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【摘要】介紹溶劑蒸發法制備微球的基本原理，分析了溶劑蒸發法制備藥物微球的的特點、工藝過程及影響因素，重點討論溶劑蒸發法的4個關鍵步驟：藥物的加入、乳滴的形成、溶劑的除去、微球的干燥及回收，并闡述了溶劑蒸發法制備微球技術的現狀及研究進展。

【關鍵詞】微球；溶劑蒸發法；控釋制劑

基金項目：廣東省科技計劃項目（53028）

近年來國內外學者對天然高分子、生物可降解性高分子、嵌段高分子材料制成的微球進行了大量研究，促進了微球在醫藥工程和生物技術領域的廣泛應用。例如，用于包埋藥物及藥物控釋的聚乳酸微球、殼聚糖微球和白蛋白微球；用于蛋白質的分離純化、細胞包埋或細胞培養的瓊脂糖和海藻酸鹽微球；用于難溶性藥物注射的嵌段共聚物納米微球。以聚合物為原料制備微球最常用的方法是先制備成O/W、W/O、W/O/W、O/W/O型乳液后，再根據具體的用途選擇適當方法使液滴固化成微球。

目前，微球固化的物理化學方法主要有3大類，即相分離法、噴霧干燥法和溶劑蒸發法［1］。噴霧干燥法制備微球，操作相對簡單，但需針對不同的聚合物材料和藥物選擇適當的干燥溫度，且對微球粒徑的控制非常困難［2］，故噴霧干燥法不適合溫度敏感的藥物。相分離法制備微球需要使用大量有機溶劑作為凝聚劑，但這些溶劑最終較難從微球產品中移除，從而帶來毒性、環境污染、有機溶劑殘留等問題［3］，且相分離方法不適合制備更小粒徑的微球。

溶劑蒸發法，又稱液中干燥法，是從乳狀液中除去分散相揮發性溶劑以制備微球的方法，可以將微球的粒徑控制在納米范圍內，既不需要提高溫度也不需要引起相分離的凝聚劑。常用的溶劑蒸發法是根據聚合物與藥物的性質制成W/O、O/W、W/O/W、O/W/O型等單乳化與復乳化的乳液體系，在形成穩定的乳液后，采用升溫、減壓抽提或連續攪拌等方法使有機溶劑擴散進入連續相并通過連續相和空氣的界面蒸發，同時，微球逐漸固化，經過過濾、清洗和干燥等操作得到最終的載藥微球。因此，溶劑蒸發法基本包括4個步驟［4］：藥物的加入、乳滴的形成、溶劑的去除、微球的干燥及回收。

1藥物的加入

根據藥物的性質，藥物可以溶解、混懸于聚合物溶液中或者溶解于與聚合物溶液不混溶的內相中形成乳液。藥物加入的不同方式，對微球的結構、包封率及藥物的包埋狀態都有影響。當藥物能完全溶解在聚合物溶液中，在溶劑蒸發過程中藥物可與聚合物始終保持均勻混合狀態，直至微球形成。這種微球是基體式［5］，藥物以分子分散狀態載于聚合物骨架中，釋放易得到控制。當藥物混懸于聚合物溶液中，制成的微球表面常有藥物的結晶，造成藥物突釋嚴重，同時，表面的藥物結晶在微球的洗滌過程中被洗去，造成包封率降低。若藥物經微粉化處理則減少藥物突釋，同時可以降低微球的粒徑。Shukla等［6］采用溶劑蒸發法將晶體粒徑為450，120，5μm的茶堿混懸于醋酸纖維素丙酯中制備微球，體外釋放度實驗表明藥物晶體粒徑較大的微球在1h內釋藥達50%；而晶體粒徑為5μm的藥物微球在1h內釋藥小于10%，突釋明顯減少。

為進一步提高微球的載藥量和包封率，近年來發展了復乳化溶劑蒸發法(modifiedsolventevaporationormultipleemulsionsolventevaporation)，包括W/O/W和O/W/O乳液體系。具體方法是使藥物溶液與聚合物溶液形成乳液，再將這種乳液分散于水或揮發性溶劑，形成復合乳液。然后通過加熱、減壓、萃取等方法除去溶解聚合物的溶劑，則聚合物沉積于藥物表面，固化成微球。復乳化溶劑蒸發法形成的微球是貯庫式的，藥物集中在內層，外層是聚合物形成的外殼，藥物通過微球外殼的微孔從微球骨架溶出，從而達到良好的控釋效果。

Raghavendra等［7］將藥物溶于內水相（W1）后加至溶解聚丙交脂-乙交脂(PLGA)的油相（O）中，高速攪拌形成W／O初乳液，然后加至含有體積分數0.5％PVA和體積分數4%NaCl外水相（W2）中再次乳化，形成(W1／O／W2)復乳液。在油相溶劑二氯甲烷揮發的過程中形成表面致密、藥物分布均勻的微球，該載藥微球的包封率高，突釋率低。使用該項復乳溶劑蒸發技術制成的聚酯微球，水溶性藥物鹽酸多西環素體外接近零級釋放達11d，而用(O／W)乳化-溶劑萃取法、溶劑蒸發法、噴霧干燥法制備微球都不能避免藥物突釋。Lagarce等［8］用此技術制備白細胞介素PLGA微球，藥物包封率達到85%，體外藥物緩慢釋放。

2乳滴的形成

溶劑蒸發法制備微球的關鍵因素是乳液液滴的形成，因為乳液液滴形成步驟決定著微球的粒徑和粒徑分布，而乳滴的外形、穩定性和固化時發生的變化則影響微球的形態。因此，有必要研究影響乳液液滴的形成和穩定性的因素。

2.1攪拌

在分散介質中形成藥物／聚合物分散相乳滴最直接的方法是攪拌。將分散介質置于容器中進行攪拌，然后加入藥物／聚合物分散相，在一定的攪拌速度下即可得到理想的乳滴大小。攪拌速度是對在分散介質中藥物／聚合物分散相液滴大小最直接的影響因素，只有攪拌速度達到一定程度，才可以對分散相進行破碎，從而形成乳液。而若增大攪拌速度，還可以降低乳液液滴的直徑，從而減小微球的粒徑。微球粒徑還與聚合物溶液的黏度、兩相界面張力、兩相體積比、攪拌槳葉片的形狀及數量、攪拌槳與容器的尺寸比例等因素直接相關。

Bahri等［9］利用乳化溶劑蒸發法，采用了六葉渦輪式攪拌槳在直徑80mm的600mL的量杯中分別制備了乙基纖維素(EC)、醋酸丁酸纖維素（CAB）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球，結果表明，隨著攪拌速度的增大，微球的平均粒徑會隨之變小；隨著藥物與聚合物比例的增大，微球的粒徑減小；隨著聚合物濃度的增大，微球粒徑逐漸增大；另外，聚合物的性質對微球的粒徑有一定影響，在相同條件下，用PMMA得到的微球粒徑最小。

Cortesi等［10］研究了不同類型的攪拌槳對微球的粒徑和回收率的影響，使用了4種不同攪拌槳對乳液進行攪拌（兩葉平直葉槳式、三葉旋槳式、四葉旋槳式和渦輪式），實驗結果表明，采用四葉旋槳式和渦輪式攪拌槳時的微球粒徑分別為50μm和55μm，但回收率相差較大，分別為64％和77％；而采用三葉旋槳式攪拌槳時微球的粒徑為120μm，回收率為78％；但采用兩葉平直葉槳式攪拌槳時不能形成微球，這是由于采用兩葉平直葉槳式攪拌易產生漩渦和氣泡，液滴碰撞的幾率增加，使得微球成球能力下降。一般在容器壁上裝上垂直擋板能阻止液體向上流動，減少漩渦現象，從而使乳液更好地混合。

2.2膜乳化

一般認為粒徑均一的微球，緩釋效果較好，但乳液采用機械攪拌法制備時，所得到的微球粒徑分布不均勻。而使用膜乳化技術，則可以解決這個問題。膜乳化法是近年出現的一種新型乳化技術，在外加壓力的作用下通過無機膜微孔將分散相壓入連續相中形成乳狀液，控制分散壓力和膜孔徑,可獲得不同尺寸的單分散微乳液,具有很好的穩定性。這是機械攪拌、超聲乳化等傳統乳化方法所不具備的。

MA［11］采用SPG（shirasuporousglass）膜乳化技術制備粒徑均一的PLGA微球。在相同條件下，采用不同孔徑的SPG膜制備出不同粒徑大小的微球，并考察了微球平均粒徑與膜孔徑之間的關系。發現粒徑大小取決于所采用的SPG膜的膜孔尺寸，分別采用了膜孔為0.7，1.1，2.4μmSPG膜可得到平均粒徑為1.2，1.8，2.9μmPLGA微球。一般得到微球粒徑比SPG膜的膜孔稍大。Liu等［12］結合了膜乳化法和W/O/W復乳技術制備了粒徑均一的聚乳酸微球。方法是先將蛋白質藥物水溶液與聚乳酸有機溶液混合，用均質機制備成W/O型初乳后，再將初乳通過膜壓入外水相得到復乳，蒸發溶劑后得到尺寸均一的聚乳酸微球。然而采用膜乳化法制備復乳液滴存在著初乳穩定性差的問題，初乳液的不穩定將會導致在膜乳化過程中膜壓不穩定，最終將影響復乳液的粒徑均一性。因此必須對初乳的制備條件進行嚴格篩選，包括油相乳化劑種類及其使用量和油相種類等。

2.3表面活性劑和穩定劑

液滴形成過程有分散過程（借助機械力將分散相分割成微小液滴，使均勻分散于連續相）和穩定過程（使乳化劑在被分散的液滴周圍形成穩定薄膜，防止液滴聚集），表面活性劑和穩定劑在液滴穩定過程中起著十分重要的作用。李德冠等［13］使用聚乙烯醇（PVA）和阿拉伯膠作為穩定劑,采用溶劑蒸發法制備聚乳酸微球，利用阿拉伯膠能夠降低溶液表面張力并能使聚乳酸（PLA）乳滴帶電荷，從而增加分散的乳滴穩定性，有助于得到小而均勻的PLA乳滴。另外，PVA具有良好的雙親性,既能與PLA分子相互滲透增加生物黏合性,疏水片斷又可滲透進有機溶劑中,有助于PLA乳滴更好更均勻地分散到連續相中,制備了外形光滑、呈球形且分散性、重現性好的PLA微球。

在復乳化溶劑蒸發法中，初乳的穩定性是提高包封率和降低突釋率的關鍵。Rojas等［14］用PLGA包埋乳酸蛋白。詳細探討了在內水相內添加Tween20對初乳穩定性和包封率的影響。用熒光標記β-乳球蛋白（BLG）后用激光共聚焦顯微鏡觀察發現，不加入Tween20時，初乳的穩定性差，不僅內水腔變大而且較多BLG分布在微球的表面，造成包封率低，突釋率大。而加入Tween20時，內水腔小，BLG被有效地限制在微球的內部，幾乎不分布在微球的表面，因此包封率高，突釋率小。Rosa等［15］的研究與上述研究結果不同，在內水相或油相內添加Poloxamer188、Tween20、Span80，其中前兩者添加在內水相，而后者添加在油相。加入上述表面活性劑后包封率下降，尤其是加入Span80后包封率從原來的44％下降至13％。加入表面活性劑后，微球粒徑的降低是造成包封率降低的一個主要原因。

3溶劑的去除

溶劑除去的同時，微球逐漸固化，因此，有機溶劑的除去方式也是微球制備過程中需要考慮的問題，一般采用溶劑蒸發法和溶劑萃取法。溶劑蒸發法是通過攪拌在常溫下或減壓條件下逐漸除去有機溶劑。在這種條件下，具有低沸點的二氯甲烷更具優勢，在幾個小時內就可以將有機溶劑全部除去，當然這還與攪拌速率和乳液滴的表面積有關。溶劑蒸發法提高了微球界面凝聚速率，易形成表面光滑且均一無孔的微球。

有機溶劑的揮發速度對最后微球產品特征的影響很大，它主要通過溫度、壓強和溶劑類型及聚合物在該溶劑中的溶解度參數來調節［16］。當有機溶劑快速去除時，聚合物迅速固化形成一層較致密的表面層，阻礙藥物向外擴散，有利于包封率的提高，并且微球內部呈現空心球狀結構。但部分微球表面存在一定的缺陷，微球的圓整度較差。若微球固化的過程比較緩慢，有利于形成完整球形的微球，其內部結構由于有機溶劑的不斷緩慢揮發而呈現疏松多孔狀態。

3.1溶劑的選擇

有機溶劑的理化性質對成乳性和成球性影響很大，有機溶劑不僅要求與連續相不混溶，且在外相中有一定的溶解度和揮發性。在溶劑蒸發法中最常用的溶劑為二氯甲烷和乙酸乙酯，但大多數研究小組傾向采用二氯甲烷作為油相中的有機溶劑，因為聚合物在乙酸乙酯中的溶解度不如在二氯甲烷中高，而且二氯甲烷的揮發性比乙酸乙酯更好（二氯甲烷沸點為38.5℃，乙酸乙酯為76.7℃），另外，二氯甲烷在水中溶解度約為2%，而乙酸乙酯約為8.7%。一方面這些性質限制了乙酸乙酯在W/O/W溶劑蒸發法中的應用，如Sah［17］在復乳化和固化階段，發現乙酸乙酯比二氯甲烷更快從油相向外水相擴散，乳液中高分子聚合物更易聚集，而不能成球。但在另一方面，聚合物在界面的迅速沉積卻對提高微球的包封率具有重大作用。Meng等［18］采用改進的W／O／W乳化-溶劑蒸發法法制備溶解酵素微球，采用聚乳酸－PEG嵌段共聚物為膜材，乙酸乙酯為有機溶劑。在制備過程中引入了一個預固化過程，在制備復乳后，將復乳倒入少量的水使部分乙酸乙酯擴散至水中使微球預固化，然后再將預固化后的微球倒入大量的水中，使微球完全固化。結果表明采用乙酸乙酯代替二氯甲烷后,載藥量可明顯提高,且重現性好，原因可能是乙酸乙酯水溶性較二氯甲烷大，在水中易擴散，使乳滴表面的高分子迅速固化成球，減緩內水相的藥物向外水相的擴散，因而包封率較高（可達94％），且無粘連現象。

3.2溫度

在乳化-溶劑蒸發法中，一方面，揮發性溶劑從分散相擴散到分散介質的速度和程度主要由有機溶劑在分散介質中的溶解度決定；另一方面，溫度在很大程度上影響有機溶劑的揮發速度。在揮除溶劑固化成球過程中，低溫下減壓緩慢蒸除溶劑有利于微球形成致密的表面，減少藥物突釋，但若溫度過低，有機溶劑蒸發速度減慢，則可延長制備時間及藥物向外水相擴散的時間，同樣會降低包封率。而溶劑蒸除溫度越高，聚合物固化過程越劇烈，不利于藥物的包埋，骨架控釋能力越差，微球的突釋現象加重；還會引起乳滴聚結，使微球粒徑增大。

Yang等［19］研究了制備溫度對PLGA微球的粒徑、形態、表面結構、載藥量、包封率及釋放行為的影響。采用W/O/W復乳溶劑蒸發法制備包埋牛血清白蛋白（BSA）微球，在二氯甲烷中采用聚乙烯醇PVA溶液作為連續相。結果表明，微球的平均粒徑和粒徑分布隨著溫度的升高而增大，微球的突釋現象隨著溫度的升高而加重。在高溫的情況下，微球的表面及內部結構的小孔較多，孔隙分布較均勻及表面層較??；而在低溫的情況下，微球的表面光滑及表面層較厚。在28℃制備的微球較5℃、15℃和22℃的微球釋放得更緩慢，這是由于在高溫制備的微球內部的密度較高及蛋白在微球內部包埋得更深造成；另外一個可能原因是高溫制備的微球由于粒徑較大而使到釋放的總表面積變小。

3.3壓強

作為快速揮除溶劑的另一選擇，可以在減壓條件下低溫揮發溶劑。在減壓條件下低溫揮發溶劑，有利微球形成致密的表面，可以減少藥物的突釋。Chung等［20］以聚(L丙交酯)(PLLA)和聚(D,L丙交酯)(PDLLA)為膜材包埋了模型藥物利多卡因，PVA水溶液作為分散介質，揮除二氯甲烷時采用了常壓蒸發與減壓蒸發兩種方法，在760mmHg的壓強下蒸發6h和460mmHg(或160mmHg)的壓強下蒸發2h，并比較了減壓蒸發與常壓蒸發的制備結果。發現采用減壓蒸發制備的微球，其平均粒徑減小，微球的產率和包封率較高。但釋放行為不受影響。然而，Izumikawa等［21］采用減壓（200mmHg）蒸發制備的黃體激素PLA微球，發現減壓蒸發法比常壓蒸發法制得的微球在起始階段釋放慢很多。

4微球的回收及干燥

在分散介質中的微球常通過過濾、篩選、或離心進行收集。一般用適當的溶劑洗滌微球，清除黏附在微球表面的物質，諸如分散相穩定劑和乳化劑等。固化過程中，一般通過提高溫度或使用萃取劑去除殘留在微球內部的溶劑［22］。然后，可在室溫下自然干燥、減壓干燥、加熱或者采用冷凍干燥來制得流動性良好的微球。

干燥的過程不僅包括分散介質和附著在微球表面的清洗液的去除，而且包括微量殘留的溶劑和微球內部的連續相揮除。因此，溶劑殘留量和干燥程度受干燥環境及速率的影響［23］，微球的形貌、孔隙以及微球內部藥物再結晶都可能會影響到最終微球的釋放性能。

5結語

雖然聚合物載藥微球的研究已進行了多年，然而目前大多還是處于實驗研制的階段。國內外對聚合物載藥微球的研究主要集中在：以微球粒度大小、分散性和藥物緩釋為目標，通過實驗設計優化制備工藝；根據經驗或半經驗的關聯式來評價藥物的釋放模式和釋放性能；以及動物體內藥物濃度水平、毒性試驗、藥效和藥動學方面的研究。相對來說實驗和工藝優化的研究比較多，而機理方面的研究較為缺乏。對于微球穩定機理及穩定性的提高；微球結構設計與調控及其與釋放性能、靶向性的關系；微球系統釋放機理的研究；控制微球產品的成本；滿足醫藥要求的聚合物載體材料的設計、篩選和改性等技術難點尚需進行深入的研究。

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