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高压微射流技术在纳米制剂制备中的应用

作者:www.willnano.com 日期:2023-03-30 点击:840
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利用高压微射流法改性药物已成为热点。高压微射流技术具有安全无污染、处理时间短、操作简单并且适用于工业化生产的优势,能够制备粒径小且粒度分布均匀的药物,从而达到增效减毒的目的。与传统的药物制剂相比,纳米制剂具有粒径小、比表面积大等特性,可显著增大药物尤其是难溶性药物的饱和溶解度和溶出速度、增强疗效及靶向性、提高生物利用度及吸收稳定性、减少药物用量及降低不良反应。是目前医药领域研究的热点。

制备纳米药物通常采用自上而下法(top down)或自下而上法(bottom up)。“自上而下”是指通过机械手段将大的药物颗粒粉碎成小的药物颗粒,常见的有球磨法、声法、高压均质法等。“自下而上”是指将药物溶解在一种溶剂中,用另一种含有稳定剂的反溶剂将药物粒子进行沉淀,常见的有蒸发沉淀法、临界萃取法等。

高压均质法有两种均质类型,一种是高压微射流法,即将大颗粒药物分散于水溶液或其他溶剂( 如氯仿) 中,在高达4000 bar 的压力下悬液先通过“Y”形腔,两股液流高速( > 1 000 m·s - 1 ) 相向碰撞,通过撞击力、剪切力及气穴产生粒度均匀的纳米粒。

另一种是活塞-狭缝式均质法,即在100 ~ 2 000 bar 的压力作用下,含大颗粒药物的混悬液通过5 ~ 20 μm 的狭缝,生成均匀分散的纳米粒。两种方法的比较如表1所示。

两种均质方法的比较.png

高压微射流装备的结构高压微射流装备主要由进料罐、单向阀、液压泵、增压器、压力表、交互容腔、辅助容腔、回流过滤器、热交换器和出料口构成。交互容腔和辅助容腔组成物料反应器,对物料粉碎起关键作用。物料反应器的材质金刚石,其具有坚硬、不易磨损、耐腐蚀等特性,可用于高硬度药物。液压泵内的增压柱塞采用氧化锆陶瓷,具有耐磨损、耐腐蚀且不易产生静电。其结构原理如图1所示。

微射流结构.png

高压微射流技术在药剂领域的应用广泛,其主要作用就是减小与均一粒径。处理过程的影响因素包括以下三点:处理压力,循环次数,药物本身的性质。通常来讲,利用微射流技术得到纳米混悬液及纳米乳两种类型,但与其它技术连用,可得到稳定均一的纳米乳,脂质体,纳米粒,多孔微球等多种药物剂型。

1.纳米乳

纳米乳纳米乳是热力学不稳定体系,形成需要外加能量,,其粒径通常在20 ~ 200 nm。表面活性剂的种类和用量是纳米乳稳定性的关键。微射流能在较短时间内提供体系所需能量并获得粒径较小,性质稳定的均匀乳剂,故在国内外纳米乳剂领域研究中被广泛应用。Siah 等(doi: 10.1016/j.ultsonch.2012.04.005)将声法和高压微射流法比较制备阿司匹林纳米乳,处理压力为200 bar,处理10 次,载有阿司匹林纳米乳的黏度为3.98 cP,平均粒径为( 146.1 ± 1.528) nm,粒度分布均匀,适用于制剂领域。

 2.脂质体

脂质体的制备方法很多,如薄膜分散法,乙醇注入法等但是多数不适合大规模、连续化生产。高压微射流均质法不仅克服了以上的缺点,而且达到更高的效果。Barnadas-Rodríguez (doi10.1016/s0378-5173(00)00661-x)利用高压微射流装备制备一系列的磷脂脂质体。压力0.4MPa 下处理9 次,得到平均粒径为(39 ± 7) nm、峰宽为(15 ± 4) nm 的脂质体; 压力0.2 MPa 下处理1 次,得到平均粒径(319 ± 6) nm,峰宽为( 83.2 ±13.4) nm 的脂质体。

3. 纳米混悬液

纳米混悬液是利用少量的表面活性剂作为稳定剂,将难溶性药物均匀分散在分散介质中所形成的一种热力学不稳定,但动力学稳定的制剂体系。其药物粒子的粒径通常在1000nm以下。Liu 等(doi: 10.1166/jbn.2011.1330 )利用沉淀-声法和沉淀-微流化法两种方法制备联苯双酯纳米混悬液,并对其体外表征进行研究。在压力为23 300 psi 下,处理10 次,得到分散均一的纳米制剂。

高压微射流技术是集物理、化学、工程学、和生物技术于一体的多学科交叉的新兴技术。该技术可以与喷雾干燥法、薄膜分散法、乳化法、蒸发沉淀法等技术联合使用,能制备粒径小且粒度分布窄而均匀的药物粒子。一般来说,随着处理压力增强,处理次数增多,粒径减小,分散稳定性增强。目前在制备小分子纳米药物制剂,中药制剂,生物大分子药物制剂中均有应用。其操作简单,处理时间短,易于工艺放大的优势被各药企与研究机构青睐,具有广阔的发展前景。

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高压均质机.png