基于凝聚法的艾塞那肽-PLGA微球制剂开发与释放特性调控研究

《Drug Delivery and Translational Research》：Formulation and characterization of exenatide-loaded PLGA microspheres prepared by coacervation

本刊推荐：为解决PLGA微球凝聚法制备过程中工艺参数与产品属性间的知识空白，研究人员围绕艾塞那肽-PLGA微球展开系统性研究。通过优化聚合物浓度、硅油添加速率等关键参数，成功获得包封率>50%、24小时突释仅2-6%的微球制剂，体外释放可持续56天。该研究为多肽类药物长效制剂的开发提供了重要技术支撑。

　　

在糖尿病治疗领域，胰高血糖素样肽-1(GLP-1)受体激动剂艾塞那肽因其卓越的降糖效果备受关注。然而常规制剂需每日两次注射，给患者带来极大不便。为解决这一难题，阿斯利康公司开发了每周注射一次的长效微球制剂Bydureon^?，通过聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)微球包裹艾塞那肽实现持续释放。但该产品采用的凝聚法(Coacervation)制备工艺存在明显知识空白——关键工艺参数如何影响微球属性始终缺乏系统研究。这不仅制约了仿制药开发，也对新剂型优化造成障碍。

为破解这一难题，密歇根大学研究团队在《Drug Delivery and Translational Research》发表最新研究，通过系统筛选凝聚法制备过程中的关键参数，建立了艾塞那肽-PLGA微球的优化制备方案。研究人员首先采用空白微球筛选确定了相分离的稳定窗口，随后引入艾塞那肽系统考察了PLGA浓度、二氯甲烷(DCM)与硅油体积比、保持时间等参数对微球特性的影响。研究主要采用单乳液水包油(W/O)乳化技术结合相分离法构建微球体系，通过扫描电镜(SEM)分析微观结构，利用气相色谱(GC)检测残留溶剂，采用超高效液相色谱(UPLC)定量药物释放行为，并结合动态光散射(DLS)监测乳液稳定性。

初始配方筛选与稳定性窗口确定

研究人员通过系统调整PLGA浓度与硅油体积比，首次绘制了凝聚法的稳定性窗口图谱。当PLGA浓度为6%时，微球在1-9 mL硅油添加范围内均能保持高产量(>50%)与低聚集度。值得注意的是，随着聚合物浓度升高至10%，稳定性窗口显著缩小直至消失，表明高浓度PLGA会增加微球碰撞概率导致聚集。

工艺参数对微球形成的影响

保持时间(硅油添加与庚烷浸泡间隔)实验显示，10-120秒为最佳时间窗口，此期间微球产量稳定。当时间缩短至10秒时，微球表面出现明显孔洞；而延长至300秒则引发聚合物聚集。硅油添加速率同样关键，低于0.5 mL/min的慢速添加会导致相分离不完全，无法形成完整微球。

洗涤工艺优化

庚烷浴搅拌速度实验揭示，1150 rpm条件下微球虽残留溶剂稍高(庚烷2.5%，DCM 0.8%)，但包封率最优且突释最低。温度实验发现4°C低温洗涤可有效避免微球聚集，同时促进溶剂缓慢扩散，防止表面形成致密聚合物膜阻碍溶剂逸出。

微球形态学表征

扫描电镜显示优化参数(6% PLGA、60秒保持时间、600 rpm搅拌)制备的微球粒径分布均匀(56±1.1μm)，表面光滑且分布纳米级孔隙。而高速搅拌(800 rpm)制备的微球则出现明显形变与粘连，粒径增大至88±3.4μm。

包封效率与突释调控机制

内水相体积实验发现660μL为最佳值，包封率达96.8%，24小时突释仅3.0%。初级乳液尺寸分析表明，14,000 rpm均质20分钟可获得粒径<1000 nm的稳定乳液，这是实现低突释的关键——小尺寸乳液延长了药物扩散路径，有效抑制初始暴释。

长期释放特性

60秒保持时间制备的微球展现出最理想的释放曲线：56天内持续释放，无平台期，且主要释放物为完整肽段与甘氨酸酰化产物。相较之下，30秒组首周释放达40%，而120秒组在14-21天出现异常平台期。

本研究通过精准调控凝聚法工艺参数，成功制备出与商业产品Bydureon^?释放特性相似的艾塞那肽-PLGA微球。特别值得注意的是，保持时间被证实是影响微球长期释放行为的关键参数——60秒的优化值既能保证聚合物充分沉积，又可避免微球聚集。研究建立的稳定性窗口图谱与工艺参数数据库，不仅为艾塞那肽仿制药开发提供技术支撑，更拓展至其他多肽类药物的微球制剂设计。该成果对推动长效注射剂从经验摸索向科学设计转变具有里程碑意义，为复杂制剂的质量源于设计(QbD)理念提供了典型范例。