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使用微射流均质机制备紫杉醇白蛋白纳米粒

摘要:目的-我们使用微射流均质机制备了紫杉醇白蛋白纳米粒,是否可以获得稳定的样品。

           方法-通过查阅多骗你相关文献与专利,对可能影响紫杉醇白蛋白结果的因素进行了分析。  

           结果-在本研究中,我们发现,在均质3次后,可以明显的发现尾端大粒子在逐渐的减少。 使用相同的工艺制备三批样

                     品,平均粒径为151.4nm,150.5nm,161.8nm。结论 微射流均质机为制备紫杉醇白蛋白的最优选择。

 

关键词:紫杉醇白蛋白,微射流均质机,粒径,粒度仪

 

1、 紫杉醇概述

紫杉醇 (paclitaxel)是从红豆杉科红豆杉属(Taxus)植物的树皮中提取得到的二萜类化合物。纯品紫杉醇为白色结晶粉末,分子式为C47H51NO14,相对分子质量为853.92,具有高度的亲脂性,易溶于氯仿、乙醇等有机溶剂,难溶于水。经临床验证,紫杉醇具有良好的抗肿瘤作用,特别是对癌症发病率较高的卵巢癌、子宫癌和乳腺癌等有特效,被认为是人类未来 20 年间最有效的抗癌药物之一。但紫杉醇难溶于水的性质严重阻碍了其在临床治疗中的应用。为了解决其在静脉注射中的难题, 人们不得不在注射剂中加入表面活性剂聚氧乙烯蓖麻油(Cremophor EL, Cr EL)。目前在临床最为常用的Taxol 为 6 mg /mL 的紫杉醇混合于 Cremophore EL及无水乙醇(1∶ 1) 媒介中。市售的紫杉醇注射液Taxol 由于含有大量的表面活性剂 Cr EL,毒性很大,进入体内容易发生溶血,出现严重的过敏反应。

白蛋白纳米粒是以白蛋白为基质的纳米级微粒。白蛋白属于内源性天然产物,具有安全无毒、无免疫原性、可生物降解、生物相容性好等优点。而且纳米粒载体系统又具备独特的靶向性、缓控释特性和保护药物作用[3] 。因此, 将白蛋白纳米粒运用于紫杉醇的体内传递与癌症治疗已成为近年来研究的热点。通过将内源性白蛋白与紫杉醇的结合, 所制得的纳米粒子不仅克服了紫杉醇难溶于水的缺点,也避免了使用 Cr EL 和吐温 80 等辅料带来的毒副作用。同时,其载药量显著高于 Taxol, 且具有一定的缓释效果,具备更好的抗肿瘤疗效。目前,已经上市并临床用于乳腺癌治疗的紫杉醇白蛋白混悬(Abraxane),以其良好的生物相容性, 可生物降解、无免疫原性,以及更好的抗肿瘤效果,为临床上癌症的控制与治疗提供了有效的解决方案。

 

2、 材料与方法


实验材料:紫杉醇、人血白蛋白、生理盐水。

实验设备:中试型高压微射流均质机(PSI-20高压微射流均质机,意大利PSI均质机公司),配备75微米(E101DG10Z)孔径“Z通道金刚石交互容腔(均质腔)、纳米粒度仪(Z3000,美国PSS公司)、全自动颗粒计数器(A7000AD,美国PSS公司)。


实验步骤:

在本研究中,我们使用PSI-20微射流均质机(图1a)来制造紫杉醇白蛋白型纳米粒。为了防止交互容腔堵塞,以及获得更好的样品,需要必要的前处理,使用高剪切分散剂处理5min左右,然后使用微射流均质机进行下一步处理,在加入物料前先用去离子水预充满高压回路,将初乳缓慢加入杯,高压泵驱动(最高20 kpsi)通过微型Y形交互容腔 (1b)。因此,微米级的初乳被进一步均质成为紫杉醇白蛋白纳米粒(图1c)。相同的处方工艺下制备三批样品。



  

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a)PSI-20高压微射流均质机,

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(b)Y型金刚石交互容腔内部概念图,

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(c)交互容腔内部的细小变化。


3、 结果与讨论

通过本方法制备的紫杉醇白蛋白纳米粒,使用纳米粒度仪测试平均粒径的结果为 151.7nm、150.5nm、167.2nm,三次的粒径结果比较稳定(图2),但是第三次粒径有所增大。

第三次粒度增加的原因可能是:1、前处理样品没有通过设备进行标定,没有进行粒径和尾端大粒子的测试,所以由于前处理的微小差距有可能大致最终样品的粒径差异。2、前处理过程中产生了大量的气泡,由于定子转子的分散机导致,为了制得更好的更稳定的样品,所以可以使用其他方式的前处理设备。3、整个过程中都需要对样品进行温度控制,但是第三次的时候发现制作过程中,样品的温度明显高于前两次。PSI均质机具有温度和压力检测系统,可以全方面的掌控细微的压力和温度变化。(图3)

 

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红色为第一批,蓝色为第二批,绿色为第三批

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温度、均质压力检测系统

使用颗粒计数器对第二批样品第1次、第2次、第3次进行测试,结果表明(图3):均质第三次尾部的大颗粒神奇的“消失”了。所有均质三次完全可以满足要求。

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4 蓝色为均质第1次,红色为均质第2次,黑色为均质第3次


4、 结论

 综上所述,我们发现微射流均质机制备的紫杉醇白蛋白纳米粒在相同处方方法下得到了粒径比较稳定的结果。PSI-20微射流均质机的效率非常高,均质3次就可以完全处理掉尾端的大颗粒,得到比较好的结果,这个是其他设备无法达到的。

查询相关资料,发现白蛋白纳米粒制备好后,需要通过冻干机制成粉末,这样才能够长时间的保存,所以在制备过程中,时间过长或者温度过高都会导致样品的损坏。采用PSI-20这种制备方法避免这样情况的发生。微射流是一种动态的高压均质化过程,其产生的液体速度为400 m/s,并对固体颗粒施加高剪切速率(>107 s−1)并且这些剪切速率比传统的基于转子或其他均质技术的剪切速率高几个数量级。它很容易通过平行添加微通道进行扩展,从实验型/中试型PSI-20到生产型PSI-infinity,能够保证100%的放大生产,并且由于infinity的先进理念,使得大批量紫杉醇白蛋白生产成为了可能。


沪ICP备18015790号

上海奥法美嘉公司 / 意大利PSI高压微射流均质机