超臨界溶液浸漬法制備載藥膜用于口腔粘膜給藥

（大連大學 生命科學與技術學院，遼寧 大連 116622）

藥物療效的發揮受到藥物成分及其含量的影響，同樣也受到給藥系統的影響[1]。由于新的化學結構藥物開發難度的增加，藥物新給藥途徑的開發成為目前藥物研發的重點，其中黏膜給藥是研究較廣泛的一種給藥方式。人體黏膜表面較多，藥物制備成合適的劑型后，可與人體黏膜接觸，使藥物通過上皮細胞進入血液循環，即可完成局部給藥，也可完成全身給藥。目前，藥物黏膜給藥途徑研究主要包括口腔黏膜給藥，鼻腔黏膜給藥，肺部黏膜給藥，眼部黏膜給藥，直腸黏膜給藥以及陰道黏膜給藥等，其中口腔黏膜給藥由于使用便捷，患者順應性好，是目前研究的重點[2]。口腔黏膜給藥中，要求藥物可以迅速吸水并粘附在口腔黏膜上一段時間，從而達到給藥的目的，這為口腔黏膜給藥系統的制備提出了挑戰。

超臨界溶液浸漬法(supercritical solution impregnation,SSI)是一種將小分子物質負載到聚合物中的過程技術，主要是利用超臨界流體高擴散系數、低黏度的特性[3]。SSI技術被開發以來，廣泛應用于印染、木材防腐等領域，近年來開始應用于藥物的制備中[4]。SSI過程制備藥物具有如下優點：（1）操作條件溫和；（2）產品有機溶劑殘留量低；（3）藥物在基質中均勻分布，可有效避免釋藥過程中的突釋現象[5,6]；（4）基質制備過程與藥物負載過程分開進行，載體多樣，不受載藥過程制約[7]。

本研究以黏膜粘附性材料殼聚糖為材料制成膜，以布洛芬為模型藥物，采用SSI法將藥物負載至殼聚糖膜中制備載藥殼聚糖膜。考察載藥殼聚糖膜的載藥量、形貌、吸水率以及透黏膜釋放行為等，探索載藥殼聚糖膜在口腔黏膜給藥中的應用。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

殼聚糖（chitosan），脫乙酰度95%，黏度186 mPa·s；二氧化碳，純度99.9%；布洛芬，純度大于98%；兔口腔黏膜，取自雌性新西蘭白兔面頰處口腔黏膜，采用pH7.4磷酸鹽緩沖液清洗，并立即使用；氫氧化鈉，醋酸，分析純。

1.2 實驗儀器

紫外可見分光光度計，型號Ultraspec 3320 pro；冷凍干燥機，型號ModulyoD；真空干燥箱，型號DZF-6050；離心機，型號Sorvall Super T21；擴散滲透儀，型號PermeGear V6A。

1.3 殼聚糖膜的制備

本研究使用具有黏膜粘附性聚合物殼聚糖作為載體基質，采用溶液澆注-冷凍干燥法制備殼聚糖膜。實驗步驟如下：（1）將殼聚糖溶于1%醋酸水溶液中形成1%（W/V）殼聚糖溶液；（2）取殼聚糖溶液50 mL倒入直徑90 mm的培養皿中，預熱干燥6 h；（3）取20 mL 0.5 M氫氧化鈉溶液加入至盛有殼聚糖培養皿中，形成殼聚糖凝膠，隨后用去離子水反復清洗至中性；（4）將殼聚糖凝膠經冷凍干燥后得到殼聚糖膜。

1.4 載藥殼聚糖膜的制備

采用超臨界流體裝置，通過SSI將布洛芬負載于殼聚糖膜，實驗裝置及流程如圖1所示[8]。將布洛芬包裹于濾紙中并固定在高壓釜的頂部，將殼聚糖膜置于高壓釜底部。布洛芬與殼聚糖膜無直接接觸。實驗開始后，CO2經鋼瓶流出，經過冷卻槽冷卻成為液體，經高壓泵加壓后在40℃進行預熱后進入高壓釜，設定攪拌器轉速，高壓釜內壓力、溫度，為了保證浸漬過程達到平衡，浸漬過程保持2 h。實驗結束后關閉鋼瓶、高壓泵，打開泄壓閥卸去高壓，得到負載布洛芬的殼聚糖膜。

圖1 超臨界溶液浸漬法實驗流程圖

1.5 載藥殼聚糖膜載藥量測定

采用紫外分光光度計對載藥殼聚糖膜載藥量（DLC）進行測定。實驗步驟如下：稱取約50 mg載藥殼聚糖膜樣品，質量記為M1，加入20 mL 無水乙醇，超聲處理30 min，將殼聚糖膜中負載的布洛芬完全溶解；8000 rpm下離心10 min取上清液，采用紫外可見分光光度計于264 nm處測定吸光值，根據事先測定的布洛芬標準曲線計算得到負載的布洛芬質量，記為M2，根據式1計算得到樣品的載藥量，即藥物質量與基質質量之比。

1.6 載藥殼聚糖膜的表征

采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察載藥殼聚糖膜形貌。取少量樣品使用導電膠將其固定置于銅臺上，真空下噴金60 s，然后在SEM下對樣品的表面及截面形貌進行觀察。

載藥殼聚糖膜的吸水率（WU）測定方法如下：取直徑10 mm載藥殼聚糖膜，稱重質量記為M1，置于pH6.8的磷酸鹽緩沖液中，一定時間間隔后取出，用濾紙拭去樣品表面多余水分，稱重質量記為M2，吸水率由式2計算。

載藥殼聚糖膜的黏膜粘附性通過體外黏膜粘附時間進行表征，具體方法如下：取一定大小載藥殼聚糖膜樣品，采用pH6.8的磷酸鹽緩沖液200 μL進行潤濕，隨后將潤濕后的載藥殼聚糖膜置于離體的兔口腔黏膜上，并將此口腔黏膜及載藥殼聚糖膜復合物置于250 mL燒杯中，加入pH6.8磷酸鹽緩沖液200 mL，在37 ℃，120 rpm攪拌條件下，測定載藥殼聚糖膜脫離兔口腔黏膜的時間，即為載藥殼聚糖膜的粘附時間。

1.7 載藥殼聚糖膜的透黏膜釋放行為

載藥殼聚糖膜的透黏膜釋放行為采用擴散滲透儀通過豎直Franz擴散池進行測定，實驗裝置如圖2所示，Franz擴散池擴散面積1.2 cm2，接收室中盛有4.5 mL pH7.4的磷酸鹽緩沖液，供給室內無液體。測定時使用200 μL pH6.8磷酸鹽緩沖液將載藥殼聚糖膜潤濕，然后置于兔口腔黏膜上，并將此口腔黏膜及載藥殼聚糖膜復合物置于接收室上，兔口腔黏膜面向接收室。按照設定的時間間隔進行取樣，每次取樣將接收室內緩沖液全部取出，采用紫外可見分光光度計在264 nm處測定吸光值，并在接收室中重新加入4.5 mL新鮮磷酸鹽緩沖液，繼續進行透黏膜釋放實驗，最終將各時間間隔內釋放的布洛芬量進行累積，繪制載藥殼聚糖膜中布洛芬透口腔黏膜釋放曲線。

圖2 豎直Franz擴散池示意圖

2 結果與討論

2.1 載藥殼聚糖膜的載藥量

SSI過程中浸漬壓力對殼聚糖膜載藥量影響如圖3所示。由圖中可以看出，浸漬溫度40℃，浸漬時間2 h條件下，載藥量隨著浸漬壓力的升高先升高再降低，在溫度40℃，壓力15 MPa時，載藥量達到最大值，為44.5%。這是由于布洛芬在CO2中的溶解度隨著壓力的升高而增大，并且CO2在聚合物中的吸附量也隨浸漬壓力的升高而增大。在壓力較低時，由于藥物溶解度的升高以及CO2在聚合物中吸附量的增加，由CO2帶入到聚合物中的藥物量變多，導致載藥量增大；當壓力較高時，隨著壓力的升高，藥物溶解度以及CO2吸附量持續增加，但聚合物中可吸附的藥物的量已達到飽和，在泄壓過程中由于藥物溶解度較大，藥物與CO2親和力更強，藥物更傾向于隨CO2流出聚合物基質，導致載藥量的降低。

圖3 SSl過程中浸漬壓力對載藥殼聚糖膜載藥量的影響

2.2 載藥殼聚糖膜的表征

2.2.1 載藥殼聚糖膜的形貌

殼聚糖膜SSI過程負載藥物前后的SEM圖片如圖4所示，其中圖4（a）（b）（c）分別為載藥前殼聚糖多孔膜、載藥后殼聚糖多孔膜以及載藥殼聚糖多孔膜截面的電子顯微鏡掃描照片，由圖片可以看出，載藥前后殼聚糖多孔膜形態沒有特別明顯的變化，因此證明超臨界溶液浸漬法對殼聚糖多孔膜結構無影響；浸漬后的殼聚糖多孔膜上負載有棒狀布洛芬顆粒，說明藥物可以通過超臨界溶液浸漬法負載到殼聚糖多孔膜上；且浸漬后殼聚糖多孔膜截面同樣存在布洛芬，說明布洛芬顆粒并不是由物理混合作用負載到殼聚糖多孔膜上。

圖4 PLLA多孔微球的SEM圖片

2.2.2 載藥殼聚糖膜的吸水率

載藥殼聚糖膜吸水率隨時間變化如圖5所示，由圖可以看出，載藥多孔膜吸水之后迅速溶脹，由于載藥殼聚糖膜為多孔結構，且親水性良好，所以吸水量較大，且增長迅速，在15 min達到最大，最大為1202.3%；15 min之后吸水率逐漸減小，可能是由于載藥殼聚糖膜溶蝕造成的。載藥殼聚糖膜迅速吸水的性質使得它在口腔黏膜給藥中具有一定優勢。

圖5 載藥殼聚糖膜吸水率隨時間變化曲線

2.2.3 載藥殼聚糖膜的黏膜粘附性

載藥殼聚糖膜的黏膜粘附性通過體外黏膜粘附時間進行表征。實驗結果表明，載藥殼聚糖膜至少可在兔口腔黏膜上粘附1 h，具有良好的黏膜粘附性，可粘附在口腔黏膜上完成給藥。

2.3 載藥殼聚糖膜的透黏膜釋放行為

為了考察載藥殼聚糖膜的體外透黏膜釋放行為，在37℃下，采用垂直Franz擴散池，以兔口腔黏膜為模型，考察藥物釋放透過黏膜情況，載藥殼聚糖膜的釋放曲線如圖6所示。在釋放的起始階段，載藥殼聚糖膜在70 min中共釋放了31.8%的藥物，這是由于殼聚糖膜接觸黏膜后，表面負載的布洛芬迅速溶解，透過口腔黏膜進入到接受池，并且殼聚糖膜吸收水分后迅速溶脹，利于藥物的釋放；隨后載藥殼聚糖膜在460 min內累積釋放了47.4%的藥物且釋放速度較慢，這可能是由于負載在殼聚糖膜內部的藥物通過擴散作用擴散到膜表面，再通過口腔黏膜進入接受池，殼聚糖膜的擴散阻力限制了藥物的快速釋放。這種迅速且持久的藥物釋放對于口腔黏膜給藥來說是十分有利的。

圖6 載藥殼聚糖膜體外透黏膜釋放

3 結論

本文采用SSI法將布洛芬負載到殼聚糖膜中，實驗結果表明，SSI法可將布洛芬成功負載于殼聚糖膜中；SEM圖片顯示殼聚糖膜表面及內部均負載有布洛芬藥物；載藥殼聚糖膜吸水量及口腔黏膜粘附性可滿足跨黏膜給藥的要求。此外，載藥殼聚糖膜的體外透黏膜釋放實驗顯示，通過SSI過程制備的載藥殼聚糖膜可以完成藥物的跨膜釋放。因此，利用SSI法制備載藥殼聚糖膜用于跨黏膜給藥具有良好的應用前景。