鹽酸利多卡因脂質納米粒的制備及理化特性檢測

◆北京市第三十五中學 尚 楊 戴茗爍 杜春燕

在科技課的學習中，我們在學校的納米實驗室開展了項目式學習。顧名思義，納米實驗室首先定位的是納米材料的學習與研制。納米材料具有獨特的物理、化學和光學性質，目前已被廣泛應用于各個領域。

有了這么好的硬件學習條件，我們選擇什么樣的課題去進行具有創新性的實踐？

通過上網搜索相關資料，我們了解到，在醫療領域，功能化納米材料具有能精準定向把治療藥物輸送到病灶、降低藥物對非病灶組織的副作用的特點，所以利用納米材料作為治療藥物的載體已成常態。如果在其中加入具有緩釋作用的添加劑，還可提高治療效果，減輕患者的痛苦。

于是，我們踏上了為藥物尋找合適的納米材料載體、研制納米粒的征途。

一、選材背景

在調研中我們了解到，鹽酸利多卡因是一種酰胺類局部麻醉藥，血液吸收或靜脈給藥后，對中樞神經系統有興奮和抑制雙向作用，且對搭載的其他藥物有較高的包封性能和緩釋延時作用。

能否選用鹽酸利多卡因來研制納米粒治療藥物的載體？我們咨詢了指導老師，在她的建議下，我們進一步了解到，理想的載藥納米粒材料還必須具備以下6個性質：有較高的載藥量，有較高的包封率，有適宜的制備和提純方法，載體材料可生物降解、毒性較低或沒有毒性，有適當的粒徑和粒子形態，有較長的體內循環時間。

經反復論證，鹽酸利多卡因是比較合適的材料。由此，我們設計研制方案，準備材料和設備，開始研制。

二、研制過程

本實驗采用脂質納米粒制劑技術，先在高壓均質機15 000psi和20 000psi不同壓力下，制備鹽酸利多卡因脂質納米粒，然后通過激光粒度分析儀測定不同壓力下脂質納米粒粒徑大小、粒徑分布情況和電位情況，為判斷制備的靶向載藥納米粒是否合格提供科學依據。依據以上方案，我們的實驗研制過程如下。

（一）器材及藥物準備

電子天平、磁力攪拌器、高壓均質機、激光粒度分析儀。利多卡因、單硬脂酸甘油酯、卵磷脂、泊洛沙姆188。

（二）步驟

1.稱量藥物

用電子天平分別稱取0.1g利多卡因、1.5g單硬脂酸甘油酯、1.0g卵磷脂、0.5g泊洛沙姆188。

2.配置藥物

（1）將卵磷脂、泊洛沙姆188倒入錐形瓶，再加入20ml的超純水，置于75℃磁力攪拌器中使其充分溶解，形成均勻水相。

（2）將利多卡因、單硬脂酸甘油酯倒入錐形瓶，再加入5ml無水乙醇，最后置于75℃磁力攪拌器中使其充分溶解，形成均勻油相并冷卻，如圖1、圖2。

圖1 在75℃水浴加熱中利用磁力攪伴器溶解藥物

圖2 配制的藥物

3.制備脂質納米粒

（1）將油相緩慢倒入水相，調節高壓均質機壓力分別為15 000psi、20 000psi，反復循環均質10min。

（2）將均質后溶液置于45℃水浴中加熱，磁力攪拌60min，使溶劑完全蒸發，再用冰水浴迅速冷卻，即得到脂質納米粒。

4.脂質納米粒的粒徑和電位測量

用蒸餾水5倍稀釋鹽酸利多卡因納米乳，利用激光粒度分析儀測定其平均粒徑、粒徑分布情況和電位情況，重復3次，取平均值。本實驗在室溫26.1℃、濕度44.8%的環境下完成。

三、結果與分析

（一）粒徑分析

我們制備出在20 000psi、15 000psi條件下的鹽酸利多卡因脂質納米粒，隨后使用激光粒度分析儀測試其粒徑，測試結果如圖3、圖4所示。

圖3 納米粒的粒徑分布曲線（15 000psi）

由圖3可以看出，在高壓均質機15 000psi下，納米粒平均粒徑為4933nm，分散性指數為96.4%。由圖4可以看出，在20 000psi下連續測量3次，納米粒粒徑分別為120.71nm、119.92nm和122.29nm，平均粒徑為120.97nm，分散性指數分別為22.6%、21.5%和22.2%。

由此可見，高壓均質儀的壓力設定對脂質納米粒的大小有影響，隨著壓力增大，納米粒粒徑減小，粒徑分布變窄。

比較二者后發現，在20 000psi下粒徑大小和分散性指數符合要求，即粒徑分布范圍較窄，表明體系均一性良好。

圖4 納米粒的粒徑分布曲線（20 000psi）

（二）電位分析

將高壓均質機在15 000psi和20 000psi壓力下的兩組脂質納米粒樣品用蒸餾水稀釋后，利用激光粒度分析儀測定其Zeta電位，得到的平均Zeta電位分別是（-50.2±1.3）mV和（-56.5±1.0）mV（如圖5、圖6）。

圖5 納米粒的電位分布（15 000psi）

圖6 納米粒的電位分布（20 000psi）

分子或分散粒子越小，Zeta電位的絕對值（正或負）越高，體系越穩定。反之，Zeta電位（正或負）越低，越傾向于凝結或凝聚，即吸引力超過了排斥力，分散被破壞而發生凝結或凝聚。Zeta電位絕對值代表其穩定性大小，正、負代表粒子帶何種電荷。

（三）制備的納米粒的顯微鏡觀察結果

將制備好的納米粒懸液滴在載玻片上，蓋上蓋玻片，于尼康正置熒光顯微鏡下觀察其微觀形態。明場下觀察制備的納米粒，可見顆粒分散性、均一性都較好，如圖7。用熒光標記的單硬脂酸甘油酯制備的納米粒在藍色激發光下，可見納米粒呈現綠色熒光，如圖8。

圖7 納米粒的顯微鏡觀察結果（明場）

圖8 納米粒的顯微鏡觀察結果（熒光）

四、結論

本實驗以鹽酸利多卡因為研究對象，采用脂質納米粒制劑技術，探索鹽酸利多卡因脂質納米粒穩定的制備工藝。研究發現，在高壓均質機20 000psi的壓力下，制備出的鹽酸利多卡因脂質納米粒具有如下性質。

（1）粒徑大小均一，平均粒徑為120.97nm；粒徑分布范圍較窄，體系均一性良好。

（2）Zeta電位絕對值高（-56.5±1.0mV），說明構建體系穩定。

（3）所得納米粒顆粒均一，在熒光顯微鏡下發出綠色熒光。

相關資料表明，脂質納米粒具有長期的物理、化學作用的穩定性，可有效控制標靶藥物的定位和能量釋放，還具有脂質體、乳劑毒性低等優點，是一種很有發展前景的藥物載體。由此可見，我們的實踐是有現實意義的。

本次實驗只是探討了一種選用鹽酸利多卡因等原料制備脂質納米粒的制備條件、方法，并通過科學的理化性質測定證明，制取的鹽酸利多卡因脂質納米粒基本達到載藥標準。下一步，我們還將繼續研究不同濃度的載藥納米粒的體外釋放能力、包封速率、載藥含量等,以探索精準的納米靶向治療藥物的潛在應用。

圖9 探究過程

專家點評

該項目的選題涉及的領域雖已有眾多科研成果，但由于該校有此課題的專業實驗室的條件，孩子們緊隨科研人員“伴跑”進行實踐探討，也不失為一種很好的研究性學習方式。項目報告把選題、選材、設計、實驗、檢測全過程交待得很清楚，實驗部分的格式也很規范，可供示范。

不足的是，實驗部分除對利多卡因的選材外，文中對另外選擇的五種添加材料及其性能，全部選材的量，儀器設備控制的壓力量、時間量等的確定未作交代，而這些是中學生論文或報告中必須交代的內容。中學生的學識水平有限，所以在研究性學習過程中，更需要展示其認知、研討的過程。