尹微虹，巨曉潔，2，謝銳，2，汪偉，2，劉壯，2，褚良銀，2

（1 四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，四川成都610065；2 四川大學(xué)高分子材料工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610065）

聚合物微球作為藥物載體具有能控制藥物釋放速度、延長(zhǎng)藥物作用時(shí)間、減少藥物不良反應(yīng)、降低用藥劑量和實(shí)現(xiàn)靶向遞送等優(yōu)點(diǎn)[1]，但結(jié)構(gòu)組成單一的聚合物載藥微球的釋藥模式比較單一，通常是受外界物理[2]或化學(xué)[3]刺激讓微球溶脹、坍塌、收縮或溶解實(shí)現(xiàn)負(fù)載藥物的快速釋放，或依靠微球基材本身的溶蝕過(guò)程實(shí)現(xiàn)緩慢釋藥，這在一定程度上限制了載藥微球在臨床上的應(yīng)用。大多數(shù)疾病的臨床癥狀復(fù)雜多樣，單一藥物以及單一釋藥模式不能達(dá)到最好的治療效果。例如，在組織工程中的關(guān)節(jié)置換手術(shù)中，臨床植入失敗的主要原因是細(xì)菌感染和植入體松動(dòng)[4]，對(duì)此不僅需要術(shù)后在植入體部位快速釋放較大劑量的抗菌藥物，使局部血藥濃度短時(shí)間內(nèi)達(dá)到治療水平，有效預(yù)防細(xì)菌感染[5]；而且，需要后續(xù)能持續(xù)釋放促成骨藥物，保證植入體部位的藥物濃度一直處于有效范圍，促進(jìn)植入體與宿主骨的整合[6]。針對(duì)類(lèi)似這樣的臨床治療需求，多重藥物的梯級(jí)釋放模式更為有效，可以根據(jù)不同的臨床癥狀和治療周期優(yōu)化藥物的種類(lèi)和劑量[7-8]。目前，雙藥聯(lián)合治療的主要挑戰(zhàn)是如何獨(dú)立控制每種藥物的釋放行為，而具有核殼結(jié)構(gòu)的聚合物微球可以將兩種藥物分別包封于同一載體的內(nèi)核和殼層兩個(gè)不同區(qū)域，通過(guò)內(nèi)核和殼層材料的性質(zhì)單獨(dú)改變其所載藥物的釋放行為[9]。因此，研發(fā)可實(shí)現(xiàn)雙重藥物梯級(jí)釋放的核殼型聚合物微球作為藥物載體，具有重要的研究意義和臨床應(yīng)用前景。

聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）是一種具有良好生物降解性和生物相容性的聚合物高分子，常作為藥物緩釋材料被廣泛應(yīng)用于制藥、醫(yī)用工程材料等領(lǐng)域[10-11]。聚乙烯吡咯烷酮（PVP）具有優(yōu)良的水溶性、成膜性、生物降解性、化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性[12]，作為藥物載體材料可以實(shí)現(xiàn)所載藥物的快速釋放[13]。因此，分別以PLGA 和PVP 作為核殼型微球的內(nèi)核和殼層材料，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)核與殼層中藥物的速釋-緩釋梯級(jí)釋放。

目前已經(jīng)有許多基于乳液模板的技術(shù)用于制備核殼型微球，但這些方法普遍存在載藥效率低、蛋白質(zhì)藥物易變性、工藝繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)等缺點(diǎn)[14-16]。靜電噴霧技術(shù)是以靜電力為驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓、進(jìn)樣速度和電噴溶液濃度等參數(shù)，使帶電射流體加工成微/納米結(jié)構(gòu)顆粒的工藝[17]，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于親/疏水性藥物微載體的制備[18-19]。靜電噴霧技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，利于大規(guī)模生產(chǎn)；制備的載藥微球不僅單分散性良好，藥物包封率高[20-21]，而且可直接噴涂于金屬類(lèi)植入物材料表面[4]應(yīng)用于組織工程領(lǐng)域。靜電噴霧技術(shù)通?？煞譃閱屋S靜電噴霧法[16]和同軸靜電噴霧法[22-23]，利用這兩種方法均能制備出載有藥物的核殼型微球，但載藥微球在形貌和釋藥性能方面是否一致還有待探究。

因此，本研究采用單軸靜電噴霧和同軸靜電噴霧兩種方法分別制備出以PLGA 為內(nèi)核基質(zhì)、PVP為外殼基質(zhì)的核殼型雙重載藥微球。其中，單軸靜電噴霧法是將PLGA載藥顆粒分散于溶解有另一種藥物的PVP 溶液中，利用單軸靜電噴霧裝置制備得到核殼型雙重載藥微球；而同軸靜電噴霧法則是分別以含藥的PLGA溶液和含藥的PVP溶液作為內(nèi)核和殼層的電噴前體，經(jīng)同軸靜電噴霧裝置制備得到核殼型雙重載藥微球。研究中，選擇了能夠?qū)﹃P(guān)節(jié)置換術(shù)后假體周?chē)腥镜脑缙谥饕虏【瘘S色葡萄球菌起到很好殺菌作用的鹽酸萬(wàn)古霉素（VA）[24-27]和可以誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化并促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和分化的地塞米松（DA）[26-27]作為模型藥物，分別負(fù)載于微球的殼層和內(nèi)核。利用靜電噴霧法制備微球時(shí)，電噴前體濃度是影響微球形貌的主要因素[17]，因此本文主要考察了PVP 濃度對(duì)核殼型微球形貌結(jié)構(gòu)的影響、微球制備前后各組分物理性質(zhì)的變化以及微球中兩種藥物的梯級(jí)釋藥行為，并對(duì)單軸靜電噴霧和同軸靜電噴霧法制備出的核殼型雙重載藥微球作了對(duì)比研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA，分子量4000～15000），贏創(chuàng)公司；聚乙烯吡咯烷酮（PVP，K30，分子量40000）、地塞米松（DA，純度≥98%）、聚乙烯醇（PVA，分子量31000～50000），Sigma-Aldrich 公司。鹽酸萬(wàn)古霉素（VA，純度≥99%），美侖生物科技有限公司。實(shí)驗(yàn)所用其他試劑均為分析純，西隴科學(xué)股份有限公司。實(shí)驗(yàn)用水來(lái)自Milli-Q純水系統(tǒng)，電阻率為18.2MΩ·cm。

靜電噴霧設(shè)備，SS-2534H 型，北京永康樂(lè)業(yè)科技發(fā)展有限公司；注射泵，LSP01-2A 型，保定蘭格恒流泵有限公司；磁力攪拌器，85-1 型，上海梅穎浦儀儀器儀表制造有限公司；動(dòng)態(tài)光散射納米粒度儀（DLS），ZEN3690 型，Malvem 儀器有限公司；冷凍干燥機(jī)，F(xiàn)D-1C-50 型，北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；黏度計(jì)，DV2T型，美國(guó)Brookfield公司；場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM），JSM7500F型，日本JEOL公司；透射電鏡（TEM），Tecnai G2 F20 S-TWIN 型，美國(guó)FEI 公司；數(shù)碼相機(jī)，E-PL5 型，日本OLYMPUS 公司；X 射線(xiàn)衍射儀（XRD），EMPYREAN型，荷蘭帕納科公司；差式掃描量熱分析儀（DSC），DSC214型，德國(guó)耐馳儀器制造有限公司；電子分析天平，上海良平儀器儀表有限公司；高效液相色譜儀（HPLC），UltiMate 3000 型，Thermo Scientific 公 司；純 水 系統(tǒng)，Millipore Elix-10，Millipore公司。

1.2 核殼型雙重載藥微球的制備

（1）利用溶劑揮發(fā)法制備PLGA納米顆粒。稱(chēng)取50mg PLGA 和50mg DA 溶于5mL 丙酮，將該溶液用注射器緩慢逐滴滴入到攪拌狀態(tài)下的PVA 水溶液（50mL，0.2g/L）中得到混懸液（冰?。坏渭油戤吅?，將制得的混懸液在室溫（25℃）下攪拌12h，有機(jī)溶劑充分揮發(fā)得到PLGA 納米顆粒懸浮液。將懸浮液用去離子水透析3天（定期更換透析介質(zhì)），以除去多余的PVA 以及未被包封的DA。最后，將納米顆粒在-50℃下凍干48h 得到樣品并放置于干燥柜中備用。此外，用相似的方法制備了未載藥的空白PLGA納米顆粒。

（2）利用單軸靜電噴霧法制備核殼型雙重載藥微球。取制備好的PLGA納米顆粒（5mg/mL）均勻分散于溶有VA（2.5mg/mL）和一定質(zhì)量PVP 的乙醇-水（9∶1，體積比）混合溶液中作為電噴前體。如圖1(a)所示，將電噴前體裝入注射器中并固定于微量進(jìn)樣泵上，針頭為電噴專(zhuān)用針頭且利用鱷魚(yú)嘴夾將高壓電導(dǎo)線(xiàn)固定在噴嘴上，鋁箔固定于負(fù)壓裝置上用于接收電噴制備的微球產(chǎn)物。制備過(guò)程中，固定噴射電壓為9kV，微量進(jìn)樣泵的供液速度保持在0.4mL/h，接收器與針頭之間的距離保持在15cm，溫度為25℃±3℃，相對(duì)濕度保持在40%±5%，在此條件下噴嘴處形成泰勒錐，制備得到的微球產(chǎn)物記為SDMs。實(shí)驗(yàn)中還用相似方法制備了未載藥的核殼型空白微球（SBMs）。

（3）利用同軸靜電噴霧法制備核殼型雙重載藥微球。將DA（10mg/mL）和PLGA（10mg/mL）溶于丙酮中作為內(nèi)核溶液，將VA（2.5mg/mL）和一定量PVP溶于乙醇-水（9∶1，體積比）混合溶液作為殼層溶液。如圖1(b)所示，分別將內(nèi)核溶液和殼層溶液裝入相應(yīng)的注射器中。制備時(shí)，固定噴射電壓為10kV，內(nèi)核電噴前體的供液速度為0.2mL/h，殼層電噴前體的供液速度為0.4mL/h，接收器與針頭之間的距離保持在15cm，溫度為25℃±3℃，相對(duì)濕度保持在40%±5%，在此條件下噴嘴處形成泰勒錐，制備得到的微球產(chǎn)物記為CDMs。實(shí)驗(yàn)中還用相似方法制備了未載藥的核殼型空白微球（CBMs）。

1.3 核殼型雙重載藥微球的表征

利用FESEM 對(duì)PLGA 納米顆粒的形貌進(jìn)行表征，利用DLS測(cè)定了PLGA顆粒的平均粒徑和粒徑分布情況。

利用黏度計(jì)測(cè)定了單軸和同軸靜電噴霧的電噴前體的黏度。將鋁箔上單軸和同軸靜電噴霧產(chǎn)物進(jìn)行噴金處理后，利用SEM 觀察形貌，并使用Image J 軟件對(duì)SEM 圖像中的微球直徑進(jìn)行測(cè)量，隨機(jī)選取200個(gè)以上微球計(jì)算平均直徑。制備核殼型載藥微球時(shí)，直接將其噴涂在銅網(wǎng)上，利用TEM表征雙重載藥微球的核殼型結(jié)構(gòu)。

利用XRD 和DSC 測(cè)定核殼型載藥微球中各組分的物理形態(tài)。其中，XRD 測(cè)試條件為：Cu Kα射線(xiàn)，步長(zhǎng)0.026°，范圍5°～60°；DSC 測(cè)試條件為：從20℃加熱升溫至350，升溫速率為10℃/min，氮?dú)猸h(huán)境，流量為40mL/min。

圖1 核殼型雙重載藥微球的制備裝置

1.4 核殼型雙重載藥微球的釋藥行為

利 用HPLC 測(cè) 定 兩 種（SDMs4 和CDMs4）核殼型載藥微球中VA 和DA 的載藥量和體外釋藥實(shí)驗(yàn)中的藥物濃度。HPLC 參數(shù)：C18 色譜柱；甲醇-水-0.05mol/L pH=3.2 的磷酸二氫鉀溶液（67∶28∶4，體積比）為流動(dòng)相；檢測(cè)波長(zhǎng)236nm；柱溫30℃；流速1.0mL/min；進(jìn)樣量20μL。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得VA和DA的保留時(shí)間分別為2.5min和6.7min。

測(cè)定兩種核殼型載藥微球的載藥量。將一定質(zhì)量的微球利用丙酮-水混合溶液進(jìn)行充分溶解，待溶解完全后再加入適量去離子水稀釋?zhuān)肏PLC測(cè)定該稀釋溶液中VA 和DA 相應(yīng)的峰面積，根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算出藥物濃度，再經(jīng)換算得到載藥微球兩種藥物分別負(fù)載的藥量，最后利用式(1)計(jì)算載藥量。

式中，LC 為核殼型微球的載藥量，%；We為微球所負(fù)載的藥量，mg；Wm為核殼型微球的總質(zhì)量，mg。

釋藥行為：將一定量的核殼型雙重載藥微球浸泡于裝有20mL PBS緩沖液（pH=7.4）的離心管中，于37℃條件下恒溫振蕩（100r/min）進(jìn)行釋藥，在預(yù)定的時(shí)間點(diǎn)（5min、15min、30min、1h、6h、12h、24h、36h、48h、3天、4天、7天、12天、17天、22 天和28 天）將離心管于20000r/min 轉(zhuǎn)速下離心后，吸取離心管中上清液1mL，同時(shí)補(bǔ)充1mL新鮮的PBS緩沖液，用0.1μm的微孔濾膜過(guò)濾所取上清液，用HPLC測(cè)定濾液中VA和DA的濃度，并按式(2)計(jì)算出兩種藥物在各時(shí)間點(diǎn)的累積釋放百分率，從而研究其釋藥特性。

式中，Q為藥物累積釋放率，%；V為釋放放介質(zhì)PBS緩沖液體積，mL；MDrug為電噴所得微球中藥物的質(zhì)量，mg；n為取樣并置換釋放介質(zhì)的次數(shù)，n≥1；Cn為第n個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)所取樣品的濃度，mg/mL；Vi為第i個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)的取樣體積（V0=0），mL；Ci為第i個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)的取樣濃度（C0=0），mg/mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 PLGA載藥納米顆粒的形貌和粒徑分布

圖2 PLGA納米顆粒的SEM圖和粒徑分布

單軸靜電噴霧制備核殼型載藥微球時(shí)，需要先制備出載有DA 的PLGA 納米顆粒。圖2 是溶劑揮發(fā)法制備所得空白PLGA 納米顆粒和負(fù)載DA 的PLGA納米顆粒的SEM圖，從圖中可以看出空白納米顆粒和載藥納米顆粒的呈現(xiàn)出良好的球形，粒徑均一。圖2(c)和圖2(d)是用DLS 測(cè)得的兩種納米顆粒的粒徑分布圖，結(jié)果顯示，空白PLGA納米顆粒的平均粒徑為169nm，多分散系數(shù)為0.053；載藥PLGA 納米顆粒的平均粒徑為180nm，多分散系數(shù)為0.039，載藥PLGA納米顆粒和空白PLGA納米顆粒的粒徑相差不大。DLS 結(jié)果同樣說(shuō)明所制備PLGA 納米顆粒粒徑較為均一，這保證了負(fù)載藥量和藥物釋放行為的可重復(fù)性。

2.2 PVP 溶液濃度對(duì)核殼型載藥微球形貌結(jié)構(gòu)的影響

實(shí)驗(yàn)中配制了不同PVP 濃度的電噴前體，分 別 為10g/L、20g/L、40g/L、80g/L、160g/L 和240g/L，其對(duì)應(yīng)的黏度和所得電噴產(chǎn)物編號(hào)見(jiàn)表1和表2。由于單軸靜電噴霧的電噴前體中含有PLGA 納米顆粒，所以在相同PVP 濃度下，單軸電噴前體的黏度均略大于同軸電噴前體的黏度。

表1 單軸電噴前體參數(shù)

表2 同軸電噴前體參數(shù)

靜電噴霧過(guò)程中，影響其穩(wěn)定性的因素主要包括電噴前體中聚合物濃度、噴射電壓、噴射距離、噴射速率、環(huán)境溫度和濕度等。本文中，噴射電壓和噴射距離均固定；靜電噴霧設(shè)備為密閉環(huán)境，保證了環(huán)境濕度和溫度的穩(wěn)定；同時(shí)，使用控恒流注射泵控制進(jìn)樣速率，可在高壓靜電場(chǎng)中穩(wěn)定可靠運(yùn)行，保證了噴射速率的穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)PVP濃度低于80g/L 時(shí)，盡管可以在噴頭處觀察到泰勒錐，但錐體并不穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)脈沖式噴射或偶有液滴飛落，這是因?yàn)槿芤吼ざ冗^(guò)低，電場(chǎng)力與溶液表面張力不均衡，導(dǎo)致噴射不穩(wěn)定；當(dāng)PVP 濃度在80～240g/L 時(shí)，如圖3 所示，單軸電噴和同軸電噴的噴嘴處均可形成穩(wěn)定的泰勒錐，小液滴呈傘狀噴出，并保持連續(xù)且穩(wěn)定的噴射，表明電場(chǎng)力和溶液表面張力平衡，制備過(guò)程穩(wěn)定好。

圖3 PVP濃度為80g/L時(shí)的靜電噴霧

圖4 單軸靜電噴霧所得空白［（a）～（f）］和載藥［（g）～（l）］產(chǎn)物的SEM圖（標(biāo)尺10μm）

圖4 和圖5 分別為不同PVP 濃度的電噴前體經(jīng)單軸和同軸靜電噴霧制備所得微球的SEM 圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，PVP 濃度在10～240g/L 的溶液均可電噴成型，但成型效果具有較大的差別。單軸靜電噴霧過(guò)程中，當(dāng)溶液濃度為10～40g/L 時(shí)，空白電噴產(chǎn)物和載藥電噴產(chǎn)物中均可觀察到部分顆粒呈蝌蚪狀，即有明顯的拖尾，這是由于電噴霧形成的泰勒錐不穩(wěn)定；當(dāng)溶液PVP 濃度為240g/L 時(shí)，因?yàn)轲ざ容^大，電噴產(chǎn)物出現(xiàn)了串珠現(xiàn)象；而PVP 濃度為80g/L 和160g/L 所 得 的 電 噴 產(chǎn) 物SBMs4、SBMs5、SDMs4 和SDMs5 均呈球狀，無(wú)明顯的拖尾和串珠現(xiàn)象。類(lèi)似的，同軸靜電噴霧過(guò)程中，溶液濃度為10～40g/L 時(shí)也出現(xiàn)了拖尾現(xiàn)象。值得注意的是，PVP濃度為10g/L和20g/L時(shí)的載藥電噴產(chǎn)物呈凹餅狀，與相同PVP 濃度下所得空白電噴產(chǎn)物形貌差異較大，說(shuō)明藥物的存在也會(huì)影響電噴產(chǎn)物的形貌。當(dāng)溶液PVP 濃度為160g/L 時(shí)，即可觀察到同軸靜電噴霧產(chǎn)物中出現(xiàn)串珠現(xiàn)象，而當(dāng)濃度增大到240g/L時(shí)，串珠現(xiàn)象非常明顯，部分呈絲狀。因此可以看出，當(dāng)溶液中PVP 濃度接近80g/L 時(shí)，單軸和同軸靜電噴霧均可得到大小較為均一的球狀電噴產(chǎn)物，即SBMs4、SDMs4、CBMs4、CDMs4，其平均 粒 徑 分 別 為 0.39μm、 0.58μm、 0.55μm、0.65μm。其中，載藥微球的粒徑均大于空白微球，而同軸電噴微球的粒徑均大于對(duì)應(yīng)的單軸電噴微球，這是因?yàn)榕c單軸靜電噴霧過(guò)程相比，同軸靜電噴霧時(shí)，還有一定量的丙酮作為內(nèi)核電噴前體，在溫度、濕度、PVP濃度和電噴距離等條件一定的情況下，丙酮的存在使噴出液滴中液體揮發(fā)速率減慢，致使溶液中溶質(zhì)凝固和高分子鏈之間物理纏繞的速率相應(yīng)減緩，故所得微球粒徑增大。

圖5 同軸靜電噴霧所得空白［（a）～（f）］和載藥［（g）～（l）］產(chǎn)物的SEM圖（標(biāo)尺10μm）

為表征單軸和同軸靜電噴霧所得微球的核殼結(jié)構(gòu)，選取SDMs4 和CDMs4 這兩種微球利用TEM 進(jìn)行觀察，如圖6 所示，由于PLGA 的存在，微球內(nèi)核呈深灰色，外殼呈淺灰色，內(nèi)核-殼層的分界限清晰，可以看出明顯的核殼結(jié)構(gòu)。其中，利用單軸靜電噴霧法制得核殼型微球的形成機(jī)理[16]是：由于PLGA 納米顆粒與PVP 溶液之間具有良好的相容性，同時(shí)乙醇/水混合溶劑在PVP 相和PLGA 相中的共存進(jìn)一步增強(qiáng)了兩相之間的相容性。因此，PLGA 納米顆粒能夠良好地均勻分散于PVP 溶液中，形成穩(wěn)定的混懸液。電噴霧過(guò)程中，泰勒錐和噴霧小液滴中的溶劑快速揮發(fā)使PLGA納米顆粒和PVP溶液之間的界面張力增大，并在相分離作用下PLGA 納米顆粒被包埋于黏稠PVP 液滴的中心，待溶劑完全揮發(fā)后則形成PLGA/PVP 核殼結(jié)構(gòu)。因此，利用單軸靜電噴霧法可以制備得到結(jié)構(gòu)一致、粒徑均勻的PLGA/PVP核殼型微球，且核殼型微球中包埋單一的PLGA納米顆粒。同軸靜電噴霧制備核殼型微球過(guò)程中，在同軸針頭的引導(dǎo)下，核層溶液始終保持在殼層溶液的中心，噴射時(shí)，隨著溶劑的揮發(fā)以及核層、殼層相分離作用的增大，PLGA和PVP 分別在核層和殼層區(qū)域固化，最后也形成了具有單一PLGA內(nèi)核的核殼型微球。

2.3 核殼型載藥微球中各組分的物理性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)中利用XRD 和DSC 確定了微球中各組分的物理性質(zhì)，結(jié)果見(jiàn)圖7。如圖7(a)所示，原材料DA 的XRD 譜圖中出現(xiàn)了明顯的銳峰，說(shuō)明DA 是一種具有特征衍射峰的晶體材料，而VA、PLGA和PVP 原材料的譜圖中均為彌散峰，表明這幾種聚合物的分子取向和排列是無(wú)序的，即無(wú)定形狀態(tài)。類(lèi)似的，在核殼型載藥微球SDMs4 和CDMs4的光譜中也沒(méi)有出現(xiàn)明顯的峰，這意味著微球中的DA 不再以晶體形式存在，而是轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)。難溶于水的藥物DA由晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)定形態(tài)后，可以增加其溶解度和溶出度，提高藥物的生物利用度[28]。如圖7(b)所示，DA 在260℃處出現(xiàn)熔融峰；PLGA 為無(wú)定形態(tài)，在50℃表現(xiàn)出玻璃轉(zhuǎn)化溫度，無(wú)明顯熔融峰；VA 和PVP 由于脫水表現(xiàn)出較寬的吸熱峰，峰值分別為96℃和112℃。單軸和同軸靜電噴霧制備出的產(chǎn)物SDMs4 和CDMs4 同樣出現(xiàn)了吸熱峰，峰值分別為106℃和101℃，介于VA 和PVP的吸熱溫度之間，表明電噴微球成功負(fù)載了藥物VA。SDMs4 中未見(jiàn)DA 的吸熱峰，表明DA 成功被包載于核殼型微球中，并以無(wú)定形態(tài)存在。但是，CDMs4 的DSC 熱圖中，在250℃處出現(xiàn)了一個(gè)較小的吸熱峰，表明同軸靜電噴霧制備核殼型載藥微球時(shí)，少部分DA并未成功包載于微球中，而是吸附于微球表面。

圖6 PVP濃度為80g/L時(shí)兩種核殼型載藥微球的TEM圖

2.4 核殼型載藥微球的體外釋藥特征

通過(guò)測(cè)定和計(jì)算，SDMs4 中VA 和DA 的載藥量分別為2.13%和0.68%，CDMs4中VA和DA的載藥量分別為2.08%和5.13%。兩種載藥微球中DA的載藥量差別較大，這是由于SDMs4 中的載藥內(nèi)核是利用溶劑揮發(fā)法制備的，該過(guò)程中藥物DA在相間的擴(kuò)散導(dǎo)致載藥量較低[29]；而CDMs4的載藥內(nèi)核直接由同軸靜電噴霧所得，藥物的損失主要是少量藥物分子和載藥微球噴到接收器之外引起的[21]，所以載藥量較高。

圖7 原材料和兩種核殼型載藥微球的物理性質(zhì)

兩種核殼型載藥微球SDMs4 和CDMs4 的釋藥結(jié)果如圖8所示。由圖8(a)可見(jiàn)，兩種微球中的VA均在0.5h內(nèi)基本完全釋放到PBS介質(zhì)中。這歸因于PVP 的親水性強(qiáng)以及VA 的水溶性好，使得VA 與PVP分子同時(shí)溶解于釋放介質(zhì)中。圖8(b)是兩種微球中DA 的釋藥情況，可以看出，與SDMs4 相比，同軸靜電噴霧制備的核殼型微球CDMs4中DA突釋明顯，在1h 內(nèi)已釋放42%的藥量，結(jié)合前面DSC的結(jié)果分析，這主要是由于一部分DA吸附在核殼型微球的表面，會(huì)快速釋放到介質(zhì)中，同時(shí)負(fù)載于殼層中的DA也會(huì)隨著PVP的溶解而快速釋放。而SDMs4 中的DA 在1h 內(nèi)僅釋放了24%左右。隨著PLGA 的降解，SDMs4 和CDMs4 內(nèi)核中負(fù)載的DA被緩慢釋放，在28天時(shí)，兩種載藥微球中DA的累積釋藥量分別為73%和90%?？梢钥闯?，同軸靜電噴霧制備的核殼型載藥微球中，內(nèi)核藥物釋放更完全。對(duì)比VA 和DA 的釋藥情況，可以看出單軸靜電噴霧和同軸靜電噴霧制備的核殼型雙重載藥微球均能實(shí)現(xiàn)VA和DA兩種藥物的速釋-緩釋梯級(jí)釋放。兩種方法相比較，同軸靜電噴霧法由于藥物損失少、步驟簡(jiǎn)便、制備過(guò)程中不需要使用表面活性劑且制備得到的載藥微球中藥物DA釋放更完全而更具有優(yōu)勢(shì)。

圖8 兩種核殼型載藥微球在PBS緩沖溶液中的釋藥曲線(xiàn)

3 結(jié)論

利用單軸靜電噴霧和同軸靜電噴霧均成功制備出同時(shí)載有兩種藥物的核殼型微球給藥系統(tǒng)，其中PLGA 為內(nèi)核基質(zhì)，PVP 為外殼基質(zhì)。當(dāng)電噴前體PVP濃度為80g/L時(shí)，均可得到大小均一、具有核-殼結(jié)構(gòu)的微球。兩種方法制備出的核殼型雙重載藥微球中抗菌藥物VA負(fù)載于殼層，促成骨分化的藥物DA 主要負(fù)載于內(nèi)核，且晶體材料中的DA 基本都變?yōu)闊o(wú)定形態(tài)，有利于提高DA 的生物利用度；體外釋藥結(jié)果表明，兩種微球均能實(shí)現(xiàn)VA 速釋-DA緩釋的梯級(jí)釋放行為。兩種靜電噴霧方法相比，同軸靜電噴霧法具有步驟簡(jiǎn)便、所得微球中內(nèi)核載藥量更高、藥物釋放更完全的優(yōu)勢(shì)。本文的靜電噴霧法可將制備的具有梯級(jí)釋藥性能的核殼型雙重載藥微球直接噴涂于不銹鋼、鈦及鈦合金等臨床常用的植入體材料表面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更合理的臨床療效。與常見(jiàn)的植入物材料改性方法相比，本研究所設(shè)計(jì)的策略操作簡(jiǎn)單、方法便捷，噴涂后由于藥物釋放，可以賦予植入物材料抗菌性能并促進(jìn)成骨分化，在組織工程方面具有很好的臨床應(yīng)用前景。