超臨界流體構筑微粒技術作為藥物制劑研發平臺的應用

朱　彬，洪鳴凰，任福正，任國賓

(華東理工大學藥學院藥物晶體工程與技術實驗室，上海200237)

研究一種新型有效的藥物遞送系統一直是制藥工業的熱點［1］，尤其是對于難溶性、組織毒性、體內易分解、難以代謝、生物利用度差和目標組織靶向性差的藥物［2-3］。藥物遞送過程主要包括治療藥物進入人體，在體內藥物活性成分的釋放和吸收，然后生物活性物質跨過生物膜進入組織，到達靶點。近年來，越來越多的候選藥物被開發，這些候選藥物在構效關系或者體外活性都有良好的效果。但其中大部分候選藥物都存在溶解性差問題，導致生物利用度不佳，往往是阻礙其通過臨床研究的一大障礙。隨著新的藥物遞送系統研究的進一步深入，固態藥物的微粒設計在藥物制劑開發中占有越來越重要的地位。

超臨界流體技術，作為一種綠色環保的技術，可作為許多傳統微粒構筑技術的替代［4］。超臨界流體技術在藥物遞送系統創新的應用，主要包括納微米級藥物粒子制備、復合微粒制劑和固體藥物晶型控制等［5-6］。超臨界流體技術根據粒子微觀結構調控的機理，能可調式構筑藥物活性成分的微觀結構，包括活性藥物成分(active pharmaceutical ingredient，API)的粒度、晶型、晶習、粒度分布及復合制劑。

1　超臨界流體構筑微粒技術

超臨界流體法制備微粒或晶體是近十幾年來國內外積極開發的新技術。與傳統的粉碎及結晶技術相比，本法可避免大量使用有機溶劑及由此而造成的環境污染和除去產品中殘留有機溶劑的繁瑣步驟，并可用于熱敏感、結構不穩定及易失活變性的蛋白質、多肽類藥物［7］。

1.1　超臨界流體性質

超臨界流體技術是基于超臨界流體(supercritical fluid，SCF)具有的特殊理化性質，當物系所在的環境達到或超過其臨界點(Tc、Pc)時，流體就進入到超臨界區。此時氣液界面消失，變為一種特別的超臨界相。圖1就是典型的單元流體的壓力(P)-溫度(T)曲線圖，圖1中AO表示氣-固平衡的升華曲線，線BO表示液-固平衡的熔融曲線，線CO表示氣-液平衡的飽和液體的蒸氣壓曲線，點O是氣-液-固三相共存的三相點。

CO2是超臨界流體技術最常用的流體介質，主要是因為:1)CO2的壓力和溫度臨界點比較適宜，Pc為7.38 MPa，降低了對設備的要求，降低成本;2)Tc為31.4℃，適用于熱敏性藥物，尤其是蛋白類等生物藥;3)CO2廉價易得，性質穩定，無毒不易燃。表1為超臨界流休與液體常見性質的比較。

1.2　超臨界流體構筑微粒技術原理及分類

圖1　單組分的壓力-溫度相圖Fig．1　The P-T phase curve of single component

表1　超臨界流體與氣、液理化性質的比較Table 1　Comparison of physicochemical properties of supercritical fluid with gas and liquid

超臨界流體構筑微粒技術經過了一次次改進，種類繁多。依據超臨界流體在制粒成劑過程中的作用，可以分為三大類。1)作為溶劑;2)作為溶質;3)作為反溶劑。與之對應的分別是SCF構筑微粒技術的三大工藝:超臨界流體溶液快速膨脹法(rapidexpansionsolutionbysu-percriticalfluid，RESS);飽和氣體溶液制粒法(p-articles from gassaturated solution process，PGSS)，氣體反溶劑法(gas anti-solvent process，GAS)。表2列出了三大工藝的主要改型及其操作參數。

表2　不同類型的超臨界流體工藝特點Table 2　The characteristics of different types of supercritical fluid technology

Krukonis等［8］首次應用SCF技術對藥物進行重結晶，得到粒度分布均勻的超細顆粒，并將這項技術命名為RESS。Smith［9］發表了不同化合物在SCCO2溶解度的專利，促進了 RESS應用的進展。RESS主要是兩步制粒，先將藥物溶解在SCF中，壓力急劇減少，SCF氣化后大大將其溶解能力，瞬間形成了極大的過飽和度。藥物溶質在氣相中暴發成核、生長。這些粒子是完全干燥，無溶劑殘留的。然而，RESS最大的局限就是SCF的溶解能力。由于大部分藥物在SCF-CO2中溶解度有限，導致此工藝放大生產存在較大難度。因此，許多RESS的改進型工藝被報道，包括超臨界流體溶液快速膨脹至液體溶劑法(RESS into a liquid solvent，RESOLV)，超臨界流體溶液快速膨脹至極性溶液法(RESS into an aqueous solution，RESSAS)，超臨界流體溶液快速膨脹聯合固體共溶劑法(RESS with solid cosolvent，RESS-SC)，預過濾超臨界流體溶液快速膨脹法(pre-filtration RESS，PF-RESS)等。

RESS及其改進型的工藝流程圖見圖2［7］。

圖2　RESS工藝流程圖［7］Fig．2　A schematic diagram of RESS［7］

Graser等［10］首次提出PGSS概念，其流程圖如圖3，與RESS將SCF作為溶劑不同，它是將SCF-CO2作為溶質溶解于熔融物或液態溶液中，形成所謂的飽和氣體溶液，然后利用溶解在溶液中的SCF的膨脹作用及其引起的Joule-Thomson效應，使飽和氣體溶液通過噴嘴霧化后被減壓膨脹，同時在沉淀槽內迅速冷卻，即可沉積得到超細顆粒。PGSS的優點是CO2用量少，且無溶劑殘留。PGSS是處理熔點較低的材料的良好工藝，如蛋白、聚合物和脂質。主要是因為CO2在聚合物中的溶解度較大，PGSS制備的聚合物微粒性質會有改善，如玻璃化轉變溫度和熔點。將藥物溶解或懸浮于聚合物中可以得到復合粒子。但是，由于蛋白藥物和脂質的特殊的理化性質，往往會有團聚而形成非均一的大顆粒。因此基于PGSS原理開發其改進型，如鼓泡干燥式二氧化碳輔助噴霧(CAN-BD)，超臨界輔助霧化法(SAA)。溶析結晶屬溶液結晶范疇。傳統的溶析結晶是含有良溶劑和溶質的溶液與反溶劑混合，從而降低良溶劑的溶解能力，形成高過飽和度而析出晶體或微粒。Gallagher等［11］借鑒反溶劑溶析結晶法，提出了GAS，其流程圖如圖4。在GAS中，SCF作為反溶劑與預先溶解定量溶質的有機溶劑混合。

圖3　PGSS工藝流程圖［7］Fig．3　A schematic diagram of PGSS［7］

高壓氣體或SCF與有機溶劑互溶，兩者擴散相互擴散或者自成一相，使其膨脹降低溶液密度，大大降低其有機溶劑溶解能力，從而使溶劑中的原有溶質過飽和后形成結晶或無定形沉淀。該法特別適用于在CO2中溶解度低而在與CO2互溶的有機溶劑溶解度高的溶質沉淀。大部分藥物在SCF-CO2中溶解度低且SCF-CO2與常用有機溶劑都可以互溶，所以超臨界流體反溶劑法在制藥原料藥中應用最廣泛。GAS法是批次操作，大大限制了產量，另外其控制粒度，粒度分布和晶型的難度也相對較高。

在GAS的基礎上，發展了大量改進型，如超臨界反溶劑法(supercritical anti-solvent，SAS)、壓縮反溶劑沉淀法(precipitation with compressed antisolvent，PCA)、氣溶膠溶劑萃取系統(aerosol solvent extraction system，ASES)。含有溶質的溶液通過一個高壓霧化噴嘴噴入沉淀槽，SCF使霧化液滴迅速膨脹并析出結晶，形成的粒子沉降在容器下部的過濾裝置上。含有溶劑的SCF從罐底流入減壓罐，使氣液分離。SAS/PCA/ASES連續過程的影響因素還要考慮噴嘴形狀、經噴嘴霧化后的液滴大小及噴射壓力等物理參數。Hanna等［12］發明的超臨界流體提高溶液分散技術(solution enhanced disper-sion by supercritical fluids，SEDS)，它將 SCF和含有活性物質的溶液同時導入一個特制的具有共軸雙層噴嘴，利用SCF的高速流動性將溶液分散成小液滴并噴入沉淀釜，在減小液滴粒徑的同時，加快了液滴在SCF中的分散和膨脹速度，有利于減少粒徑和團聚。

圖4　GAS及其改進型工藝流程圖［7］Fig．4　A schematic diagram of GAS and its modification［7］

除了改變混合方式和噴嘴設計，Chattopadhya-y等［13］發展了傳質增強式超臨界反溶劑沉淀技術(Supercritical anti-solvent precipitation with enhanced mass transfer，SAS-EM)，增加了超聲傳質單元。由于超聲的空化和破碎效應，射流分散更充分。超聲域增強了傳質和湍流波動，還可通過改變超聲的頻率調節粒子的大小和形態。

2　超臨界流體構筑微粒技術的成粒機理和粒子結構控制機制

超臨界流體構筑微粒技術存在不同種類的工藝及其大量的改進型，對于某一特定的藥物，需要根據其具體的理化性質選擇合適的工藝。另外，大量的工藝參數影響所得微粒或晶體的固態化學性質。其實，每個工藝參數都對應于一種的沉淀制粒或結晶機理，或者是多種機理的綜合影響。因此，必須針對粒子形成和生長的機理進行研究，用于指導工藝參數的篩選和優化，從而便于設計需要的特定功能化的粒子結構。

2.1　超臨界流體構筑微粒技術的熱力學研究2.1.1　溶解度研究

在超臨界流體構筑微粒技術中，熱力學研究主要是高壓下物質在SCF中的溶解度，還有有機溶劑與SCF-CO2的互溶程度。這對溫度、壓力和有機溶劑的選擇至關重要，也有大量的相關文獻通過建模計算或實驗測定SCF-CO2中溶解度。Gupa等［14］整理了2004之前的700多種不同化合物在SCF-CO2的溶解度數據。Skerget等［15］總結了關于 2005～2010年之間固態物質在SCF-CO2中溶解度數據。然而，這些溶解度數據大部分是二元體系(溶質+SCF或溶劑+SCF)的相圖，但在超臨界流體構筑微粒技術中，往往是三元體系。Jiang等［16］采用靜態法測定包括聚乳酸/聚乙二醇和CO2三元體系的超臨界相行為。

2.1.2超臨界流體相行為

純固體物質在SCF中的溶解度是P和T的函數。超臨界流體的相行為模型有多種方案，其中最常用的是將SCF看作是致密氣體，采用氣體狀態方程(EOS)計算溶質在SCF的逸度系數，例如Peng-Robinson(PR)方程:

式(1)中，P是壓力，T是溫度，v是分子摩爾體積，a是分子間吸引力，b是共體積參數。

PR方程將P、T與摩爾體積(v)建立關系式。但上式是理想氣體狀態方程，實際應用中還需要考慮能量參數a和共體積參數b。另外，還有大量的半經驗關聯式，如Chrastil’s方程:

方程(2)中ρ是密度，c是平均熱力學速度。此方程是基于溶質和SCF在平衡狀態下形成溶劑化物的關系式，然后根據實驗數據確定3個參數(c，A和B)確定方程，將實驗數據復歸理論值。

基于熱力學研究，相圖可決定不同種類SCF工藝路徑。在RESS和PGSS工藝中，最常用的是溶質和SCF二元系統的相圖。固液氣平衡曲線和氣液平衡曲線相接于2個點，低臨界終點(LCEP)和高臨界終點(UCEP)。對于RESS，膨脹和預膨脹的壓力和溫度決定了膨脹過程中相變路線，從而形成液滴或者直接進入氣相，決定所得粒子形態。在UCEP區域內，溶質在SCF中的溶解度高，所以根據相圖確定UCEP附近的P和T，在此條件下避免液相的產生［17］。

在SAS及其改進型工藝中，藥物的粒子形態、粒度分布和晶型與體系所處的相圖區域有關。Reverchon等［18］研究了改變相行為和霧化方式控制粒子或晶體形態和尺寸，結果顯示在混合臨界點之上制備的微粒與注射泵和設備無關，而在混合臨界點附近，粒子形態和尺寸受溫度和壓力影響明顯。其中主要是因為MCP上下，SCF與溶液的相行為顯著不同，從而影響了相互傳質。在MCP之上溶液與SCF完全互溶，兩者混合后羽化，析出是較小的綿細狀。在MCP附近或之下，溶液液滴與SCF-CO2存在相互傳質。SCF進入溶液液滴，同時液滴里溶劑擴散到SCF-CO2。如果前者快于后者，較難析出顆粒，后者較慢往往形成黏連、多孔狀。相反則易形成微細顆粒。另外，MCP隨溫度點升高而升高。因此，由P-x(壓力-組分)相圖指導得到不同溫度點的MCP，在富含SCF區MCP附近或之下優化條件可以設計出各種所需的特定粒子。

2.2　超臨界流體構筑微粒技術的流體動力學

關于超臨界流體構筑微粒技術，流體動力學研究最重要的方面是射流流體動力學，主要與收斂噴嘴幾何形狀、尺寸、距離有關。

2.2.1射流流體動力學

Weber等［19］測量了毛細管幾何形狀對晶體粒度分布的影響，如管長徑比。研究發現，毛細管內壓力下降主要是由于摩擦，靠近出口處偏轉。長毛細管內接近于等焓膨脹，而在短毛細管內則是等熵膨脹。長毛細管制備的晶體往往粒度分布寬。長徑比越大，易出現二次暴發成核導致晶體雙峰分布。然而長徑比太短，預膨脹壓力和溫度降太快，會導致過早沉淀堵塞噴嘴。所以要選擇合適的預膨脹壓力和溫度［20］。PGSS的射流流體動力學與RESS原理相似。

SAS工藝的流體動力學與RESS不同的是，其主要應用射流破碎理論。射流破碎的長度由雷諾數(Re)和韋伯數(We)相關。

然而，如上文相行為中(2．1．2)提到的，并非所有的溶液進入SCF中都是液滴狀態，有時是羽化狀態，這就不適用與射流破碎理論。Martin等［21］考慮羽化是溶液與SCF互溶產生，建立了k-ε湍流模型。Lengsfeld等［22］發明了預測動態液滴界面張力方法，結合線性射流破碎理論，準確預測了從不互溶到互溶的射流破碎長度。

2.2.2傳質擴散

在SAS工藝中流體動力學研究的另一方面就是傳質。一旦液滴形成，就出現界面，兩相之間發生質量傳遞［23］。SCF-CO2進入液滴使其發生膨脹，溶劑擴散進SCF使液滴收縮。液滴直徑決定了傳質范圍和擴散方式，因此確定液滴直徑對于最終的粒子形態很有必要。目前傳質模型主要與湍流液滴相關，簡化的方程為:

式(3)中，ω是質量分數，γ是徑向，z是坐標軸長度，jγ擴散流量。

另外，在SAS-EM工藝中，由于超聲霧化和超聲流增強傳質的影響粒徑明顯較少，聚集減弱［24］。液滴直徑與液膜表面張力的關系可用式(4)描述:

式(4)中，D是液滴直徑，ρ是密度，σ是表面張力，F是振動頻率。

3　超臨界流體構筑微粒技術在藥物制劑中的應用

超臨界流體制粒技術可用于增加水不溶性藥物的溶解度，設計緩控釋遞藥系統和靶向、肺部吸入制劑等。實現這些新型給藥系統的超臨界過程主要是采用藥物微粉化和共沉淀/包封技術。

超臨界流體構筑微粒技術制備藥物超細微粒是屬于bottom-to-up，相對于傳統up-to-bottom微粉化技術，具有綠色節能環保、粒子控制好等優點。基于上述超臨界流體構筑微粒技術的粒子形成和結構控制機理，通過控制工藝條件，構筑特定要求的粒子，實現粒徑、粒度分布、多晶型可控的納微米級粒子。微粉化的粒子可以支持不同給藥途徑，提高固體制劑的生物利用度。另外，超臨界流體構筑微粒技術還可以改變晶體結構，篩選多晶型微晶、共晶或制備無定型，提高溶解度和生物利用度。這些均符合歐美最新的藥物制劑理念——質量源于設計(the quality by design，QbD)。

共沉淀/包封技術可以制備預想結構的功能粒子，實現特定的藥物傳遞系統。超臨界流體構筑微粒技術可以制備復合微球、微囊、包合物、固體分散體、靶向微粒等。這些功能化粒子通常結合生物可降解材料、聚合物，控制藥物在體內的釋放速率、時間和位置，改善治療效果，提高患者順應性。

3.1　超臨界流體構筑微粒技術制備納微米粒子

藥物微粉化主要制備具有合適微觀結構的納微米藥物粒子，在制藥工業中地位日益重要。粒子的微觀結構主要包括粒度、粒度分布、晶習和多晶型，這些性質直接影響固體藥物制劑的質量。超臨界流體構筑微粒技術可以一步生產納微米粒子，并控制其結構，其與一些制藥新理念如過程分析技術和質量源于設計相符。

Bahrami等［25］發表了利用超臨界流體技術制備納微米級復合粒子，并總結這些微粒的特點。Zarena等［26］總結了最新的亞微米和納米級藥物傳遞的SCF流體技術，羅列了2005～2010年SCF流體技術制備的藥物微粒。Domingo等［27］總結了SCF流體技術制備的藥物傳遞系統的分析表征，主要是理化性質，晶體學和毒理學。超臨界流體構筑微粒技術可以制備純藥物或者配方粒子，并能控制粒子形態、粒度分布、多晶型。粒子尺寸可以由納米至微米級別。

通過減小粒子大小，藥物微粒的表面性質(粒度、表面積和表面自由能)顯著改變。納微米粒子的比表面積大，提高藥物溶解度和溶出速率，從而改善藥物吸收和生物利用度。表面積大，可使藥物短時間內大程度釋放，在吸收位點更快達到有效濃度。超臨界流體構筑微粒技術可以將多種類藥物微粉化，包括非甾體消炎藥(布洛芬［29］)、心血管藥(非諾貝特［30］、洛伐他汀鈣［31］)、抗腫瘤藥(5-氟尿嘧啶［32］，喜樹堿［33］)、激素類藥物(黃體酮［34］)、抗病毒藥 (阿德福韋酯［35］)、生物大分子 (胰島素［36］)等。

Bahrami［37］和 Tandya［38］分別總結了采用超臨界流體技術制備納微米級粒子的方法和特點。Reverchon等［39］報道了利用SAS工藝制備阿莫西林可注射微粒(PS＜0.5 μm)，并達到中試規模，可以適用于肺部給藥系統。

超臨界流體構筑微粒技術制備納微米粒子不僅可以改善藥物粒子的固態化學性質以提高溶解度和生物利用度，還可以通過改變PS和PSD，使藥物微粒滿足一些特別的給藥途徑，特別是肺部給藥制劑。不同粒徑的粒子，在人體內有靶向性分布，0.1～0.3 μm 的粒子適用于注射給藥，1～5 μm 的粒子可作為吸入給藥。對于口服給藥系統，0.1～100.0 μm的粒子都可以被吸收，體內分布取決于胃腸道溶出和吸收特性。對于注射給藥，血管內微粒溶出到器官與粒度有關，＜0.1 μm的粒子主要聚集在骨髓，0.1～7.0 μm 主要在肝脾，＞7.0 μm 的主要聚集肺部。對于肺部給藥，氣體動力學中位數直徑在1～5 μm的粒子沉降在支氣管和肺泡內，最適合肺部滲透吸收。

Steckel等［40］用ASES工藝將八種不同的類固醇微粉化用于肺部給藥，結果表明大部分粒子粒徑均在5 μm以下，可用于肺部吸收。Todo等［41］利用SAS工藝制備了純蛋白質干粉和促吸收成分(檸檬酸)用于肺部給藥，提高了吸收率。

3.2　超臨界流體構筑微粒技術制備納微米多晶型

同一種固態化學藥物，由于分子排列形式和對稱規律的不同，形成不同的晶型固體狀態，稱之為藥物多晶型現象，也稱同質多晶現象。同種化合物的不同晶型之間由于排列方不一樣，晶格不同，所以具有不同的空間、表面、力學和熱力學性質。另外，固態化學藥物還存在色多晶型和無定型狀態。色多晶型是指藥物在有序排列過程中，有種客體分子參與其中。當溶劑分子作為客體分子與藥效分子形成規律性周期排列，稱為溶劑化物;而客體分子式另一種固態化合物分子時，稱為共晶。無定型藥物是指藥物分子無序排列，沒有明顯的單一晶格，所以無定型藥物一般處于高能狀態，穩定性低于晶型藥物，而有較高的溶解度。盡管無定型藥物的理化性質不穩定，但制藥業一直希望開發出相對穩定的無定型或亞穩晶型藥物，以提高難溶性藥物的溶解度和溶出速率［42］。

藥物多晶型對對同一種藥物的藥效有效期、制劑和制造工藝有顯著影響，不同晶型藥物之間存在明顯的生物利用度、藥效和毒性差異，因此藥物多晶型的篩選和控制已成為制藥研發中不可或缺的一環［43］。超臨界流體構筑微粒技術是一種高效的篩選和純化多晶型藥物的方法。磺胺噻唑的多晶型現象一直受人關注，Kruger等［44］報道了磺胺噻唑有5種多晶型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)和無定型。Kordikowski等［45］用甲醇作溶劑，SEDS制備了 3種純多晶型和無定型藥物。高溫下得到晶型Ⅰ，低溫下得到晶型Ⅲ、Ⅳ。丙酮作溶劑時，只能得到晶型1。超臨界流體構筑微粒技術膨脹減壓或溶析結晶過程中往往產生超高過飽和度，得到的晶型可能是無定型或亞穩晶型。Varshosaz等［46］用RESS制備了頭孢呋辛酯納米粒，平均粒徑在158～513 nm之間。結果顯示90%在3 min內從制劑內溶出，20 min內全部溶出。而市售頭孢呋辛酯60 min內為完全溶出。Kim等［47］用SAS制備了洛伐他汀鈣無定型納米粒，粒徑在152～863 nm之間。由于粒徑減小和晶型變為無定型，洛伐他汀鈣無定型納米粒固有溶出速率提高3倍，血藥濃度提高2倍。

另外，超臨界流體構筑微粒技術也可以用來制備藥物共晶，Shekunov等［48］用SAS制備對乙酰氨基酚(ACE)和P-乙酰基乙酰替苯胺(PAA)的復合晶體。結果顯示共晶內部ACE和PAA的相互作用使晶體堆砌參數、表面自由能、粒徑和晶習均發生明顯變化。ACE-PAA的共晶形成一種新的固相，熱力學行為改變，形成固體溶液。Padrela等［49］用SAS制備了吲哚美辛和糖精的共晶，與兩種單獨的藥物粒子在多晶型和粒度分布都有顯著差異。

3.3　超臨界流體構筑微粒技術制備復合粒子

復合粒子是一種藥物與生物相容性或生物可降解的材料的復合結構，聚合物材料作為基質，載負或包裝藥物活性分子。最早的復合粒子在制劑工業中得到重要關注，可以追溯到固體分散劑。固體分散劑通常是一種疏水性藥物高度分散在親水性基質復合粒子中，通過兩者共溶混合物提高藥物的生物利用度。傳統制備復合微粒的工藝都有一定的局限性，例如惡劣的工藝條件和所得產品現在不佳。作為傳統工藝的替代，超臨界流體構筑微粒技術制備復合粒子可以改善一些傳統工藝難以克服的缺點，如溶劑殘留、低載藥率和包封率等。超臨界流體構筑微粒技術相對于傳統工藝的一個特別優勢是可以準確控制粒子性能［50］。常見的復合粒子的基質結構有多孔、鑲嵌、包封和分散，而在這些共沉淀和包封過程中，藥物和基質的結合方式主要分為兩種方式:1)化學方式，如分子包合、界面聚合、分子共軛等;2)物理方式，如流化床噴涂、噴霧干燥等。

3.3.1超臨界流體構筑微粒技術制備緩控釋制劑

超臨界流體構筑微粒技術可以貯備緩控釋制劑。Lee等［51］用SAS-EM工藝制備了喜樹堿控釋制劑，體內釋放研究結果顯示載藥量越大，藥物釋放越快慢。可能是因為藥物微粒包裹在聚合物基質內部。Hu等［52］利用SEDS技術制備了葉黃素/玉米蛋白固體納米粒，結果顯示納米粒釋放曲線是零級釋放，取代了原先的突釋，說明復合納米粒對葉黃素的釋放有控釋效果。Chattopadhyay［53］等利用超臨界乳液萃取法(SFEE)制備了吲哚美辛和酮洛芬的脂肪酸甘油酯納米懸浮液，體積平均粒徑＜30 nm，載藥量(DL)在10%～20%(質量比)。懸浮液中溶劑殘留＜20 ppm(1 ppm=1×10－6，下同)，并成功用 AERx系統氣體溶膠化。采用階式碰撞取樣器和激光散射測試其氣溶膠微粒分數，90%的氣溶膠粒子的氣體動力學直徑＜3.5 μm，適用于廣泛采用此系統的溶液制劑。Salmaso［54］采用GAMA工藝制備80～120或200～400 nm的胰島素脂質微粒干粉(溶劑含量＜20 ppm)，能保持70%活性。

3.3.2超臨界流體構筑微粒技術制備靶向制劑

超臨界流體構筑微粒技術還可以制備靶向藥物傳遞體系。在載體中加入靶向性基團是一種靶向攻擊某一特定類型細胞的方法。常見的靶向性基團有配體，多肽和核苷酸適配體。葉酸是最常見的靶向性基團，常鍵合在一系列的藥物傳遞載體上。Zu等［55］利用SAS工藝制備葉酸-葡聚糖-喜樹堿靶向納米粒，平均粒徑在 182 nm，載藥量為36.12%，包封率為62.13%。

另一種靶向藥物方法是使用聚合物/磁鐵礦，主要利用靶點位置的磁場與載藥復合微粒內部的磁礦石之間的吸引力，制成靶向藥物。Vezzù等［56］利用PGSS制備了脂質磁性納米粒，在一個簡單的模擬裝置內通過外加磁場實現了對納米粒的磁力驅動。

3.3.3超臨界流體構筑微粒技術制備生物藥給藥系統

生物大分子藥物，如蛋白質、肽、治療性基因和疫苗，可以加工成細干粉提高它們在某些疾病的治療效果，如糖尿病、哮喘、慢性阻塞性肺疾病和肺部感染。超臨界流體構筑微粒技術可以有效制備生物藥干粉制劑，近室溫條件和相對低的霧化速率減少了工藝對生物藥的損害。SCF-CO2不會破壞生物大分子的二級結構，但生物大分子往往易溶于水等極性溶劑，因此，需要加入一種有機溶劑，即使SCFCO2可以消除有機溶劑，但還是不可避免的會破壞生物藥活性。制備生物藥干粉制劑常用極性有機溶劑，如DMSO和鹵代醇或者乙醇+CO2。另一種方法是用SFEE法中的油包水(O/W)乳液。加入某些穩定劑(二糖、表面活性劑或緩沖液)也可以保護藥物活性。Sievers等［57-58］利用CAN-BD法制備乙肝表面抗原(HBsAg)。帶有穩定劑海藻糖的HBsAg制劑的活性完全保留，在－20～66℃之間保持43 d，無活性損失。Tservistas等［59］利用 SEDS法制備了plasmid pSV(6.9 kb)/甘露醇制劑，得到的質粒DNA含有天然DNA的80%螺旋結構，并能激光轉染。Okamoto等［60］使用SEDS過程，以CS作為陽離子載體，采用分散巨細胞病毒啟動子驅動的熒光素酶質粒DNA(pCMV-Luc)的水溶液制備了CS-pDNA微粒，用于基因藥的肺部遞送，并與無CS的微粒進行比較。結果表明與沒有添加CS的pCMV-Luc粉或pCMV-Luc溶液相比，CS-pDNA微粒增加了小鼠肺的熒光素酶活性。

4　結語

超臨界流體構筑微粒技術將藥物微粉化，不僅可以改善難溶性藥物的溶解度，溶出速率和生物利用度，也可以控制粒子結構，形成不同的給藥體系。此技術應用于固體分散體、包合物、微囊、微球和脂質體等新復合劑型亦可以使粒子具有緩控、靶向釋放等特性。另外相當一部分固體藥物已經發現存在多晶型現象，由此發展起來的藥物固態化學研究正受到極大的關注，超臨界流體構筑粒子技術可以改善固體藥物的晶型、制備共晶藥物和新的鹽型，提高藥物的穩定性和生物利用度。

超臨界流體構筑微粒技術還存在一些問題，如工業化生產、納微米藥物的安全性等問題。然而，由于超臨界流體構筑微粒技術的諸多優點，其有希望成為21世紀制劑工業取得突破式發展的平臺。

參考文獻:

［1］Allen T M，Cullis P R．Drug delivery systems:Entering

the mainstream［J］．Science，2004，303:1 818－1 822［2］Fahr A，Liu X．Drug delivery strategies for poorly water

soluble drugs［J］．Expert Opin Inv Drug，2007，4:403－416

［3］Loira-Pastoriza C，Todoroff J，Vanbever R．Delivery strategies for sustained drug release in the lungs［J］．Adv Drug Deliver Rev，2014，75:81－91

［4］Cansell F，Aymonier C．Design of functional nanostructured materials using supercritical fluids［J］．J Supercrit Fluid，2009，47:508－516

［5］Jain A，Bollinger J A，Truskett T M．Inverse methods for material design［J］．AIChE J，2014，60(3):2 732－2 740

［6］Yasuji T，Takeuchi H，Kawashima Y．Particle design of poorly water-soluble drug substances using supercritical fluid technologies［J］．Adv Drug Deliv Rev，2008，60(3):388－398

［7］Jung J，Perrut M．Particle design using supercritical fluids:Literature and patent survey［J］．Journal of Supercritical Fluids，2001，20:179-219

［8］Krukonis V．Supercritical fluid nucleation of difficult to comminute solids［C］．San Francisc Annual Meeting A IChE，1984:11

［9］Smith R D．Supercritical fluid molecular spray film deposition and powder formation:US，4582731［P］．1986－04－15

［10］Graser F，Wickenhaeuser G．Conditioning of finely divided crude organic pigments:US，4451654［P］．1984－05－29

［11］Gallagher P M，Coffey M P，Krukonis V J．Gas anti-solvent recrystallization of RDX:Formation of ultrafine particles of a difficult-to-comminute explosive［J］．J Supercrit Fluids，1992，5:130－142

［12］Hanna M，York P．Method and apparatus for formation of particles:WO，1995/01221［P］．1994－06－30

［13］Chattopadhyay P，Gupta R B．Production of griseofulvin nanoparticles using supercritical CO2antisolvent with enhanced mass transfer［J］．Int J Pharm，2001，228:19－31

［14］Gupta R B，Shim J J．Solubility in supercritical carbon dioxide［M］．USA:CRC Press，2006

［15］Skerget M，Knez Z，Knez-Hrncic M．Solubility of solids in sub-and supercritical fluids:A review［J］．J Chem Eng Data，2011，56:694－719

［16］Jiang Y，Liu M，Sun W，et al．Phase behavior of poly(lactic acid)/poly(ethylene glycol)/poly(lactic acid)(PLA-PEG-PLA)in different supercritical systems of CO2+dichloromethane and CO2+C2H5OH+dichloro methane［J］．J Chem Eng Data，2010，55:4 844－4 848

［17］Diefenbacher A，Türk M．Phase equilibria of organic solid solutes and supercritical fluids with respect to the RESS process［J］．Journal of Supercritical Fluids，2002，22(3):175－184

［18］Reverchon E，Caputo G，De Marco I．Role of phase behavior and atomization in the supercritical antisolvent precipitation［J］．Ind Eng Chem Res，2003，42:6 406－6 414

［19］Weber M，Russell L M，Debenedetti P G．Mathematical modeling of nucleation and growth of particles formed by the rapid expansion of a supercritical solution under subsonic conditions［J］．J Supercritical Fluid，2002，23:65－80

［20］Martín A，Cocero M J．Micronization processes with supercritical fluids:Fundamentals and mechanisms［J］．Adv Drug Deliver Rev，2008，60:339－350

［21］Martín A，Cocero M J．Numerical modeling of jet hydrodynamics，mass transfer，and crystallization kinetics in the supercritical antisolven(SAS)process［J］．J Supercritical Fluid，2004，32:203－219

［22］Lengsfeld C S，Delplanque J P，Barocas V H，et al．Mechanism governing microparticle morphology during precipitation by a compressed ntisolvent:Atomization vs nucleation and growth［J］．J Phys Chem B，2000，104:2 725－2 735

［23］Werling J O，Debenedetti P G．Numerical modeling of mass transfer in the supercritical antisolvent process［J］．J Supercrit Fluid，1999，16:167－181

［24］Chattopadhyay P，Gupta R B．Protein nanoparticles formation by supercritical antisolvent with enhanced mass transfer［J］．AIChE J，2002，48:235－244

［25］Bahrami M，Ranjbarian S．Production of micro-and nanocomposite particles by supercritical carbon dioxide［J］．J Supercritical Fluids，2007，40:263－283

［26］Zarena A S，Sankar K U．Design of submicron and nanoparticle delivery systems using supercritical carbon dioxide-mediated processes:An overview［J］．Therapeutic Delivery，2011，2:259－277

［27］Domingo C，Saurina J．An overview of the analytical characterization of nanostructured drug delivery systems:Towards greenandsustainablepharmaceuticals:A review［J］．Anal Chim Acta，2012，744:8－22

［28］Sun Y．Supercritical fluid particle design for poorly water-soluble drugs［J］．Current Pharmaceutical Design，2014，20:349－368

［29］Chen W，Hu X，Hong Y，et al．Ibuprofen nanoparticles prepared by a PGSSTM-based method［J］．Powder Technol，2013，245:241－250

［30］Dalvi S V，Azad M A，Dave R．Precipitation and sta-bilization of ultrafine particles of Fenofibrate in aqueous suspensions by RESOLV［J］．Powder Technol，2013，236:75－84

［31］Kim M S，Jin S J，Kim J S，et al．Preparation，characterizationandin-vivoevaluationofamorphous atorvastatin calcium nanoparticles using supercritical antisolvent(SAS)process［J］．Eur J Pharm Biopharm，2008，(69):454－465

［32］Esfandiari N，Ghoreishi S M．Synthesis of 5-fluorouracil nanoparticles via supercritical gas antisolvent process［J］．J Supercrit Fluid，2013，84:205－210

［33］Zu Y，Wang D，Zhao X，et al．A novel preparation method for camptothecin(CPT)loaded folic acid conjugated dextran tumortargeted nanoparticles［J］．Int J Mol Sci 2011;12:4 237－4 249

［34］Huang Z，Guo Y，Miao H，et al．Solubility of progesterone in supercritical carbon dioxide and its micronization through RESS［J］．Powder Technol，2014，258:66－77

［35］Yim J H，Kim W S，Lim J S．Recrystallization of adefovir dipivoxilparticles using the aerosol solvent extraction system process［J］．Ind Eng Chem Res，2014，53:1 663－1 671

［36］Todo H，Iida K，Okamoto H，et al．Improvement of insulin absorption from intratracheally administrated dry powder prepared by supercritical carbon dioxide process［J］．J Pharm Sci，2003，92:2 475－2 486

［37］Bahrami M，Ranjbarian S．Production of micro-and nanocomposite particles by supercritical carbon dioxide［J］．J Supercritical Fluids，2007，40:263－283

［38］Tandya A，Mammucari R，Dehghani F，et al．Dense gas processing of polymeric controlled release formulations［J］．Int J Pharm，2007，328:1－11

［39］Reverchon E，De Marco I，Caputo G，et al．Pilot scale micronization of amoxicillin by supercritical antisolvent precipitation［J］．J Supercritical Fluids，2003，26:1－7

［40］Steckel H，Thies J，Müller B W．Micronizing of steroids for pulmonary delivery by supercritical carbon dioxide［J］．Int J Pharm，1997，152:99－110

［41］Todo H，Iida K，Okamoto H，et al．Improvement of insulin absorption from intratracheally administrated dry powder prepared by supercritical carbon dioxide process［J］．J Pharm Sci，2003，92:2 475－2 486

［42］Rodriguez-Spong B，Price C P，Jayasankar A，et al．Generalprinciplesofpharmaceuticalsolid polymorphism:A supramolecular perspective［J］．Adv Drug Del Rev，2004，56:241－274

［43］Knapman K．Polymorphic predictions［J］．Modern Drug Discovery，2000，3:53-57

［44］Kruger G J，Gafner G．The crystal structures of polymorphs I and III of sulphathiazole［J］．Acta Cryst，1972，B28:272－283

［45］Kordikowski A，Shekunov T，York P．Polymorph control of sulfathiazole in supercritical CO2［J］．Pharm Res，2001，18:682－688

［46］Varshosaz J，Hassanzadeh F，Mahmoudzadeh M，et al．Preparation of cefuroxime axetil nanoparticles by rapid expansion of supercritical fluid technology［J］．Powder Technol，2009，189:97－102

［47］Kim M S，Jin S J，Kim J S，et al．Preparation，characterizationandinvivoevaluationofamorphous atorvastatin calcium nanoparticles using supercritical antisolvent(SAS)process［J］．Eur J Pharm Biopharm，2008，69:454－465

［48］Shekunov B Y，Bristow S，York P．Formation of composite crystals by precipitation in supercritical CO2［J］．Crystal Growth and Design，2003，3(4):603－610

［49］Luis P，Miguel A，de Azevedo E G，et al．Formation of indomethacin-saccharincocrystalsusingsupercritical fluidtechnology［J］． EuropeanJournalof Pharmaceutical Sciences，2009，38:9－17

［50］Reverchon E，Volpe M C，Caputo G．Supercritical fluid processing of polymers:Composite particles and porous materials elaboration［J］．Current Opinion in Solid State and Materials Sci，2003，7:391－397

［51］Lee L Y，Wang C H，Smith K A．Supercritical antisolvent production of biodegradable micro-and nanoparticles for controlled delivery of paclitaxel［J］．J Control Release，2008，125:96－106

［52］Hu D，Lin C，Liu L，et al．Preparation，characterization，and in vitro release investigation of lutein/zein nanoparticles via solution enhanced dispersion by supercritical fluids［J］．J Food Eng，2012，109:545－552

［53］Chattopadhyay P，Shekunov B Y，Yim D，et al．Production of solid lipid nanoparticle suspensions using supercritical fluid extraction of emulsions(SFEE)for pulmonary delivery using the AERx system［J］．Adv Drug Del Rev，2007，59:444－453

［54］Salmaso S，Elvassore N，Bertucco A，et al．Production of solid lipid submicron particles for protein delivery usinganovelsupercriticalgas-assistedmelting atomization process［J］．J Pharm Sci，2009，98:640－649

［55］Zu Y，Wang D，Zhao X，et al．A novel preparation method for camptothecin(CPT)loaded folic acid conjugated dextran tumortargeted nanoparticles［J］．Int J Mol Sci，2011，12:4 237－4 249

［56］Vezzù K，Campolmi C，Bertucco A．Production of lipid microparticles magnetically active by a supercritical fluidbased process［J］．Int J Chem Eng，2009，2009:1－9

［57］Sievers R E，Quinn B P，Cape S P，et al．Near-Critical fluid micronization of stabilized vaccines，antibiotics and anti-virals［J］．J Supercritical Fluids，2007，42:385－391

［58］Burger J L，Cape S P，Braun C S，et al．Stabilizing formulationsforinhalablepowdersoflive-attenuated measles virus vaccine［J］．J Aerosol Med Pulm Drug Deliv，2008，21:25－34

［59］Tservistas M，Levy M S，Lo-Yim M Y A，et al．The formation of plasmid DNA loaded pharmaceutical powders using supercritical fluid technology［J］．Biotechnol Bioeng，2001，72:12－18

［60］Okamoto H，Nishida S，Todo H，et al．Pulmonary gene delivery by chitosan-pDNA complex powder prepared by a supercritical carbon dioxide process［J］．J Pharm Sci，2003，92:371－380