超临界流体技术在眼科生物医药领域的应用

王连嵩 李焕 丁振伟

摘要：超临界流体（SCF）是物质在压力和温度同时超过其临界压力（Pc）和临界温度（Tc）时的一种状态。由于其独特的流变学特性以及对高分子材料的溶胀作用，可用于药物负载、组织工程支架制备等领域。本文介绍了SCF技术的基本原理及其在眼科生物医药领域的应用，并对应用前景进行了展望。

关键词：超临界;载药;缓释;组织工程

【中图分类号】 R917    【文献标识码】 A      【文章编号】2107-2306（2021）17--01

SCF是物质在外界压力和温度同时超过它的临界压力（Pc）和临界温度（Tc）时的一种状态。在超临界状态下，SCF具有类似于液体的密度，类似于气体的扩散性，且具有较低的表面张力。在众多SCF中，目前主要集中于超临界二氧化碳（scCO2）的研究。

传统的药物负载、组织工程支架制备过程中，一般要使用有机溶剂，有时要引入新的药物载体（如涂层等），降低了产品的生物相容性。SCF技术的应用有望解决这一问题。

1 SCF应用的基本原理

从本质上讲，SCF是一种溶剂。它的优势在于其独特的流变性能，以及无毒害、易去除等特点。SCF技术的应用，主要依赖于其对物质的溶解作用以及对高分子材料的溶胀作用。例如在载药过程中，先将欲负载的药物溶解于SCF中，然后利用其对高分子材料的溶胀作用，将药物引入到高分子基体中。待减小体系压力后，SCF转变为气态而被除去，药物则被留存于高分子基体中。

2 SCF技术在眼科生物医药领域的应用

2.1SCF技术在眼科载药医疗器械领域的应用

载药医疗器械是“药械组合”产品的一种。常见的眼科载药医疗器械包含载药人工晶状体以及用于眼表药物递送的载药角膜接触镜等。

Masmoudi[1]等研究了一种超临界载药的可折叠人工晶状体。该研究选取了市售的人工晶状体，利用scCO2，负载头孢呋辛钠。研究结果显示，增加体系压力和加入助溶剂有助于提高载药率。

Ana Rita C. Duarte[2]等利用SCF技术制备了一种载药人工晶状体。该研究中利用scCO2，将氟比洛芬负载于人工晶状体中。结果显示，药物从基质中释放时间长达三个月。

Viviana P. Costa[3]等利用SCF技术制备了一系列治疗性的软性角膜接触镜。该研究选取scCO2为溶剂，研究结果表明，通过改变压力、浸渍时间等操作条件，可以实现对药物负载量的控制。

2.2SCF技术在眼科组织工程领域的应用

超临界技术在组织工程领域的应用同样具有良好的前景。利用超临界技术可以实现细胞的脱离，得到性能优异的组织工程支架材料。

Yi-Hsun Huang[4]等利用scCO2萃取技术，开发了一种脱细胞猪角膜 （APC） 的新方法。HE染色结果显示，猪角膜内的角膜细胞完全裂解。经scCO2处理的角膜表现出完整的基质结构和良好地的机械性能。

Selcan Guler[5]等利用scCO2制备了脱细胞角膜和主动脉组织。SCF作为一种“绿色”溶剂，可以有效地从组织中提取细胞和细胞残余物。

Bengisu Topuz[6]等描述了一种利用SCF技术制备脱细胞角膜的方法。结果显示，经过相应处理，细胞被有效去除。

2.3 SCF技术在新型眼科药物制剂领域的应用

创新型眼科药物制剂是近年来研究的热点。与传统眼药制剂相比，创新型眼科药物制剂可实现局部给药、控制释放等功能。

R. Campardelli[7]等开发了一种基于SCF技术的一步连续工艺，通过该工艺辅助制备脂质体，用于递送眼用抗生素。脂质体稳定至少可达3个月。

R Boia[8]等利用SCF技术制备了一种多孔状的聚（Ɛ-己内酯）（PCL）眼内植入药物载体。与缓慢降解的PCL相比，其降解速度更快。

Paolo Trucillo[9]等利用SCF辅助技术，制备了一种包封了亲脂性眼科药物叶黄素的脂质体。该研究考察了压力、温度和药物与脂质比率变化对平均直径和叶黄素包封率的影响。释放实验结果显示，药物释放行为与Weibull模型拟合良好。

3结语

SCF作为一种溶剂，无论是在眼科医疗器械药物负载、眼科新型药物制剂制备，还是在眼科组织工程领域，都具有独特的优势。SCF的使用，可有效避免传统方法有机溶剂残留，在某些载药应用上也避免了载药涂层的引入，有助于提高产品的生物相容性。同时SCF在组织工程支架的制备以及新型药物制剂方面也具有独特的优势，诸如对细胞的洗脱作用，多孔状材料的制备等。

参考文献：

[1] Y. Masmoudi， L. Ben Azzouka， O. Forzano， et al， J SUPERCRIT FLUID， 2011， 60： 98-105

[2] Ana Rita C. Duarte， Ana Luisa Simplicio， Arlette Vega-González， et al， CURR DRUG DELIV， 2008， 5（2）：102-107

[3] Viviana P. Costaa， Mara E.M. Bragaa， Joana P. Guerraa， et al， J SUPERCRIT FLUID， 2010， 52（3）：306-316

[4] Yi-Hsun Huang， Fan-Wei Tseng， Wen-Hsin Chang， et al， ACTA BIOMATER， 2017， （58）：238-243

[5] Selcan Gulera， Bahar Aslana， Pezhman Hosseinian， et al， TISSUE ENG PART C-ME， 2017， 23（9）：540-547

[6] Bengisu Topuz， Gülçin Günal， Selcan Guler， et al， METHOD CELL BIOL 2020， 157： 49-79

[7] R.Campardelli， P.TrucilloE.Reverchon， J CO2 UTIL， 2018， 25： 235-241

[8] Raquel Boia， Paulo A.N.Dias， Joana M.Martins， J CONTROL RELEASE， 2019， 316：331-348

[9] Paolo Trucillo， Mathieu Martino， Ernesto Reverchon， PROCESSES， 2021， 9（7）：1162

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