真空冷冻干燥技术在微球方向的应用
时间：2024-10-17 阅读：514
冻干技术作为一种有效的保护干燥方法，广泛应用于制药、生物技术和材料科学领域，尤其是在微球制剂的制备中展现出优势。微球作为药物载体，能够实现药物的缓释或控释，提高药效并降低副作用。冻干技术在微球制备，特别是药物负载微球如PLGA（聚乳酸-羟基乙酸共聚物）微球和壳聚糖微球中的应用。
冻干过程对于控制水溶性大分子药物（如FITC标记的葡聚糖）从PLGA微球中的突释至关重要。通过冷冻和随后的干燥步骤，微球内部形成微孔通道，促进了包埋分子的快速扩散，导致释放增加。研究采用共聚焦显微镜分析了这一机制，并提出真空干燥相较于冷冻干燥能更有效地减少药物突释。对比了多种干燥方式对微球的药物释放行为进行优化。
干燥方法对药物释放曲线也有影响，在2019年的一项研究中比较了真空冷冻和真空干燥对利1培酮（Risperidone）负载的PLGA微球结构、形态及体外释放特性的不同影响。结果表明，冻干法制得的微球具有更高的孔隙率，进而导致了更快的药物释放速率。此研究强调了干燥工艺选择在精确调控药物释放曲线中的重要性。
1.减少用药剂量因为将药物随着载体被吸收在靶区周围，使靶区很快达到构所需的浓度，在其它部位分布量的相应的减少，因此可降低用药剂量。
2.口服后药物极大部分在局部作用相对地减少了药物对人体正常组织的副作用，特别降低对肝、脾、肾等造血和排泄系统的损害。
3.加速产生药效，提高疗效。
制备磁性微球的原料及成品必需符合以下技术要求:
1.载体的骨架物质同在体内能代谢，代谢产物应无毒，并在一定时间内排出体外。
2.微球中所含的不能生物降解的铁磁性粒粒子直径一般应在10-20 μm之间，不超过100 μm（供注射用的粒径应在1-3 μm以下，其间保持一定相斥力，不聚集成堆，不堵塞血管。在毛细血管内能均匀分布并扩散到靶区，产生疗效）。
3.具有良好的生物相溶性和最小的抗原性。
4.所含铁磁性物质，在定强度的体外磁场作用下，在大血管中不停留，而靶区毛细血管中停留。
5.具有转运足够量药物能力，而且有一定的机械强度和生物降解速度。释药速度适宜，保证在停靶区骨释放出大量药物。
国内报道5-Fu磁性微球载体的设计，口服后在体外应用磁场，使其附着在食道的癌变区，释放出5-Fu被癌组织吸收，用于治疗食管癌。这样可以用较小的剂量在靶区产生的较高的浓度，而身体的其它正常组织中药物浓度就相应降低，因此药物的毒副作用降低，并加速加强产生药效此外，强磁场也具有抑癌作用。
近期，由中东技术大学的研究团队在《生物技术和生物工程》杂志上发表的一篇论文中，提出了一种创新方法：利用脱细胞脂肪组织基质（DAT）涂层和辛伐他汀（SIM）负载的多孔羟基磷灰石（HAp）微球，旨在促进骨组织修复与再生。接下来概述该研究的主要发现及其对骨组织工程的意义。
辛伐他汀作为一种广泛使用的降脂药物，近年来被发现具有促进成骨细胞分化及抑制破骨细胞活性的双重效用，显示出在骨再生领域的巨大潜力。然而，其临床应用受限于体内不稳定性和快速代谢。为了克服这一挑战，研究人员开发了一种新颖的载体系统—DAT涂层的HAp微球，用于控制释放辛伐他汀并增强其生物学反应性。HAp微球通过水包油乳化法结合莰烯作为造孔剂制备，后经冷冻干燥和高温烧结形成平均粒径约为400 μm的多孔微球结构。
涂层前后对比图
研究中，HAp微球成功负载了不同浓度的辛伐他汀，药物负载量随初始加载浓度的增加而上升，微球粒径也随之变大。特别地，DAT涂层不仅改善了微球的细胞相容性，还加速了辛伐他汀的释放速度，这对于快速启动治疗效应至关重要。该研究表明，低剂量辛伐他汀负载的DAT涂层Hap冻干微球在骨组织工程中展现出巨大潜力。
冻干技术在微球制备领域的应用展现了其在调控微球结构、优化药物释放特性以及提高微球稳定性和生物相容性方面的显著作用。不同的干燥策略，包括传统的冻干、真空干燥，可根据具体药物释放需求和微球性能要求进行灵活选择，进一步推动了微球技术在药物递送系统中的发展。总的来说，药物冻干技术在药物研发和生产中发挥了重要的作用，对于提高药物的稳定性、便利性和疗效起到了至关重要的作用。随着科学技术的不断发展，药物冻干技术必将更加完善，为人类的健康事业作出更大的贡献。
实验样本：微球（P球、M球）
实验目的：去除所有水分，防止P球和M球连结
实验设备：
真空冷冻干燥机Mercury180M
真空冷冻干燥机Venues2501
实验过程：
1.打开冻干机预冷，设置好冻干程序包括预冻和升华程序。
2.将样品分装到合适的容器内，将样品放置于隔板上。
3.启动设置好的冻干程序。
4.程序结束后，释压取出冻干好的样品，储存或者进行后续实验。
实验结果：冻干前后对比图
从图中可以看出冻干样品后分散性得到了改善。