脂质立方液晶设计制备与表征评价研究进展

邵芙蓉 储晓琴

·综述 讲座·

脂质立方液晶设计制备与表征评价研究进展

邵芙蓉 储晓琴

脂质立方液晶；设计；制备

脂质立方液晶是在20世纪60年代首次提出的[1]。脂质立方液晶由在三维空间内扩展的脂类双层膜和两条水道组成，结构非常独特。两条水道中的一条与外部连续相通，而另一条却是封闭的，并且还具有闭合脂质双层“蜂窝状(海绵状)”结构[2]。独特的内部双水道结构和巨大的膜表面积使得脂质立方液晶能够包封各种不同极性和剂量的药物，因而具有多样化的药物包裹性。1990年，Engsrtoem教授首次提出可以将脂质立方液晶用于药物载体的设想[3]。如今，脂质立方液晶作为一种新型载药体系逐渐受到国内外广大学者的关注。本文综合国内外近年来的研究结果，就脂质立方液晶的设计制备工艺与表征评价做一综述。

1 脂质立方液晶的材料组成设计及其影响因素

1.1 脂质立方液晶的材料组成 作为药物的载体，目前对于脂质立方液晶研究较多的体系是甘油单油酸酯/水体系(GMO/H2O)。GMO/H2O立方液晶在二元液晶体系相图中占较大范围，具有在室温下能与水稳定共存的性质，因此具备作为药物载体的潜力[4]。郭秀君等[5]以GMO和泊洛沙姆为材料制成的立方液晶能够缓慢释放包裹药物，所形成的工艺稳定可控。Di等[6]采用GMO/H2O作为药物载体体系，制备得到包裹有达卡巴嗪的立方液晶，结果得到的晶型符合要求。

除GMO/H2O体系以外，植烷三醇/水体系[7]、壬基酚聚氧乙烯醚/水、十二烷基聚氧乙烯醚/水体系[8]以及甘油单油酸酯、磷脂酰乙醇胺和甘油二油酸酯等都可以作为药物载体的原材料。付建武等[9]采用植烷三醇/水体系作为载体，制备了复方姜黄素脂质立方液晶纳米粒，结果所形成的脂质立方液晶纳米粒可较好地包裹药物。

泊洛沙姆407、多肽、聚乙烯醇等可以作为稳定剂，其中最常用的是泊洛沙姆407，它有利于支撑体系的框架网络结构[10]，多肽也可调整立方晶孔径大小，在更大的温度范围内发挥稳定剂的作用[11]。

1.2 影响脂质立方液晶相转变的主要因素 导致脂质立方液晶发生相转变的因素主要包括溶液性质、外界温度、两亲性分子结构和添加物质。液晶的结构可随外界溶液的性质和外界温度的改变而改变。以较为常见的GMO/H2O体系为例，在室温条件下，GMO随溶液中水含量的增加，逐渐向脂质立方液晶转变，当含水量大于40%时，溶液形成液晶与水共存的体系[12,13]。另外，随着体系温度的增加，液晶体系也随着温度的改变而改变，当温度升到100℃时，溶液体系变为反相胶束与水共存的状态。

两亲性分子在水中可自发形成稳定的脂双层，然后组合成不同形状和结构的晶体。在两亲性分子中，烷基链的数目、长度及不饱和度可直接影响晶体的形成。当碳原子数目增加到20时，都会出现立方相液晶和六角相液晶等[14]。

在外界环境稳定的情况下，通过向溶液体系中加入第三种物质，可调节液晶的形成。Libster等[15]将三辛酸甘油酯加入至GMO/H2O体系中制备了三元体系，结果发现三辛酸甘油酯分子可连接到GMO分子的尾部，使亲水基团有效面积相对减小，从而使体系的P值显著增大，导致三元体系直接转变为反相六角液相晶。

2 脂质立方液晶的制备方法研究

脂质立方液晶从宏观上可分为3种形态，即前体形式、凝胶形式和微粒分散体。前体形式为固体或者液体材料，在遇到诸如接触液体等刺激时形成立方相凝胶为材料，在少量水中平衡后，具有光学等向性和高黏度的近固态形式，经分散后能形成纳米立方液晶。

随着研究的深入，制备技术方法也越来越多，目前制备纳米立方液晶的方法有由大到小和由小到大。立方晶早期的研究都是以由大到小为主，先以前体制备出大体积的立方相，然后利用高能量分散为立方液晶纳米粒。高能量分散立方液晶纳米粒的方法有超声法、高压均质法、自乳化法、喷雾干燥法等。但在采用高能量分散的过程中，可能会对包封的药物稳定性产生影响。由小到大是近年来发展起来的，采用简单的方法使分子尺寸的前体结晶形成立方相液晶，在这过程中输入的能量很小，并可实现大规模生产。常用的脂质立方液晶的制备方法有如下几种。

2.1 自发乳化法 自发乳化法是指在适量的溶剂中将脂质材料溶解，进而搅拌形成低黏度透明的前体溶液。彭新生等[16]以甘油单油酸酯为原料，加入超纯水，自乳化放置两周，制备成立方液晶凝胶。另外Spicer 等[17]发明了室温条件下制备纳米立方液晶的方法，即在搅拌的条件下将甘油单油酸酯-乙醇溶液稀释至泊洛沙姆407水溶液中自乳化，在几乎没有外加能量的情况下制备了纳米粒分散体，且制备的纳米立方液晶与有高能输入制备的粒径相比，颗粒小且稳定。

2.2 喷雾干燥法 喷雾干燥法是将处方中各组分经高剪切混合器混匀，然后制成低黏度立方液晶粗分散液，再经喷雾干燥，最后制成粉状脂质立方液晶前体。Spicer等[18]于2002年提出了两种制备立方晶前体粉末的方法，即将乙醇-壳聚糖-MO-水的乳剂喷雾干燥和将立方液晶置于淀粉溶液中的喷雾干燥，结果表明这种粉末状前体能通过简单的水合作用形成稳定的胶体立方晶。

2.3 热溶剂法 热溶剂法是目前制备脂质立方液晶的常用方法之一，该方法条件温和，不需有机溶剂。将GMO和泊洛沙姆407熔化，然后与加热的水相搅拌、混合，通过机械搅拌、高速剪切均质及超声技术等使得立方液晶形成[19]。房秋雨等[20]将GMO与两性霉素B于40℃加热熔后，在室温下机械搅拌3 h，使之形成一均一体系，最后制得立方晶体。甘莉等[21]将GMO与泊洛沙姆407于80℃水浴加热，将油相在1 000 r/min 条件下高速剪切，再将全部的水相逐渐加入,采用高压均质技术，最后制得纳米立方液晶成品。

3 脂质立方液晶的结构表征

脂质立方液晶的粒子尺寸和表面电位可用常规激光粒度散色仪或质子相关光谱进行表征。立方晶的内部结构表征一般采用冷冻透射电镜与小角度X射线衍射技术，该方法可准确确定双连续液晶晶格类型、水通道大小等。

3.1 小角度X射线衍射技术 由于脂质立方液晶分子排列不具有双折射性，在偏光显微镜下为暗视野，故不宜采用偏光显微镜进行识别。目前立方液晶的结构主要是靠X射线衍射来来完成。该技术是根据不同的液晶在X射线中具有相应的散射空间比例，将相应的数据处理后寻找相对应的散射空间比例，再将得到的数据代入相应表达公式和Bragg方程就可得到确定液晶机构及单位晶格直径。覃玲珍等[22]采用X射线衍射分析技术分析了羟基喜树碱立方液晶的结构及其在制剂中的存在形式，结果表明该技术可较好地进行晶体结构的测定。刘元芬等[23]采用小角X射线衍射技术对实验所制得的立方液晶进行研究分析，结果表明该方法可以用于测定液晶的结构。

3.2 冷冻透射电镜和纳米透射电镜 通过这两项技术可直接观察到液晶的内部形态和结构，因此也是最直接的表征技术。Yamada等[24]运用该技术观察了所制备的立方液晶和六角相液晶的内部结构，并从显微图上将两者予以区分。金鑫等[25]将原人参二醇立方液晶纳米粒滴置于有支持膜的铜筛网上，用1% 的醋酸双氧铀染色，在透射电镜下观察立方液晶的形态。

3.3 其他 除上述两种较为常见的技术手段之外，对于脂质立方液晶的内部结构研究方法还有红外光谱法、差示扫描量热仪、偏振光显微分析、电子自旋共振、核磁共振等技术[26]。

4 脂质立方液晶作为载药体系的优点

脂质立方液晶载药体系作为立体多层结构，类似多囊泡脂质体，可以包封不同极性和剂量的药物。在立方液晶的水道中，可以包封水溶性药物，而脂溶性的药物可以被包封于立方液晶的脂质双层膜中。除高包封率外，脂质立方液晶还具有提高药物稳定性，尤其是蛋白质、肽类等大分子药物稳定性的特点。Liu等[27]研究发现可以用GMO/H2O立方液晶包裹蚯蚓纤溶酶，结果表明蚯蚓纤溶酶具有较高的生物利用度，证明了脂质立方液晶具有提高药物稳定性的优点，可作为蛋白类药物载体。Boyd等[28]以难溶性肉桂嗪为模型药物，采用OG液晶材料制成凝胶和混悬剂经大鼠灌胃给药，对比研究发现液晶凝胶具有良好的缓释性能，血药浓度30 h后达到最高峰，生物利用度是混悬剂的3.44倍。

脂质立方液晶除了具有提高药物的生物利用度、稳定性等作用外，还可降低药物的毒副作用。Cervin等[29]将抗肿瘤药多西紫杉醇包裹于反相立方液晶中，实验表明该液晶对肿瘤细胞的渗透效果较好，可抑制肿瘤的生长。

脂质立方液晶载药体系不仅在体内有缓释的优点，外用优势也引起了研究者的广泛关注。以GMO为材料构建的液晶载体在经皮给药系统中研究较多。这些药物可增加丹皮酚[30]、双氯芬酸盐类药物[31]的渗透性。此外, 脂质立方液晶独特的原位生物黏附特性和液晶层对溃疡、易感部位具有暂时保护作用，这就使其优于其他皮肤给药方式。Bender等[32]使用光敏剂制成立方液晶凝胶对裸鼠进行在体的透皮实验，结果发现与普通软膏剂相比，脂质立方液晶凝胶用药1 h后，比普通软膏剂10 h后所产生的荧光强度还要强，显示出脂质立方液晶凝胶具有良好的透皮吸收性能。

5 展望

脂质立方液晶独特的晶体结构使其具有生物黏着性强、安全性好和稳定性高等优点，并且脂质材料自组装药物载体在工业化生产、制剂稳定性和重现性等关键问题已基本解决，因此脂质立方结晶将在药剂学领域得到广泛应用。

近年来，中医药因取材天然、作用平稳、毒副作用小而越来越受到人们关注。然而，中药的化学成分复杂，且部分成分稳定性较差，使得中药的使用存在一定的局限性。脂质立方液晶具有特殊的构造和多样化包裹药物的特性，其在中药药剂学中的运用，必然会为中药新剂型的开发提供更大空间，脂质立方液晶载药系统的研究也必成为国内外研究热点。

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(2014-10-19 收稿 2014-12-22 修回)

2014年安徽省自然科学基金青年项目(项目编号：1408085QH183)

230038 合肥 安徽中医药大学护理学院(邵芙蓉)，药学院(储晓琴)

10.3969/j.issn.1000-0399.2015.02.036