壳聚糖纳米粒子的制备方法及其作为药物递送载体的应用
贤凤a，程婉婷a，高静*b
（广东药科大学 a. 公共卫生学院，b. 食品科学学院，广东 中山 528458）
以片剂、胶囊、溶液等为代表的传统药物剂型，具有生物利用率低、控制释放能力弱、依从性低等缺点。因此，寻找新型的递送载体来改善药物的有效性、稳定性及安全性尤为重要。壳聚糖纳米粒子具有生物相容性、生物可降解性、无毒，可以延长药物在吸收时的保留时间，提高药物稳定性及利用率。综述了壳聚糖纳米粒子的制备方法，如沉淀法、复凝聚法、离子交联法、微乳液法、自组装法等，并且总结了这几种方法及其各自优缺点。此外，还综述了壳聚糖纳米粒子在口服给药、皮肤给药、吸入给药、注射给药中的应用。最后对壳聚糖纳米粒子应用于药物递送系统进行了展望，为壳聚糖纳米粒子在药物递送系统中的未来研究和应用提供参考。
传统的药物剂型有片剂、注射剂、胶囊剂等，在大多数情况下，传统剂型的体内活性仍然受到药物的物理化学特性的限制，生物利用率低、副作用大、依从性低[1,2]。因此，寻找合适的载体，有效控制药物的释放，使药物成功靶向治疗部位，从而提高药物的药代动力学效果、稳定性和调节代谢时间是非常必要的[3]。理想的药物载体不仅要具备靶向性、延长药物在体内保留时间、控制药物释放、提高生物利用度的能力，而且还要兼备无毒、无免疫特性，能更好更快到达治疗部位的能力[4,5]。
纳米粒子具有超小尺寸，使其能够通过毛细血管，避免被吞噬细胞快速清除，使其在血液中停留更长时间[6]。纳米粒子能穿透细胞和组织间隙到达肝、脾、肺、脊髓、淋巴等靶器官；由于材料的生物降解性、pH值、离子或温度敏感性，可表现出控释特性；能提高药物的有效性，减少毒副作用等[7]。常用的纳米载体有多糖纳米载体、脂质体纳米载体和蛋白质纳米载体，它们可以制成纳米粒子、微胶囊、微凝胶、复合物等。纳米粒子作为药物递送载体的应用十分广泛，其中蛋白质类纳米粒子多用于抗肿瘤的治疗中[8]，脂质体纳米粒子主要用于胃肠道疾病的治疗[9,10]，而多糖类的纳米粒子在药物递送系统中应用更加广泛，既可以用于抗肿瘤治疗又可用于胃肠道疾病，还可应用于皮肤疾病、脑部疾病、包封功能性生物活性因子等[11,12]。
壳聚糖是甲壳素脱乙酰化得到的高分子碱性多糖，具有生物降解性、生物相容性、无毒、抗菌性、细胞亲和性以及特有的粘附性[13,14]。壳聚糖纳米粒子由于能延长药物在吸收时的保留时间，提高药物稳定性及利用率而被广泛应用于药物递送系统。如用三聚磷酸钠交联壳聚糖纳米粒子稳定皮克林乳液包封姜黄素，对姜黄素抗氧化活性具有保护作用[15]；海藻酸-壳聚糖纳米颗粒可控制杏仁核苷的释放，增强抗癌效果[16]。本文概述了沉淀法、复凝聚法、离子交联法、微乳液法、自组装法制备壳聚糖纳米粒子，并比较分析不同方法的特点。此外，还介绍了壳聚糖纳米粒子在口服给药、皮肤给药、吸入给药、注射给药方面的应用现状（见下图），对壳聚糖纳米粒在给药系统中的发展前景提出了几点建议。
1 壳聚糖纳米粒子的制备方法
这里介绍几种制备壳聚糖纳米粒子的方法，包括沉淀法、交联法、凝聚法、离子凝胶法、微乳液法、自组装法等。
1.1 沉淀法
沉淀法是在一种或多种离子的可溶性盐溶液中，添加适当的沉淀剂（如氨水、可溶性碳酸盐、草酸盐等），在一定条件下沉淀后得到[17]。利用沉淀法的壳聚糖纳米粒子具有粒径小、良好的分散性及稳定性的优点。本文简要介绍常用的几种沉淀法。
1.1.1 纳米沉淀法
纳米沉淀法是基于半极性溶剂与亲脂溶液中的水混溶沉积形成纳米粒子的过程[18]。1.1.2 共沉淀法
在沉淀法中，共沉淀法是制备壳聚糖纳米材料常用的方法，即多种阳离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂制备成纳米材料。1.1.3 反溶剂沉淀法
从不同物质中分离或除去某种成分时，加入反溶剂将其凝集沉淀称为反溶剂沉淀法[23]。1.2 复凝聚法
复凝聚法是指将壳聚糖溶于酸性条件下得到带正电荷的壳聚糖与带相反电荷的大分子药物通过静电吸附作用导致溶解度降低凝聚成粒子的方法。但是，该方法制备的纳米粒子的粒径较大，需要运用物理化学的方法对其进行改性，降低粒径大小。1.3 离子交联法
离子交联法制备壳聚糖纳米粒子具有安全、快速、可重复的特点，其利用壳聚糖上的氨基或羧基与交联剂发生一些化学反应来制备纳米材料的过程[30]。聚合物和交联剂浓度是影响壳聚糖纳米粒子大小形成的主要因素。1.4 微乳液法
微乳液法制备的纳米粒子具有稳定性、粒径小、分散性好的特点，在农药、食品、饮料、化妆品及药品等方面有广泛的应用[38]。壳聚糖溶液作为水相，与油相（亚麻籽油、蓖麻油等）加入表面活性剂和助表面活性剂通过离心均质等方法混合制备微乳液。1.5 自组装法
自组装是具有正电荷的壳聚糖与阴离子聚电解质通过静电相互作用自发形成聚电解质复合物。采用自组装法制备壳聚糖纳米粒子主要用于生物活性物质的包封，提高生物活性物质的稳定性及生物利用度。2 壳聚糖纳米粒子在药物递送系统中的应用
2.1 口服给药
任何不直接进入血液的系统作用药物都必须克服各种障碍，才能在中央循环中发挥作用，从而发挥药理作用。在所有给药路线中，口服药物输送最为常见，因为它具有很高的患者便利性，通常最安全、最便宜。但口服药物的成功输送需要药物从胃肠道吸收，同时避免肠壁和肝脏的代谢降解，具有生物降解功能的天然聚合物壳聚糖纳米粒子恰好能够解决这一难题[45,46]。2.2 皮肤给药
皮肤是人体的最大器官，表皮中的角质层是控制经皮给药的主要屏障，壳聚糖纳米粒子拥有更小的粒径，具有更好的穿透性能，能够解决皮肤渗透受限问题[50]。2.3 吸入给药
大多数吸入药物用于中枢神经系统，但是由于血脑屏障存在，导致对循环分子选择性通透，而相对较大的鼻上皮表面积、高血管化和直接的脑靶向性使得鼻腔成为一种很有希望的给药途径，并且避免了肝脏代谢，通过嗅觉和三叉神经通路直接进入大脑[53]。2.4 注射给药
水凝胶常用于注射给药，将纳米粒子包封的药物制成水凝胶，在药物输送过程中具有较低的侵入性、增强的生物粘附力，可以为细胞存活、生长和增殖提供良好的微环境，并且将特定药物输送到组织可确保更少的副作用和更高的效率[59]。3 结论与展望
近年来，有许多制备壳聚糖纳米粒子的方法，包括沉淀法、复凝聚法、离子交联法、微乳液法、自组装法等，其作为药物载体在口服给药、皮肤给药、吸入给药和注射给药等不同方式下表现出良好的药物生物利用度，稳定性，具有生物降解性、抗菌能力及粘附特性，是药物递送系统的一种理想载体材料。但是，这些制备方法仍然存在一些问题，如使用反溶剂沉淀法使用的反溶剂、离子交联法的交联剂及微乳液法使用的表面活性剂大部分毒性较强；复凝聚法及离子凝胶法制备的壳聚糖纳米粒子粒径较大，分散性较差；自组装法则需要注意控制反应条件以保证壳聚糖纳米粒子的稳定性，但是载药能力较弱。因此，未来以壳聚糖纳米粒子为载体的药物递送系统的研究可以重点关注以下几个方面：1）通过寻找新型无毒试剂结合探索新的制备方法制备壳聚糖纳米粒子；2）通过运用物理方法改善粒径大小，得到分散性良好的壳聚糖纳米粒子；3）探索适宜的反应条件，以控制反应条件提高载药壳聚糖纳米粒子的稳定性。
引用本文：贤凤，程琬婷，高静.壳聚糖纳米粒子的制备方法及其作为药物递送载体的应用[J].化学试剂, 2021, 43(12): 1615-1622.
