王玉婷 莊婕

1上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院200093；2上海健康醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院201318

0 引 言

微球是一種以高分子材料為載體，并在載體上包裹或分散藥物而制成的球形或類球形微粒，微粒大小通常為1～250μm，可用于注射、口服、滴鼻或皮下埋植等[1]。微球作為口服給藥的一種載體，最主要的特征是藥物可在聚合物基質(zhì)中均勻分散[2]。此外，微球還具有諸多優(yōu)點：微球可包封多種不同類型的藥物，如小分子、蛋白質(zhì)和核酸等[3]；可根據(jù)用藥的不同，借助特定高分子材料的生物降解性和降解時間，使藥物在特定部位緩慢釋放，從而提高藥物在靶區(qū)的有效濃度；可保護(hù)藥物不受機(jī)體內(nèi)環(huán)境的影響，更好地將藥物輸送至全身[4]；可利用一些載體材料自身的黏附性，延長藥物在胃腸道中的停留時間以達(dá)到緩釋的效果；可應(yīng)用于疫苗以增強(qiáng)免疫應(yīng)答。口服給藥是最優(yōu)選的給藥途徑，無痛且安全，患者能自行給藥，極大提高了患者的順應(yīng)性[5]。本文就微球在口服給藥中的作用及口服微球種類作一綜述，為口服微球的深入研究及開發(fā)提供參考。

1 微球在口服給藥中的作用

1.1 保護(hù)藥物穩(wěn)定性

除卻一些用于治療胃部疾病或經(jīng)胃黏膜吸收的口服藥物之外，對于其他用于全身疾病的給藥，必須提高藥物在胃部的穩(wěn)定性。因此，口服給藥面臨的挑戰(zhàn)之一就是如何使合適劑量的藥物分子免受胃環(huán)境的影響而順利到達(dá)腸道。負(fù)責(zé)運輸藥物的載體必須能保護(hù)藥物活性成分，并將藥物遞送至吸收部位[6]?？诜幬锿ㄟ^胃腸道上皮細(xì)胞入血，后經(jīng)全身的體循環(huán)分布至各個組織器官發(fā)揮治療作用[7]。而胃腸道生理環(huán)境的變化會影響藥物的吸收，受胃腸道的pH和酶的影響，部分藥物如蛋白類藥物不穩(wěn)定，影響其口服效果，故采用微球包裹的方式使藥物與胃腸道環(huán)境相隔絕，從而達(dá)到保護(hù)藥物的目的[8]。有文獻(xiàn)報道，采用微球包裹胰島素，可防止胰島素在胃內(nèi)失活[2，9]。由于蛋白類藥物在偏酸性和偏堿性條件下均有被降解的可能，因此關(guān)于將蛋白類藥物制成腸溶微球來保護(hù)藥物的研究備受關(guān)注[10]。此外，還可采用微球包裹方式保護(hù)其他化學(xué)類藥物，如易氧化的胡蘿卜素[11]、吸潮易降解的阿司匹林[12]、揮發(fā)油類藥物[13]等，提高藥物的穩(wěn)定性。

1.2 增加黏附

微球作為藥物載體具有能有效輸送藥物、降低毒副作用、控制藥物釋放等優(yōu)點，但微球應(yīng)用于口服黏膜給藥尚存在許多缺點，如藥效延遲、藥物在胃酸或胃腸道中酶的作用下降解以及肝臟首過代謝等。若藥物可通過黏膜上皮直接吸收，則能有效改進(jìn)上述缺點，但其在黏膜的停留時間太短會限制藥物的吸收[14]。一些黏附性材料可與黏膜表面的配體通過特異或非特異性作用，使藥物在作用部位或全身遞藥過程中保留劑量，或在吸收部位附近維持一定的濃度，以此來提高口服藥物的生物利用度[15]。因此，可利用具有特殊黏附性的高分子材料，如殼聚糖、海藻酸鈉等，制成具有特殊黏附性質(zhì)的微球，并將藥物包裹于微球中。該類微球可緊密附著于胃腸道黏膜層/上皮細(xì)胞表面，使藥物長時間滯留于胃腸道內(nèi)，從而增加藥物與胃腸黏膜的接觸及對胃腸道上皮細(xì)胞的穿透力，促進(jìn)藥物在體內(nèi)的吸收[16]。

1.3 緩釋效應(yīng)

小腸的上部和中部是口服藥物的主要吸收部位，有些藥物的吸收部位僅為很短的一段區(qū)域，有些藥物則需在胃中發(fā)揮作用，因此需根據(jù)藥物的特點設(shè)計緩、控釋系統(tǒng)[17]，促進(jìn)藥物的有效吸收。載藥微球是由藥物和其他活性成分分散于聚合物中，再經(jīng)固化而成的外表為球形的固體骨架物。給藥后微球骨架逐漸降解并釋放出藥物，可避免出現(xiàn)血藥濃度峰谷現(xiàn)象，減小毒副作用，大大減少治療周期的給藥劑量，提高藥物的生物利用度與患者的順應(yīng)性[18]。

對于一些易在胃中吸收（如弱酸性藥物）、在酸性環(huán)境中溶解或治療胃部疾患的藥物，可將其制成胃滯留微球，使口服后藥物與胃黏膜的接觸面積增大，接觸時間延長，藥物釋放延緩[19]。另有一些藥物在直接口服時，短時間內(nèi)藥物濃度升高會對胃腸道產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激，不僅給患者帶來疾病之外的痛苦，還會造成不同程度的腸胃反應(yīng)。此種情況下，可利用載藥微球的緩釋作用，減少用藥次數(shù)，從而減輕腸胃的不適反應(yīng)，提高患者的適應(yīng)度。

1.4 增強(qiáng)免疫

1979年P(guān)reis和Langer首次將微球技術(shù)應(yīng)用于免疫學(xué)研究[20]，取得了令人滿意的結(jié)果。聚合物微球釋放系統(tǒng)可持續(xù)釋放抗原，不斷刺激漿細(xì)胞產(chǎn)生抗體[21]。微球作為疫苗的口服給藥載體，不僅可防止抗原被胃酸和蛋白酶破壞，還可增強(qiáng)免疫應(yīng)答，其中小于10μm的微球還具有抗原佐劑效應(yīng)，對抗原呈遞細(xì)胞靶向性強(qiáng)，可持續(xù)將微球中的高濃度抗原傳遞至抗原呈遞細(xì)胞，進(jìn)而呈遞給T細(xì)胞，誘發(fā)比常規(guī)鋁佐劑更強(qiáng)、更有效、更長期的免疫應(yīng)答[22]。微球既能被吸收進(jìn)入腸集合淋巴結(jié)，又能避免疫苗抗原在腸腔內(nèi)變形，且進(jìn)入腸集合淋巴結(jié)的微球可持續(xù)釋放抗原，在黏膜組織產(chǎn)生較強(qiáng)的免疫反應(yīng)[23]。

岳華和馬光輝[24]提出以納米微球為“底盤”與亞單位疫苗共組裝成先進(jìn)工程疫苗的構(gòu)想，即通過對“底盤”的智能性設(shè)計和新功能創(chuàng)制，模擬病原體的尺寸和性質(zhì)，將亞單位疫苗抗原組裝于“底盤”上，制備先進(jìn)工程疫苗（復(fù)合病毒樣顆粒）。其中“底盤”發(fā)揮病原體骨架和成分的雙重作用，不僅可提高疫苗的穩(wěn)定性，還可增強(qiáng)細(xì)胞/體液雙重免疫應(yīng)答，滿足新型疫苗應(yīng)答等需求。

2 口服微球的類型

以制備口服微球所用的載體材料為劃分依據(jù)，微球可分為天然高分子口服微球和合成高分子口服微球兩大類。

2.1 天然高分子口服微球

2.1.1 基于殼聚糖的口服微球

殼聚糖（chitosan）是一種天然的聚陽離子多糖，可與帶負(fù)電荷的聚合物相互作用，通過靜電形成的分子間引力使其具有黏附性。殼聚糖與細(xì)胞表面和黏膜等帶負(fù)電的表面強(qiáng)烈結(jié)合后可大大提高藥物在組織和細(xì)胞上的停留時間，并能有效打開上皮細(xì)胞間的緊密連接[25]，從而提高藥物的生物利用度。

崔元璐等[26]制備了左金丸生物黏附型殼聚糖核-殼微球，該微球能在胃液的酸性環(huán)境下黏附于胃黏膜表面，平均胃黏附率為89.33%；還可長時間停留于胃黏膜表面，持續(xù)釋放藥物，體外釋藥結(jié)果顯示該微球可在8～10 h內(nèi)持續(xù)釋藥，避免了短時間內(nèi)藥物濃度過大，增加了藥物的吸收，提高了藥物的利用率，改善了口服用藥治療胃潰瘍的效果。孫穎倩等[27]采用離子交聯(lián)法制備了姜黃素殼聚糖微球，顯著提高了姜黃素的溶解度和溶出速度；大鼠口服給藥后，與姜黃素原料藥相比，微球的相對生物利用度提高了約15倍。

殼聚糖可溶于弱酸，故其作為蛋白質(zhì)、多肽和疫苗的控釋載體有利于維持蛋白質(zhì)、肽類藥物的生物活性。Wei等[28]采用多孔膜乳化法制備了殼聚糖微球進(jìn)行胰島素給藥，其空心結(jié)構(gòu)可保持被包封的胰島素的生物活性，而基質(zhì)中的季銨化基團(tuán)不僅可通過空間位阻減少藥物滲漏，還可通過靜電作用增強(qiáng)生物黏附性，動物體內(nèi)實驗結(jié)果也證明該微球給藥后血糖水平顯著降低。

2.1.2 基于海藻酸鹽的口服微球

海藻酸鹽是一種陰離子黏膜黏附聚合物，能通過羧基-羥基之間的相互作用與黏蛋白型糖蛋白形成氫鍵[29]。海藻酸鈉具有凝膠性質(zhì)，因其對機(jī)體無毒、生物相容性良好等優(yōu)點而成為藥物載體材料的優(yōu)良選擇。由海藻酸鈉形成的凝膠骨架具有pH敏感性，在酸性環(huán)境中幾乎不溶，而在弱堿性環(huán)境中發(fā)生溶脹，達(dá)到最大溶脹比后開始溶解，有利于其內(nèi)部包封的藥物釋出[30]。

Md等[31]采用乳化相分離技術(shù)制備的阿昔洛韋海藻酸鈉微球經(jīng)口服給藥后，在新西蘭大白兔胃中的有效滯留時間大于4 h。Pal和Nayak[32]以格列齊特為模型藥物，采用離子交聯(lián)法制備了新型羅望子種子多糖-海藻酸鹽微球，其黏著性良好，在胃內(nèi)的釋放較腸道緩慢而持久，口服給藥后對糖尿病大鼠具有顯著的降血糖作用。

Wang等[33]制備了負(fù)載淫羊藿苷的海藻酸-殼聚糖微球，藥物釋放結(jié)果顯示，淫羊藿苷在模擬胃液中的釋放量僅為10.0%，而在模擬腸液中的釋放量高達(dá)65.6%，且微球在結(jié)腸中的滯留時間超過12 h。上述結(jié)果得益于海藻酸鹽在酸性條件下收縮和在中性或堿性條件下膨脹的能力，提示其有望應(yīng)用于口服結(jié)腸靶向給藥系統(tǒng)。

2.1.3 基于明膠的口服微球

明膠由天然膠原蛋白水解產(chǎn)生，因在生理條件下具有較好的相容性和可降解性而成為藥物遞送領(lǐng)域極好的候選材料。明膠制備的微球具有無毒、活性官能團(tuán)豐富、生物相容性好、可長效生物降解、降解產(chǎn)物不引起組織炎癥反應(yīng)及成本低等優(yōu)點[34-35]。明膠作為藥物緩釋體系，藥物的釋放取決于明膠的降解，而明膠的降解特性又受其相對分子質(zhì)量和交聯(lián)程度的調(diào)節(jié)[36]。因此明膠在藥物遞送系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景，可用于抗菌、抗炎和抗腫瘤藥物的體內(nèi)遞送。

Javanbakhta等[37]以布洛芬為模型藥物，制備了銅基金屬-有機(jī)框架/藥物復(fù)合明膠微球，將其依次置于模擬胃液（pH1.2，2 h）、模擬腸液一區(qū)（pH6.8，2 h）、模擬腸液二區(qū)（pH7.4，4 h）中進(jìn)行體外釋放，結(jié)果顯示，明膠微球8 h的累積釋放量約為72%，在上述3種釋放介質(zhì)中的釋放量比約為3∶3∶2，而對照組銅基金屬-有機(jī)框架/藥物復(fù)合物在pH1.2時快速釋放，2 h的釋放量約為95%，表明明膠微球具有pH敏感性，其在低pH下能更好地防止藥物釋放，在堿性條件下能控制釋放。翟光喜等[38]采用乳化凝聚法制備了低相對分子質(zhì)量肝素明膠復(fù)合微球，口服給藥后大鼠的血液凝固時間顯著延長，表明該微球能顯著促進(jìn)肝素在大鼠胃腸道中的吸收。

2.1.4 基于其他蛋白的口服微球

酪蛋白是牛奶中的主要蛋白質(zhì)，具有獨特的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，如凝膠性、出色的表面活性和自組裝能力、與其他大分子相互作用形成具有協(xié)同增效作用的復(fù)合物[39-41]等，使其成為藥物遞送的天然載體。He等[42]以核黃素為模型藥物，采用擠壓滴加法制備了海藻酸-酪蛋白微球，微球的包封率高達(dá)97.94%；體外釋放以海藻酸鹽微球為對照，結(jié)果顯示，對照組和實驗組在模擬胃液中8 h的釋放量均為60%左右，而在模擬腸液中，海藻酸鹽分解和酪蛋白被酶水解導(dǎo)致微球崩解，實驗組24 h的釋放量達(dá)100%。該結(jié)果表明，海藻酸-酪蛋白微球具有理想營養(yǎng)傳遞系統(tǒng)的基本特征，既可延緩藥物在胃中的釋放，又可使藥物在小腸中完全釋放，提示其在口服遞送系統(tǒng)中具有潛在的應(yīng)用價值。

玉米醇溶蛋白是從玉米蛋白粉中提取的一組醇溶性蛋白[43]，具有良好的生物降解性，可自組裝成各種微結(jié)構(gòu)。Liu等[44]以姜黃素為模型藥物，采用新型內(nèi)置超聲透析法制備了玉米醇溶蛋白微球；體外釋放結(jié)果顯示，對照組姜黃素原料藥在2 h的釋放量約40%，8 h后幾乎全部釋放，而微球組在最優(yōu)處方下可持續(xù)釋放，且整體釋放趨勢緩慢，4 h的釋放量約20%，24 h的釋放量約48%，表明玉米醇溶蛋白微球可持續(xù)釋放姜黃素，這為玉米醇溶蛋白微球應(yīng)用于口服給藥提供了一種思路。

蠶絲蛋白具有優(yōu)異的相容性和生物降解性。Qiao等[45]采用單乳-溶劑揮發(fā)法制備了負(fù)載辛伐他汀的聚乳酸-羥基乙酸共聚物（polylactic acid-glycolic acid copolymer,PLGA）微球，并用蠶絲蛋白包覆于微球表面。體外釋放以未包覆蠶絲蛋白的PLGA微球作為對照，結(jié)果顯示，有蠶絲蛋白包覆的微球的突釋量明顯降低，表明蠶絲蛋白包覆層成功延緩了藥物的釋放，有望將此特性應(yīng)用于口服遞藥系統(tǒng)。

2.2 合成高分子口服微球

2.2.1 pH依賴型聚合物微球

腸溶包衣是口服藥物劑型開發(fā)中的一種常見手段，其主要優(yōu)點在于可改變藥物的氣味或味道[46]，還可保護(hù)藥物在短期內(nèi)免受酸堿度和酶促降解的影響，保證藥物在胃中的穩(wěn)定性而使藥物在消化道中釋放[47]。由于結(jié)腸的酸堿度相對高于上胃腸道，因此將腸溶包衣用于結(jié)腸藥物靶向輸送的研究較多[48]。可通過使用依賴于酸堿度的聚合物如醋酸纖維素酯、羥丙基甲基纖維素酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物等，來設(shè)計結(jié)腸靶向的藥物遞送系統(tǒng)。其中丙烯酸樹脂（Eudragit）聚合物（如Eudragit S100、Eudragit L、Eudragit FS 及 Eudragit P-4135F等）是結(jié)腸給藥使用最廣泛的合成聚合物，可提供黏膜黏附性和依賴于酸堿度的藥物釋放[49]。

Hassan等[46]利用乙基纖維素（ethyl cellulose,EC）和Eudragit L100制備左氧氟沙星微球，以掩蓋左氧氟沙星的苦味；當(dāng)EC和Eudragit L100的質(zhì)量比為1∶1時，藥物在體外模擬胃液中的釋放量幾乎可忽略，而在磷酸鹽緩沖液中的釋放量可達(dá)99.9%，且該處方下的聚合物微球掩味效果顯著，說明EC和Eudragit L100組合不僅能掩蓋左氧氟沙星的苦味，還能有效控制微球中藥物的釋放速率。在另一研究中，Majeed和 Ranjha[50]使用 Eudragit FS30D和 EC制備微球，包封鹽酸依伐布雷定，在體外pH7.5的磷酸鹽緩沖液中藥物釋放量最大為95.9%，證實了該微球的pH敏感性。

Sareen等[51]采用乳化交聯(lián)法制備包載姜黃素的殼聚糖緩釋微球，并用Eudragit S100進(jìn)行包衣；在體外釋放研究中，未包衣的微球在最初4 h內(nèi)出現(xiàn)突釋，而用Eudragit S100包衣的微球不僅阻止了姜黃素的過早釋放，還顯示出長達(dá)12 h的控制釋放；體內(nèi)器官分布研究結(jié)果顯示，在胃和小腸中姜黃素的量幾乎可忽略不計，證實了微球在上消化道的完整性。

2.2.2 非pH依賴型聚合物微球

PLGA是一種可降解高分子化合物，具有無毒、良好的生物相容性以及成球和成膜性能，且已通過美國食品藥品監(jiān)督管理局認(rèn)證，被廣泛用作載體材料[52]。Zhang和Xu[53]采用水包油-溶劑揮發(fā)法制備PLGA-沙美特羅微球，并評估其提高口服生物利用度的可行性，體外釋放曲線顯示，與對照組沙美特羅溶液8 h內(nèi)98%的釋放量相比，微球最初8 h內(nèi)的釋藥量僅為26%，之后再逐漸釋放出來，證明了藥物在PLGA微球中的控制釋放；口服給藥后，大鼠體內(nèi)藥動學(xué)研究結(jié)果顯示，與對照組沙美特羅溶液相比，微球組的藥時曲線下面積（AUC）和藥峰濃度（Cmax）更大，表明藥物口服吸收增加。這可能是由于PLGA微球的緩釋特性增加了微球的循環(huán)時間，從而延長了藥物在體循環(huán)中的滯留時間，提高了藥物的生物利用度。

聚己內(nèi)酯（polycaprolactone）是一種生物可降解聚合物，其易于制備、價格合理、生物相容性好、可水解吸收，且可與多種高分子材料相容[54]，因此受到研究者的關(guān)注。Cárdenas等[5]采用乳化-溶劑揮發(fā)法制備聚己內(nèi)酯微球，并負(fù)載6-甲基香豆素；大鼠體內(nèi)研究結(jié)果顯示，聚己內(nèi)酯微球?qū)?-甲基香豆素的藥代學(xué)參數(shù)具有顯著影響，與原料藥相比，微球的Cmax降低了 3/4，平均駐留時間（MRT）和半衰期（t1/2）增加，表明聚己內(nèi)酯微球具有緩釋作用。

聚氨基酸及其衍生物是一類具有優(yōu)異生物可降解性和生物相容性的重要合成聚合物，已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域。聚（L-谷氨酸）由天然存在的L-谷氨酸通過酰胺鍵連接而成，是口服藥物載體的優(yōu)異材料，具有良好的pH敏感性[55]。趙麗等[56]采用油包油（O/O）無水乳液的方法制備了包載利福平的聚L-谷氨酸微球，在體外釋放研究中，利福平在模擬胃液中釋放緩慢，但在模擬腸液中釋放快速且持續(xù)，表明該微球具有良好的pH響應(yīng)性，有望用作口服定位腸溶性給藥載體。

3 結(jié)語

微球用于口服給藥具有很大優(yōu)勢，許多研究者試圖研制口服微球用于提高藥物的生物利用度及疫苗的免疫效果。目前阻礙口服微球應(yīng)用于臨床的主要原因包括：①微球的載藥量較低，無法滿足多數(shù)藥物的口服需求。②微球在胃腸道中的轉(zhuǎn)運過程尚未清楚，不利于對口服微球的優(yōu)化設(shè)計。③微球易產(chǎn)生突釋效應(yīng)，造成嚴(yán)重的不良反應(yīng)。因此，仍需在口服微球的工藝、處方等方面進(jìn)行深入研究，以滿足各種藥物的包封和口服遞送要求。此外，還需深入研究口服微球在胃腸道中的轉(zhuǎn)運及藥物釋放過程，從而有針對性地進(jìn)行處方優(yōu)化設(shè)計。目前影像學(xué)手段被大量應(yīng)用于制劑體內(nèi)過程的監(jiān)控，在今后的研究中可引入探針對微球進(jìn)行標(biāo)記，詳細(xì)剖析微球口服后在胃腸中的命運，從而為推動口服微球的進(jìn)一步臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突