快速膜乳化法制备荧光探针PLGA纳米粒及体内外研究(1)
[摘要] 采用快速膜乳化法制备了粒径均一的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米粒，对其载药特性和体内分布进行研究。以平均粒径和PDI为指标，通过单因素实验考察了膜孔径、过膜次数、过膜压力、油水比和聚乙烯醇(PVA)浓度对快速膜乳化法制备纳米粒的影响，空白纳米粒的优化条件为膜孔径 1 μm，过膜压力1 150 kPa，油水比1∶5，PVA质量浓度 20 g·L-1，过膜3次，得到空白纳米粒的平均粒径为332.6 nm，PDI为0.010。采用激光共聚焦技术对其结构特点进行模拟研究，在此基础之上，将荧光探针包载于纳米粒中，采用小动物活体成像技术研究纳米粒的体内靶向性。体外模拟研究表明，荧光物质均匀分布于微球内，体内研究表明该粒子具有较好的肝、脾靶向性。
[关键词] 快速膜乳化;聚乳酸-羟基乙酸共聚物;纳米粒;工艺优选;荧光探针;靶向
[收稿日期] 2014-09-02
[基金项目] 国家自然科学基金项目(81072749，81303230，30873450，30873449);江苏省抗肿瘤验方研究与产业化工程实验室开放课题;南京中医药大学校级创新团队项目;江苏省高校优势学科建设工程项目
, 百拇医药
[通信作者] *郭立玮，E-mail： guoliwei815@126.com;*朱华旭，E-mail：huaxu72@126.com
[作者简介] 胡涛，硕士研究生，E-mail： hutao0420@126.com
荧光探针可用于微球结构识别[1]、药物运输过程、细胞屏障跨越方式、药物释放过程等的观测研究，其出现大大促进了药物新剂型研究的迅速发展[2]。纳米粒(nanoparticles，NP)是抗肿瘤药物及其他药物的良好载体，尤其是以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为材料制备的纳米粒，因其良好的生物相容性和生物可降解性而得到了广泛研究[3]。荧光探针常被包载于微粒给药系统内，进行给药系统的体外结构研究、体内示踪、细胞摄取及转运机制研究[4-7]，传统方法制备的微粒其粒径分布较宽，而较宽的粒径分布难以获得良好的靶向性和重复性。快速膜乳化技术利用较高压力使预乳液通过尺寸均一的微孔膜，使其被破碎成粒径小、分布更窄的液滴[8-9]，其制备的粒子均一可控。本实验利用快速膜乳化法制备包载尼罗红荧光探针的微球，并采用激光共聚焦技术研究微球结构特点。在此基础之上，用快速膜乳化法制备包载DiR荧光探针纳米粒，采用小动物活体成像技术研究纳米粒的肝、脾靶向性，以期为肝、脾荧光探针造影成像[10]和体内示踪提供参考。
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1 材料
快速膜乳化装置(自制，装置见图1);SPG膜(日本SPG Technology公司，亲水性，膜长12.5 cm);DF-101S型智能集热恒温加热磁力搅拌器(河南省予华仪器有限公司);I-6型冷冻干燥机(德国Ehrisa公司);AUW120D型1/10万电子天平(日本岛津);S-4800型场发射扫描电镜(日本日立公司);ZetasizerNano型马尔文激光粒度分析仪(英国马尔文仪器有限公司);Leica TCS-SP5 激光共聚焦显微镜(德国);小动物多光谱活体成像系统为Maestro 2(CRI，Woburn，MA，USA)，该系统主要由液晶可调谐滤光片和科研级电荷耦合器件(CCD)组成，液晶可调谐滤光片扫描范围 500～950 nm，扫描带宽、步进均为 10 nm，数据采集、光谱分离处理过程均由Maestro多光谱分析软件完成。
PLGA(LA-GA 50∶50，平均相对分子质量15 kDa，山东省医疗器械研究所);聚乙烯醇(PVA 1788，上海阿拉丁试剂有限公司);尼罗红(Nile red，美国Sigma-Aldrich公司);DiR(美国AAT Bioquest公司);醋酸乙酯(EA，上海国药);无水乙醇(分析纯，中国医药集团上海试剂公司);丙酮(分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司)。
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图1 快速膜乳化装置及乳液制备示意图
Fig.1 Schematic diagram of miniature apparatus and principle of premix membrane emulsification
SPF级BALB/c裸鼠，6～8周龄，18～20 g，合格证号SCXK(沪)2012-0006，上海杰思捷实验动物有限公司，实验前24 h禁食不禁水。
2 方法
2.1 快速膜乳化法制备 PLGA 纳米粒[8-9]
将 PLGA 溶于醋酸乙酯中作为油相(过 0.45 μm 微孔滤膜除去不溶物)，一定浓度的 PVA水溶液作为水相(使用前过 0.45 μm 微孔滤膜)，水相加入油相，均质乳化制备成油/水(O/W)型预乳液(12 000 r·min-1，45 s)。将其倒入快速膜乳化装置中，在一定的氮气压力下反复过膜，在过膜后的乳液中加入6倍体积 0.5% PVA水溶液以萃取其中的醋酸乙酯，常温下磁力搅拌 6 h，离心(16 000 r·min-1，10 min)，用蒸馏水洗涤纳米粒 3 次，冷冻干燥，即得 PLGA空白纳米粒。包载DiR纳米粒的制备：与空白纳米粒制备相同，只是在有机相中加入适量DiR。
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2.2 不同方法制备PLGA纳米粒比较研究[11]
二元溶剂分散法制备PLGA纳米粒：将PLGA溶于丙酮和无水乙醇混合溶液，过0.45 μm微孔滤膜除去不溶物，将上述有机相在磁力搅拌下，使用0.4 mm注射器针头，以一定速度滴入PVA溶液(使用前过0.45 μm微孔滤膜)中，磁力搅拌 10 min，将产物经旋转真空蒸发除去有机溶剂，经0.8 μm微孔滤膜过滤，离心水洗，冷冻干燥，即得纳米粒。
超声法制备PLGA纳米粒：将PLGA溶于醋酸乙酯作为油相(过0.45 μm微孔滤膜除去不溶物)，一定浓度的PVA水溶液(使用前过0.45 μm微孔滤膜)作为水相，将水相加入油相中，超声(500 W，3 min)乳化制备成油/水(O/W)乳液，在乳液中加入6倍体积 0.5% PVA 水溶液以萃取其中的醋酸乙酯，常温下磁力搅拌 6 h，离心水洗，冷冻干燥，即得纳米粒。, 百拇医药(胡涛 石飞燕 潘林梅 朱华旭 郭立玮)
[关键词] 快速膜乳化;聚乳酸-羟基乙酸共聚物;纳米粒;工艺优选;荧光探针;靶向
[收稿日期] 2014-09-02
[基金项目] 国家自然科学基金项目(81072749，81303230，30873450，30873449);江苏省抗肿瘤验方研究与产业化工程实验室开放课题;南京中医药大学校级创新团队项目;江苏省高校优势学科建设工程项目
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[通信作者] *郭立玮，E-mail： guoliwei815@126.com;*朱华旭，E-mail：huaxu72@126.com
[作者简介] 胡涛，硕士研究生，E-mail： hutao0420@126.com
荧光探针可用于微球结构识别[1]、药物运输过程、细胞屏障跨越方式、药物释放过程等的观测研究，其出现大大促进了药物新剂型研究的迅速发展[2]。纳米粒(nanoparticles，NP)是抗肿瘤药物及其他药物的良好载体，尤其是以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为材料制备的纳米粒，因其良好的生物相容性和生物可降解性而得到了广泛研究[3]。荧光探针常被包载于微粒给药系统内，进行给药系统的体外结构研究、体内示踪、细胞摄取及转运机制研究[4-7]，传统方法制备的微粒其粒径分布较宽，而较宽的粒径分布难以获得良好的靶向性和重复性。快速膜乳化技术利用较高压力使预乳液通过尺寸均一的微孔膜，使其被破碎成粒径小、分布更窄的液滴[8-9]，其制备的粒子均一可控。本实验利用快速膜乳化法制备包载尼罗红荧光探针的微球，并采用激光共聚焦技术研究微球结构特点。在此基础之上，用快速膜乳化法制备包载DiR荧光探针纳米粒，采用小动物活体成像技术研究纳米粒的肝、脾靶向性，以期为肝、脾荧光探针造影成像[10]和体内示踪提供参考。
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1 材料
快速膜乳化装置(自制，装置见图1);SPG膜(日本SPG Technology公司，亲水性，膜长12.5 cm);DF-101S型智能集热恒温加热磁力搅拌器(河南省予华仪器有限公司);I-6型冷冻干燥机(德国Ehrisa公司);AUW120D型1/10万电子天平(日本岛津);S-4800型场发射扫描电镜(日本日立公司);ZetasizerNano型马尔文激光粒度分析仪(英国马尔文仪器有限公司);Leica TCS-SP5 激光共聚焦显微镜(德国);小动物多光谱活体成像系统为Maestro 2(CRI，Woburn，MA，USA)，该系统主要由液晶可调谐滤光片和科研级电荷耦合器件(CCD)组成，液晶可调谐滤光片扫描范围 500～950 nm，扫描带宽、步进均为 10 nm，数据采集、光谱分离处理过程均由Maestro多光谱分析软件完成。
PLGA(LA-GA 50∶50，平均相对分子质量15 kDa，山东省医疗器械研究所);聚乙烯醇(PVA 1788，上海阿拉丁试剂有限公司);尼罗红(Nile red，美国Sigma-Aldrich公司);DiR(美国AAT Bioquest公司);醋酸乙酯(EA，上海国药);无水乙醇(分析纯，中国医药集团上海试剂公司);丙酮(分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司)。
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图1 快速膜乳化装置及乳液制备示意图
Fig.1 Schematic diagram of miniature apparatus and principle of premix membrane emulsification
SPF级BALB/c裸鼠，6～8周龄，18～20 g，合格证号SCXK(沪)2012-0006，上海杰思捷实验动物有限公司，实验前24 h禁食不禁水。
2 方法
2.1 快速膜乳化法制备 PLGA 纳米粒[8-9]
将 PLGA 溶于醋酸乙酯中作为油相(过 0.45 μm 微孔滤膜除去不溶物)，一定浓度的 PVA水溶液作为水相(使用前过 0.45 μm 微孔滤膜)，水相加入油相，均质乳化制备成油/水(O/W)型预乳液(12 000 r·min-1，45 s)。将其倒入快速膜乳化装置中，在一定的氮气压力下反复过膜，在过膜后的乳液中加入6倍体积 0.5% PVA水溶液以萃取其中的醋酸乙酯，常温下磁力搅拌 6 h，离心(16 000 r·min-1，10 min)，用蒸馏水洗涤纳米粒 3 次，冷冻干燥，即得 PLGA空白纳米粒。包载DiR纳米粒的制备：与空白纳米粒制备相同，只是在有机相中加入适量DiR。
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2.2 不同方法制备PLGA纳米粒比较研究[11]
二元溶剂分散法制备PLGA纳米粒：将PLGA溶于丙酮和无水乙醇混合溶液，过0.45 μm微孔滤膜除去不溶物，将上述有机相在磁力搅拌下，使用0.4 mm注射器针头，以一定速度滴入PVA溶液(使用前过0.45 μm微孔滤膜)中，磁力搅拌 10 min，将产物经旋转真空蒸发除去有机溶剂，经0.8 μm微孔滤膜过滤，离心水洗，冷冻干燥，即得纳米粒。
超声法制备PLGA纳米粒：将PLGA溶于醋酸乙酯作为油相(过0.45 μm微孔滤膜除去不溶物)，一定浓度的PVA水溶液(使用前过0.45 μm微孔滤膜)作为水相，将水相加入油相中，超声(500 W，3 min)乳化制备成油/水(O/W)乳液，在乳液中加入6倍体积 0.5% PVA 水溶液以萃取其中的醋酸乙酯，常温下磁力搅拌 6 h，离心水洗，冷冻干燥，即得纳米粒。, 百拇医药(胡涛 石飞燕 潘林梅 朱华旭 郭立玮)