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袁1231金虫 (小有名气)
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如何根据磷脂的浓度及脂质体的大小估计脂质体的个数
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jinlin
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一、脂质体的分离 适当化学结构的亲脂性药物是镶嵌在双层膜内而被包裹在脂质体中，其包封率取决于所用脂质的浓度。在这种情况下，包封率可达到90％，就不一定要除去未包裹药物。但是对水溶性药物而言，被包裹的药物仅是总量中的一部分，就必须从脂质体悬液中除去未包裹药物。由于脂质体比被包裹的药物分子要大得多，因此可利用它们的不同大小来分离除去未包裹的药物，这些方法有凝胶过滤柱层析法，渗析法等；若被包裹的物质是蛋白质或DNA，或者未被包裹的药物可能形成较大的聚结物，则可利用它们与脂质体浮力、密度的不同而采用诸如离心等方法进行分离。 (一)柱层析法 凝胶渗透层析技术广泛用于从脂质体悬液中分离除去未包裹药物，也可用于对悬液中的脂质体大小分组，这一技术在实验室中很有效且快速。在大规模生产上，虽然也可用凝胶过滤来纯化，但技术较困难且价格昂贵。另外，脂质体被洗脱介质稀释后可能需要增加浓缩步骤。 柱层析填料常用葡聚糖如Sephadex G-50，其步骤与常规方法一致。但必须指出：①在葡聚糖表面存在着能与脂质体膜结合并相互作用的微小部位。虽然这种作用并不影响脂质体在凝胶柱上的流动特征，但仍可导致少量脂质的损失，使膜的不稳定性增加，从而导致膜渗透性的改变及包裹物质的渗漏。这种现象在脂质浓度较低的情况下特别应予注意，一般可通过加大脂质体样品上柱量或用空脂质体预先将柱子饱和来解决。通常使用20mg脂质制成的小单层脂质体可饱和10g凝胶；②若凝胶颗粒太细，较大的脂质体可能被滞留在凝胶柱上，因此对多层脂质体宜选用中粗级的凝胶(粒径大小为50～150µm)，而对小单层脂质体则可用任何级别的凝胶。 (二)渗析法 此法是最简单的也是最常用的除去未包裹药物的方法(大分子化合物除外)。它不需要复杂的技术，也无须昂贵的仪器，且能够扩大生产。通过不断改换渗析介质可除去所有的游离药物。但是此法很费时，一般在室温条件下，要除去95％以上的游离药物至少需要更换三次渗析介质，时间在10～24h以上。此外，渗析介质的渗透强度应与脂质体悬液一致，否则在渗析中就会改变脂质体悬液的体积，且可能引起包裹物质的渗漏。 (三)离心法 在不同的离心力下离心是分离除去不同种类脂质体中游离药物的有效方法。为了完全除去游离药物，常常需重复悬浮和多次离心。使脂质体下沉所需的离心力取决于脂质体的大小，在某种程度上还取决于混悬液的絮凝状态。如果脂质体小且分布窄，就需要高速离心及冰冻条件。低速(2000～4000r／min)离心只能使大脂质体沉降。 显然，对于大量脂质体利用高速冰冻离心是极其耗能和昂贵的，因此此法不适于分离小脂质体。对于比较大的脂质体，低速离心可缩短操作时间并且可同时将较稀的脂质体悬液浓缩到所需浓度。为了避免脂质体遭到破坏，必须注意保证重复混悬介质的渗透压与脂质体悬液的渗透压相一致。 二、脂质体包封率的测定 (一)百分包封率的测定 显然，在考查包裹物质在生物体内的行为之前必须测定该物质在脂质体中的量，采用上述方法分离除去未包入脂质体中的游离物质，就可利用下式计算出百分包封率(Encapsulation percentage。EN％) EN％=(1一Cf／Ct)×100％ 式中，Cf为游离药物的量；Ct为脂质体悬液中药物的总量。 这里再介绍两种快速、用量少且适应性广的分离游离物质并测定EN％的方法。 1．微型柱离心法(minicolumn centrifugation method) 取一塑料注射针筒，填上过滤膜作衬片，装入用生理盐水溶胀的Sephadex G-50，再将针筒置一离心管中低速离心(2000r／min，3min)除去多余的生理盐水，此时，凝胶柱变干并可能与针筒内壁分离，精确定量加入脂质体样品，注意勿滴入柱床边缘，离心(2000r／min，3min)使脂质体进入离心管中，待测。再在凝胶柱上加入少量生理盐水，依上法离心，此次离心液中可能不再有脂质体或仍含有少量，这主要取决于脂质体的大小及组成，但游离药物在此过程中因葡聚糖吸附而不会被离出，然后可在凝胶柱上再加生理盐水，离心使柱干，此时游离药物被洗脱进入离心液中，反复几次，直至全部游离药物均从柱子上离心洗脱下来，分别测定包封药物及游离药物浓度，就可计算出EN％。 微型柱离心法的优点是脂质体悬液几乎没有被稀释，对于实验室小规模的试验，可较好地用来分离除去未包裹药物和快速地测定包封率。 2．鱼精蛋白凝聚法(protamine aggregation) 此法可用于任何组成的脂质体，如中性或带负电荷的脂质体。方法如下： 取0.1ml脂质体悬液于10ml锥形离心管中，加入0.1ml鱼精蛋白溶液(10mg／ml)，搅匀，静置3min，再加3ml生理盐水，在室温条件下离心，吸取2ml上清液，测定游离药物的浓度。将剩余上清液弃去，沉淀物以0.6ml 10％ Triton X-100重新混悬，使脂质体膜材溶解，再补充生理盐水至总体积为3.2ml，测定包封药物的浓度，就可方便地算出EN％。 (二)包裹容积的测定 包裹容积(entrapped volume)是指制成的脂质体相对于每毫克磷脂所占的内水相的体积，一般以微升(µl)表示。包裹容积的计算可通过测定包裹在脂质体内药物的总量来推测。假设在脂质体内水性介质中药物的浓度与开始制备时所用的药物浓度一样，经分离除去未包裹药物后没有物质从脂质体中渗漏出来，则很容易计算。但是在许多情况下，这样的假设往往不能成立。例如用二次乳化法制备脂质体时，在干燥除去有机溶剂时内水相可能也会失去；另外由于内外渗透压的差异，水分子可以进入或逸出脂质体，因此测定内部容积最好的办法是直接测定水的量。例如利用具有光谱性的液体代替内相介质，利用核磁共振法(NMR)测定，然后测出水的量。将脂质体在高速离心(200000g，6h)下沉降成为紧密的沉淀，小心除尽上清液，将沉淀物以D20(deuterium oxide)重新混悬，由于膜对于水的渗透性使整个体系中H20和D20很快达到平衡，取出少量用于磷脂量测定，剩余部分可作水的NMR扫描，峰高与D20中含水浓度成正比，与标准溶液对照即可求得水的量，从而计算出脂质体的包裹容积。 三、脂质体的稳定性 脂质体在放置过程中可能发生多种不同的变化。如磷脂质会氧化和水解，生成短链的磷脂，并在膜中形成具溶解性的衍生物；另外脂质体还可发生凝聚、融合等物理变化，从而导致包裹物质的渗漏。因此脂质体制剂若要发展为产品应市，必须在贮藏期间具有良好的稳定性；在体内到达靶组织之前或发挥其缓释作用之前亦须保持一定的大小及完整性。已证明脂质体在血液中比较稳定，但随磷脂的化学性质、胆固醇的比例和脂质体的大小、双分子层的数目等的不同，脂质体在体内的稳定性也会有所不同。但若在贮存过程中，药物从脂质体迅速渗漏，则必将限制脂质体的应用价值。 (一)化学稳定性 脂质体组分磷脂的氧化降解应在制备时即加以防止，可采用一些措施尽可能地降低氧化程度，例如，使用新鲜提纯的磷脂和新鲜蒸馏的溶剂，尽量避免高温，并在充氮和无氧的条件下完成制备过程，最后将脂质体贮存于惰性环境等。 在膜材组成中加入抗氧剂也是一种有效的方法。目前常用的抗氧剂是α-生育酚，为一种无毒的食用脂质。据认为蛋卵磷脂的氧化分解可因α-生育酚的加入大大减缓。另一可选择的降低氧化程度的方法是使用饱和磷脂代替不饱和磷脂，在天然来源的磷脂中，其不饱和度随植物、蛋黄、哺乳动物依次增加，对于蛋黄磷脂，不饱和度取决于动物的饲料及所用的提纯方法。 但是，无论是不饱和还是饱和磷脂，在脂质体的水性悬液中，都可能水解而形成溶血磷脂和脂肪酸，溶血磷脂进一步水解而形成甘油磷脂和脂肪酸，甘油和磷酸之间的酯键很难水解，所以不产生游离的磷酸和甘油。精制天然豆磷脂在脂质体水性悬液中的水解动力学已有研究。结果表明，豆磷脂的水解主要受H+和OH+的催化作用，在pH6.5左右水解速率最小。体系中加入缓冲离子如醋酸、枸橼酸和缓血酸铵也可轻度增加豆磷脂的水解。 (二)物理稳定性 脂质体中包裹药物的渗漏和凝聚、融合成大的团块等物理稳定性问题是脂质体研究工作中的一大难题。一些研究表明，小单层脂质体在贮存中体积增大，药物渗漏与脂质成分及包裹药物的性质有关。由中性磷脂制备的脂质体的凝聚主要是由于范德华力相互作用所致，可在膜材中加入少量负电荷磷脂(如10％PA或PG)来克服。在膜材中加入微量的1,3-二乙酰-2-磷脂酰胆碱也可以阻止较小脂质体的融合。 较大的脂质体在制备方法适当的条件下一般不发生融合，而小于40nm的小单层脂质体由于膜的曲率大，易于发生融合，特别在相变温度时更易发生。 采用前体脂质体等重建脂质体的方法可以较好地避免脂质体在贮存中发生的化学和物理变化。重建脂质体有以下三种类型：含药或不含药的干脂质膜；含药或不含药的冻干脂质混合物：含药冻干脂质体。对于干脂质膜或冻干脂质混合物，重建时所获得的药物包封率是有限的，特别是对亲水性药物的包封率常常不高，悬液中含有较多的游离药物，实际应成价值不大。对于具有适当结构的亲脂性药物，重建产品可达到较满意的包封率，但在重建过程中所需的条件，例如搅拌程度和方法，要求在高出常温下超声处理等，实际应用不甚方便。 对于亲水性药物，可选择含药冻干脂质体这一重建形式，有报道在冰冻过程中若加入亲水性聚合物，如葡聚糖能产生自由流动能，利于冻干脂质体在水性介质中重建。例如当含有胰岛素的冻干脂质体用这种方法处理时，其重建后的包封率可达原来的70％，即在冰冻和重建过程中胰岛素的渗漏率大约为30％。如果包裹的是低分子量药物，渗漏率可能更高些。但是，这种技术为保证脂质体制剂在贮存中的稳定性提供了一个有效的方法。 四、脂质体大小的测定 脂质体的大小将影响脂质体在体内的处置，也是脂质体重要的质量指标之一。测定脂质体大小的方法有激光扫描法，电子显微镜法或库尔特粒度分析法。无疑，电镜测定法最为准确。因为人们可以直接观察每一个脂质体，并获得各个大小范围内脂质体外形的精确信息。但是要观察大量脂质体样本非常费时。相反．激光扫描法非常简单且操作快速，但仅能测出脂质体的平均性质。与之类似，采用库尔特粒度分析仪也可测出脂质体的大小分布，但后二种方法均难以描述更精细的结构。 五、脂质体的成分分析 (一)磷脂质的分析 1．含量测定 直接精确测定磷脂质浓度比较困难，因为干燥磷脂中总含有一定量的残留溶剂或其它杂质磷脂，因此最广泛使用的测定磷脂的方法是非直接法，例如含磷量的测定。对于制备脂质体的大多数磷脂而言，每摩尔磷脂均含1mol磷，仅有个别例外，如每摩尔心磷脂含有2mol磷。因此样品中磷脂的浓度可通过测定磷含量来计算。这里介绍二种磷测定法。 (1)Bartlett法 将磷脂的有机磷酸解成无机磷后，加入钼酸铵使之转化成磷钼酸，磷钼酸可用萘磺酸铵定量还原为蓝色，蓝色的强度由分光光度法测定，与标准品(如磷酸二氢钾)对照即可计算出含磷量。该法灵敏度较高且重现性好，但若样品中含有少量无机磷则会干扰测定。 (2)Stewart法 当脂质体混悬于磷酸盐缓冲液中，此时宜采用Stewart法。该法是利用磷脂在有机溶剂中与亚铁硫氰酸铵形成有色复合物，而不受无机磷存在的影响进行测定。在计算时，使用一与磷脂结构有关的转换因子将吸收值换算成磷脂毫克数，该因子随磷脂头基不同而异。也可利用磷脂标准液绘制标准曲线来计算。因此该法不适于测定含有未知磷脂的混合物。特别须指出的是，该法不能用于甘油磷脂的测定，若脂质体中含有卵磷脂和甘油磷脂，则可用该法对前者定量，再通过Bartlett法测定总的磷脂，就可计算出甘油磷脂的量。 2．磷脂质的薄层层析 薄层层析是检查磷脂质纯度的主要手段。与所有的层析法一样，磷脂质的薄层层析也是利用磷脂在液态有机相中对亲水性固定相有不同的亲和性，当液相在固定相展开时，不同的磷脂具有不同的保留时间，可根据亲水性的强弱改变展开剂的组成，从而改变磷脂在两相中的分配系数。最常用的固定相是硅胶，展开剂则常用含有氯仿的溶剂。如①氯仿：甲醇：水：(65：25：4 V／V)；②氯仿：甲醇：水：氨水(65：35：2.5：2.5 V／V)；③氯仿：丙酮：甲醇：醋酸：水(6：8：2：2：1 V／V)；④乙酸乙酯：环己烷(1：1 V／V)等。最常用的显色剂为碘，也可用50％的硫酸 - 甲醇液或重铬酸钾液显色。 (三)磷脂氧化程度 1．磷脂的氧化 磷脂脂肪酸的氧化主要是由于游离基的作用。在电磁波辐射或者微量游离金属离子的催化下。脂肪酸碳链上首先脱去一个氢原子形成游离基，进而与空气中的氧发生连锁反应。含有双键的碳链更易受影响，因此聚合不饱和磷脂特别容易氧化降解。在含有单个或多个不饱和脂肪酸的脂质混合物中，磷脂的氧化分成三个阶段进行：①单个双键的偶合；②过氧化物的形成；③形成乙醛及链断裂。 值得注意的是，在无氧情况下仍会发生游离基反应导致双重或三重偶合的形成，但不产生过氧化物。另外，降解的最后一步过程要消耗偶合双键，因此在最终降解产物增加的同时，笫一步的降解产物将会减少。故很难用一种试验方法评估磷脂的氧化程度，甚至即使应用几个不同试验仍仅能大致估计氧化过程相对速率大小。 2．氧化指数的测定 氧化指数是用来检测游离基偶合的指标，因为氧化偶合后的磷脂在230nm左右具有紫外吸收峰而有别于未氧化磷脂。 国内有人提出作为制备脂质体膜材的卵磷脂，其氧化指数应控制在0.2以下，测定方法是，将磷脂溶于无水乙醇，配成一定浓度的澄明溶液，分别测定在波长233nm及215nm吸收值。按下式计算： 氧化指数 = A233nm／A215nm 3．过氧化物的测定 卵磷脂氧化产生丙二醛及溶血磷脂等。丙二醛(MDA)在酸性条件下可与硫巴比妥酸(TBA)反应，生成一种红色染料(TBA-Pigment) 该化合物在波长535nm处有特异吸收，吸收值的大小即反映磷脂的氧化程度。有人对丙二醛量与溶血之间的关系进行了研究，实验证明，当每毫升含卵磷脂的生理盐水中丙二醛含量超过2.3µg时，在37℃放置1～2h即产生溶血。 除上述方法可估计磷脂的氧化程度外，根据聚合不饱和脂肪酸链在氧化最后阶段发生断裂或缩短，也可用气 - 液色谱法了解这些酰基链的变化。 (四)胆固醇的分析 与磷脂质类似，胆固醇的纯度及其氧化产物可用气 - 液色谱法进行检测。另外，由于胆固醇不论是游离型还是酯化型都能与含高氯酸铁的乙酸乙酯和硫酸试剂反应生成铁复合物，在波长610nm处有紫外吸收，采用标准胆固醇溶液对照，就可计算出胆固醇的量。 六、脂质体的灭菌 许多研究论文都认为脂质体不宜用加热灭菌的办法，且对各类辐射及各种化学灭菌剂也敏感，所以只能使用过滤灭菌或采用无菌操作法进行制备。这也是影响脂质体广泛应用于临床的一个重要原因。 近年来，国内有人采用100℃ 30min湿热灭菌法获得成功，灭菌前后脂质体的形态及大小均无明显的变化，渗漏率约为5％。另有人采用辐射灭菌法，即用60钴发出的γ射线，对三磷酸腺苷脂质体和甲氨蝶呤脂质体作辐射灭菌，照射剂量为15～20kGy，无菌试验结果均由试验前的阳性转为阴性。脂质体粒径灭菌前后无显著变化。灭菌所致渗漏率较小。 灭菌方法的实用性可能与混悬介质种类、磷脂组成及纯度等有关。采用121℃加热20min灭菌处理几种脂质体，发现在生理盐水中脂质体发生凝聚，而在等渗糖溶液和多羟基化合物溶液中不发生凝聚。加热灭菌后，具有较高的过氧化物值的含蛋卵磷脂的分散液稍变黄，改用具低过氧化物值的蛋卵磷脂、氢化蛋卵磷脂或DPPC则无此变化。在中性pH时充入氮气也可阻止颜色变化，但加入α-生育酚无效。经0.4µm膜过滤的由蛋卵磷脂组成的脂质体的大小变小。在这一变化中，介质的类型也有明显影响。加热灭菌期间，包裹有羧基荧光素阴离子的负电荷脂质体(PC／chol／PG)发生渗漏，而使用正电荷脂质体(PC／chol／十八胺)不仅在加热灭菌期间不发生渗漏，且可贮存很长时间不渗漏。 |
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袁1231
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