聚已內酯基植入劑的制備、表征及體內外評估.pdf

1、聚己內酯(poly-ε-caprolactone，PCL)是由ε-己內酯開環(huán)聚合所得的線性脂肪族聚酯，具有優(yōu)良的生物相容性，已被FDA批準用作生物醫(yī)用材料。目前，PCL主要在組織工程中應用較多，少有研究報道基于PCL的緩釋藥物輸送裝置，尤其是可植入的緩釋植入劑。吡喹酮(praziquantel，PZQ)為一疏水性的廣譜抗寄生蟲藥物，對包蟲病和血吸蟲病的治療尤為有效。5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil，5-FU)為一親水性的抗代謝

2、類化療藥物，臨床用于治療實體瘤已有40多年的歷史。本文以PZQ與5-FU為模型藥物，采用一定的工藝手段分別制備了PZQ和5-FU載藥的PCL植入劑，通過各種表征手段研究了藥物在植入劑中的存在狀態(tài)、各個處方因素（包括載藥量、植入劑的直徑、封端情況及釋放調節(jié)劑的添加）對藥物釋放行為的影響，并進一步考察了釋放過程中植入劑的變化，包括植入劑形貌的變化、藥物含量的變化及PCL基質分子量的變化。此外，本文分別建立了血吸蟲病小鼠模型及小鼠皮下腫瘤模型

3、，并利用這些動物模型分別對PZQ和5-FU載藥植入劑的藥動學及藥效學進行了初步研究。最后，本文還對比研究了PZQ與5-FU從PCL植入劑中的釋放行為，初步探索了控制藥物從PCL基質中釋放快慢的因素。
　　采用注射成型工藝制備了4種載藥量(6.25，12.5，25，50％，w/w)的子彈頭狀PCL植入劑，植入劑的長度約為20 mm，最大直徑約為9mm，重量約為900 mg。SEM觀察結果表明所制備的植入劑其外表面及內部截面都十分致密

4、，沒有任何孔隙。HPLC法分別測定了4種植入劑中的藥物含量，測定結果表明藥物在植入劑中的含量幾乎與投料量一致，同時能夠均勻地分散于PCL植入劑中。XRD及HSM實驗結果表明藥物在高載藥量（25％和50％）植入劑中主要以結晶形式存在，在低載藥量（6.25％和12.5％）植入劑中主要以無定形或分子態(tài)存在。在長達1年的體外釋放考察期中，4種植入劑呈現(xiàn)了相似的藥物釋放行為，有約70％的藥物從植入劑中釋放出來。在釋放實驗中，于不同時間點觀察植入劑

5、的橫斷面，肉眼可見所有植入劑的橫截面由兩個不同顏色的環(huán)形區(qū)域構成（即外圍的白色環(huán)形區(qū)與內部的粉紅色環(huán)形區(qū)），另外，隨著釋放時間的延長，外圍白色環(huán)形區(qū)的厚度不斷增加，內部粉紅色環(huán)形區(qū)的厚度則不斷減小。HPLC測定結果顯示植入劑外圍白色區(qū)域中的藥物含量都非常低（不足1％），而植入劑內部粉紅色區(qū)域中的藥物含量幾乎與植入劑的起始藥物含量一致。SEM形貌學表征進一步發(fā)現(xiàn)植入劑外圍白色區(qū)域為多孔結構，而植入劑內部粉紅色區(qū)域依舊十分致密，在高倍鏡(3

6、，000×)下甚至可見未釋放的藥物晶體。降解實驗結果表明在150天的體外釋放期內，所有植入劑中的PCL基質都沒有發(fā)生明顯降解，主要的降解發(fā)生在體外釋放實驗的后期。這些結果表明PZQ從PCL植入劑中的釋放行為為由外向內的逐級擴散。
　　采用熱熔融擠出工藝制備了一系列不同直徑(3，4，8 mm)、不同載藥量(25％和50％)及封端與未封端的圓柱狀PZQ載藥PCL植入劑。體外釋放實驗結果顯示:直徑為3 mm的植入劑釋放藥物最快，直徑為8

7、mm的植入劑釋放藥物最慢;載藥量為50％的植入劑釋放藥物的速度要快于載藥量為25％的植入劑，但是隨著植入劑直徑的增加，50％載藥量植入劑釋放藥物速度與25％載藥量植入劑釋放藥物速度之間的差距不斷減小;藥物從封端植入劑中的釋放速度要慢于從未封端植入劑中的釋放速度，但是兩者之間并沒有顯著性的差異。
　　鑒于藥物從PCL植入劑中釋放速度過慢，采用熱熔融擠出法制備了以不同重量比例的PEG/PCL共混物(WPEG∶WPCL=1∶9，1∶4，

8、2∶3，3∶2)為基質的PZQ載藥圓柱狀植入劑，植入劑的載藥量都為50％，直徑為3mm，長度為20 mm。含量測定實驗結果表明藥物在制備過程中沒有任何損失，并能均勻分散于植入劑中。XRD及DSC分析結果顯示PZQ、PCL及PEG主要以結晶形式存在于植入劑中。體外釋放實驗結果表明植入劑中PEG的含量越高，藥物的釋放速度越快。PEG從植入劑中的釋放速度顯著性地快于PZQ從植入劑中的釋放速度，大約在72 h時間內，PEG完全從植入劑中釋放。S

9、EM形貌學表征結果顯示藥物釋放后，低PEG含量(0-5％)植入劑的橫截面主要由不連續(xù)的孔組成，高PEG含量(10-30％)植入劑的橫截面主要由相互貫穿的孔或通道構成。藥物釋放動力學模型擬合結果表明藥物從所有植入劑中的釋放都為擴散釋放。植入劑皮下植入后，藥物從植入劑中的釋放變得平緩，經(jīng)歷起始的快速釋放后，藥物幾乎以零級速率從植入劑中釋放。在6周的考察期內，PZQ在血漿中的濃度一直維持在較高的水平（大于300 ng/ml）。此外，組織病理學

10、結果顯示植入劑皮下植入后經(jīng)歷短暫的急性炎癥反應后，炎癥癥狀逐漸消失。
　　建立血吸蟲病小鼠模型，于不同時間點經(jīng)皮下植入圓柱狀PZQ載藥植入劑（載藥量為50％），考察了植入劑對各期血吸蟲病的治療效果及預防血吸蟲感染的效果，并測定了藥物在小鼠血漿中濃度。結果表明，植入劑對各期血吸蟲病的治療都十分有效，具體表現(xiàn)在血吸蟲病治療實驗各組小鼠均取得了幾乎100％的減蟲率、減雌蟲率、減血吸蟲蟲卵率及減血吸蟲毛蚴孵化率;而植入劑預防血吸蟲病實驗各

11、組小鼠的預防效果不盡相同:植入劑植入2周時間內能夠完全預防血吸蟲對小鼠的感染;植入劑植入3周或4周后，對血吸蟲的感染具有有限的預防效果，僅能夠殺滅約70％的血吸蟲;植入劑皮下植入3周時間內，可以完全預防血吸蟲對小鼠的反復感染。治療組及預防組小鼠血漿藥物濃度曲線十分相似，植入劑植入后藥物在血漿中的濃度快速達到一個較高水平（分別為400 ng/ml和490 ng/ml），第10天時藥物的血漿濃度達到峰值（分別為1640 ng/ml和1347

12、 ng/ml），隨后藥物在血漿中的濃度不斷下降。
　　采用注射成型工藝制備了3種載藥量(12.5，25，50％，w/w)及3種釋放調節(jié)劑用量(5，10，25％，w/w)的5-FU載藥針狀PCL植入劑。植入劑的長度為8mm，最大直徑為0.8 mm，重量約為5 mg。植入劑都具有完整的外觀，SEM觀察結果表明植入劑的截面也十分致密。含量測定實驗顯示藥物在植入劑中的含量幾乎與植入劑中藥物的投料量一致。XRD衍射分析結果表明5-FU、PC

13、L、PEG均以結晶形式存在于植入劑中。體外釋放實驗顯示:5-FU的載藥量越高，藥物從植入劑中的釋放速度越快;釋放調節(jié)劑PEG在植入劑中的含量越高，藥物的釋放速度越快。SEM形貌學表征結果顯示藥物釋放后，高載量植入劑及含PEG植入劑的橫截面中可見許多大孔，低載藥量植入劑的橫截面中可見散在分布的小孔。植入劑植入腫瘤內部后，藥物的釋放速度較體外有所加快。在7天的考察期內，植入劑治療組小鼠的血漿藥物濃度一直維持在較低的水平（小于0.1μg/ml

14、），而腹腔注射治療組小鼠的最大血漿藥物濃度達到9.130.1μg/ml;植入劑治療組小鼠的腫瘤中藥物濃度一直維持在較高的水平（大于50μg/g），而腹腔注射治療組小鼠的腫瘤中最大藥物濃度僅為7.47μg/g，并且腹腔給藥10 min后藥物在腫瘤中的藥物濃度下降至1.73μg/g?？鼓[瘤生長實驗結果顯示，7天內植入劑治療組小鼠腫瘤平均體積較初始體積增加了2倍，而腹腔治療組小鼠腫瘤平均體積較初始體積增加了4倍。
　　采用熱熔融擠出工藝

15、分別制備了PZQ及5-FU載藥的圓柱狀PCL植入劑，植入劑的長度為10mm，直徑為8 mm。所得植入劑均具有致密的表面及截面形貌。體外釋放實驗結果表明，無論是疏水性的PZQ或是親水性的5-FU，其釋放曲線都可以分為兩相:起始的快速釋放相及隨后的緩慢釋放相。此外，PZQ和5-FU的釋放行為都呈現(xiàn)了與載藥量不敏感的特點，在120天的釋放實驗中，兩種載藥量(25％和50％)的PZQ或5-FU植入劑顯示了幾乎重疊的累積藥物釋放曲線。SEM形貌學

16、表征結果顯示PZQ和5-FU植入劑的截面均具有兩種不同的形貌結構，即外圍的多孔結構及內部的致密結構。含量分析實驗結果顯示植入劑外圍多孔部位中的藥物含量均較低（約1％），而植入劑內部致密部位中的藥物含量幾乎與植入劑的載藥量一致。這些結果表明無論是疏水性的PZQ或是親水性的5-FU都是以由外向內的逐級擴散方式從PCL植入劑中釋放。同等載藥量的情況下，PZQ從PCL植入劑中的釋放速度要顯著性快于5-FU從PCL植入劑中的釋放速度。擴散實驗結果