超临界溶液浸渍法制备载药膜用于口腔粘膜给药

（大连大学 生命科学与技术学院，辽宁 大连 116622）

药物疗效的发挥受到药物成分及其含量的影响，同样也受到给药系统的影响[1]。由于新的化学结构药物开发难度的增加，药物新给药途径的开发成为目前药物研发的重点，其中黏膜给药是研究较广泛的一种给药方式。人体黏膜表面较多，药物制备成合适的剂型后，可与人体黏膜接触，使药物通过上皮细胞进入血液循环，即可完成局部给药，也可完成全身给药。目前，药物黏膜给药途径研究主要包括口腔黏膜给药，鼻腔黏膜给药，肺部黏膜给药，眼部黏膜给药，直肠黏膜给药以及阴道黏膜给药等，其中口腔黏膜给药由于使用便捷，患者顺应性好，是目前研究的重点[2]。口腔黏膜给药中，要求药物可以迅速吸水并粘附在口腔黏膜上一段时间，从而达到给药的目的，这为口腔黏膜给药系统的制备提出了挑战。

超临界溶液浸渍法(supercritical solution impregnation,SSI)是一种将小分子物质负载到聚合物中的过程技术，主要是利用超临界流体高扩散系数、低黏度的特性[3]。SSI技术被开发以来，广泛应用于印染、木材防腐等领域，近年来开始应用于药物的制备中[4]。SSI过程制备药物具有如下优点：（1）操作条件温和；（2）产品有机溶剂残留量低；（3）药物在基质中均匀分布，可有效避免释药过程中的突释现象[5,6]；（4）基质制备过程与药物负载过程分开进行，载体多样，不受载药过程制约[7]。

本研究以黏膜粘附性材料壳聚糖为材料制成膜，以布洛芬为模型药物，采用SSI法将药物负载至壳聚糖膜中制备载药壳聚糖膜。考察载药壳聚糖膜的载药量、形貌、吸水率以及透黏膜释放行为等，探索载药壳聚糖膜在口腔黏膜给药中的应用。

1 材料与方法

1.1 实验材料

壳聚糖（chitosan），脱乙酰度95%，黏度186 mPa·s；二氧化碳，纯度99.9%；布洛芬，纯度大于98%；兔口腔黏膜，取自雌性新西兰白兔面颊处口腔黏膜，采用pH7.4磷酸盐缓冲液清洗，并立即使用；氢氧化钠，醋酸，分析纯。

1.2 实验仪器

紫外可见分光光度计，型号Ultraspec 3320 pro；冷冻干燥机，型号ModulyoD；真空干燥箱，型号DZF-6050；离心机，型号Sorvall Super T21；扩散渗透仪，型号PermeGear V6A。

1.3 壳聚糖膜的制备

本研究使用具有黏膜粘附性聚合物壳聚糖作为载体基质，采用溶液浇注-冷冻干燥法制备壳聚糖膜。实验步骤如下：（1）将壳聚糖溶于1%醋酸水溶液中形成1%（W/V）壳聚糖溶液；（2）取壳聚糖溶液50 mL倒入直径90 mm的培养皿中，预热干燥6 h；（3）取20 mL 0.5 M氢氧化钠溶液加入至盛有壳聚糖培养皿中，形成壳聚糖凝胶，随后用去离子水反复清洗至中性；（4）将壳聚糖凝胶经冷冻干燥后得到壳聚糖膜。

1.4 载药壳聚糖膜的制备

采用超临界流体装置，通过SSI将布洛芬负载于壳聚糖膜，实验装置及流程如图1所示[8]。将布洛芬包裹于滤纸中并固定在高压釜的顶部，将壳聚糖膜置于高压釜底部。布洛芬与壳聚糖膜无直接接触。实验开始后，CO2经钢瓶流出，经过冷却槽冷却成为液体，经高压泵加压后在40℃进行预热后进入高压釜，设定搅拌器转速，高压釜内压力、温度，为了保证浸渍过程达到平衡，浸渍过程保持2 h。实验结束后关闭钢瓶、高压泵，打开泄压阀卸去高压，得到负载布洛芬的壳聚糖膜。

图1 超临界溶液浸渍法实验流程图

1.5 载药壳聚糖膜载药量测定

采用紫外分光光度计对载药壳聚糖膜载药量（DLC）进行测定。实验步骤如下：称取约50 mg载药壳聚糖膜样品，质量记为M1，加入20 mL 无水乙醇，超声处理30 min，将壳聚糖膜中负载的布洛芬完全溶解；8000 rpm下离心10 min取上清液，采用紫外可见分光光度计于264 nm处测定吸光值，根据事先测定的布洛芬标准曲线计算得到负载的布洛芬质量，记为M2，根据式1计算得到样品的载药量，即药物质量与基质质量之比。

1.6 载药壳聚糖膜的表征

采用扫描电子显微镜（SEM）观察载药壳聚糖膜形貌。取少量样品使用导电胶将其固定置于铜台上，真空下喷金60 s，然后在SEM下对样品的表面及截面形貌进行观察。

载药壳聚糖膜的吸水率（WU）测定方法如下：取直径10 mm载药壳聚糖膜，称重质量记为M1，置于pH6.8的磷酸盐缓冲液中，一定时间间隔后取出，用滤纸拭去样品表面多余水分，称重质量记为M2，吸水率由式2计算。

载药壳聚糖膜的黏膜粘附性通过体外黏膜粘附时间进行表征，具体方法如下：取一定大小载药壳聚糖膜样品，采用pH6.8的磷酸盐缓冲液200 μL进行润湿，随后将润湿后的载药壳聚糖膜置于离体的兔口腔黏膜上，并将此口腔黏膜及载药壳聚糖膜复合物置于250 mL烧杯中，加入pH6.8磷酸盐缓冲液200 mL，在37 ℃，120 rpm搅拌条件下，测定载药壳聚糖膜脱离兔口腔黏膜的时间，即为载药壳聚糖膜的粘附时间。

1.7 载药壳聚糖膜的透黏膜释放行为

载药壳聚糖膜的透黏膜释放行为采用扩散渗透仪通过竖直Franz扩散池进行测定，实验装置如图2所示，Franz扩散池扩散面积1.2 cm2，接收室中盛有4.5 mL pH7.4的磷酸盐缓冲液，供给室内无液体。测定时使用200 μL pH6.8磷酸盐缓冲液将载药壳聚糖膜润湿，然后置于兔口腔黏膜上，并将此口腔黏膜及载药壳聚糖膜复合物置于接收室上，兔口腔黏膜面向接收室。按照设定的时间间隔进行取样，每次取样将接收室内缓冲液全部取出，采用紫外可见分光光度计在264 nm处测定吸光值，并在接收室中重新加入4.5 mL新鲜磷酸盐缓冲液，继续进行透黏膜释放实验，最终将各时间间隔内释放的布洛芬量进行累积，绘制载药壳聚糖膜中布洛芬透口腔黏膜释放曲线。

图2 竖直Franz扩散池示意图

2 结果与讨论

2.1 载药壳聚糖膜的载药量

SSI过程中浸渍压力对壳聚糖膜载药量影响如图3所示。由图中可以看出，浸渍温度40℃，浸渍时间2 h条件下，载药量随着浸渍压力的升高先升高再降低，在温度40℃，压力15 MPa时，载药量达到最大值，为44.5%。这是由于布洛芬在CO2中的溶解度随着压力的升高而增大，并且CO2在聚合物中的吸附量也随浸渍压力的升高而增大。在压力较低时，由于药物溶解度的升高以及CO2在聚合物中吸附量的增加，由CO2带入到聚合物中的药物量变多，导致载药量增大；当压力较高时，随着压力的升高，药物溶解度以及CO2吸附量持续增加，但聚合物中可吸附的药物的量已达到饱和，在泄压过程中由于药物溶解度较大，药物与CO2亲和力更强，药物更倾向于随CO2流出聚合物基质，导致载药量的降低。

图3 SSl过程中浸渍压力对载药壳聚糖膜载药量的影响

2.2 载药壳聚糖膜的表征

2.2.1 载药壳聚糖膜的形貌

壳聚糖膜SSI过程负载药物前后的SEM图片如图4所示，其中图4（a）（b）（c）分别为载药前壳聚糖多孔膜、载药后壳聚糖多孔膜以及载药壳聚糖多孔膜截面的电子显微镜扫描照片，由图片可以看出，载药前后壳聚糖多孔膜形态没有特别明显的变化，因此证明超临界溶液浸渍法对壳聚糖多孔膜结构无影响；浸渍后的壳聚糖多孔膜上负载有棒状布洛芬颗粒，说明药物可以通过超临界溶液浸渍法负载到壳聚糖多孔膜上；且浸渍后壳聚糖多孔膜截面同样存在布洛芬，说明布洛芬颗粒并不是由物理混合作用负载到壳聚糖多孔膜上。

图4 PLLA多孔微球的SEM图片

2.2.2 载药壳聚糖膜的吸水率

载药壳聚糖膜吸水率随时间变化如图5所示，由图可以看出，载药多孔膜吸水之后迅速溶胀，由于载药壳聚糖膜为多孔结构，且亲水性良好，所以吸水量较大，且增长迅速，在15 min达到最大，最大为1202.3%；15 min之后吸水率逐渐减小，可能是由于载药壳聚糖膜溶蚀造成的。载药壳聚糖膜迅速吸水的性质使得它在口腔黏膜给药中具有一定优势。

图5 载药壳聚糖膜吸水率随时间变化曲线

2.2.3 载药壳聚糖膜的黏膜粘附性

载药壳聚糖膜的黏膜粘附性通过体外黏膜粘附时间进行表征。实验结果表明，载药壳聚糖膜至少可在兔口腔黏膜上粘附1 h，具有良好的黏膜粘附性，可粘附在口腔黏膜上完成给药。

2.3 载药壳聚糖膜的透黏膜释放行为

为了考察载药壳聚糖膜的体外透黏膜释放行为，在37℃下，采用垂直Franz扩散池，以兔口腔黏膜为模型，考察药物释放透过黏膜情况，载药壳聚糖膜的释放曲线如图6所示。在释放的起始阶段，载药壳聚糖膜在70 min中共释放了31.8%的药物，这是由于壳聚糖膜接触黏膜后，表面负载的布洛芬迅速溶解，透过口腔黏膜进入到接受池，并且壳聚糖膜吸收水分后迅速溶胀，利于药物的释放；随后载药壳聚糖膜在460 min内累积释放了47.4%的药物且释放速度较慢，这可能是由于负载在壳聚糖膜内部的药物通过扩散作用扩散到膜表面，再通过口腔黏膜进入接受池，壳聚糖膜的扩散阻力限制了药物的快速释放。这种迅速且持久的药物释放对于口腔黏膜给药来说是十分有利的。

图6 载药壳聚糖膜体外透黏膜释放

3 结论

本文采用SSI法将布洛芬负载到壳聚糖膜中，实验结果表明，SSI法可将布洛芬成功负载于壳聚糖膜中；SEM图片显示壳聚糖膜表面及内部均负载有布洛芬药物；载药壳聚糖膜吸水量及口腔黏膜粘附性可满足跨黏膜给药的要求。此外，载药壳聚糖膜的体外透黏膜释放实验显示，通过SSI过程制备的载药壳聚糖膜可以完成药物的跨膜释放。因此，利用SSI法制备载药壳聚糖膜用于跨黏膜给药具有良好的应用前景。