药物递送新手段-微流控技术

四月的雨 2023-04-21

药物递送新手段-微流控技术

1、霆科生物斥资千万建设微流控芯片基地

2023年3月份霆科生物宣布A+轮融资完成，该轮融资是由由磐霖资本独家投资的，而该笔融资主要用在微流控芯片基地的建设上。

微流控芯片系统是目前生命科学界的高端技术和未来重点的发展方向，国外的微流控技术目前已经得到了一定的发展，但是我国才处于起步阶段，具有很大的发展潜力。小编通过本篇文章来介绍一下什么是微流控技术，并且微流控技术在医药领域有哪些应用。

2、什么是微流体技术

微流控技术是一种很前沿的药物递送手段，而微流控技术就是在极小的空间内对流体进行极为精确的控制的手段，该空间大小一般只有10-1000um微米。所以微流控技术的精确度很高，例如我们利用微流控技术制备纳米颗粒，所得到的颗粒批间差异比普通方法更小，并且微流控技术可以可以更为有效的改善药物的药效及药代学。

所以利用这一技术制备难溶药物的载体或者纳米颗粒具有许多传统技术无法比拟的优势。除此之外靶点给药领域也有微流控技术的身影，利用微流控技术可以提高药物的生物利用度，并且增强药物的靶向性。

3、微流体系统组成

如下图所示，一个简单的微流体系统由泵、微混合区以及微通道等部分组成。

图1微流体系统组成

（1）泵

首先泵的选择对于获得精确和恒定的流速是比较重要的，常用的有注射泵、蠕动泵或高效液相色谱泵，优选注射泵。但是注射泵的主要缺点是其容量小。而HPLC泵在高压下工作，可以提供比注射泵更高的流速，但是不能处理粘性流体。对于粘性和剪切敏感流体，在这种情况下可以使用蠕动泵，但需要对精确和恒定流量要求不高时才可以使用。

（2）微混合区

微流体系统的另一个重要部件是微混合区，其对微流体系统效率和灵敏度具有显著影响。微混合区分为混合接触和微混合器两个部分，混合接触区域具有多种类型，如T型、Y型、聚焦流型以及同轴型等。而微混合器主要分为主动型混合和被动混合两种，主动型混合可以强混合效率，但最为常用的却是被动混合，被动混合可以通过对不同的几何形状来产生不同强度对流，被动型的混合效率主要靠混合结构的形状以及参数控制进行调整，参数主要包括流速比以及物料组成和类型等。

（3）微混合通道

微混合通道位于微混合区后部，该部分的主要作用就是使反应进行足够长的时间，确保反应的充分进行，该部分具有不同的形状，如Z形、矩形以及蛇形等，一般微混合通道都较长，确保反应完全。

4、微流控技术优势

目前具有多种可以克服药物的水溶性差并且提高药物生物利用度的药物递送系统。常用的方法有我们熟悉的喷雾干燥、微乳化以及超声处理等。但是这些传统方法通常批间差异会较大，例如微乳化，制备过程涉及多个步骤，过程中需要优化多个工艺参数来控制变量，由于反应时间较长，最后可能导致批间粒度差异。而微流体技术则可以完美的解决批间差异大的弊端。由于微流控使用微小管道处理流体，操作连续可控，并且颗粒区间范围控制较小，所以可以具有更好的批间重现性。

5、微流控技术在药物递送中的应用

（1）透皮给药

智能给药装置主要用于维持血液中的药物浓度在较长时间内保持恒定，因此可以降低给药频率，利用微流控技术可以实现智能的透皮给药。如利用穿戴式微流控芯片进行透皮给药，即通过可穿戴的储药装置结合微针或者微针阵列穿刺皮肤送药，由于微针的外形长度精确可控，可以在穿刺皮肤时做到刺透皮肤表层的同时不触及神经层，实现无痛穿刺和精准用量送药。通过微针阵列与微流控芯片的配合，还能做到以微米甚至纳米颗粒包裹药物的形式进行送药（引自参考文献1）。

图 2 微流控芯片微针透皮给药

（2）制备纳米混悬液

通过使用微流控技术，可以制备具有窄分散性且表面光滑的各种纳米悬浮液。以利福平为例，该药是治疗结核病的常用药物之一，然而由于水溶性差，最终生物利用度低，其治疗效果受到限制。为了克服这些限制，Schianti 等人通过使用微流控装置利用反溶剂沉淀技术制备了利福平纳米混悬液。最后制备的无定形纳米粒具有窄分散性且表面光滑特性，并且提高了利福平的溶出度以及生物利用度。

已上市的布地奈德混悬液目前也存在一些局限性，如药物的生物利用度低、滞留时间短以及给药不便等。在研究中使用微流控技术制备了布地奈德纳米混悬液并将结果与市售的常规悬浮液进行比较。结果表明微流控技术制备的布地奈德纳米分散体具有窄的粒度分布，与常规布地奈德悬浮液相比，微流体技术产生的纳米分散体显著改善了液滴尺寸和雾化时间。

以上为微流控技术在药物递送领域的两种应用方式，除此之外在微胶囊控释药物释放、制备脂质体、基因测序以及制备药物载体等方面微流控技术也有涉猎。

6、总结

药物及载体颗粒的大小及粒度分布区间对药物的药代动力学和药效学有着重大的影响，而微流控技术可以更好的控制颗粒的分布区间以及精确度，从而使药物具有更好的理化性质以及体内吸收，进而降低副作用以及毒性，所以微流控技术具有传统制备方法无法比拟的优势。但是我国的微流控技术刚刚起步，希望该技术未来可以飞速发展，这样对药物递送来说将迎来重大的突破！

参考文献

[1]范一强,高峰,王玫,等.可穿戴式微流控芯片在体液检测和药物递送中的研究进展[J].分析化学, 2017, 45(3):9.

[2]Microfluidics in drug delivery: review of methods and applications.

内容来源：药事纵横
责任编辑：胡静审核人：何发