药物可以挽救生命，但由于各种不同的原因，按照处方服用这些药物可能具有挑战性，尤其是对于那些患有慢性病的人。提高服药依从性可以减少不利的健康结果、住院治疗和可预防的死亡，同时仅在美国每年就可将医疗保健成本降低多达300B美元。

提高依从性的一种潜在方法是减少一个人服药的频率。这可以通过控释系统来实现，在该系统中，单次注射所含的药物会在很长一段时间内在体内持续释放。不幸的是，许多控释系统在注射后立即释放大部分货物，这可能导致药物剂量不一致——最初释放的药物更多(可能导致毒性)，随着时间的推移释放的药物更少(可能以太小的速度释放)剂量才有效)。一个可以在特定时间点释放离散剂量的系统可以彻底改变药物的输送方式，从多剂量疫苗接种到每日用药。

为应对这一挑战，莱斯大学的研究人员开发了PULSED(用于均匀液化和密封以封装药物的颗粒)。他们的方法最近在AdvancedMaterials上有报道，它可以制造出充满药物的微粒，这些微粒可以被设计成在注射后数天或数周内降解并释放其治疗药物。通过将具有不同降解时间的多个微粒组合到单次注射中，研究人员可以开发出一种药物制剂，可以随着时间的推移提供许多剂量。

“作为一个领域，我们一直致力于开发有效且高效的药物输送系统，以最大限度地提高治疗效果并最大限度地减少副作用，从而最终提高药物依从性，”该部门的项目主任LuisaRussell博士说。国家生物医学成像和生物工程研究所(NIBIB)的发现科学与技术。“通过将几种剂量组合成一种单一的治疗方法，这里描述的控释系统可以改变治疗领域，有可能消除在家中和诊所频繁给药的需要。”

PULSED微粒由PLGA或聚(乳酸-乙醇酸共聚物)组成，这是一种在许多FDA批准的设备中常用的聚合物。PLGA由乳酸和乙醇酸的重复单元组成，这是我们体内天然存在的两种分子。通过延长聚合物的总长度，改变乳酸与乙醇酸的比例，并用不同的分子“封端”聚合物的末端，研究人员可以决定PLGA需要多长时间才能分解(从而释放其治疗有效载荷).

“在我们的案例中，我们可以将具有不同PLGA成分的微粒群结合起来，每一种都在一个不同的时间点释放其全部内容，”资深研究作者、莱斯大学助理教授KevinMcHugh博士解释说。“这使我们能够在特定的预定时间实现多个发布事件。”

载药微粒的制造方法如下：将加热的半液体PLGA压入模具中，然后冷却，凝固成顶部有开口的中空圆柱体形状。每个微粒的核心都充满了治疗性物质，然后微粒的顶部被加热，导致PLGA熔化并流过开口，将药物密封在里面。研究人员开发的初始颗粒直径为400微米(作为参考，一角硬币的厚度约为1350微米)。

第一步，研究人员用标记有荧光分子的葡聚糖(一种糖)填充四种不同的PLGA微粒壳，使他们能够轻松地观察和测量货物释放。他们在体温缓冲液中孵育微粒以模拟现实生活条件，并发现微粒以交错的时间间隔释放其内容物，大约8到31天不等，具体取决于PLGA配方。重要的是，研究人员发现每种微粒制剂都能迅速释放其货物，在大约一到三天的时间内排空75%的葡聚糖。当他们在老鼠身上重复实验时，他们得到了相似的结果。

“虽然我们在这项研究中将微粒降解时间延长至大约五周，但我们才刚刚开始修补PLGA组合物以进一步延长它们的降解时间和随后的药物释放，”McHugh说。“根据我们之前与其他系统的合作，我们有信心通过改变PLGA长度和成分比例，我们可以将发布时间延长至六个月，甚至可能更长。”

在研究人员优化了他们的微粒制造工艺后，他们需要确保药物一旦被包裹在里面仍然有效。许多药物——尤其是使用活性成分开发的生物制剂——对热敏感，研究人员用热来密封它们的微粒。

更重要的是，研究人员希望确定在人体内长期储存——加热和酸化微粒的条件——不会对药物产生不利影响。他们将贝伐单抗(一种经FDA批准的抗体，用于治疗多种癌症)与不同种类的赋形剂(非活性药物稳定剂)一起封装到微粒中，并评估了药物的活性。通过正确组合赋形剂，即使在模拟身体条件下数周后，微粒也能释放出具有生物活性和活性的贝伐珠单抗。

最后，研究人员想要突破极限，进一步缩小他们的微粒。虽然原始颗粒可以很容易地流过18号针头(通常用于血液采集等)，但较小的针头更适合用于儿科疫苗接种和胰岛素注射，通常范围为22到31号。使用更小的模具和相同的制造方法，研究人员能够将微粒缩小到100微米的直径。McHugh说，这些微小微粒的负载能力比原始微粒低50倍，但它们有可能与最小的常用针一起使用。未来的工作将包括评估这些微型颗粒的崩解时间和货物释放。

“在药物医学领域，给药途径常常被低估，”麦克休说。“我们的研究虽然仍处于早期开发阶段，但可以重塑常规疫苗接种和重复用药的方式，最终改善药物依从性和人类健康。”

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标签：药物微粒研究