熱熔擠出法聯合靜電紡絲法制備新型抗炎緩釋系統

王連嵩, 殷莉莉, 劉 冬, 鄭玉強, 何 偉*

(1.遼寧何氏醫學院 藥學院，遼寧 沈陽 110163;2.中國中醫科學院 眼科醫院，北京 110040)

·快遞論文·

熱熔擠出法聯合靜電紡絲法制備新型抗炎緩釋系統

王連嵩1,2, 殷莉莉1, 劉 冬1, 鄭玉強1, 何 偉1*

(1.遼寧何氏醫學院 藥學院，遼寧 沈陽 110163;2.中國中醫科學院 眼科醫院，北京 110040)

報道了一種制備具有“核-殼”結構和雙重釋放過程的可降解抗炎緩釋系統(3)的新方法。以聚(乙交酯-丙交酯)(PLGA50)為藥物載體，先通過熱熔擠出法將綠原酸(CA)與PLGA50共擠出得擠出物(1)；利用靜電紡絲法在1表面包裹一層“PLGA50+CA”靜電紡絲膜(2)，制得具備“核-殼”結構的材料(3)。采用SEM, TGA, DSC和LC-MS研究了CA的熱穩定性，1的熱力學性能,3的微觀形態和體外藥物釋放行為。結果表明：3具有“核-殼”結構；引入CA，降低了PLGA50的玻璃化轉變溫度；3的藥物釋放為雙重釋放過程。

聚(乙交酯-丙交酯)； 綠原酸； 熱熔擠出法； 靜電紡絲法； 核-殼結構； 制備； 雙重釋放

有效的眼內藥物濃度是眼病治療的關鍵。然而，由于“血-眼”屏障的存在，口服、局部滴眼、球周注射等傳統給藥方式往往不能滿足臨床需要。近年來，研究人員圍繞眼內緩釋給藥系統進行了大量研究，并取得了較大進展。如脂質體[1]、納米微球[2]、植入體[3]等。目前對眼內植入緩釋體系的研究重點在于生物相容性和緩釋方法，對藥物使用前期需要較大藥物濃度以控制炎癥反應的問題研究較少。

本文報道了一種制備具有“核-殼”結構和雙重釋放過程的可降解抗炎緩釋系統(3)的新方法。以聚(乙交酯-丙交酯)(PLGA50)為藥物載體，先通過熱熔擠出法將綠原酸[4-6](CA)與PLGA50共擠出得擠出物(1)；利用靜電紡絲法在1表面包裹一層“PLGA50+CA”靜電紡絲膜(2)，制得具備“核-殼”結構的(3)。采用SEM, TGA, DSC和HPLC研究了CA的熱穩定性，1的熱力學性能，3的微觀形態和體外藥物釋放行為。

3的優點在于：以CA為抗炎藥物，副作用較小，以聚(乙交酯-丙交酯)(PLGA50)為藥物載體，安全性高，2中藥物釋放速度較快[7-9]，1中藥物釋放速度較慢[10]。植入3后，可在短時間內先實現部分藥物的快速釋放過程，有效控制炎癥，然后實現藥物的緩慢持續釋放，達到藥物“雙重釋放”的目的。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

FEI Inspect型掃描電子顯微鏡；METTLER TOLEDO International Inc型熱重分析儀(高純氮氣氛圍，升溫速度：10 ℃·min-1，升溫范圍：25～300 ℃)；TA-Instruments-Waters Q20型差式掃描量熱儀；SJZS-7AY型微型雙錐雙螺桿擠出機(螺桿直徑7 mm)；UltiMate 3000型高效液相色譜[Hypersil ODS色譜柱(4.6 mm×250 mm， 5 μm)，流動相：V(甲醇) ∶V(水) ∶V(冰醋酸)=15 ∶85 ∶1，流速：1.0 mL·min-1，檢測波長327 nm，柱溫30 ℃]；靜電紡絲機，自制。

CA，分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；PLGA50，濟南岱罡生物科技有限公司，η=0.7(一點法)，DPI=2.25(GPC)，LA/GA=50.1/49.9(1HNMR)；冰醋酸，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；PBS緩沖溶液，優耐德引發劑上海有限公司；甲醇，色譜純，國藥集團化學試劑有限公司；其余所用試劑均為分析純。

1.2 制備

(1) 1的制備

在粉碎機中加入PLGA50 9.0g，粉碎5min；于40 ℃真空干燥100h。將CA粉末1.0g與PLGA50預混，在氮氣吹掃(通氣速度30mL·min-1)下，利用雙螺桿擠出機，于180 ℃, 12r·min-1擠出得1(d=0.5 mm)。

(2) 3的制備

在反應瓶中加入混合溶劑[V(丙酮)∶V(氯仿)=1∶2]100 mL, CA 0.5 g和PLGA50 4.5 g，攪拌使其溶解得混合溶液。快速轉動1，利用靜電紡絲機，將混合溶液電紡到1表面得3(轉速180 r·mL-1,電壓40 kV，噴嘴距接收板15 cm)，3表面為電紡膜2。

1.3 性能測試

(1) 1的熱力學性能

氮氣保護下，將1 5 mg置于DSC樣品盤中，先以10 ℃·min-1從室溫升溫至180 ℃，然后以降溫至-20 ℃；最后升溫至180 ℃。

(2) 3的微觀形態

將3置于液氮中冷凍30 min后脆斷，3表面和脆斷面真空鍍金，利用掃描電鏡觀察其微觀結構，加速電壓為25 kV。

(3) 體外藥物釋放行為

在3只離心管中加入7.8 mg·mL-1PBS緩沖溶液(pH 6.86)10 mL和3 0.50 g，在振蕩培養箱中于37 ℃每隔50 min取樣0.50 mL，取液后補充相同體積的PBS緩沖溶液，用HPLC測試藥物深度并計算藥物釋放量。

2 結果與討論

2.1 表征

(1) SEM

圖1為3的SEM圖片。由圖1(A)可見，3表面包覆了一層2, 2主要由PLGA50纖維(d<10 μm)組成。由于在電紡過程中，1始終處于高速旋轉狀態，故2在平行于1斷面方向有一定取向。由圖1(B)～(D)可以看出3具有明顯的“核-殼”結構特點。

(2) TGA和DSC

圖2為CA的TGA(A)和DSC(B)曲線。由圖2(A)可見，CA在50～90 ℃有一個明顯的失重過程，此部分失重為CA的游離水揮發造成。100～120 ℃未出現明顯失重，說明CA中無結晶水。溫度超過207.7 ℃，CA出現急劇失重，這個失重過程為CA的熱分解過程。此外，由圖2(B)可見，CA在熱分解之前，其DSC曲線出現了一個尖銳的吸熱峰，此吸熱峰為CA的熔融峰。綜上可知：CA的熱分解起始溫度為207.7 ℃; CA的熔融溫度為203 ℃。即CA的分解過程伴隨著熔融。

圖1 3的SEM圖片[(A)為表面形貌；(B)為脆斷面 形貌；(C)和(D)為局部放大圖]Figure 1 SEM images of 3[(A)surface morphology; (B)brittle fracture morphology; (C) and (D) partial enlarged detail]

Temperature/℃圖2 CA的TGA(A)和DSC(B)曲線Figure 2 TGA(A) and DSC(B) curves of CA

圖3為基體PLGA50和1的DSC曲線。由圖3可見，PLGA50的Tg為56 ℃，其玻璃化轉變過程中有一個明顯的吸熱峰(可能為熱焓松弛所致)。由圖3還可見，1因熱焓松弛導致的吸熱峰明顯減弱，Tg降低至49.5 ℃。由此可見，引入CA，對PLGA50的熱力學性能有一定影響。其可能原因在于：熱熔擠出加工過程中，由于加工溫度未達到CA熔點，CA在雙螺桿剪切作用下被分散為極細的結晶顆粒，均勻分散于基體PLGA50中。由于CA晶料的粒徑較小，在基體中分散性較好，對于PLGA50分子鏈段的運動可以起到“潤滑劑”的作用，促進了鏈段運動，從而降低了玻璃化溫度。

Temperature/℃圖3 PLGA50和1的DSC曲線Figure 3 DSC curves of PLGA50 and 1

2.2 體外釋放行為

圖4為1和3的藥物體外釋放行為曲線。

Time/h圖4 1和3的藥物釋放行為曲線Figure 4 Releasing behavior curves of 1和3

由圖4可見，1的初期藥物釋放速度很慢，72 h后累積釋放量仍<10%。 3的初期藥物釋放速度較快(2中的藥物在5 h內基本釋放完全)，隨后“核”部分的CA再繼續緩慢釋放。這種具有“核-殼”結構的緩釋體系，一方面可以在植入初期達到一定沖擊濃度，另一方面可以實現持續釋放。

[1] Chen H, Pan H, Li P,etal. The potential use of novel chitosan-coated deformable liposomes in an ocular drug delivery system[J].Colloid Surface B,2016,143:455-462.

[2] Alexander P, Mireia M, Beatriz C,etal. Design and elaboration of freeze-dried PLGA nanoparticles for the transcorneal permeation of carprofen:Ocular anti-inflammatory applications[J].Colloid Surface B,2015,136:935-943.

[3] Bratton M L, He Y G, Weakley D R. Dexamethasone intravitreal implant(Ozurdex) for the treatment of pediatric uveitis[J].J AAPOS,2014,18(2):110-113.

[4] Jin X H, Ohgami K, Shiratori K,etal. Effects of blue honeysuckle(Lonicera caerulea L) extract on lipopolysaccharide-induced inflammationinvitroandinvivoresearch[J].Exp Eye Res,2006,82(5):860-867.

[5] Santos M D D, Almeida M C, Lopes N P,etal. Evaluation of the anti-inflammatory,analgesic and antipyretic activities of the natural polyphenol chlorogenic acid[J].Biol Pharm Bull, 2006,29(11):2236-2240.

[6] Lee K H, Whang K S, Rhee K H. Effects of lonicera japonica thunb on dextran sulfate sodium-induced experimental colitis in mice[J].J Med Plants Res,2011,5(22):5437-5443.

[7] Nista S V G, D’ávila M A, Martinez E F,etal. Nanostructured membranes based on cellulose acetate obtained by electrospinning. Part II. Controlled release profile and microbiological behavior[J].J Appl Polym Sci,2013,130(4):2772-2779.

[8] Suganya S, Ram T S, Lakshmi B S,etal. Herbal drug incorporated antibacterial nanofibrous mat fabricated by electrospinning:An excellent matrix for wound dressings[J].J Appl Polym Sci,2011,121(5):2893-2899.

[9] Yang Y, Li X H, Cui W G,etal. Structural stability and release profiles of proteins from core-shell poly (DL-lactide) ultrafine fibers prepared by emulsion electrospinning[J].J Biomed Mater Res A, 2008,86A(2):374-385.

[10] Vynckier A K, Dierickx L, Voorspoels J,etal. Hot-melt co-extrusion:Requirements,challenges and opportunities for pharmaceutical applications[J].J Pharm Pharmacol,2013,66(2):167-179.

Preparation of A Novel Degradable Anti-inflammatory Sustain Release System By Combination of Hot Melt Extrusion and Electrospining Method

WANG Lian-song1,2, YIN Li-li1, LIU Dong1, ZHENG Yu-qiang1, HE Wei1*

(1. School of Pharmacy, He University, Shenyang 110163, China;2. Eye Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 110040, China)

A novel method of preparing degradable anti-inflammatory sustain release system with “core-shell” structure and double drug sustain release system(3) was reported. Extrude(1) was prepared by hot melt extrusion method, using PLGA50 and chlorogenic acid(CA) as the co-extrude. 3 was obtained by warping a “PLGA50+CA”layer(2) on the surface of 1viaelectrospining method. Thermostability of CA, thermoproperties of 1, microscopic morphology andinvitrodrug release behavior of 3 were investigated by SEM, TGA, DSC and LC-MS. The results indicated that 3 obtains “core-shell” structure. The Tgof PLGA50 decreased for the introduction of CA. Theinvitrodrug release process of 3 was a double-release process.

PLGA50; chlorogenic acid; hot melt extrusion method; electrospining method; core-shell structure; preparation; double-release

2016-07-08

遼寧省科學技術計劃項目“熱熔擠出法制備新型眼內植入緩釋系統關鍵技術開發”(2013226064)

王連嵩(1982-)，男，滿族，遼寧撫順人，博士，副教授，主要從事眼科生物材料的研究。

何偉，博士，教授， E-mail: hewei0111@163.com

O63; R944.9

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2017.02.16175