【正文】 230 第 8 章 磁性納米載體 磁性納米粒（ Magic Nanomaterials）是指大小在納米尺度的磁性材料，如三氧化二鐵或四氧化三鐵的納米粒。 磁性納米粒經(jīng)過表面處理后，可以直接用于臨床的磁共振成像；磁性納米粒也可作為磁性介質(zhì)，與各種載體材料結(jié)合，制備成各種不同的磁導向給藥系統(tǒng)，如磁性微球（ Magic microspheres）、磁性微囊 (Magic capsules)、磁性納米球 (Magic nanospheres)、磁性納米粒 (Magic nanoparticles)、磁性脂質(zhì)體 (Magic liposomes)、磁性微乳 (Magic emulsions)等。其中磁性微球又包含磁性淀粉微球（ Magentic starch microspheres）、磁性白蛋白微球 (Magic albumin nanospheres)等 [1]，這些磁導向給藥系統(tǒng)可用于抗腫瘤等的靶向給藥 。 磁性納米粒和磁性微球還可進一步與抗體結(jié)合，制備成免疫磁性納米粒或免疫磁性微球，它們在臨床和生物醫(yī)藥學實驗中有很多應用，主要是用于細胞的分離，如用于清除血液中的癌細胞等。 為了討論方便，本章將磁性納米粒制備的上述各種給藥系統(tǒng)統(tǒng)稱為磁性納米載藥系統(tǒng)。 隨著納米科技的迅速發(fā)展，各種納米材料的研究日新月異，磁性納米粒的研究與應用也是如此。目前一些磁性納米粒和免疫磁性微球已經(jīng)成為產(chǎn)品。有的磁性載藥系統(tǒng)已進入臨床研究階段；有更多的磁性納米粒以及磁性載體系統(tǒng)正處于不同的試驗研究階段。可以設想，隨著納米科技的進展和納米生物新材料的不斷出現(xiàn)，磁性納米粒將給生物醫(yī)藥帶來新的變革和快速的發(fā)展。 下面對磁性納米粒、磁性納米載體（如磁性納米粒、磁性脂質(zhì)體等）的制備方法、質(zhì)量評價及其在醫(yī)藥領域 的應用等進行介紹。 磁性納米粒和磁性納米載體的制備方法 磁性納米粒的制備 制備用于藥物載體的磁性納米粒應考慮如下問題： ① 作為載體的骨架物質(zhì)在體內(nèi)能夠代謝，代謝產(chǎn)物無毒，并在一定時間內(nèi)經(jīng)皮膚、膽汁、腎等排出體外。 ② 磁性介質(zhì)粒子大小應合適，一般在 10nm~20nm 之間，最大不能超過 100nm。使得外磁場對其能夠產(chǎn)生足夠的吸引力，從而將其靶向于治療部位及其周圍組織。 ③ 在整個療程中鐵磁 性物質(zhì)的用量，不能超過貧血病人的常規(guī)補鐵總量。 ④ 遞送體系應該具有最大的生物兼容性（ Biopatibility）和最小的抗原性（ Antigenicity）。 ⑤ 系統(tǒng)應具有足夠的載藥能力（ Loading capacity），具有一定的機械強度和生物降解速度。在靶部位釋放藥物的速度適宜，保證在該部位能夠釋放出大部分藥物。 ⑥ 給藥途徑和劑型設計要合理，并且盡量避免網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)（ RES）的清除作用。 目前，制備磁性納米粒的方法很多，現(xiàn)就較常使用的方法列舉如下： 1．輻射聚合法 [2]： 利用前述制備的超細磁流體作為磁性介質(zhì)，采用輻射聚合法制備磁性納米粒。具體操作步驟如下： 231 向 磁流體中加入 十二烷基硫酸鈉、 丙烯酰胺、 甲叉雙丙烯酰胺，攪勻通氮氣后進行照射，總輻射劑量達 8000Gy 后向反應體系中補加 丙烯酰胺、 甲叉雙丙烯酰胺和 烯丙胺，繼續(xù)照射 8000Gy，用水反復洗滌?？刂茖嶒灄l件，可得到直徑不同的磁性納米?；虼判晕⑶颉? 2．熱固化法 [3] 載阿霉素磁性白蛋白納米粒是由阿霉素、磁性物質(zhì)（ Fe3O4）和白蛋白組成的平均粒徑為100nm~1000nm 的球形顆粒。其制備工藝流程如下：取人血清白蛋白 125mg， Fe3O4（顆粒直徑在10nm~20nm 之間） 36mg，純化鹽酸阿霉素 10mg，加入 蒸餾水充分混勻，然后將這三種物質(zhì)的混合液加入 30mL 棉籽油中，在 125w 的功率， 4℃條件下超聲混合 2min。取棉籽油 100mL 并加熱至 100℃ ~150℃之間，加熱后置于 1500rpm 的加熱振蕩器上，維持溫度進行振蕩，將超聲后的混懸液以（ 100177。 1）滴 /min 的速度滴入預熱振蕩的棉籽油中，振蕩加熱維持 10min，然后置于冰塊中冷卻至25℃ , 用 60mL 無水乙醚洗滌 4 次，磁性納米粒經(jīng)凍干，在 4℃儲存?zhèn)溆谩? 3．共沉淀法 石可瑜和常津等 [4， 5]采用共沉淀法制備葡聚糖磁性納米粒（ Dextran MNPs）。 將 Dextran T40 水溶液和含有 FeCl3? 6H2O 及 FeCl2? 4H2O 的水溶液混合均勻，攪拌下加入氨水溶液，加熱至 70℃反應 1h。反應產(chǎn)物冷卻后經(jīng)離心除去體系中的大粒子和聚集物，用 Sephacryl S300 凝膠柱進行分離，棄去非磁 性部分，磁性組分即 Dextran MNPs，用去離子水透析后凍干封存。還可以將所制得的 Dextran MNPs 進行羧甲基化處理制備羧甲基葡聚糖磁性納米粒（ CDM MNPs）。而后可以采用高碘酸鈉氧化Dextran MNPs 和 CDM MNPs，然后與 ADR（阿霉素）藥物分子通過 Schiffs’反應偶聯(lián)，制備 ADRCDM MNPs 和 ADRCDM MNPs，得到的載藥納米粒的平均直徑分別為 67nm 和 56nm。 CDM MNPs 和 Dextran MNPs 相比，粒子表面的羧甲基較羥基而言具有更好的親水性 能，而通過羧甲基化處理，磁性納米粒表面帶有一定的負電性，有利于抑制血液組分對它的調(diào)理作用，從而減少RES 的被動靶向作用，因而作為磁導向藥物載體，具有更好的表面性能。 此外制備普通納米粒的方法也可以借鑒用以制備磁性納米粒，只是在適當?shù)臅r候加入磁性納米粒。這些方法包括 [6]： ① 膠束聚合法（ Micell polymerization method）：就是將聚合物水溶性單體及藥物溶解于水中，與表面活性劑存在下經(jīng)攪拌分散至大量疏水介質(zhì)中（如正己烷），然后加入引發(fā)劑或在 γ 射線、 X射線、紫外光或可見光照射下發(fā)生聚合而得。 ② 乳化聚合法（ Emulsion polymerization method）：就是將含有葡聚糖或表面活性劑的酸性溶液中，機械攪拌下加入水不溶性單體如氰基丙烯酸烷烴酯（ Cyanoacrylate）而制得，其聚合機理是水中OH— 與氰基丙烯酸烷烴酯發(fā)生親核反應而聚合。 ③ 接口聚合（ Interfacial polymerization method）：就是將藥物與氰基丙烯酸烷烴酯溶于乙醚中 ，在攪拌下慢慢滴入含有表面活性劑的水溶液中而制得。 ④ 鹽析固化法（ Salting out coagulation method）：就是將藥物和包封材料如明膠溶于水中，在表面活性劑存在下，高速攪拌，徐徐加入鹽類沉淀劑（如硫酸鈉溶液）使鹽析，加少量溶劑化劑（ Resolving 232 agent）如乙醇、異丙醇等，至混濁剛消失，繼續(xù)攪拌并加入適量固化劑（如戊二醛水溶液）固化，經(jīng)過透析或經(jīng)葡聚糖凝膠柱除去鹽類而制成。 磁性脂質(zhì)體的制備 磁性脂質(zhì)體的研究 開始于二十世紀八十年代中后期。磁性脂質(zhì)體就是在脂質(zhì)體中摻入一定數(shù)量、一定粒徑的磁性納米粒制成的脂質(zhì)體。國外的報道較多，而國內(nèi)對這個領域中的研究還不夠深入。 制備脂質(zhì)體的方法原則都可用于制備磁性脂質(zhì)體。 1．薄膜分散法：磷脂與膽固醇等類脂質(zhì)及脂溶性藥物溶于氯仿（或其它有機溶劑）中，將該氯仿液于玻璃瓶中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā) ,使在玻璃瓶的內(nèi)壁上形成一薄膜；將水溶性藥物溶于磷酸鹽緩沖液中，加入玻璃瓶后不斷攪拌，即得。 2．注入法：將磷脂與膽固醇等類脂質(zhì)及脂溶性藥物溶入有機溶劑中（多用乙醚），該溶液經(jīng)注射器緩緩注入加熱至 50℃（并用磁力攪拌）的磷酸鹽緩沖溶液（或含水溶性藥物）中，不斷攪拌至乙醚除盡為止，即得大多孔脂質(zhì)體。將其混懸液通過高壓乳勻機兩次，所得成品大多為單室脂質(zhì)體，少量為多室脂質(zhì)體，粒徑絕大多數(shù)在 2μ m 以下。 3．超聲波分散法：水溶性藥物溶于磷酸鹽緩沖液，加入磷脂與膽固醇及脂溶性藥物成共溶于有機溶劑的溶液，攪拌蒸發(fā)除去有機溶劑，殘留液經(jīng)超聲波處理 ,然后分離出脂質(zhì)體。本法制備的大多為單室脂質(zhì)體。 4．冷凍干燥法：將類脂高度分散在水溶液中，冷凍干燥，然后再分散到含藥的水性介質(zhì)中，形成脂質(zhì)體。此法尤適用于過熱不穩(wěn)定的藥 物。另外，還可使用重建凍干法制備脂質(zhì)體，將類脂乙醇液與PBS 混合并制成空白脂質(zhì)體，滅菌、超聲波粉碎，加入藥物和凍結(jié)保護劑，冷凍干燥 ,即得。 5．凍融法：先制備未包封藥物的小單室脂質(zhì)體，在凍干前將待包封的藥物加入，在快速冷凍過程中，由于冰晶的形成，使形成的脂質(zhì)體膜破裂，形成冰晶的片層與破碎的膜同時存在，此狀態(tài)不穩(wěn)定，在緩慢融化過程中，暴露出的脂膜互相融合重新形成脂質(zhì)體。 6．逆相蒸發(fā)法：將磷脂等膜材溶于有機溶劑如氯仿、乙醚等，加入待包封藥物的水溶液進行短時超聲，直至形成穩(wěn)定的 W/O 型乳劑。然后減壓蒸發(fā)除去有機 溶劑，達到膠態(tài)后，滴加緩沖液，旋轉(zhuǎn)幫助器壁上的凝膠脫落，然后在減壓下繼續(xù)蒸發(fā)，制得水性混懸液，通過凝膠色譜法或超速離心法，除去未包封的藥物，即得到大單層脂質(zhì)體。此法適合于包裹水溶性藥物、大分子生物活性物質(zhì)。 7．復乳法：將少量水相與較多量的磷脂油相進行乳化（第 1 次）形成 W/O 的反相膠團，減壓除去部分溶劑，然后加較大量的水相進行乳化（第 2 次），形成 W/O/W 型復乳，減壓蒸發(fā)除去有機溶劑，即得脂質(zhì)體。 8．熔融法：將磷脂、表面活性劑加少量水相溶解，膽固醇熔融后與之混合，然后滴入 65℃左右的水相溶液中保溫制得。如 黃芪多糖脂質(zhì)體是用本法制備的。 9．表面活性劑處理法：脂質(zhì)薄膜、多層脂質(zhì)體或單層脂質(zhì)體與膽酸鹽、脫氧膽酸鹽等表面活性劑混合，通過離心法或凝膠過濾法或透析法除去表面活性劑，就可獲得中等大小的單層脂質(zhì)體。此法適合于制備脂溶性蛋白類藥物的脂質(zhì)體。另外，本法通過控制除去表面活性劑的操作條件，可以改變粒徑， 233 并可獲得高度均一粒徑的脂質(zhì)體。 10．離心法：通過反相膠團經(jīng)高速離心，從有機相、水透過接口而制得小單層脂質(zhì)體。當反相膠團經(jīng)過接口時，就披上第二層類脂外衣形成雙層膜。 此外，還有前體脂質(zhì)體法、鈣融合法、加壓擠 出法、 pH 梯度法、噴霧干燥法等。對磁性脂質(zhì)體的制備有兩種方法比較常用：即脂膜水化法（ lipid film hydration method）和反相蒸發(fā)法（ reverse phase evaporation method）。 1986 年 Hiroshi 等 [7]對磁性脂質(zhì)體作為藥物靶向載體進行了研究，采用的制備方法是脂膜水化法。將卵磷脂和α 維生素 E（ tocopherol）適量溶解于氯仿中，而 Fe3O4 納米粒則混懸于甲醇中，同時加入 14C膽固醇作為內(nèi)標物，將上述體系混合超聲分散，除去有機溶劑后形成含有 Fe3O4 納米材料的脂質(zhì)薄膜，而后加入含有 3H菊粉（ inulin）的 PBS 水化脂質(zhì)膜，經(jīng)柱分離得到了平均粒徑為 m的磁性脂質(zhì)體。但是上述方法對于 Fe3O4 的包載量僅為 133μ g/mL。 由于前述磁性介質(zhì)引入方法的改進，磁性納米脂質(zhì)體的制備工藝有了較大的提高。 1995 年 Ekapop等人 [8]就利用了 Meito Sangyo 公司（ Nagoya， Japan）生產(chǎn)的表面經(jīng)右旋糖酐修飾的磁性納米粒（ dextran magite，核心直徑為 5nm~10nm）作為磁性介質(zhì)，以 DPPC 為主要的磷脂材料 溶解于異丙醚：氯仿（ 1:1）的有機溶劑中，采用反相蒸發(fā)法制備了平均粒徑為（ 177。 ） μ m 的溫敏磁性脂質(zhì)體，并且對其體內(nèi)主動靶向性進行了深入的考察 [9]。 上述方法得到磁性脂質(zhì)體又可以選擇不同的脂質(zhì)材料制備成為磁性溫敏脂質(zhì)體。 磁性微球的制備 磁性微球可由磁性納米粒和高分子骨架材料制備而成。其中的高分子材料包括聚苯乙烯、硅烷、聚乙烯、聚丙烯酸、淀粉、葡聚糖、明膠、白蛋白、乙基纖維素等。有天然的也有合成的，可以單獨應用也可以合用作骨架材料。這些骨架材料應該性質(zhì)穩(wěn)定、強度較 高、無毒副作用。 制備磁性微球的方法可分為一步法和二步法：一步法是在成球前即加入磁性納米粒，成球時聚合物將其包裹于其中；二步法是先制備非磁性小球，然后通過處理使磁性材料進入其中 , 最后磁性納米粒以分散的形式存在于微球的骨架材料中。 一步法發(fā)展較早，有很多種方法，如以下幾種： ① 將磁性納米粒（如四氧化三鐵納米粒等）分散于水中，加入高分子聚合物的單體，再加入引發(fā)劑，在適當條件下引發(fā)聚合反應，使單體在四氧化三鐵納米粒的周圍聚合形成磁性微球 [10]。合成高分子 材料作為骨架的磁性微球多用此法制備。 ② 將磁性納米粒分散在高分子骨架材料的水溶液中，加入適當?shù)谋砻婊钚詣谝环N疏水性溶劑中乳化成為 W/O 型乳劑，用熱固化法或交聯(lián)固化法使高分子骨架材料固化成磁性微 球 [11]。以天然高分子材料為骨架的磁性微球多用此法制備。 ③ 首先在堿性溶液中沉淀 Fe2+和 Fe3+使成超順磁氧化鐵，然后用硅烷包衣成為微球。所制硅烷磁性微球可以分散在水性介質(zhì)中，而不會快速沉淀，可用磁場方便地進行回收。 ④ 將磁鐵礦本身作為（亞鐵一過硫酸）氧化一還原系統(tǒng)的一部分，聚合物可以完全包裹在磁鐵礦周圍。 234 聚合反應是由從磁鐵礦顆粒中擴散出來并通過對過硫酸的還原而成為自