配方成分相容性对通过纳米沉淀法制备的聚合物纳米载体中疏水性物质包封的影响

《Macromolecular Materials and Engineering》：Impact of Formulation Ingredient Compatibility on Encapsulation of Hydrophobic Substances in Polymeric Nanocarriers Prepared by Nanoprecipitation

纳米颗粒负载率与溶剂选择及药物-聚合物相容性的关系研究。采用PLGA纳米沉淀法，通过Hansen溶解度参数计算药物-溶剂亲和力（Ra），发现负载率（DL%）与Ra呈负相关，ACN溶剂因最低Ra（13.87）表现最高负载率。结合AFM分析薄膜孔隙形成与负载率相关性，SEM验证药物-PLGA相容性，DSC测定固态溶解度，揭示溶剂选择影响孔隙形成及药物包封机制，提出基于HSP、薄膜形貌及固态溶解度的预测模型优化纳米制剂工艺。

　　本研究围绕聚合物纳米颗粒在药物输送系统中的应用展开，重点探讨了有机溶剂选择对药物负载效率的影响。聚合物纳米颗粒作为一种多功能的平台技术，能够有效输送疏水性药物，因此在制药领域具有重要的研究价值。在药物开发过程中，许多化合物因水溶性差而难以通过传统方法进行有效输送，这促使了纳米药物输送系统的快速发展。通过改变纳米颗粒的制备条件，例如有机溶剂的选择、稳定剂的使用以及纯化工艺，可以显著影响药物的装载量。因此，深入理解药物与配方成分之间的相互作用，对于提高药物输送效率至关重要。

在本研究中，采用了一种常见的溶剂置换法来制备聚（乳酸-羟基乙酸）共聚物（PLGA）纳米颗粒。这种方法的基本原理是将聚合物和疏水性药物溶解在水混溶的有机溶剂中，随后以受控方式加入含有稳定剂的水相，通过达到过饱和状态，促使纳米颗粒的形成。研究发现，药物的负载量与其在有机溶剂中的溶解性密切相关，同时与药物和聚合物之间的相互作用也有一定联系。为了更准确地评估这些相互作用，研究采用了多种分析手段，包括原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）以及差示扫描量热法（DSC）。

研究团队选择了一系列1,4-萘醌衍生物作为模型药物，包括芦丁、维生素K3和胡椒碱。这些化合物不仅具有良好的溶剂溶解性，还因其在抗肿瘤、抗凝血和抗菌等方面的应用而具有重要的药学意义。通过比较这些药物在不同有机溶剂中的溶解性和与PLGA的相容性，研究揭示了药物负载量与溶剂的亲和性之间的关系。其中，Hansen溶度参数（HSPs）被用来预测药物与溶剂之间的亲和性，而HSPs的距离（R_a）则用于衡量药物与溶剂之间的匹配程度。研究发现，药物的负载量与R_a值之间存在近似线性关系，尤其是在药物和溶剂的相互作用较为显著的情况下。

此外，研究还通过AFM对聚合物薄膜的表面形貌进行了分析，观察到在不同溶剂条件下，薄膜中出现的孔隙与药物负载量之间存在一定的相关性。孔隙的形成主要由溶剂蒸发引起的相分离过程驱动，这种现象可以通过图像分析进行量化。相比之下，SEM用于评估药物与聚合物的相容性，通过观察薄膜在不同药物浓度下的形态变化，揭示了药物与聚合物之间是否存在相分离现象。研究发现，药物的相容性在较高浓度下更易被检测到，这表明在实际应用中，药物的浓度是一个重要的参数。

DSC则用于定量分析药物在聚合物中的固态溶解性，通过热力学数据评估药物与聚合物之间的相互作用。零焓值外推法被用于计算药物在PLGA中的溶解极限，从而提供药物-聚合物相容性的定量依据。通过比较DSC数据与SEM和AFM的结果，研究发现这些方法在评估药物与聚合物之间的相互作用时具有一定的互补性，能够提供更加全面的见解。

研究还指出，传统药物输送系统的制备通常依赖于试错法，这不仅效率低下，而且难以预测最佳的制备条件。因此，引入预测参数如HSPs和固态溶解性指标，能够显著提升药物输送系统的开发效率。通过系统地分析不同有机溶剂对药物负载量的影响，研究强调了在药物输送过程中，溶剂的选择和药物与聚合物之间的相互作用是影响最终药物装载量的关键因素。这些发现不仅为优化药物输送系统提供了理论依据，也为未来的药物输送研究奠定了基础。

此外，研究团队在实验部分详细描述了所使用的材料和方法。PLGA的制备采用了纳米沉淀法，其中药物与聚合物在有机溶剂中的溶解性是影响纳米颗粒形成的重要因素。为了确保实验的可重复性和可扩展性，研究在多个实验条件下重复了药物负载和纳米颗粒制备过程。通过动态光散射（DLS）和激光多普勒电泳（Zetasizer）测量了纳米颗粒的粒径和电位，进一步验证了药物与聚合物之间的相互作用对纳米颗粒形态的影响。

在实验中，研究还利用SEM对纳米颗粒的形态进行了分析，观察到不同溶剂对纳米颗粒的形貌和粒径产生显著影响。例如，使用DMF和DMSO制备的纳米颗粒较小，而使用丙酮和乙腈制备的纳米颗粒较大。这些差异可能与溶剂的亲和性和药物与溶剂之间的相互作用有关。通过AFM对聚合物薄膜的表面形貌进行分析，进一步揭示了药物负载量与薄膜孔隙之间的关系。研究发现，薄膜的孔隙度与药物的负载量存在一定的相关性，这为药物输送系统的优化提供了新的思路。

总的来说，本研究通过系统分析有机溶剂对药物负载量的影响，结合多种先进的分析技术，为药物输送系统的开发提供了科学依据。研究不仅揭示了药物与溶剂之间的亲和性对药物负载量的影响，还探讨了药物与聚合物之间的相互作用对纳米颗粒形态和稳定性的影响。这些发现对于未来的药物输送系统设计和优化具有重要意义，也为相关领域的研究提供了新的方向。