超临界流体技术在药学领域制备微粒中的应用
超临界流体（supercritical fluid，SCF）技术作为一种新型的微粒制备方法，近年来在药物制剂领域的研究迅速展开，引起了药学工作者的重视。
1 SCF的特性
SCF指处于临界温度和临界压力以上状态的流体。从临界点起始，气。液界面消失，体系性质均一。SCF的密度和液体相近，黏度与气体接近，扩散系数比液体大，有优越的传递特性。
研究中常用的SCF有CO：、N：O、戊烷、氯二氟甲烷、乙醇、水等。其中超临界CO，的临界温度（3 1.1℃）和临界压力（7.38MPa）相对较低，且具无毒、安全、环保、价廉等特点。
2 微粒制备装置及其在药学领域中的应用
自l 879年Hannay等报道了高沸点固体物质可溶于SCF，并在降压时析出的现象后，1984年Krukonis首次提出超临界流体快速膨胀（rapidexpansion of supercritical solution，RESS）法，并用此法制备了难粉碎物质的超细微粒。近20年来SCF在药物微粒化技术领域受到研究学者的重视，不断发展并衍生出了较多新技术。SCF在体系中可作为溶剂、抗溶剂或溶质，按其在体系中的作用，可将SCF萃取技术分为三大类n1。
2.1 SCF作为溶剂的RESS法及衍生技术
RESS法系将溶质[如药物和（或）聚合物]溶于萃取釜内的SCF中，再将该溶液通入制粒釜，使其密度迅速降低，溶质在溶媒中瞬间达到过饱和状态而析出，装置示意图见图1。RESS法制备微粒需具备以下条件：①药物或聚合物为非挥发性固体；②药物或聚合物在SCF中有相当的溶解度（一般>lg／kg）；③如溶解度不能达到要求则可在药物或聚合物中加入少量共溶媒，使其在SCF中的溶解度达到可接受水平。
RESS法制备微粒过程中的影响因素较多，主要为聚合物、药物自身的性质（如结晶性、相对分子质量、浓度等）和外界因素（如预膨胀温度及压力、制粒釜内温度及压力、喷射距离等）。通过调节这些因素可改变微粒粒径、分布、形态、载药量、包封率等。
RESS法虽具有简易、产物有机溶剂残留量低等优点，但由于超临界CO：极性低，对大多数药物和聚合物的溶解度较低，限制了应用。近年来有不少RESS法的改良方法。三岛等比1报道，加入常压下不能溶解高分子聚合物的极性溶剂（如甲醇、乙醇等）作为潜溶剂，可增加一定温度下高分子聚合物在SCF中的溶解度，使药物在聚合物、超临界CO：、有机溶剂中呈混悬状态，混悬液经降压雾化至常压，形成外层包裹聚合物的药物微囊。
Mishima等b1分别制备了溶菌酶和黄酮的PEG 6000微囊，由于潜溶剂在常压下对聚合物溶解度极低，故微粒析出后能避免微粒间聚集的现象，通常制品粒度分布较窄，产率也较高，并能通过调节聚合物浓度控制微囊厚度。
Meziani等H1改变了RESS法中将溶有溶质的SCF膨胀雾化至常压气态环境中的方法，而采用溶液环境替换气态环境[超临界流体快速膨胀至液体溶剂（rapid expansion of a supercritical solution intoa liquid solvent，RESOLV）法]，将超临界AgN03氨水溶液通过石英毛细管喷入含有牛血清白蛋白（BSA）作为稳定剂的NaBH。溶液中，经简单的化学反应制备以BSA为保护衣层的稳定的银混悬纳米粒。用RESOLV法制备的纳米粒分布窄、粒径小（一般小于10nm），制备方法简易，无需事先形成胶束纳米孔等纳米模板来制备纳米粒。
Thies等∞1利用超临界流体在不同温度、压力条件的溶解性差异，将需包衣的丸芯或微粒置溶有普通或缓释包衣辅料的SCF中，通过调节温度与压力使包衣辅料在SCF中的溶解度降低而沉析于丸芯或微粒表面形成衣层。又考察了用该法以脂质或蜡质材料（如石蜡、Gelucire@系列、Dynasan@系列等）制备微粒的可行性。结果表明，由于SCF对包衣材料中不同组分的溶解性有差异，能形成多层包衣的微粒，最内层为在SCF中溶解性较小的组分，最外层则为溶解性较好的组分№……Imura等o¨以超临界反相蒸发（supercriticalreverse phase evaporation，SCRPE）法制备了粒径在0.1～1.2pm的亲水性药物-二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）及疏水性药物。胆固醇的大单室脂质体。利用SCF在少量潜溶剂作用下可增强磷脂溶解度的性质，在略高于磷脂（或胆固醇）相变温度时将磷脂（胆固醇）、潜溶剂溶解在SCF中，平衡后再搅拌滴加药物溶液，然后降压释去SCF，形成脂质体。Otake等哺。又进行改良（improved supercriticalreverse phase evaporation，ISCRPE），可简化操作并提高脂质体的包封率。原理系将磷脂与药物溶液混合后，升温至略高于磷脂相变温度，泵入CO：至一定压力后，维持至平衡状态，然后降压释出超临界CO：，形成脂质体。不同方法制得的脂质体包封率由大到小为ISCRPE法>SCRPE法>薄膜分散法。
Thakur等四1报道加入低熔点固体潜溶剂（如薄荷醇）可提高药物（2.氨基苯甲酸、灰黄霉素等）在SCF中的溶解度，同时控制制粒釜与喷嘴温度低于薄荷醇熔点，经降压雾化后可得到超细纳米粒（约80nm）。该法克服了传统液体潜溶剂使药物微粒增长的缺点，制得的微粒是传统RESS法制得粒径的l／10，溶解度提高28倍。但所得纳米粒仍需进行减压干燥、冷冻干燥等后处理，以完全去除薄荷醇。
超临界流体快速膨胀共沉析（CO.precipitationduring the rapid expansion of supercritical solution，CORESS）法系将药物和载体分别与SCF在连通的容器中形成溶液，经喷嘴雾化前于高压加热容器中充分混合形成均一的药物一载体。SCF溶液，喷雾至一定温度的常压环境中，形成药物一载体微米、亚微米颗粒。T（irk等n伽以植物甾醇（83％13-谷甾醇）、苯甲酸为模型药物，制备L.聚乳酸包衣微粒。结果显示，随着流体密度的增大（升高预膨胀压力与降低预膨胀温度）能降低制得微粒的粒径；但预膨胀温度过高会降低药物。载体间的作用力，使SCF能携带更多载体，导致载体在制得微粒中的比例减小。
2.2 SCF作为抗溶剂的气体抗溶剂法（gas anti-solvent，GAS）及衍生技术
GAS法原理系将配制的药物、药物一聚合物有机溶媒泵入制粒釜中，随后通入CO：气体至指定压力，在较高压力条件下，CO：能溶解于有机溶媒并使溶媒膨胀，使溶媒对药物一聚合物载体的溶解度降低，EPCO：气体起到抗溶剂作用，使溶液体系达到过饱和状态，从而将溶解的溶质（药物、药物。聚合物载体）析出。
中国医药工业杂志Chinese Journal of Pharmaceuticals 2012，39（2）SCF作为抗溶剂，主要优点是：（1）药物、载体的选择灵活，没有过多限制（在近、超临界状态下溶解性过高的药物或载体除外）；（2）药物、载体可调至较高浓度。
GAS法制备微粒的影响因素有：CO：通入有机溶液的速率，制粒釜温度、压力，流体搅拌速度，溶液初始浓度和溶媒类型等。
GAS法比其它SCF带IJ粒方法操作过程简单，设备要求略低，但主要缺点是高压釜中通入CO：时溶液较难达到均匀的体积膨胀，因此难以实现均一的过饱和度。另外，GAS法操作过程为非连续型，限制了该法在工业生产中的广泛应用。
BleiCh等？1提出的气溶胶溶剂萃取系统（aerosol solvent extraction system，ASES）法系先在制粒釜中充入CO：至预定压力，使其达到临界状态，再喷入含药物和聚合物的有机溶液或混悬液，在超临界CO：作用下，药物和聚合物迅速析出，形成微粒。Steckel等u21比较了ASES法与气流粉碎法制得的微粒在理化性质（形态、晶型、粒度分布）及空气动力学方面的区别，结果表明两种方法制得的微粒理化性质相似，批间质量稳定；但ASES法制得微粒的空气动力学性质优于气流粉碎法。Kunastitchai等n引用咪康唑为模型药物，磷脂、胆固醇、泊洛沙姆407为辅料，甲醇与二氯甲烷的混合液为溶剂，以ASES法制备脂质体，克服了传统方法制备脂质体时有机溶剂残留量不易解决的问题，制品粒径分布在5～10¨m内，包封率达80％～100％。
ASES法是在富含超临界CO：体相中形成微粒的，而GAS法则是在富含液体相中形成微粒的。前法可实现半连续化制粒，LLGAS法在工业化生产中有较好潜在前景。
Gupta等¨41首次将超声技术引入GAS法中促进传质、细化液滴、阻止颗粒间聚集，并能通过调节超声功率形成粒径可控的纳米粒。Chattopadhyay等H纠用增强传质法制备了粒径低于130nm的灰黄霉素纳米粒，并通过调节超声功率控制微粒粒径及形态：增大超声功率可降低针形微粒的比例，。提高粒径分布的均匀性和近球形纳米粒的得率。
Palakodaty等H们提出的超l临界流体增强溶液分散度（solution enhanced dispersion by supercriticalfluids，SEDS）法，系在超临界流体抗溶剂沉析（supercritical anti.solvent precipitation，SAS）法基础上通过双路或三路通道的同轴喷嘴，使溶液进入制粒釜前，借助高速的超临界CO：在进入混合腔后形成湍流，使超临界CO：与溶液充分混合、提高萃取速率，得到更细小的喷射液滴。
陈岚等H73以水溶性药物阿莫西林为模型，乙基纤维素（EC）与卡波姆为载体，该混悬液经SEDS法制得EC包载阿莫西林的缓释微粒，缓释时间达8h。He等n副基于提高雾化与传质效率的角度，改进了SEDS法中雾化喷嘴的结构，提出利用螺线槽将溶液预膜化（prefilming）的方式可提高SEDS法的制粒效率。结果表明，麻黄碱微粒粒径不受SCF温度与压力的影响。Velaga等¨州改进了SEDS法，将潜溶剂异丙醇先与超临界流体充分混合，再与蛋白质水溶液接触，制备重组人生长激素微粒。此外，加入蔗糖以促进微粒析出、防止微粒聚集。结果表明，蔗糖能保护蛋白活性，降低二聚体、低聚体的比例，最终约92％具有生物活性的单体可存在于微粒中。
借助惰性气体如氮气与超临界CO：、含药溶液形成混合物，其中氮气起辅助雾化（assistedatomization）作用，能制得粒径小且分布窄的微粒V系统。Reverchon等用该法制得了粒径在0.5"--39m的四环素、利福平微粒【2训及粒径在0.05--.1.6um的聚甲基丙烯酸树脂（PMMA）与0.1---3.5um的左旋聚乳酸（PLLA）微粒口。
Henczka等口21提出将传统喷雾冷凝法与压缩气体或SCF相结合制备微粒的方法：药物水溶液与CO：气体的混合物雾化成微小液滴，随后气体膨胀，液滴冷却固化，经减压干燥得到粒径分布窄的蛋白药物微粒。
Young等比引提出：高压、0～204C时气液共存形态的CO：，与有机溶剂迅速混合，聚合物即能迅速固化成微粒。制备过程中，温度过高，则玻璃化温度较低的聚合物易聚集；温度过低，则有机溶剂与CO：的混合程度迅速降低。试验表明，在液态及超临界CO：存在下制得的聚乳酸。羟基乙酸共聚物（PLGA，玻璃化温度较低）微球粒径过小且易聚集，而在气液态CO：中PLGA微球的析出时间延迟，有利于包载药物，所得微球粒径5～701stm。
2.3 SCF作为溶质的气体饱和溶液沉析（precipitationfrom gas saturated solution，PGSS）法及衍生技术
该法利用压缩气体在熔融状态的物料中溶解度远高于熔融物料在压缩气体中的溶解度的特性，将一定温度的压缩气体与熔融物料形成的混合溶液在高压下经雾化分散至常压容器中形成微粒幢4|，见图2。PGSS法的操作温度较低，能降低压缩气体操作压力并减少用量，同时不使用有机溶剂，具有连续化生产的优势。
Kerc等口纠以疏水性药物硝苯地平、非洛地平、非诺贝特为模型，PEG 4000为基质制备固体分散微粒，以提高药物的体外溶出与生物利用度。结果表明，载药微粒粒径随预膨胀压力的增高而减小，且微粉化药物及药物一PEG 4000微粒的溶出度明显提高。
如何形成载药量高的`亲水性药物。载体微粒是PGSS法中较难解决的问题。Rodrigues等口们以水溶性药物茶碱为模型，氢化棕榈油为载体（药物。载体=1：1），制得微粒的药物含量仅0.5％～3.5％，且体外释放试验中突释量为22％---45％，表明绝大部分药物分布于载体表面。影响因素考察表明，较高的预膨胀压力（1 8MPa）能形成表面光滑的球状微粒，而较低预膨胀压力（14MPa）下则为针状与表面不规则球状微粒的混合物。
二氧化碳辅助雾化及泡式干燥（C0，。assitednebulization and bubble drying，CAN.BD）法在PGSS法基础上作了改进：1）采用低死体积的T型混合器，可迅速成乳；2）采用加热的惰性气体（N：）在较低温度下干燥所得的气溶胶，提高干燥效率。
Sievers等口71采用此法将药物溶液与近、超临界流体通过高压泵在低死体积的T型混合器中迅速成乳，形成的乳液喷至加热的氮气中，随即形成气溶胶状态的药物微粒。制备了粒径在0.5----5I.tm范围内的硫酸沙丁胺醇与色甘酸钠微粒，结果显示硫酸沙丁胺醇微粒呈表面光滑的球形，随着温度的提高会出现扁平微粒；同时随着水溶液中药物浓度的增加，微粒粒径逐步提高乜81。又分别用水溶或醇溶性药物为模型制得了粒径1～3叫1的微粒乜91。
液态有机溶液降压膨胀（depressurization of anexpanded liquid organic solution，DELOS）法工艺类似于GAS法，但其中增加了将过饱和溶质降压雾化至一定温度的常压状态，CO：作为潜溶剂而tEGAS法中的溶剂。Ventosa等口伽比较了DELOS与GAS法制备的微粒，结果表明DELOS法由于能达到更高中国医药工业杂志Chinese Journal of Pharmaceuticals 2012，39（2）的溶质过饱和度，故所得微粒较小且粒度分布窄、得率高。温度的降低是DELOS工艺中过饱和度实现的主要因素及析晶的驱动力，同时决定温度降低的主要因素是作为潜溶剂的二氧化碳与溶剂的自身特性。
3结语
SCF在制粒技术的研发中已有长足发展，涉及不同性质的药物（难溶性、水溶性化学药物，水溶性生物大分子药物）和各类载体（纤维素衍生物、均聚物和共聚物等）。设备与工艺也随原料、载体、剂型的不同而有所改进，SCF在某些方面比传统制粒工艺更具优越性。但SCF技术的工艺放大、产业化规模的高压容器的设计、药用超临界流体制粒设备（压缩气体、管道、微粒制备、微粒收集、设备清洗等方面）如何符合GMP的要求则是下～步待解决的问题。
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