稳定性试验中纳米制剂的稳定性评价方法
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纳米制剂因能改善药物溶解性、提高靶向性及降低毒性,已成为药剂学研究的热点。然而,纳米尺度下的粒子易受环境因素(如温度、pH、离子强度)影响,发生聚集、沉降、药物泄漏或降解等问题,直接影响制剂的安全性与有效性。因此,稳定性试验中建立科学的评价方法,全面表征纳米制剂的稳定性,是其产业化与临床应用的关键环节。本文将系统梳理稳定性试验中纳米制剂的主要评价方法,为相关研究提供实践参考。
物理稳定性评价:外观与分散性监测
物理稳定性是纳米制剂最直观的评价指标,主要关注粒子的分散状态与外观变化。试验中,研究人员通常将纳米制剂置于加速(如40℃/75%RH)或长期(如25℃/60%RH)稳定性条件下,定期取样进行肉眼观察:若出现明显沉淀、分层、漂浮物或颜色改变(如脂质体由澄清变浑浊),则提示物理稳定性下降。
除肉眼观察外,浊度法是量化分散性的常用手段。通过浊度计测定600nm波长下的吸光度(A值),A值越小说明体系越澄清,分散性越好。例如,某聚合物纳米粒制剂在4℃储存28天后,A值从0.12升至0.35,表明粒子发生聚集,分散性降低。
此外,静态光散射(SLS)可通过测定散射光强度的变化,反映粒子的聚集程度。当散射光强度随时间增加时,说明纳米粒相互聚集,形成更大的聚集体,这也是判断分散性的重要依据。
粒径与Zeta电位:胶体稳定性的核心指标
粒径及分布是纳米制剂的核心质量属性,直接影响体内分布与疗效。动态光散射(DLS)是测定粒径的金标准,可快速得到平均粒径、粒径分布指数(PDI)及多分散性。试验中,需在不同时间点取样,若平均粒径增大超过20%,或PDI从0.15升至0.3以上(提示粒径分布变宽),则说明粒子聚集,稳定性下降。例如,脂质体制剂在25℃储存1个月后,粒径从100nm增至180nm,PDI从0.12升至0.28,提示发生明显聚集。
Zeta电位反映纳米粒表面的电荷密度,是判断胶体稳定性的关键参数。通常,Zeta电位绝对值大于30mV时,粒子间静电排斥力强,不易聚集;若绝对值降至20mV以下,静电稳定作用减弱,易发生沉降。例如,某阳离子纳米粒的Zeta电位从+35mV降至+18mV后,体系出现明显沉淀,证实稳定性丧失。
需注意的是,DLS测定需避免粒子浓度过高(通常稀释至0.1-1mg/mL),否则会因多重散射影响结果准确性;同时,应选择与制剂介质一致的分散液(如PBS),模拟实际储存条件。
化学稳定性:药物与载体的降解评估
化学稳定性关注药物活性成分(API)及纳米载体的降解情况。对于API,高效液相色谱(HPLC)是常用方法,通过测定主峰面积变化计算药物残留量,同时检测有关物质(如降解产物)的含量。例如,某紫杉醇纳米粒制剂在40℃储存3个月后,紫杉醇含量从98%降至85%,有关物质从0.5%升至3.2%,提示药物发生降解。
纳米载体的降解需针对其材质选择相应方法。例如,脂质体的磷脂易发生氧化,可通过硫代巴比妥酸(TBA)法测定丙二醛(MDA)含量——MDA是磷脂氧化的终产物,含量越高说明氧化程度越严重。若某脂质体的MDA含量从0.2μmol/L升至1.5μmol/L,提示磷脂氧化显著,载体稳定性下降。
对于聚合物载体(如PLGA),可通过凝胶渗透色谱(GPC)测定分子量变化:若分子量下降超过10%,说明聚合物发生降解,载体结构破坏,可能导致药物泄漏。
包封率与载药量:药物泄漏的直接指标
包封率(EE)是指被纳米载体包裹的药物占总药物的比例,载药量(DL)是指药物占纳米制剂总质量的比例,两者直接反映药物的保留能力。稳定性试验中,需定期测定EE与DL,若EE下降超过10%,则提示药物泄漏,制剂失效。
分离游离药物是测定EE的关键步骤,常用方法包括:
(1)透析法:用截留分子量小于纳米粒的透析袋(如3.5kDa)分离游离药物,透析后测定袋内药物含量。
(2)超速离心法:通过100000×g离心30分钟,使纳米粒沉淀,上清液为游离药物。
(3)微滤法:用0.22μm滤膜过滤,游离药物通过滤膜,纳米粒被截留。例如,某阿霉素脂质体的EE在4℃储存2个月后从92%降至78%,说明药物发生明显泄漏。
需注意的是,分离方法需验证回收率:若游离药物回收率低于90%,则方法不可靠。例如,超速离心法处理聚合物纳米粒时,若纳米粒沉淀不完全,会导致游离药物测定值偏高,EE计算值偏低。
药物释放行为:体内有效性的体外预测
药物释放行为是纳米制剂稳定性的重要体现,直接影响体内药物浓度与疗效。体外释放试验通常采用透析袋法:将纳米制剂装入透析袋(截留分子量匹配载体大小),置于释放介质(如pH7.4的PBS,含0.1%Tween-80模拟体液)中,37℃恒温振荡,定期取样测定释放介质中的药物浓度,绘制释放曲线。
稳定性试验中,需比较初始与加速/长期储存后的释放曲线:若释放速率明显加快(如24小时释放率从50%升至75%),或释放曲线形态改变(如从缓释变为突释),则提示制剂稳定性下降。例如,某PLGA纳米粒在40℃储存1个月后,12小时释放率从30%升至55%,说明载体降解导致药物突释。
释放介质的选择需模拟体内环境:如口服制剂需考察pH1.2(胃液)、pH6.8(肠液)的释放行为;注射制剂需考察pH7.4的PBS。此外,释放曲线的拟合(如Higuchi模型、Ritger-Peppas模型)可进一步分析释放机制,若拟合参数(如扩散指数n)发生变化,说明释放机制改变,稳定性受影响。
体外生理环境稳定性:模拟体内行为的关键
纳米制剂进入体内后会面临复杂的生理环境(如血清蛋白、酸性溶酶体、剪切力),因此需评估其在模拟生理环境中的稳定性。血清稳定性试验是常用方法:将纳米制剂与10%胎牛血清(FBS)混合,37℃孵育,定期用DLS测粒径变化。若粒径增大超过30%,说明纳米粒吸附血清蛋白形成“蛋白冠”,导致聚集。例如,某金纳米粒与FBS孵育2小时后,粒径从50nm增至120nm,提示血清稳定性差。
溶酶体稳定性试验需模拟细胞内酸性环境(pH5.0-5.5):将纳米制剂置于pH5.0的醋酸缓冲液中,37℃孵育,测定药物释放率与载体形态。若药物释放率在2小时内从10%升至40%,说明载体在酸性条件下降解,药物快速泄漏。
剪切力稳定性试验模拟血液流动的剪切力(如动脉血流剪切速率约1000-10000s⁻¹):用流变仪或微流控装置施加剪切力,观察纳米粒是否破碎。若剪切后粒径分布变宽或出现大量小颗粒,说明载体结构破坏,稳定性下降。
微观形态分析:直观反映载体结构完整性
微观形态是纳米制剂稳定性的直观证据,透射电子显微镜(TEM)与扫描电子显微镜(SEM)是常用技术。TEM可观察纳米粒的内部结构(如脂质体的双层膜、纳米球的核壳结构),SEM可观察表面形态(如是否光滑、有无裂缝)。例如,某脂质体在储存后,TEM显示双层膜破裂,形成不规则碎片,证实载体结构破坏。
冷冻透射电镜(cryo-TEM)是更先进的技术,可在水化状态下观察纳米粒形态,避免干燥过程导致的形态改变。例如,cryo-TEM观察某聚合物纳米粒,储存前为球形,储存后变为椭圆形并出现凹陷,说明形态发生不可逆变化。
需注意的是,电镜样品制备需避免聚集:TEM样品需稀释至合适浓度(如0.01-0.1mg/mL),并使用支持膜(如碳膜);SEM样品需喷金处理,增强导电性,但可能影响形态观察。
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