原位凝膠劑的研究概況

韓勝男，李喜香 ，閆治攀，張志瑞

1 甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2 甘肅省中醫(yī)院

原位凝膠是一種新型給藥系統(tǒng)，其與用藥部位接觸前呈液態(tài)，與用藥部位接觸后立即發(fā)生相轉(zhuǎn)變，由液態(tài)轉(zhuǎn)化成半固體狀。其區(qū)別于親水凝膠，由傳統(tǒng)凝膠劑開(kāi)發(fā)而來(lái)。具有生物相容性好、用藥部位滯留時(shí)間長(zhǎng)、良好的藥物緩控釋性、制備工藝簡(jiǎn)單、給藥方便等特點(diǎn)。原位凝膠劑不僅可用于皮膚給藥，還可用于眼部、鼻腔、口腔、陰道、直腸、肌內(nèi)給藥等［1］。

1 原位凝膠制備工藝

高分子材料基質(zhì)與周?chē)h(huán)境（溫度、pH、離子強(qiáng)度）發(fā)生反應(yīng)后，利用基質(zhì)在生理?xiàng)l件下（pH7.4、溫度 36℃，Na+、k+、Ca2+等離子）發(fā)生擴(kuò)散狀態(tài)或結(jié)構(gòu)的可逆反應(yīng)，完成液體與半固體間的相互轉(zhuǎn)變［2］。按膠凝原理分類，原位凝膠可分為3種，溫度敏感型、離子敏感型及pH敏感型。

1.1 溫度敏感型藥物的釋放與溫度變化相關(guān)，低臨界溶解溫度（lower critical solution temperature，LCST）是臨界點(diǎn)，周?chē)鷾囟鹊陀谠撆R界溫度呈液態(tài)，高于則呈半固體狀態(tài)。即原先呈現(xiàn)液態(tài)（20～25℃），接觸體液（35～37℃）時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)變。有眼用、腔道用、牙周用等，體內(nèi)外均適用，是目前研究最多的一種原位凝膠，常見(jiàn)的有泊洛沙姆、殼聚糖、聚N-異丙基丙烯酰胺等基質(zhì)材料［3］。

1.1.1 泊洛沙姆 一種以聚氧乙烯（polyoxyethylene，PEO）和聚氧丙烯（polypropylene oxide，PPO）交替連接而成的非離子型高分子聚合物。很多因素會(huì)影響泊洛沙姆分子的膠凝性質(zhì)，決定性因素是其分子中PPO（親油基）、PEO（親水基）的相對(duì)比例，通過(guò)調(diào)節(jié)兩種嵌段的比例，可以有效改變相關(guān)的膠凝性質(zhì)參數(shù)，獲得性能更佳的原位凝膠基質(zhì)材料。如P407 和P188，后綴數(shù)字表明泊洛沙姆的平均分子質(zhì)量和分子中PEO 嵌段所占的比例［4］。黃平情等［5］以泊洛沙姆 407 和 188 為基質(zhì)，附加劑選擇透明質(zhì)酸鈉和羧甲基纖維素鈉，制備原位凝膠滴眼劑。以基質(zhì)和附加劑用量為考察因素，以外觀、黏度為考察指標(biāo)，應(yīng)用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化處方，結(jié)果20.81%泊洛沙姆407、3.46%泊洛沙姆188，0.02%透明質(zhì)酸鈉，0.10%羧甲基纖維素鈉為最佳處方。藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)表明原位凝膠制劑滴眼給藥后，在家兔眼表滯留時(shí)間為25 min左右，為普通滴眼劑的 5 倍。RENCBER 等［6］研究開(kāi)發(fā)克霉唑（clotrimazole，CLO）黏膜粘附原位凝膠制劑，治療陰道念珠菌病，以泊洛沙姆407 和188 的混合物為基質(zhì)，考察因素為泊洛沙姆和羥丙基甲基纖維素的濃度，凝膠制備完后，測(cè)定膠凝溫度/時(shí)間，黏度，機(jī)械，黏膜粘附性，鋪展性和流變性質(zhì)，體外釋放行為和抗暈染活性等指標(biāo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用20%PLX 407，10%PLX 188 和 0.5%HPMC 制備的凝膠適合于陰道給予CLO，且具有合適的凝膠特性，在陰道保留良好。

1.1.2 殼聚糖 殼聚糖是制備水溶性凝膠的首選材料。其分子內(nèi)存在大量氨基，故只溶解在無(wú)水甲酸或濃無(wú)機(jī)酸等酸性溶液中。殼聚糖水溶液具有溫敏凝膠的特性，根據(jù)殼聚糖分子的組成特性，其在凝膠過(guò)程中可發(fā)生解離，所以氫鍵和水之間的相互作用必須嚴(yán)格控制，才能保證其發(fā)生預(yù)期的溫敏膠凝特性［4］。陳奮等［7］制備溫度敏感型原位凝膠-平陽(yáng)霉素殼聚糖，以殼聚糖、甘油磷酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水浴振蕩速度、載藥量為因素，體外釋放為考察指標(biāo)制備原位凝膠，結(jié)果在10%甘油磷酸鈉、2%殼聚糖條件下載藥量達(dá)到20 mg/10 mL，證明該條件為最佳條件，流變學(xué)結(jié)果顯示，藥物釋放療程達(dá)10 天以上，總共釋藥量達(dá)85%。平陽(yáng)霉素原位凝膠體外結(jié)果顯示具有緩釋效果且可作栓塞用。姜瓊［8］研究作為傷口敷料用的殼聚糖制備工藝，以原料和附加劑濃度為因素，膠凝化時(shí)間、皮膚粘附性能和溶解性能為考察指標(biāo)，最后選擇了濃度為10%的聚乙二醇原酸酯活性酯與濃度為3%的羧甲基殼聚糖，參數(shù)為2∶8，并進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，凝膠各項(xiàng)指標(biāo)符合要求且療效好。

1.1.3 聚N-異丙基丙烯酰胺 聚N-異丙基丙烯酰胺是一種不可生物降解的水溶性分子，在水中的LCST 約為32℃。吳瑕等［9］制備嵌段聚合物聚（N-異丙基丙烯酰胺），用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法（atom transfer radical polymerization，ATRP）制備。聚合物在溫度高于LCST（36℃）和pH=7.4的水溶液中可形成球狀膠束，特點(diǎn)是對(duì)溫度敏感。動(dòng)態(tài)光散射（dynamic light scattering，DLS）結(jié)果表明聚合物膠束能有效負(fù)載阿霉素（doxorubicin，DOX），藥物緩慢釋放長(zhǎng)達(dá)72 h，在藥物釋放領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。郭棟梁［10］制備N(xiāo)-異丙基丙烯酰胺凝膠體系，基質(zhì)選用N-異丙基丙烯酰胺、高嶺土和丙烯酸，相變溫度及靈敏度取決于親水和疏水基團(tuán)的比例。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在水浴60℃條件下，N-異丙基丙烯酰胺0.4 g，高嶺土6 g時(shí)凝膠性能最好且吸水率明顯高于其他條件下制備的凝膠。

1.2 離子敏感型膠凝化來(lái)源于水溶液，與一定濃度的一價(jià)或二價(jià)金屬陽(yáng)離子（人淚液、鼻液中有Na+、k+、Ca2+等離子）相遇，形成的是半固體凝膠。大家熟知的高分子材料有海藻酸鈉、結(jié)冷膠等［11］。

1.2.1 海藻酸鈉 海藻酸鈉是一種陰離子型共聚物，優(yōu)點(diǎn)是生物相容性好、易于獲得、易于膠凝化，而且該材料制備的原位凝膠毒性低、親水性好，所以對(duì)其研究頗多。李維超［12］研究基質(zhì)為海藻酸鈉利巴韋林離子敏感型原位凝膠，確定考察因素為羥苯乙酯、氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，考察指標(biāo)為藥物釋放度，結(jié)果最優(yōu)處方為0.3 g 羥苯乙酯，8.6g 氯化鈉，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其能有效提高患者依從性，不僅能提高生物可用度和治療效果，而且具有較好的緩釋作用。王軍等［13］以基質(zhì)海藻酸鈉和增粘劑羥丙基甲基纖維素的濃度為因素，以藥效學(xué)為指標(biāo)，完成離子敏感型原位凝膠的制備，藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)證明海藻酸鈉和羥丙基甲基纖維素分別在1%和2%條件下制備的凝膠效果較傳統(tǒng)滴眼液好，可延長(zhǎng)縮瞳作用。

1.2.2 結(jié)冷膠 結(jié)冷膠是一種新型的微生物多糖，近年來(lái)，由于結(jié)冷膠對(duì)陽(yáng)離子敏感而發(fā)生溶液-凝膠轉(zhuǎn)變的特性，在制藥領(lǐng)域備受關(guān)注。PATHEN等［14］以結(jié)冷膠和羥丙甲纖維素（黏附劑）濃度為考察因素，結(jié)果0.4%的結(jié)冷膠和0.1%羥丙甲纖維素配方下的原位凝膠能延長(zhǎng)鹽酸氮卓斯汀在鼻內(nèi)的停留時(shí)間。卓玉娟［15］采用正交法研制辛芷原位凝膠，考察因素為附加劑濃度，評(píng)價(jià)指標(biāo)為歐前胡素的透膜量，優(yōu)化處方結(jié)果為30%丙二醇和5%聚乙二醇，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示慢性鼻炎模型大鼠的癥狀好轉(zhuǎn)，鼻黏膜無(wú)明顯刺激性反應(yīng)。劉粵疆等［18］制備苦參堿眼用原位凝膠，基質(zhì)選用結(jié)冷膠，海藻酸鈉作為增黏劑，采用單因素考察法篩選處方，考察基質(zhì)濃度、不同溫度、離子強(qiáng)度、剪切速率對(duì)膠凝的影響，以黏度和膠凝能力為評(píng)價(jià)指標(biāo)確定處方，剪切速率增加，黏度下降；離子強(qiáng)度增加，黏度先升后降，結(jié)果1%苦參堿、5%甘露醇、0.2%結(jié)冷膠、0.6%海藻酸鈉制備的凝膠性能最優(yōu)，藥效學(xué)結(jié)果顯示離子敏感型苦參堿原位凝膠在體內(nèi)作用時(shí)間長(zhǎng)，生物可用度高。

1.3 pH敏感型高分子骨架在人體酸堿pH值發(fā)生變化時(shí)，從周?chē)h(huán)境接受或釋放質(zhì)子，電離作用是發(fā)生膠凝的關(guān)鍵，該類型凝膠在釋放藥物時(shí)有緩釋效果［17］。常用的高分子材料為卡波姆。

1.3.1 卡波姆 卡波姆是一種水溶性凝膠基質(zhì)材料，綜合性能良好?？ú酚龅剿畷r(shí)濃度會(huì)增加，黏度會(huì)隨著濃度增加而增加，增加到一定程度會(huì)發(fā)生膠凝化。周?chē)h(huán)境pH 值與卡波姆黏度呈正比關(guān)系，pH 值增大時(shí)，黏度增大，因此可通過(guò)濃度變化或加堿來(lái)調(diào)節(jié)黏度［18］。趙玉娜等［19］研究眼用原位凝膠，卡波姆作為基質(zhì)，羥丙基甲基纖維素作為增稠劑，考察因素為基質(zhì)和增稠劑用量，以成品的黏度、膠凝程度等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定其制備工藝。最終卡波姆和HPMC 用量分別為3 g/L 和10 g/L 條件下所制備的凝膠，在非生理?xiàng)l件下呈流動(dòng)狀態(tài)，生理?xiàng)l件下能形成在淚液中作用時(shí)間長(zhǎng)且生物可用度高的高黏度凝膠。宋逍等［20］制備鴉膽子油鼻用原位凝膠時(shí)選用的基質(zhì)是卡波姆934，以黏度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用磁力攪拌法制備，采用半透膜透析法探討體外釋放行為，結(jié)果0.5%卡波姆作為基質(zhì)制得的鼻用凝膠按線性動(dòng)力學(xué)模型釋放。

1.4 復(fù)合型兩種及以上的制劑結(jié)合起來(lái)制備的原位凝膠稱為復(fù)合型原位凝膠，主要有新型的微粒給藥系統(tǒng)，如微乳、納米微粒、包合物、脂質(zhì)體等，目的是提高藥物穩(wěn)定性和溶解性，減少刺激性，達(dá)到緩控釋作用等［21］。薛鴻嬌等［22］優(yōu)化蒿甲醚口服微乳原位凝膠的處方，以流動(dòng)性和凝膠特性為指標(biāo)篩選水相，以溶解度、相溶性、制劑穩(wěn)定性和黏附性為考察指標(biāo)來(lái)確定處方組分，篩選結(jié)束后確定蒿甲醚-三乙酸甘油酯-聚氧乙烯蓖麻油-二乙二醇單乙基醚-0.3%結(jié)冷膠-0.1%低黏度海藻酸鈉（0.5∶4.5∶5∶5∶8∶5）為最佳處方，蒿甲醚制備成微乳原位凝膠能增加溶解度，且在胃部凝膠性能良好，黏度適宜，能有效延長(zhǎng)蒿甲醚的胃滯留時(shí)間，適合口服給藥。袁玉霞［23］采用星點(diǎn)法篩選表面活性劑、油相的種類和比例，以粒徑大小為指標(biāo)，復(fù)方消痔納米乳原位凝膠的處方為P407 133 g、P188 18 g 時(shí)，符合一級(jí)釋放過(guò)程。SWAIN等［25］研究治療牙周炎的鹽酸莫西沙星的藥物原位凝膠的制備工藝。使用溫度敏感（泊洛沙姆407），離子敏感（結(jié)冷膠）和pH敏感（卡波姆934）聚合物制備藥物制劑。以基質(zhì)的濃度為考察因素，以外觀、pH、可注射性、藥物含量、澄清度、體外膠凝能力為考察指標(biāo)。結(jié)冷膠的聚合物溶液采用熱法制備，泊洛沙姆407 的聚合物溶液采用冷法制備，結(jié)果含有19.072%w/v 泊洛沙姆407 和0.245%w/v結(jié)冷膠的制劑治療牙周炎效果好。

2 原位凝膠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

建立原位凝膠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)能夠保證該新型制劑的穩(wěn)定性和安全性。原位凝膠的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)除了外觀、pH、物理及化學(xué)穩(wěn)定性，還包括藥物含量、膠凝溫度、體外溶蝕度和體外釋放度等。

2.1 藥物含量藥物含量是凝膠質(zhì)量?jī)?yōu)劣的關(guān)鍵。李希等［25］建立大川芎鼻用原位凝膠劑的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為有效控制藥品內(nèi)在質(zhì)量對(duì)處方中天麻、川芎進(jìn)行薄層色譜鑒別，并將制劑中的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)天麻素和阿魏酸的含量進(jìn)行高效液相測(cè)定，結(jié)果含量穩(wěn)定并符合要求。袁玉霞［23］對(duì)野菊花、丹參進(jìn)行薄層鑒別并通過(guò)高效液相色譜法，對(duì)丹參、苦參、野菊花的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果藥物含量穩(wěn)定。歐陽(yáng)伸雨［26］采用HPLC 法測(cè)定了凝膠中特比萘芬的含量，成功繪制了含量標(biāo)準(zhǔn)曲線，藥物含量穩(wěn)定性良好，表明制備方法可靠，能控制藥物含量，成功制備出復(fù)方陰道炎納米乳原位凝膠。

2.2 膠凝溫度常用的測(cè)溫度方法有磁力攪拌法、傾斜法、流變學(xué)法。劉媛媛［27］采用的是磁力攪拌法，具體操作：取10 mL 西林瓶，放入5 mL 待測(cè)物，插入溫度計(jì)，加入磁力攪拌子，西林瓶進(jìn)行水浴，緩慢升高水浴溫度，將西林瓶?jī)A斜90°觀察溶液是否流動(dòng)，當(dāng)凝膠溶液不流動(dòng)時(shí)，該狀態(tài)下的溫度為膠凝化溫度，人眼部生理特征的目標(biāo)值為32～36℃，結(jié)果3 批樣品的實(shí)測(cè)值為（3.6±0.3）℃，與預(yù)測(cè)值33.3℃相似，模型預(yù)測(cè)性良好。袁佳敏等［28］采用傾斜法，具體步驟為西林瓶中放入5 mL待測(cè)物，用膠塞作西林瓶蓋，膠塞中插入精密溫度計(jì)，開(kāi)啟水浴鍋，每升高1℃放入恒溫器中恒溫10 min，15 s 一個(gè)間隔45℃傾斜西林瓶，膠凝溫度即凝膠呈現(xiàn)半固體狀態(tài)時(shí)溫度計(jì)的讀數(shù)。流變學(xué)法采用黏度計(jì)或流變儀，隨著溫度升高，黏度值發(fā)生變化，當(dāng)黏度值發(fā)生突變時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度即為凝膠溫度，該方法準(zhǔn)確度較高［29］。陳倩倩等［30］采用流變學(xué)法測(cè)定鹽酸布替萘芬的凝膠性質(zhì)，用穩(wěn)態(tài)剪切和動(dòng)態(tài)振蕩評(píng)價(jià)其流變特性，結(jié)果隨著剪切速度的增加，黏度下降，說(shuō)明觸變性較小的假塑性流體具有較好的流變特性。

2.3 膠凝時(shí)間成凝性決定給藥劑量的準(zhǔn)確性，膠凝時(shí)間越短，藥物流失越慢，發(fā)生突釋反應(yīng)的可能性越小。徐偉娜等［31］研究溫敏型凝膠的膠凝所消耗的時(shí)間，試管中放入5 mL 凝膠，進(jìn)行37℃恒溫水浴，觀察樣品狀態(tài)的變化，記錄樣品達(dá)到膠凝溫度所需的時(shí)間約為90 s，給藥后，在較短時(shí)間，發(fā)揮其溫敏特性成為半固體凝膠狀態(tài)，凝膠不易溢出體外。汪珊等［32］測(cè)定膠凝時(shí)間，在西林瓶中放入凝膠進(jìn)行37℃水浴，把西林瓶?jī)A斜60°時(shí)凝膠不流動(dòng)即為膠凝，結(jié)果膠凝時(shí)間為（1.8±0.2）min，說(shuō)明該凝膠可注射給藥。

2.4 體外溶蝕度和體外釋放度藥物的開(kāi)釋速度和時(shí)間影響藥效進(jìn)程，運(yùn)用某些方法熟知藥物開(kāi)釋的規(guī)律，就可以控制藥物釋放來(lái)達(dá)到想要的治療效果。李燕等［33］采用無(wú)膜溶蝕模型，造體內(nèi)環(huán)境模型來(lái)考察凝膠溶蝕，對(duì)參黃陰道用溫敏原位凝膠釋放機(jī)制進(jìn)行研究，藥物釋放曲線顯示藥物累積釋放量和凝膠的累積溶蝕量成正比，符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)。趙玉娜等［19］考察pH 敏感型眼用原位凝膠體外釋放效果，取2 mL西林瓶，放入氯霉素凝膠1.0 mL，將西林瓶放入溶出杯中，釋放介質(zhì)選用人工淚液，結(jié)果體外釋放具有良好的緩釋性。盧朝成等［34］研究了泊洛沙姆 407 和 188 制備的凝膠的體外溶蝕度和體外釋放度特性，結(jié)果6 h內(nèi)累積溶蝕度和釋放度分別達(dá)到92.11%和95.42%，表明凝膠釋放方式為溶蝕，釋放過(guò)程符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)特征。江敏等［35］采用Franz 擴(kuò)散池法評(píng)價(jià)松果菊苷脂質(zhì)體體外釋放度，釋放介質(zhì)為生理鹽水，結(jié)果優(yōu)化后的最佳處方釋放結(jié)果符合Higuchi 方程。

2.5 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)包括藥動(dòng)學(xué)、藥效學(xué)及生物可用度研究。何文等［36］研究天麻素鼻用原位凝膠的藥動(dòng)學(xué)參變量，選用大鼠造鼻腔模型，實(shí)驗(yàn)組大鼠鼻腔給予天麻素凝膠，對(duì)照組注射天麻素注射液，給藥完成后處死大鼠并取兩組大鼠血液和腦組織，采用HPLC 法測(cè)定天麻素含量，繪制藥時(shí)曲線，結(jié)果實(shí)驗(yàn)組藥時(shí)曲線下面積顯著增加，平均只留時(shí)間增加了2 倍，生物利用度顯著增加，所以天麻素溫敏原位凝膠較天麻素注射液能很好地發(fā)揮藥效。孫思雨［37］研究鹽酸安妥沙星眼用凝膠的藥效學(xué)，建立家兔結(jié)膜和角膜炎模型，家兔給藥后觀察病原體指標(biāo)，結(jié)果有良好的抗菌效果。徐彥［38］對(duì)復(fù)合川芎嗪溫敏原位凝膠進(jìn)行了抗腹腔黏連的相容性和藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)，相容性結(jié)果顯示，小鼠腹腔內(nèi)無(wú)排異反應(yīng)，表明可腹腔內(nèi)使用，藥效學(xué)進(jìn)行腹腔黏連評(píng)分和免疫組化分析，結(jié)果低劑量原位凝膠效果最佳。

2.6 局部毒性及刺激性考察徐玉紅等［39］研究甲硝唑原位凝膠的毒性和刺激性，家兔給藥后無(wú)明顯的局部毒性反應(yīng)，陰道刺激性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)陰道細(xì)胞形態(tài)無(wú)異常發(fā)展趨勢(shì)，無(wú)陰道刺激性。閆智慧等［40］考察天麻素溫敏原位凝膠作用于蟾蜍口腔的纖毛毒性，作用于大鼠的鼻黏膜刺激性，結(jié)果蟾蜍口腔纖毛運(yùn)動(dòng)無(wú)顯著性差異，大鼠服藥期間無(wú)打噴嚏現(xiàn)象，證明天麻素溫敏原位凝膠安全性高。

3 小結(jié)

原位凝膠有很多優(yōu)點(diǎn)，但距離臨床實(shí)際應(yīng)用還有一段距離，一方面是基質(zhì)的刺激性和毒性還未十分明確，另一方面是其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還未統(tǒng)一，所以國(guó)內(nèi)外應(yīng)加大研究力度，盡快達(dá)成原位凝膠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)共識(shí)，以期更多的原位凝膠劑能夠成功研發(fā)上市使廣大患者受益。