应的发生率等。有些难溶性药物虽也可通过添加表面活性剂(如聚氧乙烯蓖麻油EL)或增溶剂[如羟丙基-p-环糊精(HP-p-CD)]达到提高溶解度从而减少注射剂量的目的，但使用聚氧乙烯蓖麻油可引起过敏性休克，HP-[3-CD也会引起毒性。研究表明，使用Tween-80或泊洛沙姆188制备的药物纳米结晶可避免上述不良反应，且静脉注射时耐受性良好。

2、制备工艺

   目前制备药物纳米结晶有自下而上（自组装技术）和自上而下（破碎技术）两种基本工艺，后者在医药行业中应用更广泛。

2.1自组装技术

   本法基本原理是将药物溶解在溶剂中，通过添加非溶剂使药物沉淀析出形成纳米结晶。本工艺的关键是控制结晶的结构（非晶体或晶体），并避免晶体生长超出纳米范围。

   自组装技术种类很多，但目前尚无成熟产品问世，因为该技术有一些无法克服的缺陷，如有机溶剂残留、制剂物理稳定性差、易发生奥氏熟化等。因此，实际上更偏向于使用破碎技术。

2.2破碎技术

   本技术是将晶体通过碾磨成为纳米晶体，有干磨和湿磨两种基本类别。湿磨是将药物颗粒分散在表面活性剂中，形成混悬液后再碾磨，效率比干磨高，最具代表性的是低耗能的珠磨，就是将混悬液加至充满0.2 mm或0.4～0.6 mm碾磨介质的容器中，启动搅拌后，晶体在介质之间被碾磨，最终形成纳米结晶，市售纳米产品大多采用这种技术生产。晶体也可运用高压均质技术碾磨，如IDD-PTM(insoluble drugs delivery-particles)技术中混悬液流体相互碰撞，使晶体在碰撞和空化作用下破碎，形成纳米结晶。还有一种活塞空隙匀浆技术(DissoCubes)，即将混悬液高速通过匀浆器中的狭小匀浆孔隙，经空化、碰撞及液体剪切共同作用，药物晶体被碾磨至纳米级。目前，以上技术均须在混悬液中进行，而无水介质中的均质化技术尚处于研究阶段。

2.3联用工艺

   单用一种技术较难制得粒度均匀且稳定性好的纳米结晶，因此常联合使用多种技术以增加制剂的安全性与有效性。联用技术通常由预处理和高压均质组成，即晶体沉淀形成混悬液后再进行高压均质。这种组合技术的优点是操作灵活，如NanoEdgeTM技术，即使溶剂和非溶剂成为两股逆流，晶体在两股逆流的交界面沉淀析出，高压均质后形成纳米结晶。SmartCrystal也由数种技术组合而成，包含不同的专利，可减少均质次数，并可产生粒径小于100 nm的纳米粒。实际应用中应根据不同需要进行制备，如通过联用技术H96（即冻干技术与高压均质技术联用）可制得平均粒径仅50nm的两性霉素B纳米结晶。

3、细胞作用与纳米毒性

3.1细胞作用

   纳米粒在体内与血浆蛋白结合后与巨噬细胞的亲和力会增加，继而能引发吞噬作用。因此，要阻止血浆蛋白吸附到纳米粒表面。常用方法是选择合适的表面修饰剂来制备隐形纳米粒；另一种方法是制备粒径小于100 nm的纳米晶体。因为药物的饱和溶解度随粒径的减小成倍增加，且粒径小的纳米粒具有更大的表面积，两个因素共同提高了溶解度，能有效避免吞噬细胞的吞噬。

   制备隐形纳米粒时，可采用不同的表面活性剂或混合使用表面活性剂以避免血浆蛋白吸附；同时可用抗体、凝集素、糖类等为靶向配体进行表面修饰而获得主动靶向性。但很多时候靶向配体也会被免疫系统识别并被单核吞噬细胞系统(MPS)吞噬。利用“差异蛋白质吸附”可有效解决这个问题。纳米粒表面的疏水性、电荷及一些特性决定了血液中哪些蛋白质可优先吸附在其表面，从而形成特定的蛋白质吸附模式，即差异蛋白质吸附。纳米粒经修饰后在血液中将会优先吸附特定蛋白质，从而介导靶细胞的摄取，决定药物的器官分配。如用Tween-80为表面稳定剂的纳米粒可将药物跨膜转运至大脑，除去Tween- 80则无此作用。通过分析蛋白质对这两种纳米粒的吸附模式表明，载脂蛋白E(Apo E)会优先吸附到表面含有Tween-80的纳米粒上，且Apo E会使纳米粒附着到血脑屏障(BBB)内皮细胞的Apo E受体上，通过内吞作用被细胞吸收，进入细胞后药物从纳米粒中释放，并扩散到周围的脑组织。

BBB定位技术目前广泛用于针对大脑的特定医药产品的开发。开发脑用药的主要难点是MPS细胞和BBB内皮细胞竞争摄取纳米粒，导致进入大脑的药量甚至小于注射剂量的1%，尤其是使用聚合物纳米载体时，这个问题更加明显。药物纳米结晶可有效解决这个难点，它们是纯药物，且通过修改表面特性可有效减少血浆蛋白的吸附，可使更多的纳米级药物进入大脑。即使是未经表面修饰的阿托伐醌纳米结晶(初始粒径为279 nm，在体循环过程中粒径不断减小，最终小于100 nm)也可以高效杀灭大脑中的寄生虫。

3,2纳米毒性

   药物纳米结晶可进入细胞，并对单细胞造成损害，甚至对免疫系统也有一定的伤害和影响，因此近年来纳米毒性受到日益广泛的关注。开发药物纳米结晶时，须考虑到其与细胞的相互作用。

   微粒吸收与其粒径大小密切相关。粒径50～100 Um的混悬微粒产品（如溴隐亭）根本不能被细胞吸收，因为该微粒比人体细胞(6～10 Um)大；几微米的颗粒主要被肝、脾、肺中的巨噬细胞吞噬或派伊尔结摄取，只有少数细胞能吸收。因此上述粒径范围的微粒毒性风险极小。英国标准协会(BSI)将纳米粒定义为尺寸小于100 nm的粒子，将100～1000 nm的不能被内吞吸收的纳米微粒归为亚微米粒子。小于100 nm的纳米粒可被所有细胞内吞吸收，很可能会造成纳米毒性，故被视为高风险纳米粒子。

   纳米粒在体内的耐受性对其开发也很重要，要考察其能否在体内降解或排出体外。在此基础上，纳米粒又分为高风险类生物持久性纳米粒和低风险类可降解纳米粒。结合粒径大小与滞留体内引发的危险程度，纳米毒性分级制度(nanotoxicological classification system,NCS)见表1.

4、给药途径

4.1透皮给药

   研究表明，将药物制成纳米结晶可增加难溶性药物的饱和溶解度，从而增加皮肤与制剂之间的药物浓度梯度，增加药物被动扩散进入皮肤的剂量。如分泌型磷脂酶A2 (sPLA2)抑制剂PX-13和PX- 18，可有效治疗牛皮癣及各种和磷脂酶(PLA)相关的疾病，但该类药物难溶。试验表明，与普通制剂相比，PX-13和PX-18制成纳米结晶后(粒径130～180 nm)的皮肤渗透率显著增高，渗透量增大，且皮肤刺激性减小，安全性和药效较好。

4.2口服给药

   药物制成纳米结晶后，比表面积大幅增加，导致溶解度增大，溶出速率加快；且对胃肠壁黏膜的吸附作用增强，两种因素共同提高了口服药物的生物利用度。将水难溶药物制成纳米结晶已日益引起关注。阿瑞吡坦胶囊(默克公司，商品名Emend，规格80和125 mg)是2003年被FDA批准上市的止吐药，是使用纳米结晶技术研发的第一个创新药。在Beagle犬的生物利用度研究中，Emend(粒径为120 nm)比普通混悬剂(粒径为5.49 Um)的生物利用度高4倍。另外，Emend可减少药物在胃肠道内吸收的高变异性，消除食物效应的影响，使患者在饭后或空腹时均能服用。

4.3静脉注射

   静脉注射药物纳米结晶时，首先会受到MPS的清除。MPS细胞通过吞噬作用去除血液中的外来微粒非常快速高效，通常情况下，注射5 min内，9026注射剂量由肝巨噬细胞（枯否细胞）吸收，5%由脾巨噬细胞吸收。如在治疗艾滋病时，静脉注射奈韦拉平纳米混悬液(药物粒径约为480 nm)后，肝脏中药物剂量达到39.6%，脾中占37.2%，而心脏中只有7.9% 。与注射难溶性药物（由表面活性剂助溶）相比，肝脏摄取改变了药物的药动学特征，药物积累在肝脏中后，肝脏作为药源将药物缓慢释放到血液中，故注射纳米混悬液可代替耗时的输液方式。同时，由于药物纳米结晶的载药量高、注射体积较小，患者的顺应性更好。另一方面，由于纳米结晶所使用的稳定剂（表面活性剂和聚合物）含量要远小于普通溶液剂，因此毒性明显降低。但药物纳米结晶如在巨噬细胞中过分富集又会导致细胞的毒性作用，这是纳米化药物临床应用尤其是化疗时须避免的。

   紫杉醇纳米混悬液可有效避免使用聚氧乙烯蓖麻油EL的不良反应。用体内移植MDA - MB43f和MDA - MB436（人乳腺癌细胞）的裸鼠研究其毒理作用和疗效，结果纳米混悬液的致死剂量(LDso)增加了1倍，紫杉醇的最大注射耐受剂量由40 mg/kg升高到100 mg/kg，没有出现急性中毒现象。两种紫杉醇制剂对肿瘤的疗效相似，但由于肝巨噬细胞的吸收缓释作用，纳米混悬液的耐受剂量更高。用于静脉注射的伊曲康唑纳米混悬液约600 nm，在接种C-白念球菌的大鼠中进行急性毒性、药动学和器官分布研究，并与伊曲康唑普通溶液剂进行对比。结果表明，给药剂量均为20 mg/kg时，纳米混悬液半衰期大幅增加(15.6h，溶液剂为5.05 h)，且cmax。。减小，体内滞留时间明显延长。药物在肝脏和脾脏的浓度较高，到达峰值后药物缓慢释放到血液中，这种缓释作用有效降低了药物的急性毒性。

5、结语

   随着纳米科技的快速发展与研究的不断深入，未来将成为人类预防、治疗各种疾病的有力工具。如将纳米技术用于中药的开发：采用沉淀法制备苦参素纳米球；将难溶性药物制成药物纳米结晶以增加溶解度并提高其生物利用度。但纳米技术目前也存在一些瓶颈需要突破，如关于药物纳米结晶的毒性、纳米药物对环境的影响等。