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摘要:纳米技术是近年来发展很快的新型技术,在制剂领域具有很好的应用前景。从纳米技术产生的根源和发展进程可以看出,纳米技术与生物的领域有着不可分割的关联,制药技术也在根据这种特性不断地创新和延伸。因此文章重点就纳米技术在生物制药领域的创新展开分析。
关键词:纳米技术;生物制药;创新
纳米技术是近年来发展的新型技术,是对物质进行制备研究和工业化,利用纳米尺度(10-9~10-7m)物质进行交叉研究和工业化的一门综合性技术体系。纳米技术研究的主要内容包括纳米结构、纳米粒子、纳米材料和纳米器件。国际上公认0.1~100nm为纳米尺度空间,100~1000nm为亚微米体系,小于1nm为原子团簇。纳米空间是介于宏观和微观之间的相对独立的中间领域。药剂学领域中的纳米研究始于20世纪70年代的纳米脂质体、聚合物纳米囊和纳米球等多种纳米载体。纳米研究涉及的给药途径包括注射、口服和眼部给药等。在药物传输系统领域,纳米粒的尺寸一般界定在1~1000nm,包括亚微米粒子。研究表明,药物传输系统中的纳米粒及相关纳米技术可通过促进药物溶解、改善药物吸收、提高药物靶向性,达到提高药物有效性的目的。目前广泛用作药物载体的可生物降解纳米颗粒具有包封性好、控释性好、生物利用度高、毒性小等优点。
1纳米技术在生物制药中的应用
以下以纳米制剂技术在孕激素类药物中的应用为例进行说明。黄体酮又称孕酮激素、黄体激素,是卵巢分泌的具有生物活性的主要孕激素。黄体酮和雌性激素密不可分,都是重要的女性激素。雌性激素的作用主要是促使女性第二性征发育成熟,黄体酮是在雌性激素作用的基础上,进一步促进第二性征的发育成熟,两者之间有协同作用。口服后,黄体酮迅速被胃肠道吸收,随后在肝内迅速代谢导致失活,所以黄体酮原形一般不能口服。因为黄体酮溶解性差以及为了产生局部富集作用,在临床上经常采用黄体酮注射给药,肌内注射后迅速吸收,血中半衰期仅数分钟。纳米制剂技术可以控制黄体酮释放,延长黄体酮递送,具有减少剂量及相关副作用的潜力。
HEBA等设计了一种可肌内注射的天然黄体酮缓释制剂。具体方法是首先制备孕酮纳米乳(纳米粒子的平均粒径为267nm),然后将其分散在热敏凝胶基质中。药动学研究表明,与对照黄体酮混悬液相比,在热敏凝胶中形成的纳米级天然黄体酮,显著维持了天然黄体酮的作用,可每36h注射一次。该方法有望提供比使用半合成黄体酮更安全的选择。疏水段的存在可以有效控制疏水药物的释放,BAI等报道以甲基丙烯酸乙酯-嵌段-聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)两亲性嵌段共聚物包覆磁性纳米粒子作为新型疏水药物载体。结果表明,纳米粒在22h后释放37%的黄体酮,远低于自由释放(14h后99%),很好地控制了黄体酮的释放。磁性纳米粒子,如超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPIONs)等,因其生物相容性、生物选择性、长循环性和化学稳定性而成为治疗和诊断药物。近年来,磁性纳米粒子在生物医学领域的潜在应用呈指数级增长。使用磁性纳米颗粒的纳米聚集体作为黄体酮控释载体,RAGAB等制备了由聚氧乙烯-聚丙烯氧化物嵌段共聚物和环绕纳米颗粒磁芯的β-环糊精形成的纳米聚集体。纳米团聚体直径分别为(293.00±14.65)nm和(90.20±4.51)nm。纳米团聚体的聚合物组成和初始药物浓度对药物包封效率和释放动力学均有显著影响,平均药物包含率为16.11%~83.25%,显示出明显的缓慢释放率。作者通过对药物释放动力学模型的数学曲线拟合,研究了药物释放机制:Peppas模型显示出与所检查的释放曲线具有良好的相关性(相关系数R2为0.85~0.99)。黄体酮释放指数<0.5,说明其扩散机制为Fickian。对于黄体酮这种具有初始爆破效应的样品,改进的Peppas模型可以更好地理解其释放机制。因此作者认为,通过纳米聚集物的扩散可延长黄体酮递送,具有减少剂量及相关副作用的潜力。MOHAMMED等开发了含有黄体酮与乙二醇壳聚糖涂层的新式金属聚合物混合纳米颗粒,制备了粒径10~20nm球形超顺磁性包覆纳米粒子。
结果表明,聚合物-金属杂化纳米颗粒也是一种很有前途的可用于药物控释的纳米载体系统。
经皮给药可以有效减少口服黄体酮的副作用。ELGINDY等研制了新型自组装液晶纳米颗粒(LCNPs),用于非侵入性黄体酮经皮给药治疗激素紊乱。具体方法是以单油酸甘油酯为原料,采用乳化法制备了LCNPs。纳米颗粒直径为101~386nm,粒径分布窄,包封率≥94%。LCNPs通过药物扩散机制转运,成功维持黄体酮释放近24h。体外研究显明,与黄体酮悬浮液相比,黄体酮负载的LCNPs的透皮通透性增强6倍。这种经皮给药的黄体酮LCNPs,可显著减少其口服的副作用。ESPOSITO等也对黄体酮纳米粒皮肤传递系统的性能进行了研究。他们在人体内进行了一项基于胶带剥离的研究,以研究纳米粒作为孕酮皮肤给药系统的性能,并用光学显微镜对带状剥离角质层进行分析。结果同样表明,相比于口服给药,黄体酮纳米粒皮肤传递系统具有极大优势。
2纳米技术在生物制药领域的创新应用对策
2.1促使高校与科研机构保持合作
对于各大科研机构来说,可安排专业人员深入校园进行一系列的教学活动,能够迅速向学生普及有关纳米生物制药科技的各项内容。在此基础上,科研机构可以和学校建立合作关系,积极引进专业对口的学生进入实验室学习,并向这些学生示范具体器械的操作流程,让学生了解各项操作步骤的同时养成严谨认真的做事习惯。
2.2企业与科研机构开展合作
对于企业和科研机构而言,其在合作过程中不仅能够合理利用各项资源,减少资源的浪费,还能够在最大程度上提高国家在创新方面的能力,减少纳米生物制药技术的研发时间。这种合作方式的出现,充分发挥了知识资源本来的价值和作用。对于科研机构来说,一定要对现在的复杂形势做充分的了解,在进行相关实验的过程中也要对市场进行实地考察,通过目前掌握的先进技术在市场中占据领先地位。
2.3注意学习国际先进技术
企业也要重视国外在纳米生物制药科技的研究,要安排专业人员时刻关注最新的研发动向,根据企业的实际情况和现实需要,引起最新的科学技术以推定企业的各项研发工作。不仅要与企业、高校和科研机构之间建立良好的合作关系,还要重视对各种国外资源的应用。对于各大高校来说,可以和国外的高效建立交流项目,安排教师和学生到对方学校进行考察和学习,一方面能够改进教师的教学方法,另一方面还能促进人才的全面发展。而对于企业来说,也可以和国外公司就新药的研发过程展开一系列的合作。
总之,在医学发展过程中,制药能力是其中不可忽视的部分,而对于我国的医药行业来说,先进的技术在提高制药能力方面具有不可替代的作用。纳米技术与生物医学的结合,为医学界提供了全新的思路,在医学领域的应用已取得一定成果。但目前大多数研究还处于动物实验阶段,仍需大量临床试验予以证实,纳米材料应用的生物安全性也有待进一步提高。
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