磁性靶向药物的制备与性能分析

薛瑞辰,魏丹丹

(河北北方学院动物科技学院,河北张家口075131)

现在兽医临床和学科研究领域,对奶牛乳房炎的研究非常热门,在试验室条件下,理想的杀菌药物也很多,但存在的问题是临床治疗效果不够理想[1],分析原因,我们认为是由于奶牛乳房部位的特殊生理性因素,导致药物在乳房部位停留时间短,达不到理想的治疗浓度,而起不到很好的治疗效果.为了解决这一问题,我们拟利用磁性靶向药物解决这一难题.

近年来,国内外先后发展了脂质体、乳剂、毫微球等多种靶向给药系统,但仍不能有效避免被网状内皮系统的巨噬细胞吞噬[2].而药物磁性微球在外磁场作用下的快速运动与分离,可以提高其靶向性,是靶向药物载体的理想候选者[3].磁性靶向药物是将药物与铁磁性物质共同包裹于高分子聚合物载体中.用于体内后,利用体外磁场的效应引导药物在体内定向移动和定位集中.这种磁性载体由磁性材料和具有一定通透性但又不溶于水的骨架材料所组成,用体外磁场将其固定于靶部位,释放药物,不仅提高了靶部位的药物浓度而且降低了其他部位的药物浓度[4,5].这样既可避免伤害正常细胞,又可减少用药剂量,减轻药物毒副作用,加速和提高治疗效果,显示出了其特有的优越性[6].本实验选用目前治疗奶牛乳房炎效果比较显著的药物环丙沙星[7],制成环丙沙星磁性明胶微球,并分析其性能.

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 试 剂

FeCl2·4H2O(化学纯)(天津市博迪化工有限公司);FeCl3·6H2O(化学纯) (天津市天大化工实验厂);NaOH(天津市北方天医化学试剂厂);明胶 (天津市北辰骅跃化学试剂厂);甲醛 (张家口市桥东区东山综合化工厂);盐酸环丙沙星 (石家庄市华新制药厂0.25 g/片);白油;硬脂酸铝;冰块;蒸馏水;PBS缓冲液.

1.1.2 仪 器

电子天平 (上海精密科学仪器有限公司 FA1004N);电热恒温水箱 (北京西城区医疗器械厂);显微镜;721紫外分光光度计 (上海第三仪器分析厂);组织捣碎机;超声波清洗器 (北京医疗设备二厂);800型离心沉淀器 (上海公私合营鑫昌医疗器械厂);胶体磨;药物溶出仪;喷雾器;量筒;烧杯;温度计;p H试纸;玻璃棒;磁铁.

1.2 实验方法

1.2.1 磁性载体的制备

本实验借鉴文献 [8-10]中的制备方法,采用化学共沉淀法制备 Fe3O4磁性粒子,其反应原理为：Fe2++2Fe3++8OH-→Fe3O4+4H2O.称取1.2 g FeCl2·4H2O溶于60 mL蒸馏水中,加入15 mL0.6 mol/L的FeCl3·6H2O水溶液,在60℃、搅拌与超声作用下,用喷雾器向溶液中喷入2 mol/L的NaOH溶液,使p H值达到11～12,反应60 min,使所得 Fe3O4微粒充分熟化.磁分离Fe3O4微粒,并用蒸馏水清洗5次,搅拌,分散Fe3O4微粒于120 mL水中,超声震荡15 min,磁分离Fe3O4微粒,弃去上清液,真空干燥即得Fe3O4微粒.

1.2.2 磁性靶向药物微球的制备[11]

采用乳化-交联法制备微球,将6 g明胶与3.6 gFe3O4溶于蒸馏水中,于60℃水浴中溶解后加入0.4 g药物 (投料比环丙沙星：明胶为1：15),充分混合制成a液;将400 ml白油和20 ml硬脂酸铝 (投料比白油：硬脂酸铝为20：1)充分混合形成b液.将a液置于胶体磨中,将b液缓慢滴加于a液中;乳化10 min后改为冰浴,搅拌1 h,滴加适量甲醛,继续搅拌1 h,即得浅棕色乳状液体.

1.2.3 微球的形态和特性检测

1.2.3.1 形态观察

取少量环丙沙星磁性微球溶液置载玻片上,在400倍显微镜下观察其形态并拍照,测量一个视野中微球的直径范围,计算其平均直径.

1.2.3.2 分布及运动

取环丙沙星磁性微球溶液1 ml置于10 ml乙醚溶液的普通培养瓶中,200倍显微镜观察微球在外加磁场作用下的分布及运动.

1.2.3.3 微球中药物含量及包封率的测定

标准品配制：精密称取环丙沙星对照品10 mg置于100 ml容量瓶中配成系列浓度,以生理盐水为空白,以紫外分光光度法在570 nm下测定各溶液浓度 (C)与相应荧光值 (A)作线性回归,绘制标准曲线,计算回归方程,以此作为测定药物含量的依据.

微球中药物含量及包封率测定：精密量取药物微球20 ml置于50 ml生理盐水中,加入少量含HCI的PBS溶液,以纸包扎避光,超声并加热90℃,1 h后,3 000 r/min离心10 min,取上清液1 ml,定容至10 ml,紫外分光光度法测定,并根据标准曲线方程计算药物含量和包封率,包封率=已包封药物总量/投入药物总量×100%.

1.2.3.4 体外释放曲线测定

量取环丙沙星磁性微球20 ml,置药物溶出仪样品瓶中,在外磁场作用下使样品完全浸于37.0℃、80 ml生理盐水溶液中,分别在一定间隔时间取样1 ml,并补充生理盐水溶液1 ml,用紫外分光光度法测出每管药物分光光度值,并根据标准曲线计算微球累积释药百分量.

图1 环丙沙星磁性药物微球

2 结 果

2.1 形态观察

制成的环丙沙星磁性微球溶液为浅棕色乳状溶液[12],显微镜下微球呈散在圆形,其内可见已包裹的黑色磁粉,微球直径40～58μm;微球在溶液中分布均匀,药物和铁粉包裹的较好,溶液呈浅棕色可能是由于未被包埋的铁粉所造成 (见图1).

2.2 磁响应性

环丙沙星磁性微球在乙醚溶液中呈不规则运动,在外加磁场诱导时则向磁铁方向运动,动作距离为65～70 mm,说明微球的慈响应性很好,有很好的靶向性.

2.3 载药量和包埋率

应用生物统计学的原理计算可得：相关系数r=0.999,当 df=n-2=5-2=3时,查表得 r0.05(3)=0.878,r＞r0.05(3),P＜0.05,表明A与C间存在显著的线性关系.又因为：b=0.136,a=-1.548得A与C的曲线回归方程为：A=0.028 C0.136.即所测环丙沙星标准曲线方程为：A=0.028 C0.136(R=0.999,n=5);药物微球所测荧光值为0.014,代入所得标准曲线方程求得：1 ml磁性药物微球中含环丙沙星165μg,推算出磁性微球的载药量为16.5%,药物包封率为33%.

2.4 体外释放曲线测定[12]

在37℃生理盐水溶液中,磁性药物微球中环丙沙星的释放速率为,30 min释放55%左右,60 min释放75%左右,120 min释放85%左右,240 min释放90%以上,将以上结果绘制成药物微球释放速率曲线见图2.

表2 不同药物浓度所测荧光值

3 讨 论

奶牛乳房炎是由各种病因引起的乳房炎症,具有发病率高、治愈难、治愈率低及危害严重等特点,是危害奶牛养殖业的三大疾病之一[13],也是引起奶牛场经济损失最严重的疾病之一.其主要致病原因是病原微生物的侵害,其中以金黄色葡萄球菌、链球菌和大肠杆菌为主;约占奶牛乳房炎病例的90%以上[14,15].

环丙沙星是一种人工合成的新型杀菌性抗菌剂,与喹诺酮类之外的抗生素几乎无交叉耐药性.这种药物之所以能有效的防治奶牛乳房炎,是由其抗菌机理、抗菌活性及其在体内的动力学特点决定的.尤其在药代动力学上,这类药物能进入吞噬细胞内,杀死吞噬细胞内的金黄色葡萄球菌;还可通过血乳屏障,进主乳腺,这在乳房炎的治疗上明显优于其他抗生素类药物[16].从药敏试验和临床试验效果看,环丙沙星具有耐药性小、广谱抑菌杀菌,残留少和疗效高等优点,因此可做为治疗乳房炎的首选药.

图2 环丙沙星磁性明胶微球释放速率曲线

微球是指药物被吸附、溶解或分散在高分子材料载体中形成的微小球状实体,粒径多在1～250μm之间.它作为药物的载体而成为一种新的给药系统,是近年来研究比较多的药物控释和缓释剂型[17-18].而磁性高分子微球是一种新的缓释靶向给药系统,它是把药物和磁性超细微粒通过各种方法结合而成,将其固定于靶部位,释放药物,不仅提高了靶部位的药物浓度而且降低了其他部位的药物浓度.这样既可避免伤害正常细胞,又可减少用药剂量,减轻药物毒副作用,加速和提高治疗效果,显示特有的优越性[19].因此,本研究将环丙沙星与磁性微球结合在一起,制成的磁性明胶药物微球是一种治疗奶牛乳房炎的新型药物.

本实验制得的环丙沙星磁性微球乳液呈浅棕色,在高倍显微镜下观察,微球球形圆整,外形规则,分布均匀,分散性及流动性很好,不粘连或极少粘连,少见聚集现象,微球透光性较差,部分微球中有非均匀分散的黑色不透光区,可能是药物和磁性材料造成.微球的大小为40～58μm,载药率为16.5%.微球在外加磁场的作用下向磁场方向运动,动作距离为65～70 mm.说明微球的磁响应性很好,具有很好的靶向性.药物微球体外释放结果表明,环丙沙星30 min释放55%左右,60 min释放75%左右,240 min释放90%以上,说明微球有明显的缓释作用.

4 结 论

本试验制备的环丙沙星磁性明胶微球成球性好,说明其结构较稳定;微球在外加磁场的作用下向磁场方向运动的动作距离为65～70 mm,说明微球的磁响应性很好,具有很好的靶向性;微球在240 min内释放90%以上,说明微球有一定的缓释性.表明试验中制得的环丙沙星磁性明胶微球理论上符合作为治疗奶牛乳房炎的药物.并且试验中采取的制备方法简便,原料易得,大小较均匀.此磁性靶向药物对奶牛乳房炎的临床治疗有着重要的意义.

[1] 王会珍.奶牛乳房炎的临床学调查 [J].山东畜牧兽医,2007,29(02)：11-12

[2] 张景,张志荣,谭群友.磁靶向给药系统的研究进展 [J].中国医药工业杂志,2001,32(12)：564-567

[3] 唐振香,苗青原.药物靶向制剂的研究进展 [J].中国药事,2007,21(08)：628-630

[4] 于雷,牛俊奇.药物载体系统中肝靶向药物的研究与进展 [J].中国组织工程研究与临床康复,2007,11(44)：8932-8934

[5] 杨晓春,张强,吴霖.我国药剂学靶向制剂研究的基本思路 [J].中国药学杂志,2001,36(12)：795-799

[6] 陈爱萍,徐榕青.中药靶向制剂研究现状 [J].海峡药学,2005,17(01)：8

[7] 陈坤永,翁良树,吴慕贞,等.奶牛临床型乳房炎的药物治疗试验 [J].中国奶牛,1999,(01)：17-18

[8] 蒋新宇,周春山,张俊山,等.导向药物用纳米Fe3O4磁性粒子的制备及表征 [J].中南工业大学学报,2003,34(05)：516-519

[9] 张洪玉.磁性靶向载体-超微磁性粒子及磁流体的制备 [J].哈尔滨医科大学学报,2005,39(03)：287-289

[10] 蔡梦军.磁性Fe3O4明胶复合纳米粒子的制备与表征 [J].华东理工大学学报,2006,32(03)：290-295

[11] 张胜,吴汉江.平阳霉素磁性微球的制备及特性检测 [J].湖南医科大学学报,2003,28(02)：191-193

[12] 王勇,孙永海,张宏,等.阿霉素磁性明胶微球的制备及特性检测 [J].解放军药学学报,23(04)：272-275

[13] 齐永华,董永军,陈桂香,等.奶牛乳房炎病原菌的分离及药敏试验 [J].兽医兽药,2007,28(07)：52-54

[14] 叶秀娟,杜爱芳,胡松华.金华地区奶牛乳房炎病原菌的分离鉴定及敏实验 [J].兽医临床,2004(08)：41-42

[15] 解洪业.奶牛乳房炎的致病微生物及其防治概述 [J].青海畜牧兽医志,2007,37(04)：39-40

[16] 高玉龙,包红梅,孙延鸣,等.新型抗菌药物防治奶牛乳房炎的研究进展 [J].中国奶牛,2000,(03)：37-39

[17] 王彦卿,张红梅,张朝平,等.磁性明胶微球的制备及表征 [J].化学研究与应用,2005,(05)：691-693

[18] 马秀玲,黄丽梅,郑思宁,等.磁性微球的制备及研究进展 [J].广州化学,2003,28(03)：58-63

[19] 王新春,何军,阳长明,等.中西药被动靶向制剂的研究新进展 [J].中国医院药学杂志,2003,23(04)：238