中國粉體網訊 近年來，隨著納米技術在藥物研究中的應用日益廣泛，納米噴霧干燥技術已經發展成為實現納米級藥物制備的一種手段。納米噴霧干燥能生產出粒徑為納米級的藥物顆粒并具有極高的產率。納米噴霧干燥技術主要通過驅動致動器噴射液體制劑，該致動器以極高的振動頻率產生小尺寸范圍的微小氣溶膠液滴，通過在兩個電極之間施加高電壓使水分蒸發，得到納米尺寸的藥物顆粒[1]。
納米噴霧干燥法可制備納米級超細粉體，并可大量生產。與傳統噴霧干燥技術相比，該方法獲得的藥物顆粒粒徑更小、粒度分度更均勻。已有報道[2]采用納米噴霧干燥技術成功制備了載藥微粒、固體分散體、聚合物納米膠囊、脂質體微膠囊化等。在藥物制劑領域，納米噴霧干燥技術將有著廣泛的應用前景。
2 納米噴霧干燥技術
納米噴霧干燥技術采用噴霧干燥的基本原理，結合創新的壓電霧化技術，通過新穎的靜電收集裝置，可得到納米級的干粉顆粒品[3]。
2.1 傳統噴霧干燥
傳統噴霧干燥是將料液吸入干燥腔內通過噴嘴進行霧化，該料液含有作為溶質或懸浮液包埋的生物活性成分，其中溶劑通過熱空氣流快速蒸發，將小液滴轉化為固體顆粒，最后從旋風收集器分離出出口空氣并收集干顆粒[4]。
根據干燥特點，噴霧干燥可分為霧化、干燥、分離等三個步驟[5]：①物料霧化：物料通過霧化器的霧化作用霧化成直徑細小的霧滴，增大料液的傳熱面積。②物料干燥：霧化之后的細小霧滴與高溫熱空氣直接接觸過程中迅速蒸發大部分水分，從而把料液干燥成粉體或顆粒狀產品的過程，在此過程中物料與環境之間發生熱量和質量的交換。③氣固分離：干燥之后的物料為粉末狀物料和氣體狀溶劑，生產過程中一般采用旋風分離加布袋除塵器的方法加以分離。
2.2 納米噴霧干燥技術的原理及流程[6]
納米噴霧干燥原理與傳統噴霧干燥相似，但在結構上有所差異：如圓柱形干燥室、產生噴霧的霧化器、在干燥氣體中誘導層流的多孔金屬泡沫以及靜電粒子收集器[7]。納米噴霧干燥結構及工藝流程如下圖所示[8]。
納米噴霧干燥結構以及流程示意圖
納米噴霧干燥的流程可分為三步：（1）通過噴霧振動網霧化形成液滴。液體物料由進料泵送入噴頭后，壓電驅動致動器會產生細密的液滴噴霧。（2）干燥氣體中液滴的干燥和干燥顆粒的形成。液滴與加熱氣流在干燥腔內進行層流（防止出現湍流），溶劑快速蒸發形成干燥顆粒；（3）干燥顆粒的分離和收集。干燥腔底部存在高壓電場，該電場由兩個電極組成：中心的星形陽極和干燥室側壁的圓形陰極。當干燥的納米顆粒向下移動時，會向高壓電場中央陽極充電并移動聚集到周圍的陰極。這可以以99%以上的效率分離和收集納米顆粒。最后，干燥氣體離開干燥腔，可從收集器表面輕輕刮下干燥的納米顆粒，以進行表征和利用[8]。
3納米噴霧干燥技術的影響因素[9]
溫度、噴帽孔徑、料液濃度以及載體材料種類對產物的粒徑、形態、分散性以及穩定性等均有顯著影響。實際應用中各種因素相互作用，需要根據實際情況選擇最優工藝處方。
3.1 設備參數
進口溫度可通過手動設置，并會影響噴頭溫度和出口溫度，較高的進口溫度，有利于物料干燥完全，但會破壞熱敏性物質的活性。相反，溫度較低，物料干燥不完全，容易結塊，降低產率。噴帽孔徑決定了霧化液滴的粒徑，雖然小孔徑有利于制備粒徑更小的粒子，但物料所承受的剪切力會加大，會對一些敏感物質產生影響且不適于黏度較大的材料。粒子的物理化學性質受各種設備參數協同影響。
3.2 處方因素
處方因素對粒子的粒徑大小和分布、形態、產率等有顯著影響。載體材料選擇和濃度比在很大程度上決定了微粒的物理化學性質。噴霧過程中加入適宜濃度的載體材料可保護藥物結構、提高產率、更高效地制備粒徑均勻的干燥粒子［10］。載體材料的種類對粒子的粒徑、產率等也產生顯著影響，難溶性藥物在噴霧過程中需要溶解于有機溶劑中，而表面活性劑能溶于水也能溶于有機溶劑，作為載體材料應用廣泛。此外，加入適宜的載體材料可有效改善藥物的生物藥劑學缺陷，提高生物利用度。
4 納米噴霧干燥技術的應用[9]
納米噴霧干燥技術由于其獨特的壓電噴霧機制、層流加熱方式和靜電粒子收集系統，可以制備粒徑分布均勻、高產率的粒徑在300nm～5μm的不同類型藥物的載藥微粒，更好地適用于各給藥部位的需求，解決各類藥物生物利用度低的問題。
4.1 載難溶性藥物
提高藥物溶解度、口服生物利用度一直是藥物制劑領域的研究熱點。經納米噴霧干燥可高效率制備納米粒、固體分散體等，粒徑均勻且達到納米級別，有效分散于載體材料中，具有較為理想的性質。Xu等[11]利用納米噴霧干燥工藝制備了難溶性藥物阿立哌唑的納米粒，并比較了阿立哌唑原藥、阿立哌唑與穩定劑的物理混合物和阿立哌唑納米粒在不同pH介質中的溶解度。結果顯示，納米噴霧干燥工藝制備的納米粒溶解度明顯高于原藥和混合物。
4.2 載生物大分子藥物
生物大分子藥物由于其獨特的物理化學性質，使其難以透過體內屏障，穩定性低，容易被降解失活，生物利用度低，經研究［12］表明將生物大分子類藥物制備成納米粒子或納米復合微球可防止其在消化道降解失活，并有效提高穩定性與生物利用度。相對于冷凍干燥、傳統的噴霧干燥，納米噴霧干燥過程溫和、不破壞藥物結構與活性、進樣量小、更適于價格昂貴的生物大分子藥物。
4.3 載速效類藥物
納米粒、微球作為新型藥物載體可以控制粒徑并延緩控制藥物釋放。傳統的噴霧干燥技術很難得到粒徑小于2μm的粒子，而納米噴霧干燥技術可以產生300nm～5μm的超精細液滴。通過調節載體材料種類及各項工藝參數可以制備出具有緩控釋與靶向功效的納米粒或納米復合微球。
5結語
納米噴霧干燥技術的出現讓納米級噴霧成為現實，該技術為研究者提供了一種簡單快速、粒徑分布范圍廣、產率高的制備納米/微粒、脂質體、固體分散體、納米混懸劑等制劑新技術的方法。納米噴霧干燥技術創新性地應用了壓電驅動的噴霧頭、層流加熱系統，過程溫和，保障藥物的活性、結構基本不改變，尤其適于蛋白質、多肽類、單克隆抗體等生物大分子藥物，也適于口服、靜脈注射和肺吸入給藥的藥物遞送。隨著納米噴霧干燥技術的應用，越來越多的藥物有望制成具有良好性質的顆粒，促進藥物制劑的發展。
參考文獻
[1]Li X,Anton N,Arpagaus C,et al.Nanoparticles by spray drying using innovative new technology: The büchi nano spray dryer B-90[J].Journal of Controlled Release,2010,147(2):304-310.
[2]SCHMID K，ARPAGAUS C，FRIESS W．Evaluation of the nanospray dryer B-90 for pharmaceutical applications[J]．Pharm Dev Technol，2011,16(4):287－294．
[3]姜俊峰. 硫酸沙丁胺醇納米噴霧干燥粉霧劑配方的研究[D].遼寧師范大學,2013.
[4]PIÑÓN-BALDERRAMA C I,LEYVA-PORRAS C,TERÁN-FIGUEROA Y,et al.Encapsulation of active ingredients in food industry by spray-drying and nano spray-drying technologies[J].Processes,2020,8(8):889.
[5]Shishir M R I，Chen W. Trends of spray drying:A critical review on drying of fruit and vegetable juices[J].Trends in Food Science&Technology,2017,65(1):49-67.
[6]冉歡,夏曉霞等.納米噴霧干燥法制備食品生物活性成分微膠囊研究進展[J].食品與發酵工業.2022:1-9.
[7]HENG D,LEE S H,NG W K,et al.The nano spray dryer B-90[J].Expert Opinion on Drug Delivery,2011,8(7):965-972.
[8]ASSADPOUR E,JAFARI S M.Advances in spray-drying encapsulation of food bioactive ingredients:from microcapsules to nanocapsules[J].Annual Review of Food Science and Technology,2019,10:103-131.
[9]陳娟,楊志強,張坤,潘鳳,王杏林. 納米噴霧干燥技術的特點及其在藥物制劑領域中的應用[J].中國新藥雜志,2017,26(05):519-524.
[10]SON YJ,WORTH LONGEST P,HINDLE M．Aerosolization characteristics of dry powder inhaler formulations for the excipient enhanced growth(EEG)application: effect of spray drying process conditions on aerosol performance[J]．Int J Pharm,2013,443(1-2):137-145．
[11]Xu Y,Liu X,Lian R,et al.Enhanced dissolution and oral bioavailability of aripiprazole nanosuspensions prepared by nanoprecipitation/homogenization based on acid-base neutralization[J].Int J Pharm,2012,438(1-2):287-295.
[12]HAGGAG YA,FAHEEM AM．Evaluation of nano spray drying as a method for drying and formulation of therapeutic peptides and proteins[J]．Front Pharmacol,2015,6:140－146．
（中國粉體網編輯整理/青黎）
注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除
