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浅谈兽药包合技术的应用研究

   日期:2016-03-02     评论:    

包合技术也就是包被技术,是指一种分子被包藏于另一种分子的空穴结构内,形成包合物(inclusion compound)技术,这种包合物是由主分子(host molecules)和客分子(guest molecules)两种组分组成,主分子即是包合材料,具有较大的空穴结构,足以将客分子(药物)容纳在内,形成分子囊(molecular capsules)。

    1987年C.J.Pederson、D.J.Cram和J.M.Lehn联合获得诺贝尔化学奖以来,包合技术越来越被人们熟悉和重视。在欧洲,可包衣的药物固体制剂主要是西药,其主要成分是高效、味苦、避光、稳定性差、刺激性强的化学药。

    一、包合技术的优势

    可提高药物稳定性。一些药物对光、热、空气敏感,包合后可延缓药物的氧化和水解,达到提高药物稳定性的目的;

    液体药物微粉化。对药物进行包合后可得到包合固体,具有固体的优点;

    防止挥发性成分挥发,如挥发油的包合物,提高产品质量;

    遮盖药物的不良气味、口味,改善口感,降低药物刺激性、毒副作用和增加动物用药的顺应性;

    防治配伍变化,屏蔽消化道内各种消化酶对药物分子的各种生化分解,最大限度的保证药物有限成分充分利用;

    调节释放速率、实现缓控释释放,提高药物生物利用度;

    控制药物的释放部位,如靶向制剂又称为靶向给药系统(targeting drugsystem,TDS),将药物输送到病灶的靶点,提高药效,降低剂量,降低毒副作用,提高药物的安全性、有效性和可靠性。

    此外,口服缓 (控 )释制剂能够降低血药浓度波动,减少给药次数,提高疗效,降低不良反应,而且使用方便,因此,越来越受到人们的广泛关注。

    二、常用的包合材料及方法

    (一)材料

    常用的包合材料有环糊精、纤维素、甘露醇、乳糖、蔗糖、蛋白质、核酸及薄膜衣材料等,其中的薄膜衣材料分为胃溶型、肠溶型和水不溶型,胃溶型薄膜衣材料有羟丙基甲基纤维素(HPMC)、.羟丙基纤维素(HPC)、丙烯酸树脂胃溶性(E,IV)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP);

    肠溶型则在胃中保持完整而在肠道内崩解或溶解,有邻苯二甲酸醋酸纤维素(CAP)、邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素(HPMCP)、邻苯二甲酸聚乙烯醇酯(PVAP)、苯乙烯马来酸共聚物(StyMA)、丙稀酸树脂肠溶性(L、S,I、II、III)和虫胶;

    水不溶型有乙基纤维素(EC)、醋酸纤维素、和丙稀酸树脂。不溶性(RL、RS);辅助物料如增塑剂可降低聚合物分子间的作用力,提高衣层柔韧性,增加其抗撞击强度。

    水溶性增塑剂如丙二醇、甘油、PEG。脂溶性增塑剂如柠檬酸三乙酯、甘油三醋酸酯、蓖麻油、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙酰化甘油酸酯等。遮光剂如二氧化钛。溶解包和材料溶剂有水、乙醇、甲醇、丙酮、异丙醇或混合溶剂。比如,乙基纤维素(EC)是纤维素链中的部分羟基被乙氧基取代的纤维素衍生物,是应用最广泛的水不溶性纤维素衍生物之一,在药剂中有多种用途,如:可用作黏合剂、薄膜包衣材料,亦可用作骨架材料制备多种类型的骨架型缓释制剂,用作混合材料膜制备包衣缓释制剂,用作包囊辅料制备缓释微囊,还可作为载体材料广泛地用于制备固体分散体等。近年来人们对EC缓释制剂进行了较深入的研究,均获得了令人满意的缓控释效果。

    (二)常用的包合技术方法

    常用的包合技术方法有饱和水溶液法、研磨法、超声波法、冷冻干燥法、喷雾干燥法、液-液或汽-液法。

    饱和水溶液法适合于易溶于水的药物和包合材料。药物为油时,包合材料药物为6:1,包合时间30分钟以上饱和效果最佳;

    研磨法是工业生产中常用的胶体磨,包合材料加2~5倍水研匀后加入药物制成糊状,低温干燥,洗涤,再干燥即得包合体;

    超声波法是将包合材料和药物在超声波冲击力下混合析出沉淀,洗涤,干燥后即得稳定的包合物;

    冷冻干燥法适用于受热过程中易分解且易溶于水的药物;

    喷雾干燥法适用于遇热较稳定、难溶性或疏水性药物。包合物验证的方法有X-射线衍射法、红外光谱法、核磁共振谱法、荧光光谱法、圆二色谱法、热分析法、薄层色谱法和紫外分光光度计。

    三、常见包合技术的应用研究

    (一)盐酸多西环素包合技术

    理化性质及药理特点  盐酸多西环素为四环素类抗生素,别名为盐酸强力霉素,性状为淡黄色至黄色结晶性粉末;无臭、味苦,在水中易溶,主要用于治疗猪革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌引起的大肠杆菌病、沙门氏菌病、巴氏杆菌病以及支原体引起的呼吸道疾病。内服吸收迅速,受食物影响较小,生物利用度高,在犊牛中的生物利用度为70%。有效血药浓度维持时间长,对组织渗透力强,分布广泛,易进入细胞内。蛋白结合率高,牛和猪均为93%,部分在肠内以螯合的形式灭活,肾排泄仅约25%,胆汁排泄少于5%,半衰期长,在四环素类抗生素中毒性最小。

    盐酸多西环素包合物的研究应用  将盐酸多西环素溶于水,邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素(HPMCP)溶于乙醇,盐酸多西环素溶液从喷雾干燥器的底部喷出,HPMCP溶液从喷雾干燥器顶端喷出,形成雾滴分散于热气流中,雾滴直径为10微米左右,由于比表面积大因此干燥时间为10秒左右,形成的包合物在喷雾干燥器的底部回收,物料被气流带出部分采用旋风分离器回收。形成的包合物可以加载体后直接分装,也可以制成颗粒后再包装。盐酸多西环素通过HPMCP包合后掩盖本身苦味,控制药物的释放部位是肠道,在肠道碱性条件下直达病灶而迅速发挥作用,而在胃中不易破坏和释放。

    包被后具备蔽光、蔽色、增厚或美观等优点,一些固体成分常被加入到包衣溶液或分散液中,二氧化钛、滑石粉以及一些色素是应用较多的固态物质。某些固体粒子有时能与聚合物形成类似于物理交联点的结构,分散薄膜内应力,有助于提高薄膜的机械强度。载体可以选择无水葡萄糖、乳糖、甘露醇等等,增加药物甜感改善口感增加沙粒感,增加常规用药的生物利用度,促进规模化养殖场仔猪和病猪的采食量,增加畜类用药的顺应性,促使机体快速恢复,杜绝常规用药带来的反胃、呕吐、影响采食量以及减少药物对胃刺激性等种种现象,从而解决了药物本身味苦和药效不易发挥的难题。

    (二)替米考星包合技术

    理化性质及药理特点   替米考星为大环内酯类抗生素,性状为白色至类白色粉末,在水中不溶,主要用于防治家畜由胸膜肺炎放线杆菌、巴氏杆菌、支原体等感染引起的肺炎。内服或皮下注射后吸收快,特点是组织穿透力强,分布容积大(大于2升/千克)。肺和乳中浓度高,半衰期可达1~2天,有效血药浓度维持时间长,对眼睛有刺激性,可引起过敏反应,避免直接接触。

    替米考星包合物的研究应用   由于替米考星不溶于水,对眼睛有刺激性和不应直接接触等不足,制备替米考星颗粒时在原料中加入乳糖、交联羧甲基纤维素钠(FMC)超级崩解剂、淀粉等混合均匀,再并将麦芽糖溶于水后喷洒湿法一步制粒,此外,还可以在颗粒外进行二次喷涂诱食剂或各种口味食用香精,65℃±2℃干燥3小时,16目筛整粒,分装即得替米考星颗粒。在包衣液中加入的可溶性成分和增塑剂、表面活性剂、致孔剂等降低薄膜衣的抗张强度但增加膜的伸长率,减小杨氏模量和玻璃化温度,有效地降低了内应力。所以总效应是降低了衣膜裂纹的发生率。

    可溶性成分的效果与其种类和用量有关。在乙基纤维素溶液中加入亲水性表面活性剂或疏水性表面活性剂,均降低膜的抗张强度和增加拉伸率。随着表面活性剂用量的增加,抗张力随之减小,伸长率逐渐增加。表面活性剂或增塑剂降低裂纹发生率的基本机理是小分子可溶性成分插入聚合物分子链间,增加其柔性和运动性,从而增加包合物包被的全面性和均匀性。双重包合后解决了药物对眼睛的刺激性,FMC携带药物进入家畜机体迅速崩解释放,使药效充分发挥提高生物利用度,增加了药物和机体亲和力,两次包合使药物全面包被,麦芽糖和乳糖改善了药物口感增加了家畜采食量和顺应性。

    (三)盐酸林可霉素包合技术

    理化性质及药理特点   盐酸林可霉素为林可胺类抗生素,其性状为白色结晶性粉末,有微臭或特殊臭、味苦。在水或甲醇中易溶,在乙醇中略溶,主要用于治疗革兰氏阳性菌和支原体感染。用作饲料添加剂时,可促进育肥猪生长,提高饲料利用率。动物内服吸收迅速但不完全,猪内服的生物利用度为20%~50%,大多数动物内服1小时达峰浓度。肌内注射吸收较慢,2~4小时达峰浓度。本品有较大的表观分布容积,动物的范围为1~1.3升/千克,广泛分布到各种体液、组织(包括骨骼),其中以肝、肾得浓度最高,组织药物浓度比血清高数倍。

    盐酸林可霉素包合物的研究应用   盐酸林可霉素味苦有特殊臭,在水中易溶,可促进育肥猪生长,提高饲料利用率,因此可用胃溶型薄膜衣材料羟丙基甲基纤维素(HPMC)进行包被,将HPMC溶于冷水中形成澄清的胶体溶液,二者用淀粉进行一步制粒,此外,还可以在颗粒外进行二次喷涂诱食剂或各种畜用奶香,60℃±5℃干燥3小时,16目筛整粒,分装即得。

    四、未来研究与展望

  关于通过包合技术来改变药物不良性质的报道很多,但真正进入工业化生产的包合物品种却不多,这主要与药物的包合率不高以及包合率虽高,但包合物不稳定等因素有关。由于药物和包合物的性质、疏水性和非疏水性的差异、中药提取组分多以及新型超分子主体的研究尚未研究全面,因此包合技术仍处于前期研究和基础研究阶段,随着新兽药新领域新产品和规模化养殖场的需求以及农业科技发展,包合技术包合产品的研究领域和市场开拓将计日可待并具有更强大的推广力。

 
 
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