【原创】砂磨机制备纳米药物应用浅析


来源:中国粉体网   青黎

[导读]  目前适合制备纳米药物的方法主要可以归纳为两类:“自上而下”和“自下而上”的技术。

中国粉体网讯  纳米制剂的高比表面积、表面易修饰性等特点赋予了其不同较高水平的生物学活性,具有对生物层屏蔽透过性、组织分布选择性、药物产生有效控制、膜传递机理改变活性等。与传统制剂比较,纳米药物清除率较低、靶向输药至病灶组织等优势,可以有效增强药品的医疗有效性和减少毒副作用。纳米药物在人体的转运、分布、产生均与其效果有关,是影响药物临床效果的关键问题。随着纳米技术的不断发展,纳米药物因其靶向、高效、低毒等特性,被广泛应用于各种重大恶性疾病的治疗,并成为当下研究热点。


纳米药物


纳米药物是指直接将原料药物加工制成的纳米粒,或是以高分子纳米粒、纳米球、纳米囊等为载体,与药物以一定方式结合在一起后制成的药物,其粒径在100~500 nm之间。纳米药物具有许多优点,如稳定性好、对胃肠刺激性小、毒副作用小、生物利用度高、具有靶向性和缓释功能等,一直是各国研究的热点。


纳米药物制备


纳米药物的制备方法很多,有机械粉碎、气相沉积等物理制备技术,也有液相反应、气相沉积等化学制备技术。目前适合制备纳米药物的方法主要可以归纳为两类:“自上而下”和“自下而上”的技术。自下而上方法是利用药物从分子状态生长为纳米级尺寸颗粒的原理来构建纳米制剂,主要包括微沉淀法和溶剂蒸发法。相比之下,自上而下方法则是将大颗粒破碎成小颗粒得到纳米制剂,主要包括高压均质法和介质研磨法等方法。亚微乳、脂质体等一般均可采用高压均质法制备。介质研磨法分为湿法研磨和干法研磨,且湿磨研磨优于干法研磨,因为它能更有效的获得纳米晶体。目前,大多数上市产品都是使用砂磨机制备。


砂磨机制备纳米药物


由于药物微粉化的传统设备不能用于制备纳米药物,如胶体磨或气流磨等。气流粉碎机制得的药物粉体粒径一般在0.1~20μm,其中仅有很小一部分是纳米级的。然而,使用砂磨机研磨足够的时间后,能够制得纳米混悬液。根据定义,纳米混悬液是纳米尺寸范围内的药物晶体,通常是由药物、稳定剂(聚合物或表面活性剂)和介质(通常是水)组成的均匀分散体系,其中药物颗粒粒度通常小于1µm(最常见的在200和500nm之间)。近年来纳米混悬液逐渐成为研究的热点,用于提高难溶性药物溶解度。


砂磨机主要以摩擦、剪切、碰撞作为粉磨的有效方式,是目前适用物料粒径最广泛、先进性最强、研磨效率最高的研磨设备之一,单位体积的能量密度最大,结合高质量的冷却系统和自动控制体系,可完成浆料的连续研磨和连续出料,很大程度上提高了砂磨机的生产效率。


砂磨机的结构由研磨室,铣削电动机和再循环室组成。研磨室装有研磨珠,研磨室可以是静止的,研磨珠由搅拌器搅动;或者,整个研磨室做复杂运动,带动研磨珠运动。研究证明,较小尺寸的研磨珠能有效增加药物颗粒和珠子之间的碰撞频率,有助于产生粒径更小的纳米药物颗粒。


在生产过程中,药物粗粉置于含表面活性剂/稳定剂的溶液中,经高速搅拌得到粗混悬液。然后其经砂磨机研磨,固体颗粒粒径逐渐减小至纳米级别,得到纳米混悬液。


其中,产品细度主要由两个基本参数决定———应力强度和接触点数目。应力强度取决于研磨珠动能,能量足够高才能达到研磨效果。接触点数目决定了材料和研磨珠作用的次数,接触点数目足够多时产品才能达到良好的粒径分布。为增加接触点数目,可采用更小的研磨珠。根据经验,产品粒子大小可达研磨珠大小的1/1000。一般使用100~200μm大小的研磨珠制备纳米粒较简单,较易规模化生产,同时成本也较低。


研磨实验数据表明,研磨时间越长,混悬液中药物的颗粒分散的越均匀,药物的粒径越小。研究发现药物颗粒的尺寸在初始阶段快速减小可归因于较大药物颗粒中存在更多裂纹和晶体缺陷,这些裂纹和晶体缺陷相对容易断裂破碎。随着时间的逐渐增加,药物的粒径继续下降但减小速度明显变慢,直到药物的粒径达到一个平稳状态。


影响砂磨机研磨效率因素


(1)砂磨机转子的形状构造:在砂磨机运行过程中,转子的形状构造对研磨效率有着较大的影响。
(2)砂磨机转子的速度:转子的转速是影响研磨效率的重要因子,在卧式研磨机中,介质球直径、转子转速、时间之间具有相应的联系,一般情况下,研磨时间与转子的速度成反比的关系,转子的转速越大,所需要的研磨时间就越短。
(3)研磨介质的类型:在砂磨机研磨过程中,介质选取十分重要,对研磨效率起决定性的作用。
(4)还有研磨介质的尺寸、研磨工艺等因素。


小结:


 纳米药物克服了一些传统药物存在的缺陷和无法解决的问题,并且在药物制剂研究领域取得了一些成果。纳米混悬液被认为可广泛应用于改良难溶性药物的溶出。砂磨机由于能很好的控制粒径,且具有环境污染小、设备结构简单、维修方便等优点被广泛应用于制药领域。随着纳米技术的不断发展,合理运用砂磨技术能有效促进药物制剂技术的发展。


参考来源:
左希敏.新型纳米药物组合法制备及其制剂研究
蔡霞,等:纳米药物制备工艺与设备研究进展
李怡燃,周慧晶等.纳米药物在体动力学转运特性研究设备综述
秦治国.新型纳米无定形药物制备及其稳定性研究
中国粉体网.砂磨机研磨效率的影响因素有哪些?


(中国粉体网编辑整理/青黎)


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