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载药淀粉的制备与研究进展

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  【摘要】淀粉因其良好的生物相容性而常被用作药物载体。本文综述了近年来各种淀粉载体的研究进展,讨论淀粉微球、微孔淀粉和直链淀粉-脂质复合物的制备方法、形成机理和结构特征。提出了淀粉载体存在的一些问题及其在医药领域的应用前景。
  【关键词】淀粉微球;微孔淀粉;直链淀粉-脂质复合物;淀粉载药
  淀粉微球(MS)用作药物载体具有无毒性、无抗原性、易储存、价格低廉的特点。但载有药物的MS用静脉注射时,易引起微循环栓塞。微孔淀粉(PS)是一种具有蜂窝状多孔的变性淀粉,其多孔结构赋予其优良的控释、吸附及包埋性能,可以用作口服药物的载体,在医药领域备受关注。近年来,一些学者发现直链淀粉可与脂质相互作用,形成直链淀粉-脂质复合物(ALC)。该复合物用作药物载体时,兼具MS的多数优点,同时还能阻止脂质氧化变性。此外,该复合物颗粒大小较MS小[1],用于静脉注射时,能有效降低微循环栓塞的几率。目前国内对ALC的研究主要集中在食品上,在载药方面的研究较少。因此,我们综述了淀粉载体的研究现状,以期为加速其在淀粉载药方面的应用提供依据。
  1.淀粉微球及改性淀粉微球
  物理法常采用球磨技术,常利用摩擦、碰撞等机械力,在一定液体环境中使淀粉颗粒破碎,形成MS。张伟等[2]以玉米淀粉为原料,以乙醇或水为溶剂,采用球磨技术制得MS。但MS形态大小不易控制,加上微球制备周期较长,工业化较为困难。
  化学法多用淀粉分子链上的羟基吸附铁离子(Fe3+)和亚铁离子(Fe2+)后,制备磁性淀粉微球(MSM)。强碱溶液溶解淀粉后,加入Fe3+与Fe2+,两种离子在强碱性环境中瞬间水解并结晶,形成Fe3O4或Fe2O3磁性颗粒,吸附在MS表面,制得MSM。邱礼平等[3]以高链玉米淀粉、FeCl3和FeCl2为基本原料,制备了磁性交联淀粉微球(MCSM)。该微球粒径为微米级,相对保持了原淀粉的形状,磁性粒子凝集覆盖于淀粉颗粒表面。此方法制得的微球粒径较小,载药用于静脉注射引起栓塞的几率相对较低。
  反相微乳法是一种新兴的制备MS的方法,其反应机理主要是先用水溶解可溶性淀粉,同时加入药物混合,然后将混合溶液和油相混合,形成油包水的混合乳液,在搅拌的同时,加入交联剂,使交联淀粉微球从溶液中析出。杨小玲等[4]通过醇解和酶解预处理玉米淀粉后,以预处理的淀粉和β-环糊精为原料,采用反相微乳法制得了复合淀粉微球。
  2.微孔淀粉及改性微孔淀粉
  PS可通过酸解、酶解等方法制备,由于酶处理PS效率高于酸处理PS,所以常以酶解法制备PS。朱建军等[5]通过氢氧化钠溶液先将马铃薯淀粉进行糊化处理,将预糊化淀粉经阿托品与脱水山梨醇单油酸酯乳化处理后,以无水醇作为成孔剂加入到溶液中,然后用高速机械搅拌器,在适当的温度下加入ECH进行交联,得到了新型多孔淀粉微球(PSM)。PSM具有强的亲水性及吸水性,在医药凝胶及药物控释载体和片剂崩解剂具有广阔前景。
  陈家文等[6]将淀粉溶解在NaOH水溶液中,然后,在高压静电场的作用下,将混合溶液滴加到由氯化钙, ECH和水-醇的体系中温和搅拌。待反应结束,通过超临界干燥技术获得钙改性多孔淀粉微球(Ca-PSM)。研究显示,该微球具有良好的止血功能,且表面多孔,具有较好的吸附性。袁怀波等[7]利用糖化酶及α-淀粉酶复合处理木薯淀粉,制备了木薯微孔淀粉,然后将其进行了羧甲基化处理,得到了木薯羧甲基微孔淀粉。该改性微球具有较高的黏度,吸水性及吸油性均有明显提高。
  3.直链淀粉-脂质复合物及酯化直链淀粉-脂质复合物
  直链淀粉具有外部親水、内部疏水的螺旋空腔结构。有研究利用直链淀粉分子的疏水螺旋空腔结构,制得了ALC。将直链淀粉溶解于二甲亚砜(DMSO)中并加热处理,可使直链淀粉的链状结构发生旋转,形成内部疏水、外部亲水的左手螺旋空腔结构。脂质分子或纳米级疏水药物的非极性部分,通过疏水作用力进入直链淀粉的螺旋空腔结构中,形成稳定复合物结构[8]。ALC是一种微胶囊载体,可以阻止螺旋内部的脂质氧化分解,并可控释药物。
  碱液分散法是先将淀粉溶解在碱性溶液中,再加入脂质进行反应,加酸中和后可制得ALC。林若慧等[9]利用碱液分散法,以高链玉米淀粉和亚油酸、a-亚麻酸等为原料,KOH为碱性溶液,制得了各脂肪酸相应的脂质复合物。表征结果表明,不同的脂质与淀粉反应后的产物形态结构不同。
  V-型直链淀粉因具有大的疏水空腔螺旋结构,可作为纳米级疏水药物的载体。但由于淀粉分子螺旋结构中强的氢键和范德华力,导致空腔中的脂质或纳米级疏水药物释放困难。丙酰化可以显著降低ALC的稳定性,并促进其螺旋结构解离。
  4.结论及展望
  载药淀粉微球可以通过与多种药物的结合,优化药物的性能,减少药物副作用,但其未广泛在临床中使用。究其原因主要是因为微球颗粒形态大小不易控制,易引起微循环栓塞。其次,载药微球制备过程中有机溶剂残留问题。MSM及磁性交联双醛淀粉微球,兼具淀粉微球的生物相容性以及磁响应性,在磁靶向载药方面有极大的应用前景。PS及改性微孔淀粉具有优良的物理吸附性、缓释性,作为口服药物载体。ALC及酯化直链淀粉-脂质复合物,制备方法较简单且方法多,在制备方面优于淀粉微球。其缺点主要是对所载药物要求较高,必须是纳米级疏水药物。直链淀粉-脂质复合物与磁性材料结合,将是磁靶向载药的另一可行方案。
  参考文献
  [1]贾祥泽,等.直链淀粉-脂质复合物的形成及其结构性质研究进展[J].食品与发酵工业,2017,43(03):276-284.
  [2]张威.球磨—交联改性玉米淀粉的制备及载药性研究[D].江南大学,2009.
  [3]邱礼平.磁性淀粉微球形成机理及其应用动力学研究[D].华南理工大学,2004.
  [4]杨小玲,赵琴.淀粉微球及磁性淀粉微球的制备研究[J].化学与黏合,2016,38(02):91-93+97.
  [5]Zhu JJ, et al. Preparation and characterization of a new type of porous starch microspheres (PSM) and effect of physicochemical properties on water uptake rate[J].Int J Biol Macromol, 2018, 116: 707-714.
  [6]Chen JW,et al. Fabrication of porous starch microspheres by electrostatic spray and supercritical CO and its hemostatic performance[J].Int J Biol Macromol, 2019, 123: 1-9.
  [7]袁怀波,于乐,陈宗道.木薯羧甲基微孔改性淀粉的制备及性质研究[J].中国食品学报,2007(05):91-96.
  [8]贾祥泽,等.直链淀粉-脂质复合物的形成及其结构性质研究进展[J].食品与发酵工业,2017,43(03):276-284.
  [9]林若慧.脂肪酸—直链淀粉复合物的制备及其氧化稳定性的研究[D].广东工业大学,2011.
  基金项目:国家级大学生创新创业训练项目计划项目(201911840021)
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