原位凝膠劑的研究概況

韓勝男，李喜香 ，閆治攀，張志瑞

1 甘肅中醫藥大學藥學院，甘肅 蘭州 730000；2 甘肅省中醫院

原位凝膠是一種新型給藥系統，其與用藥部位接觸前呈液態，與用藥部位接觸后立即發生相轉變，由液態轉化成半固體狀。其區別于親水凝膠，由傳統凝膠劑開發而來。具有生物相容性好、用藥部位滯留時間長、良好的藥物緩控釋性、制備工藝簡單、給藥方便等特點。原位凝膠劑不僅可用于皮膚給藥，還可用于眼部、鼻腔、口腔、陰道、直腸、肌內給藥等［1］。

1 原位凝膠制備工藝

高分子材料基質與周圍環境（溫度、pH、離子強度）發生反應后，利用基質在生理條件下（pH7.4、溫度 36℃，Na+、k+、Ca2+等離子）發生擴散狀態或結構的可逆反應，完成液體與半固體間的相互轉變［2］。按膠凝原理分類，原位凝膠可分為3種，溫度敏感型、離子敏感型及pH敏感型。

1.1 溫度敏感型藥物的釋放與溫度變化相關，低臨界溶解溫度（lower critical solution temperature，LCST）是臨界點，周圍溫度低于該臨界溫度呈液態，高于則呈半固體狀態。即原先呈現液態（20～25℃），接觸體液（35～37℃）時發生轉變。有眼用、腔道用、牙周用等，體內外均適用，是目前研究最多的一種原位凝膠，常見的有泊洛沙姆、殼聚糖、聚N-異丙基丙烯酰胺等基質材料［3］。

1.1.1 泊洛沙姆 一種以聚氧乙烯（polyoxyethylene，PEO）和聚氧丙烯（polypropylene oxide，PPO）交替連接而成的非離子型高分子聚合物。很多因素會影響泊洛沙姆分子的膠凝性質，決定性因素是其分子中PPO（親油基）、PEO（親水基）的相對比例，通過調節兩種嵌段的比例，可以有效改變相關的膠凝性質參數，獲得性能更佳的原位凝膠基質材料。如P407 和P188，后綴數字表明泊洛沙姆的平均分子質量和分子中PEO 嵌段所占的比例［4］。黃平情等［5］以泊洛沙姆 407 和 188 為基質，附加劑選擇透明質酸鈉和羧甲基纖維素鈉，制備原位凝膠滴眼劑。以基質和附加劑用量為考察因素，以外觀、黏度為考察指標，應用星點設計-效應面法優化處方，結果20.81%泊洛沙姆407、3.46%泊洛沙姆188，0.02%透明質酸鈉，0.10%羧甲基纖維素鈉為最佳處方。藥效學實驗表明原位凝膠制劑滴眼給藥后，在家兔眼表滯留時間為25 min左右，為普通滴眼劑的 5 倍。RENCBER 等［6］研究開發克霉唑（clotrimazole，CLO）黏膜粘附原位凝膠制劑，治療陰道念珠菌病，以泊洛沙姆407 和188 的混合物為基質，考察因素為泊洛沙姆和羥丙基甲基纖維素的濃度，凝膠制備完后，測定膠凝溫度/時間，黏度，機械，黏膜粘附性，鋪展性和流變性質，體外釋放行為和抗暈染活性等指標，結果發現用20%PLX 407，10%PLX 188 和 0.5%HPMC 制備的凝膠適合于陰道給予CLO，且具有合適的凝膠特性，在陰道保留良好。

1.1.2 殼聚糖 殼聚糖是制備水溶性凝膠的首選材料。其分子內存在大量氨基，故只溶解在無水甲酸或濃無機酸等酸性溶液中。殼聚糖水溶液具有溫敏凝膠的特性，根據殼聚糖分子的組成特性，其在凝膠過程中可發生解離，所以氫鍵和水之間的相互作用必須嚴格控制，才能保證其發生預期的溫敏膠凝特性［4］。陳奮等［7］制備溫度敏感型原位凝膠-平陽霉素殼聚糖，以殼聚糖、甘油磷酸鈉質量分數、水浴振蕩速度、載藥量為因素，體外釋放為考察指標制備原位凝膠，結果在10%甘油磷酸鈉、2%殼聚糖條件下載藥量達到20 mg/10 mL，證明該條件為最佳條件，流變學結果顯示，藥物釋放療程達10 天以上，總共釋藥量達85%。平陽霉素原位凝膠體外結果顯示具有緩釋效果且可作栓塞用。姜瓊［8］研究作為傷口敷料用的殼聚糖制備工藝，以原料和附加劑濃度為因素，膠凝化時間、皮膚粘附性能和溶解性能為考察指標，最后選擇了濃度為10%的聚乙二醇原酸酯活性酯與濃度為3%的羧甲基殼聚糖，參數為2∶8，并進行了動物實驗，凝膠各項指標符合要求且療效好。

1.1.3 聚N-異丙基丙烯酰胺 聚N-異丙基丙烯酰胺是一種不可生物降解的水溶性分子，在水中的LCST 約為32℃。吳瑕等［9］制備嵌段聚合物聚（N-異丙基丙烯酰胺），用原子轉移自由基聚合法（atom transfer radical polymerization，ATRP）制備。聚合物在溫度高于LCST（36℃）和pH=7.4的水溶液中可形成球狀膠束，特點是對溫度敏感。動態光散射（dynamic light scattering，DLS）結果表明聚合物膠束能有效負載阿霉素（doxorubicin，DOX），藥物緩慢釋放長達72 h，在藥物釋放領域具有潛在應用。郭棟梁［10］制備N-異丙基丙烯酰胺凝膠體系，基質選用N-異丙基丙烯酰胺、高嶺土和丙烯酸，相變溫度及靈敏度取決于親水和疏水基團的比例。實驗結果顯示，在水浴60℃條件下，N-異丙基丙烯酰胺0.4 g，高嶺土6 g時凝膠性能最好且吸水率明顯高于其他條件下制備的凝膠。

1.2 離子敏感型膠凝化來源于水溶液，與一定濃度的一價或二價金屬陽離子（人淚液、鼻液中有Na+、k+、Ca2+等離子）相遇，形成的是半固體凝膠。大家熟知的高分子材料有海藻酸鈉、結冷膠等［11］。

1.2.1 海藻酸鈉 海藻酸鈉是一種陰離子型共聚物，優點是生物相容性好、易于獲得、易于膠凝化，而且該材料制備的原位凝膠毒性低、親水性好，所以對其研究頗多。李維超［12］研究基質為海藻酸鈉利巴韋林離子敏感型原位凝膠，確定考察因素為羥苯乙酯、氯化鈉的質量分數，考察指標為藥物釋放度，結果最優處方為0.3 g 羥苯乙酯，8.6g 氯化鈉，實驗結果表明其能有效提高患者依從性，不僅能提高生物可用度和治療效果，而且具有較好的緩釋作用。王軍等［13］以基質海藻酸鈉和增粘劑羥丙基甲基纖維素的濃度為因素，以藥效學為指標，完成離子敏感型原位凝膠的制備，藥效學實驗證明海藻酸鈉和羥丙基甲基纖維素分別在1%和2%條件下制備的凝膠效果較傳統滴眼液好，可延長縮瞳作用。

1.2.2 結冷膠 結冷膠是一種新型的微生物多糖，近年來，由于結冷膠對陽離子敏感而發生溶液-凝膠轉變的特性，在制藥領域備受關注。PATHEN等［14］以結冷膠和羥丙甲纖維素（黏附劑）濃度為考察因素，結果0.4%的結冷膠和0.1%羥丙甲纖維素配方下的原位凝膠能延長鹽酸氮卓斯汀在鼻內的停留時間。卓玉娟［15］采用正交法研制辛芷原位凝膠，考察因素為附加劑濃度，評價指標為歐前胡素的透膜量，優化處方結果為30%丙二醇和5%聚乙二醇，動物實驗結果顯示慢性鼻炎模型大鼠的癥狀好轉，鼻黏膜無明顯刺激性反應。劉粵疆等［18］制備苦參堿眼用原位凝膠，基質選用結冷膠，海藻酸鈉作為增黏劑，采用單因素考察法篩選處方，考察基質濃度、不同溫度、離子強度、剪切速率對膠凝的影響，以黏度和膠凝能力為評價指標確定處方，剪切速率增加，黏度下降；離子強度增加，黏度先升后降，結果1%苦參堿、5%甘露醇、0.2%結冷膠、0.6%海藻酸鈉制備的凝膠性能最優，藥效學結果顯示離子敏感型苦參堿原位凝膠在體內作用時間長，生物可用度高。

1.3 pH敏感型高分子骨架在人體酸堿pH值發生變化時，從周圍環境接受或釋放質子，電離作用是發生膠凝的關鍵，該類型凝膠在釋放藥物時有緩釋效果［17］。常用的高分子材料為卡波姆。

1.3.1 卡波姆 卡波姆是一種水溶性凝膠基質材料，綜合性能良好?？ú酚龅剿畷r濃度會增加，黏度會隨著濃度增加而增加，增加到一定程度會發生膠凝化。周圍環境pH 值與卡波姆黏度呈正比關系，pH 值增大時，黏度增大，因此可通過濃度變化或加堿來調節黏度［18］。趙玉娜等［19］研究眼用原位凝膠，卡波姆作為基質，羥丙基甲基纖維素作為增稠劑，考察因素為基質和增稠劑用量，以成品的黏度、膠凝程度等為評價指標，確定其制備工藝。最終卡波姆和HPMC 用量分別為3 g/L 和10 g/L 條件下所制備的凝膠，在非生理條件下呈流動狀態，生理條件下能形成在淚液中作用時間長且生物可用度高的高黏度凝膠。宋逍等［20］制備鴉膽子油鼻用原位凝膠時選用的基質是卡波姆934，以黏度為評價指標，采用磁力攪拌法制備，采用半透膜透析法探討體外釋放行為，結果0.5%卡波姆作為基質制得的鼻用凝膠按線性動力學模型釋放。

1.4 復合型兩種及以上的制劑結合起來制備的原位凝膠稱為復合型原位凝膠，主要有新型的微粒給藥系統，如微乳、納米微粒、包合物、脂質體等，目的是提高藥物穩定性和溶解性，減少刺激性，達到緩控釋作用等［21］。薛鴻嬌等［22］優化蒿甲醚口服微乳原位凝膠的處方，以流動性和凝膠特性為指標篩選水相，以溶解度、相溶性、制劑穩定性和黏附性為考察指標來確定處方組分，篩選結束后確定蒿甲醚-三乙酸甘油酯-聚氧乙烯蓖麻油-二乙二醇單乙基醚-0.3%結冷膠-0.1%低黏度海藻酸鈉（0.5∶4.5∶5∶5∶8∶5）為最佳處方，蒿甲醚制備成微乳原位凝膠能增加溶解度，且在胃部凝膠性能良好，黏度適宜，能有效延長蒿甲醚的胃滯留時間，適合口服給藥。袁玉霞［23］采用星點法篩選表面活性劑、油相的種類和比例，以粒徑大小為指標，復方消痔納米乳原位凝膠的處方為P407 133 g、P188 18 g 時，符合一級釋放過程。SWAIN等［25］研究治療牙周炎的鹽酸莫西沙星的藥物原位凝膠的制備工藝。使用溫度敏感（泊洛沙姆407），離子敏感（結冷膠）和pH敏感（卡波姆934）聚合物制備藥物制劑。以基質的濃度為考察因素，以外觀、pH、可注射性、藥物含量、澄清度、體外膠凝能力為考察指標。結冷膠的聚合物溶液采用熱法制備，泊洛沙姆407 的聚合物溶液采用冷法制備，結果含有19.072%w/v 泊洛沙姆407 和0.245%w/v結冷膠的制劑治療牙周炎效果好。

2 原位凝膠質量標準

建立原位凝膠質量標準能夠保證該新型制劑的穩定性和安全性。原位凝膠的質量標準除了外觀、pH、物理及化學穩定性，還包括藥物含量、膠凝溫度、體外溶蝕度和體外釋放度等。

2.1 藥物含量藥物含量是凝膠質量優劣的關鍵。李希等［25］建立大川芎鼻用原位凝膠劑的質量標準，為有效控制藥品內在質量對處方中天麻、川芎進行薄層色譜鑒別，并將制劑中的藥效物質基礎天麻素和阿魏酸的含量進行高效液相測定，結果含量穩定并符合要求。袁玉霞［23］對野菊花、丹參進行薄層鑒別并通過高效液相色譜法，對丹參、苦參、野菊花的藥效物質基礎進行測定，結果藥物含量穩定。歐陽伸雨［26］采用HPLC 法測定了凝膠中特比萘芬的含量，成功繪制了含量標準曲線，藥物含量穩定性良好，表明制備方法可靠，能控制藥物含量，成功制備出復方陰道炎納米乳原位凝膠。

2.2 膠凝溫度常用的測溫度方法有磁力攪拌法、傾斜法、流變學法。劉媛媛［27］采用的是磁力攪拌法，具體操作：取10 mL 西林瓶，放入5 mL 待測物，插入溫度計，加入磁力攪拌子，西林瓶進行水浴，緩慢升高水浴溫度，將西林瓶傾斜90°觀察溶液是否流動，當凝膠溶液不流動時，該狀態下的溫度為膠凝化溫度，人眼部生理特征的目標值為32～36℃，結果3 批樣品的實測值為（3.6±0.3）℃，與預測值33.3℃相似，模型預測性良好。袁佳敏等［28］采用傾斜法，具體步驟為西林瓶中放入5 mL待測物，用膠塞作西林瓶蓋，膠塞中插入精密溫度計，開啟水浴鍋，每升高1℃放入恒溫器中恒溫10 min，15 s 一個間隔45℃傾斜西林瓶，膠凝溫度即凝膠呈現半固體狀態時溫度計的讀數。流變學法采用黏度計或流變儀，隨著溫度升高，黏度值發生變化，當黏度值發生突變時對應的溫度即為凝膠溫度，該方法準確度較高［29］。陳倩倩等［30］采用流變學法測定鹽酸布替萘芬的凝膠性質，用穩態剪切和動態振蕩評價其流變特性，結果隨著剪切速度的增加，黏度下降，說明觸變性較小的假塑性流體具有較好的流變特性。

2.3 膠凝時間成凝性決定給藥劑量的準確性，膠凝時間越短，藥物流失越慢，發生突釋反應的可能性越小。徐偉娜等［31］研究溫敏型凝膠的膠凝所消耗的時間，試管中放入5 mL 凝膠，進行37℃恒溫水浴，觀察樣品狀態的變化，記錄樣品達到膠凝溫度所需的時間約為90 s，給藥后，在較短時間，發揮其溫敏特性成為半固體凝膠狀態，凝膠不易溢出體外。汪珊等［32］測定膠凝時間，在西林瓶中放入凝膠進行37℃水浴，把西林瓶傾斜60°時凝膠不流動即為膠凝，結果膠凝時間為（1.8±0.2）min，說明該凝膠可注射給藥。

2.4 體外溶蝕度和體外釋放度藥物的開釋速度和時間影響藥效進程，運用某些方法熟知藥物開釋的規律，就可以控制藥物釋放來達到想要的治療效果。李燕等［33］采用無膜溶蝕模型，造體內環境模型來考察凝膠溶蝕，對參黃陰道用溫敏原位凝膠釋放機制進行研究，藥物釋放曲線顯示藥物累積釋放量和凝膠的累積溶蝕量成正比，符合零級動力學。趙玉娜等［19］考察pH 敏感型眼用原位凝膠體外釋放效果，取2 mL西林瓶，放入氯霉素凝膠1.0 mL，將西林瓶放入溶出杯中，釋放介質選用人工淚液，結果體外釋放具有良好的緩釋性。盧朝成等［34］研究了泊洛沙姆 407 和 188 制備的凝膠的體外溶蝕度和體外釋放度特性，結果6 h內累積溶蝕度和釋放度分別達到92.11%和95.42%，表明凝膠釋放方式為溶蝕，釋放過程符合零級動力學特征。江敏等［35］采用Franz 擴散池法評價松果菊苷脂質體體外釋放度，釋放介質為生理鹽水，結果優化后的最佳處方釋放結果符合Higuchi 方程。

2.5 動物實驗包括藥動學、藥效學及生物可用度研究。何文等［36］研究天麻素鼻用原位凝膠的藥動學參變量，選用大鼠造鼻腔模型，實驗組大鼠鼻腔給予天麻素凝膠，對照組注射天麻素注射液，給藥完成后處死大鼠并取兩組大鼠血液和腦組織，采用HPLC 法測定天麻素含量，繪制藥時曲線，結果實驗組藥時曲線下面積顯著增加，平均只留時間增加了2 倍，生物利用度顯著增加，所以天麻素溫敏原位凝膠較天麻素注射液能很好地發揮藥效。孫思雨［37］研究鹽酸安妥沙星眼用凝膠的藥效學，建立家兔結膜和角膜炎模型，家兔給藥后觀察病原體指標，結果有良好的抗菌效果。徐彥［38］對復合川芎嗪溫敏原位凝膠進行了抗腹腔黏連的相容性和藥效學實驗，相容性結果顯示，小鼠腹腔內無排異反應，表明可腹腔內使用，藥效學進行腹腔黏連評分和免疫組化分析，結果低劑量原位凝膠效果最佳。

2.6 局部毒性及刺激性考察徐玉紅等［39］研究甲硝唑原位凝膠的毒性和刺激性，家兔給藥后無明顯的局部毒性反應，陰道刺激性實驗發現陰道細胞形態無異常發展趨勢，無陰道刺激性。閆智慧等［40］考察天麻素溫敏原位凝膠作用于蟾蜍口腔的纖毛毒性，作用于大鼠的鼻黏膜刺激性，結果蟾蜍口腔纖毛運動無顯著性差異，大鼠服藥期間無打噴嚏現象，證明天麻素溫敏原位凝膠安全性高。

3 小結

原位凝膠有很多優點，但距離臨床實際應用還有一段距離，一方面是基質的刺激性和毒性還未十分明確，另一方面是其質量標準還未統一，所以國內外應加大研究力度，盡快達成原位凝膠質量標準共識，以期更多的原位凝膠劑能夠成功研發上市使廣大患者受益。