纳米颗粒制备方法
【专利摘要】本发明涉及纳米水平的活性物质颗粒制备方法，具体地，涉及将HLB值为8以上，且熔点或玻璃转化温度为80℃以下的表面活性剂和活性物质均匀混合，并将该混合物利用辊压机粉碎，从而将活性物质制备成纳米颗粒粉末的方法。
【专利说明】纳米颗粒制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米水平的活性物质颗粒的制备方法，具体地，涉及将HLB值为8以上，且熔点或玻璃转化温度为80°C以下的表面活性剂和活性物质均匀混合，并利用辊压机(Roller mill)将该混合物粉碎,从而将活性物质制备成纳米颗粒粉末的方法。
【背景技术】
[0002]在各种工业领域中需要能够快速、有效制备尺寸非常小且维持一定尺寸大小的颗粒的技术。维持一定大小的小颗粒具有很多优点，其中，尤其是流动性好、在颗粒间相互作用中几乎无偏差，从这一点考虑，在工业中成为非常有用的优点。例如，在医药工业中治疗剂颗粒的大小在分解速度、生物学性能、剂型(formulation)等方面成为非常重要的因素，治疗剂颗粒之间的相互作用的偏差越小，治疗剂的整体稳定性越好。
[0003]在药品中，将治疗剂的颗粒大小设为纳米颗粒时，具有如下优点:首先，对于口服给药时肠内吸收率低的药物来说，相比颗粒尺寸大的情况，能够吸收更多药物，因此最终提高治疗剂的生物学效率。另外，可以使治疗剂的剂型形态多样化，例如可以将本来只能够以口服给药的药物，以吸入型剂型给患者给药。此外，治疗剂的释放速度是缓释型治疗剂剂型中非常重要的因素，将治疗剂的颗粒大小形成为纳米颗粒，其大小变得相对均匀，从而能够预测治疗剂的释放速度，因此能够制备更为有效的治疗剂。
[0004]如上所述，由于均匀的纳米颗粒具有多种优点，至今为止人们为了将活性物质制备成纳米颗粒不断尝试了很多方法。以往为了将比较大的颗粒变得相对小的颗粒，通常使用了压碎(crushing)、磨碎(grinding)、制粉(milling)等机械方法。近来在制药工业中通常使用的方法为利用喷射碾磨萃取技术(air-jet mill)将大量的治疗药粉碎成适合医药应用的适当大小范围。但是,根据美国专利第5534270号及Lachman, etal, The theoryand Practice of Industrial Pharmacy, Chapter2, “Milling”，p.45，(1986)的观点来看，依赖以往的机械方法时，将颗粒尺寸变小的下限为数十微米左右。Vandym N.Mochalin等在 Pharmaceutical Research, Vol.26, N0.6, 1365 ?1370.June2009 中报道 了利用球磨机(ball mill)将非诺贝特(Fenofibrate)和7倍氯化钠混合之后，使用立式球磨机(Attritor Mill)进行干式粉碎工序,从而获得了纳米单位的非诺贝特。此时,氯化钠本身也是非常坚硬的物质，被球磨机粉碎过程中起到研磨介质(grind media)的作用，同时还起到防止已粉碎的非诺贝特再凝集的作用。
[0005]另外，KeijiYananoto 等在 Chem.Pharm.Bull.55(30359-363 (2007)中主张利用棒磨机(Rod mill)将环糊精和药物一同粉碎,从而能够制得纳米颗粒。此时所使用的环糊精的量为活性物质的摩尔量的2倍左右，即相当于4倍左右的重量，且所使用的湿度需要能够将环糊精全部水化(Hydration)的程度，湿度过高或过低都不好。
[0006]此外，Hirokawa, Takashi等在国际专利W02008/126797中提出了将氯化钠和多元醇化合物与活性物质混合，无需研磨介质而进行湿磨(wet-milling)工序,从而得到纳米单位的活性物质。在该工序中所存在的问题是由于使用了大量氯化钠及多元醇化合物，因此为了将所得的纳米颗粒适用于药品，必须进行去除氯化钠和多元醇化合物的工序。
[0007]美国专利第5，202，129号中公开了在难溶性药品中混合2.5倍以上的低分子糖或糖-醇，将其进行干法粉碎，从而制备难溶性药品的微细颗粒的方法。但是上述方法存在的问题在于，其使用了大量的糖，因此为了实际适用于药品而需要将粉碎的混合物分散于水中之后，过滤去除糖，再进行干燥。
[0008]美国专利第5，145，684号中公开了在非交联高分子聚合物的存在下，利用湿法粉碎将难溶性药物进行粉碎，从而制备数百纳米大小的颗粒的方法。为了使用该技术，需要利用传统粉碎方法将药物粉碎成具有100微米以下大小的颗粒后才能使用。此时，为了使颗粒的大小达到所期望的范围，所需的时间根据机械装置的不同而不同，如果使用球磨机需要5天或更长时间，而使用高剪切介质磨机(high shear media mill)则可在一天内制备。但是通过该方法得到的纳米颗粒为液状，为了制备成粉末需要经过喷雾干燥(spray dry)或冷冻干燥工序。在进行上述这些工序的过程中颗粒之间发生相互凝集，因此将获得的粉末重新分散于液体中时，实际上很难分散成纳米尺寸的颗粒。
[0009]为了解决上述这些问题，美国专利第5，302，401号中公开了冷冻干燥时的抗凝齐U。此外，美国专利第6，592，903B2号中公开了稳定剂、表面活性剂以及喷雾干燥时的抗凝齐U。此外，在美国专利2003/0185869A1号中公开了使用溶解酵素(Iysozyme)作为表面稳定剂，从而将湿式研磨法(wet milling)适用于难溶性药物的例子。但此时表面稳定剂为蛋白质，干燥受到很大限制，从而仅涉及了液态的制备。
[0010]美国公开专利2002/0168402号中公开了利用活塞间隙均化器(Piston-gaphomogenizer)的纳米颗粒制备方法。但是为了使用活塞间隙均化器，需要进行使用喷射粉碎机或锤式粉碎机等将颗粒粉碎成一定尺寸的预处理工序。此外，该工序中溶液的粘度不能高，因此存在必须在活性物质的浓度低的状态下实施的问题。
[0011]另一种传统方法为，将溶解有活性物质的溶液环境进行改变，使溶质沉淀或结晶化，从而制备活性物质微粒的重结晶法。该重结晶法大致可分为两种方式:一种是将治疗剂溶解于适当的溶剂中后，降低温度来改变治疗剂的溶解度，从而析出颗粒的方式；另一种是在溶解有治疗剂的溶剂中添加抗溶剂(antisolvent)来降低溶剂的溶解力，从而析出颗粒的方式。但是这种重结晶方法大部分需要使用对人体有害的有机溶剂，且析出的颗粒过滤后在将湿的状态进行干燥的过程中，颗粒之间经常发生相互凝集的现象，最终得到的颗粒尺寸可能会不均匀。
[0012]美国专利第2003/0104068A1号中公开了将高分子聚合物溶解于有机溶剂中，在其中溶解或分散蛋白质药物，在超低温下急速冷却而固化，将其进行冷冻干燥来制备微细粉末的方法。但是此时蛋白质药物与有机溶剂接触而可能会发生变性，且需要急速冷却和冷冻干燥工序而在经济性方面也有很多问题。
[0013]此外，还有利用乳化而使颗粒尺寸变小的方法。该方法是化妆品领域中使用较多的方法，其通过加热熔解难溶性物质或利用有机溶剂溶解，将其添加到溶解有表面活性剂的水溶液中，同时高速搅拌或利用超声波进行分散，从而制备微粒的方法。但是，此时为了将微粒制备成粉末需要去除水，在此过程中受到多种限制。此外，使用有机溶剂溶解难溶性物质时，始终会存在对人体有害的有机溶剂的残存问题。
[0014]美国专利第2004/0067251A1号中公开了将活性物质溶于有机溶剂中，将其喷射到溶解有表面活性剂的水溶液中，从而制备微粒的方法。该方法中不仅使用有机溶剂，而且制备的颗粒存在于水溶液相中，因此为了制备成粉末，需要干燥作为溶剂使用的水分，但是在干燥水分的过程中颗粒之间发生凝集，从而在再分散时颗粒很难再以纳米尺寸分散。
【发明内容】
[0015]发明目的
[0016]本发明为了解决现有技术中的上述问题而提出，尤其是提供克服了在以往的干湿粉碎中难以制备微米单位以下大小的颗粒的局限性，且解决了在以往的湿式粉碎中使用大量水而在粉碎工序后的去水分工序中颗粒生长而使颗粒尺寸变大的问题，能够将一定程度溶于水的活性物质简单有效地制备成纳米颗粒的方法。
[0017]技术方案
[0018]本发明提供一种活性物质纳米颗粒粉末的制备方法，其包括:(I)将HLB值为8以上，且熔点或玻璃转化温度为80°C以下的表面活性剂和活性物质均匀混合；及(2)将上述步骤(I)中得到的混合物利用辊压机粉碎。
[0019]所述步骤(I)得到的混合物根据需要可以进一步含有生物相容性高分子聚合物。
[0020]此外，所述步骤(I)得到的混合物根据需要可以进一步含有糖类或盐类。
[0021]根据本发明一具体例，优选地，本发明的纳米颗粒粉末的制备方法例如可通过如下的步骤进行:
[0022]I)将活性物质、HLB值为8以上且熔点或玻璃转化温度为80°C以下的表面活性剂、任意的生物相容性高分子聚合物、任意的糖类或盐类均匀混合的步骤；及
[0023]2)将上述步骤(I)得到的混合物利用辊压机连续进行粉碎的步骤。
[0024]根据本发明的另一具体例，优选地，本发明的纳米颗粒粉末的制备方法例如可通过如下的步骤进行:
[0025]I)将活性物质、HLB值为8以上且熔点或玻璃转化温度为80°C以下的表面活性剂及任意的生物相容性高分子聚合物均匀混合的步骤；
[0026]2)在上述步骤(I)得到的混合物中添加任意的糖类或盐类均匀混合的步骤；及
[0027]3)将上述步骤(2)得到的混合物利用辊压机连续进行粉碎的步骤。
[0028]根据本发明，所述活性物质是在例如药品、功能性食品、化妆品等中显示生理活性的物质，优选地，选自由显示出生理活性的有机化合物、有机金属化合物、天然提取物、肽、蛋白质及多糖类组成的组中的一种以上物质，对固态或液态等常温下的形状以及中性或离子性等电学形态没有特别的限制。
[0029]根据本发明，术语“纳米颗粒”是指90%以上为具有5μπι以下，优选2μπι以下，更优选I μ m以下，最优选0.5 μ m以下的平均粒径的颗粒。
[0030]本发明的纳米颗粒的制备方法中必需使用HLB值为8以上，且熔点或玻璃转化温度为80°C以下的表面活性剂。如果必需表面活性剂的HLB值小于8，无法制备水分散良好的纳米颗粒；如果其熔点或玻璃转化温度超过80°C，无法顺利进行活性物质的粉碎。在本发明中必需使用满足上述条件的表面活性剂，从而实现活性物质及任意的生物相容性高分子聚合物的均匀的混合，最终得到粒度分布更加均匀的纳米颗粒。
[0031]根据本发明必需表面活性剂的具体实例有，HLB值8以上，且熔点或玻璃转化温度为80°C以下的磷脂质(phospholipids)、苯扎氯铵(benzalkonium chloride)、脂肪酸甘油酯(glycerol esters of fatty acids)、西土马哥(cetomacrogol)、聚氧乙烯烧基醚(polyoxyethylen e alkyl ether)、聚氧乙烯硬脂酸酯(polyoxyethylene stearate)、月旨肪酸聚氧乙烯酯(polyoxyethylene fatty acid ester)、山梨坦酯(sorbita n ester)、聚氧乙烯蓖麻油衍生物((polyoxyethylene castor oil deriva tives)、失水山梨醇脂肪酸酯((polyoxyethylene sorbitan fatty acid es ters)、鹿糖月旨肪酸酉旨(sucrose fatty acidester)、PEG_ 胆固醇(PEG-cholesterol )、PEG 维生素 E (PEG-vitamin E)及它们的混合物，但不限于此。在本发明中，还可以使用除了所述必需表面活性剂之外的其他表面活性剂作为辅助表面活性剂。
[0032]根据本发明，可使用的生物相容性高分子聚合物为药品、食品及化妆品中使用的生物相容性高分子聚合物，对离子型、非离子型没有特别限制，熔点为40°C以上的对制备的粉末在药物中的颗粒稳定性和长时间的维持方面有利，玻璃转化温度为2 O (TC以下作为低能量粉碎，适合粉碎对热敏感的物质。本发明中可使用的生物相容性高分子聚合物的具体实例有明胶(gelatin)、酪蛋白(casein)、葡聚糖(dextran)、阿拉伯胶(gum arabic)、黄苗胶(tragacanth)、聚乙二 醇(polyethylene glycol)、羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose)、轻丙基纤维素(hydroxypropylcellulose)、轻丙基甲基纤维素(hydroxypropylmethylcellulose)、甲基纤维素(methylcellulose)、轻乙基纤维素(hydroxyethylcellulose)、轻丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯(hydroxypropylmethylcellulose phthalate)、非结晶纤维素(noncrystallinecellulose)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、聚乙烯卩比咯烧酮(polyvinylpyrroIidone)>泊洛沙姆(poloxamers)、尤特奇(eudragit? )、溶菌酶、白蛋白(albumin)等,但并不一定限于此。它们可以单独使用或以混合物的形态与必需表面活性剂混合使用。
[0033]根据本发明，可使用的糖类包括单糖类化合物、二糖类化合物、多糖类化合物及糖醇类化合物，尤其包括葡萄糖、乳糖、甘露醇、蔗糖、木糖醇、壳聚糖、蛋白质纤维等。此外，根据本发明，可使用的盐类包括氯化钠、氯化钙、碳酸钙等。
[0034]根据本发明一具体例，相对于活性物质I重量份，必需表面活性剂的用量为
0.01-1重量份；优选0.01-0.8重量份；更优选0.01-0.6重量份，最优选0.01-0.5重量份。必需表面活性剂的量相对于活性物质过少，无法正常进行粉碎，且在防止粉碎的活性物质颗粒的凝集方面也会存在问题；必需表面活性剂的量相对于活性物质过多，则在利用制备的纳米颗粒粉末制备最终药品时，在成型方面存在问题。根据需要还可以添加使用其他种类的辅助表面活性剂，此时相对于活性物质I重量份，辅助表面活性剂的用量为0-1重量份。
[0035]根据本发明以具体例，相对于活性物质I重量份，生物相容性高分子聚合物的用量为0.01-5重量份,优选0.01-2重量份,更优选0.01-1重量份。生物相容性高分子聚合物的量相对于活性物质过少，无法充分得到其使用效果；生物相容性高分子聚合物的量相对于活性物质过多，则在利用制备的纳米颗粒粉末制备最终药品时，在成型和服用便利性方面存在问题。
[0036]根据本发明一具体例，相对于活性物质I重量份，所述糖类或盐类的用量可以为0-5重量份，优选0-4重量份，更优选0-3重量份，最优选0-2重量份。所述糖类或盐类相对于活性物质的量过少，无法充分获得其使用效果；如果过高，则使用制备的纳米颗粒粉末生产的最终药品的形态和服用便利性上存在问题。糖类或盐类可以以粉末或者水溶液的形态添加，如果以水溶液的形态添加时，优选使混合物内的水分含量为5%以下。
[0037]如上所述，含有活性物质、HLB值为8以上，且熔点或玻璃转化温度为80°C以下的表面活性剂、任意的生物相容性高分子聚合物及任意的糖类或盐类的混合物优选不含有水分，但是为了初期混合或初期粉碎可以添加少量的水分(例如以混合物总重量100重量％为基准，5重量％以下)，即使添加上述少量的水分对实现本发明的目的不会有影响。
[0038]如上所述制得的含有活性物质、HLB值为8以上，且熔点或玻璃转化温度为80°C以下的表面活性剂、任意的生物相容性高分子聚合物及任意的糖类或盐类的混合物经过使用辊压机的连续或反复的粉碎过程(优选20次以上的连续粉碎)。该粉碎过程是在将混合物的组成成分均匀混合的状态下，使用辊压机压缩而凝集，然后利用切应力进行粉碎的过程。此时，优选在糖类或盐类的存在下，活性物质反复的粉碎变得更加容易，由此能更有效地制备活性物质的纳米颗粒。
[0039]粉碎工序通常在辊压机的温度在90°C以下，优选在60°C以下，更优选在40°C以下，最优选在30°C以下温度条件下进行。如果在低温下进行粉碎，能够防止由热导致的活性物质的变形，且结晶型颗粒的情况下能够维持结晶性，还对防止所生成的颗粒的再凝集方面也有效。
[0040]发明效果
[0041]根据本发明，克服了在以往的干湿粉碎中难以制备微米单位以下大小的含活性物质颗粒的局限性，且解决了在以往的湿式粉碎中使用大量水而在粉碎工序后的去水分工序中颗粒生长而使颗粒尺寸变大的问题，能够将一定程度溶于水的活性物质简单有效地制备成纳米颗粒的方法。
【具体实施方式】
[0042]以下通过实施例详细说明本发明，但本发明并不限于此。
[0043]实施例1-9
[0044]相对于作为模型药品的伊曲康唑(itraconazole) I重量份,添加作为必需表面活性剂的非离子型PEG酯表面活性剂Gelucil'e? 50/13 (硬脂酸聚乙二醇甘油酯，Stearoylp0ly0Xyl-32glyCerides，熔点50°C，HLB13) 0.5重量份、生物相容性高分子聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)k300.5重量份及作为糖类的甘露醇2重量份进行均匀混合。为了确认混合物内水分含量对粒度产生的影响，在部分实施例中添加了相当于混合物粉末总重量的I或5重量％的去离子水，然后再次均匀混合。针对所制备的混合物，根据不同实施例使用恒定辊温度分别为20、30、40°C的辊压机连续进行30次的粉碎工序，从而制备了含有活性物质的颗粒粉末。所制备的颗粒粉末，以伊曲康唑为基准以lmg/ml浓度添加到去离子水中后搅拌25分钟，接着进行I分钟的超声波处理完全分散，然后使用H0RIBA-LA950测定粒度。各实施例的棍温度、水分添加量及测得的粒度(Mean Size:平均颗粒尺寸,Median Size:粒度中值(50%)的颗粒尺寸)在下表I中示出。
[0045]表I
[0046]
【权利要求】
1.一种活性物质纳米颗粒粉末的制备方法，其特征在于，其包括:(1)将HLB值为8以上，且熔点或玻璃转化温度为80°C以下的表面活性剂和活性物质均匀混合的步骤；及(2)将上述步骤(I)中得到的混合物利用辊压机粉碎的步骤。
2.根据权利要求1所述的活性物质纳米颗粒粉末的制备方法，其中，所述步骤(I)得到的混合物进一步含有生物相容性高分子聚合物。
3.根据权利要求1所述的活性物质纳米颗粒粉末的制备方法，其中，所述步骤(I)得到的混合物进一步含有糖类或盐类。
4.根据权利要求1所述的活性物质纳米颗粒粉末的制备方法，其中，所述活性物质选自由显示出生理活性的有机化合物、有机金属化合物、天然提取物、肽、蛋白质及多糖类组成的组中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的活性物质纳米颗粒粉末的制备方法，其中，所述表面活性剂选自由磷脂质、苯扎氯铵、脂肪酸甘油酯、西土马哥、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯硬脂酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、山梨坦酯、聚氧乙烯蓖麻油衍生物、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、PEG-胆固醇、PEG维生素E及它们的混合物组成的组中。
6.根据权利要求2所述的活性物质纳米颗粒粉末的制备方法，其中，所述生物相容性高分子聚合物选自由明胶、酪蛋白、葡聚糖、阿拉伯胶、黄芪胶、聚乙二醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯、非结晶纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、泊洛沙姆、尤特奇、溶菌酶、白蛋白及它们的混合物组成的组中。
7.根据权利要求3所述的活性物质纳米颗粒粉末的制备方法，其中，所述糖类是葡萄糖、乳糖、甘露醇、蔗糖、木糖醇、壳聚糖或蛋白质纤维。
8.根据权利要求3所述的活性物质纳米颗粒粉末的制备方法，其中，所述盐类是氯化钠、氯化钙或碳酸钙。
9.根据权利要求1所述的活性物质纳米颗粒粉末的制备方法，其中，所述步骤(2)的粉碎连续进行20次以上。
10.根据权利要求1所述的活性物质纳米颗粒粉末的制备方法，其中，所述辊压机的辊的温度为40°c以下。
【文档编号】A61K9/16GK103917485SQ201280045872
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年9月21日 优先权日:2011年9月21日
【发明者】金甲植, 朴珠媛 申请人:株式会社Bio-Synectics