生物醫用高分子材料在微生物藥物制劑中的應用

王伯川

（河南醫藥健康技師學院，河南 開封 475000）

引言

在整個生物材料中，生物醫用高分子材料是最關鍵的組成部分，因為它的發展時間比較早，而且涉及的生物材料種類也非常復雜，這使得它在目前的生物醫學應用領域得到了廣泛的應用，主要包括塑料材料、纖維材料、粘接材料和橡膠材料。在生物醫藥技術飛速發展的背景下，生物醫藥高分子材料開始在微生物藥物制劑中受到重視，可以進一步增強藥物吸收過程中的生物穩定性，從而逐步提高生物在藥物中的使用程度。

一、生物醫學高分子材料的特點

生物學醫藥大分子復合材料是一種通過的大分子納米材料，主要應用來制備藥品劑型和醫療服務器具。生物學醫藥大分子建筑材料按來源的不同，可分為自然高分子物質和人工方法制備生物學大分子。前者主要是指一些自然的大分子材料，如纖維素、甲殼素、半透明質酸、膠原蛋白、明膠和海草酸鈉。而后者則主要由普通聚氨酯、有機硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙炔等制備。而根據相關材質的特性，生物學醫藥大分子復合材料也可分為非降解材料和降解材質。前者主要包括、聚丙烯、聚烯烴、芳香族聚酯、聚硅氧烷等;后者主要還有了聚乙烯亞胺-聚氨基酸共聚物、聚乙烯亞胺-聚乙二醇-聚(β-胺酯)共聚物、聚乙烯亞胺-聚碳酸酯共聚物等。

生物或醫用高分子作為植入體內的主要材料，由于需要適應人體內復雜環境的需要，對材質特性也有著嚴苛的要求。首先，材料自身不會有毒害，也不會發展導致畸形；其次，材料生態兼容性比較好，不會與人類身體產生生物排異反應；第三，材料化學結構穩定，不容易進行生物分解；第四，材料具備并具有一定的物理系統特性；第五，材料比較簡單且容易導致機械加工；最后，材料性價比比較適宜。最關鍵的特性之一是生物相容性。

按照國際物流規范管理組織（International Standards Organization，ISO）的解釋，生物化學相容性問題是指在非活性研究材料可以進入后，生物體內進行組織過程對其產生不良反應的情形。在生物工程材料被植入體內后，生物材料與特殊的生物組織或發展環境對進行生物共同學習產生了巨大影響和效果，而這些生物效果將會長期維持，直至達到平衡的植入物材料被完全消除。而生物學相容性又分為組織相容性、細胞相容性和血液相容性。

二、生物醫用高分子材料的基本性能

生物醫用高分子材料，通常應用在臨床診斷、臨床治療、護理過程以及微生物藥物制劑等工作中。這些金屬材料能夠和人類進行直接接觸，這就使得其內在的生物學特征方面存在著非常嚴苛的條件，不但必須符合生物學相容性，還要符合物理加工的機械性能[1]。同時，生物醫用高分子材料所制備的藥品一旦進入的病人體內，它就可能與人體的體液和血流形成直接影響，所以，生物醫用高分子材料一定要符合下面的幾個特征，才可以保證材料自身的穩定性以及安全性：

（一）良好的化學惰性

生物醫用的高分子材料，它在工藝階段中很容易成形，此外，這種高分子材料在于人體產生直接接觸時，無論是體液、皮膚或是血液，不能出現任何一種不良的化學反應，防止在檢驗、護理以及治療過程中產生較為激烈的炎性反應，在保證生物醫用高分子材料化學惰性的同時，穩步提升治療質量以及治療效率。

（二）穩定的力學性能

生物及醫用的高分子材料在實際應用過程中，必須要保證其具有與實際情況匹配的強度，從而更好地完成微生物藥物制劑以及治療護理等關鍵任務，使得制作完畢的微生物藥物具有良好的化學性質，并且穩定性以及耐磨性相對較強。舉個例子，如果患者在治療中需要服用生物醫用高分子材料制成的微生物藥物，就應當在滿足力學性能需求的同時，保持微生物藥物的穩定性，有效達到預期中的治療效果。

（三）優異的生物相融性

生物醫學領域從本質上屬于一個相對特殊的應用領域，所以生物或醫用高分子材料在這一領域中的應用條件也較為嚴苛。而其自身的生物相容性不僅體現在人體血液相容性以及人體組織相容性這兩個重點方面，還應當滿足降解產物的可吸收性這一特點，保證后期的微生物藥物制劑過程中不會產生排異反應。

三、生物醫用高分子材料在微生物藥物制劑中的應用措施

（一）緩控釋給藥體系

在現代治療學中，對用藥提出了越來越嚴格的要求，藥物應當盡可能采用最直接的方式來到達靶向部位，而這一目標則可以通過靶向給藥系統來加以實現。在靶向給藥系統當中，可以將各種具有活性的物質，有選擇的傳送至所需的器官或是組織當中，甚至還可以直接進入到普通藥物無法進入的靶向區域，在最大程度上防止了普通制劑給藥后，產生毒性增加以及具體療效降低等不良問題。同時，靶向給藥系統還可以更加穩定的控制好給藥的方式以及給藥速度，有效降低了總體用藥量，這也使其在世界范圍內受到了極其廣泛的關注[2]。

聚乳酸在本質上屬于一類存在著很強生物化學降解活性和相融特性的生物醫用大分子材料。由于聚乳酸的生物降解作用產物可以加入到人體內的正常代謝流程中，同時也可以在相對較大的空間區域內和其他建筑單體共聚，進而獲得了良好的生物調節作用，正因為其這種特性，導致聚乳酸在生物醫藥應用領域中受到了非常普遍的重視。同時，通過將聚乳酸復合微球用作緩控釋性給藥系統，還可以更好的延長藥物自身的初釋放時期，在穩步減小對其可能產生毒副作用的同時，也限制了好藥物微粒的體積尺寸，但是，聚乳酸復合微球并不僅是完美無缺的，它在實際應用過程中還面臨著如下三種主要弊端，對其充分發揮出的自身功能形成了制約：一是由聚乳酸生產出來的聚合物微球，它在藥物封包率和載藥量等方面都相對較低;二是在藥物的初期釋放階段中，會形成藥物突釋等的不良問題;三是由于聚乳酸內部還存在著大量的酯鍵，作為疏水性物料，大大降低了其本身的生態兼容性。而在目前的生物醫療領域中，防止突釋的主要方式就在于采用物理方法來去掉聚乳酸微球表面存在的藥物，例如洗滌法、萃取法等，或是直接改變微球內部的骨架性質，使得聚乳酸能夠得到更好的應用。

殼聚糖及其衍生物用作藥物載體的主要應用之一。殼聚糖還可以構成一個強堿性多糖的進行物質，在該分子鏈上，兩種形式的活潑氨基、羥基，在化學研究反應的主要作用下，在該化合物中加入強親水性能基團，可以生成殼聚糖衍生物。而殼聚糖中的強堿式化合物，包括乙酸、鹽酸等酸性溶劑，可以通過熱膨脹化學反應形成水溶膠化合物，可以有效控制藥物溢出，從而發揮了藥物載體的功能。

利用殼聚糖的這些特點，大量生產了緩控材料。緩控型材料的應用研發過程，大致包括以下三個方面。首先，殼聚糖及其衍生物必須是靶向藥物載體。當殼聚糖及其衍生物成為靶向藥物的載體時，它們是有取向的。大量的臨床實踐都表明，殼聚糖有靶向效應，值得我們更深入分析探究。其次，殼聚糖及其衍生物也是生物藥物的保護層。目前，由于社會經濟的迅速發展以及生物科學技術的提高，殼聚糖及衍生物已被看作是臨床使用的重要保護材料，能夠更有效地阻止分解。殼聚糖及衍生物在作為某種藥品的主要載體應用時，經胃鏡技術等各種重要途徑，可運送細胞以及藥物至適當的地方。而殼聚糖及衍生物則在充分發揮藥品載體功能時，在調節胰島素作用、綿羊血清蛋白等生物大分子中，起著關鍵的功能。上述分子可直接到達載體處，增大體積后運輸速度更快。三是殼聚糖及其衍生物,可用作基因的傳遞載體[3]。該物質文化屬非病毒運輸管理系統，具備了重要來源的廣泛、快捷、安全等優勢，與其他病毒無法通過匹配，并擁有了一個良好的穩定性。當殼聚糖及其衍生物起到基因傳輸載體的功能時，殼聚糖也能夠更高效地與粒子融合，在粒子降解過程中起到了良好的保障作用

（二）聚合物膠束靶向

癌細胞作為一個相當巨大的細胞病變，其在整體組織的生長與發育過程十分迅速，以及在毛細血管方面的生長發育速率極快，導致了新生的毛細血管中嚴重缺少外膜細胞，導致基底膜的徹底變形。而高納米級別的嵌段共聚物膠束，則可以直接透過瘤內毛細血管之間所產生的小空隙，而順利地進入到腫瘤組織之中，同時也因為腫瘤組織的淋巴細胞體系并不健全，粒子一般都會先在腫瘤部位進行聚合，而這也正是真實體腫瘤的增強與滲入停滯效應。一般情況下，載藥微粒在癌細胞中的具體分配，主要受微粒的實際粒度以及血液循環時間的影響。所以，通過選擇較長循環模式的納米顆粒，就可以最好的利用較好地增強了滲透滯留效應。而聚合物菌膠團則作為生物醫用大分子材料中重要的一類，在抗腫瘤用藥中存在著非常巨大的前景，具體有著如下幾個好處：一是親水殼的納米結構，由于強化了滲透滯留效應的影響，使得其能夠良好地在癌細胞內部組織中堆積，進而達到了被動靶向;二是親水殼還為膠束中的連接靶向配基提供了良好的活性基團結構，為后續智能靶向的實現提供了堅實基礎;三是高分子膠束的疏水性內核，可以很好地包封一些難溶性藥劑，并且具有優異的載藥性，對藥物產生了控釋作用[4]。

1.聚合物膠束被動靶向。一般情況下，被動靶向主要是指利用增強的深入細胞停滯效果，使載體可以直接在癌細胞的內部組織中富集，并且在目前的靶向制劑工作中，得到了越來越多的應用。2.殼聚糖膠束靶向。在通過透析法來生產出細胞代謝的陰離子殼聚糖菌膠團之后，可以發現其總體粒度一般在一百六十四納米之間，而在載藥量方面則在百分之二十六以下，總體包封率為百分之七十六，而相比于紫杉醇市售注射液，在這種細胞代謝陰離子殼聚糖菌膠團中，其重點分布于脾臟、肺以及肝臟部位，并且AUC 值根據部位的差異，依次增加了91.2 倍、2.53 倍以及5.65倍，在靶向效率方面也大大地超過了紫杉醇市售注射液，并且穩步增加了在脾臟、肺、肝臟等方面的靶向活性，不但對這些組織的癌癥診斷產生了良性的促進效果，還降低了細胞代謝物的腎毒性和心肌毒性。

結語

在現代的生物科學技術中，正逐步地朝著基因工程、靶向制劑、氨基酸、抗生素制劑及其化學合成的生物轉化技術等諸多領域進行轉化，同時由于對生物醫藥中合成高分子的完善與優化，使微生物及藥物制劑技術在臨床方面，乃至整個醫藥應用領域中都存在著非常巨大的前景，對醫藥產業以及醫學科學的發展產生著良好的促進作用。