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蛋白多肽类药物新型给药系统的研究进展

https://www.cphi.cn   2024-01-19 11:30 来源:中国药学杂志

近年来,蛋白多肽类药物因药理活性强、特异性高、毒 性低等优点,已成为药物研发中具有广泛应用前景的生物 大分子,在疾病的预防和治疗中的地位也日趋重要。蛋白多肽类药物来源广泛,一方面随着生物技术的广泛应用,越来越多的蛋白多肽类药物成为药物研发的热点,例如干扰素、生长因子等细胞因子药物和重组激素类药物等; 另一方面,中药中的蛋白多肽类成分也引起了人们的广泛关注,如天花粉蛋白、蓖麻毒素等。

       近年来,蛋白多肽类药物因药理活性强、特异性高、毒 性低等优点,已成为药物研发中具有广泛应用前景的生物 大分子,在疾病的预防和治疗中的地位也日趋重要。蛋白多肽类药物来源广泛,一方面随着生物技术的广泛应用,越来越多的蛋白多肽类药物成为药物研发的热点,例如干扰素、生长因子等细胞因子药物和重组激素类药物等; 另一方面,中药中的蛋白多肽类成分也引起了人们的广泛关注,如天花粉蛋白、蓖麻毒素等。

       目前,蛋白多肽类药物在抗肿瘤、抗病毒、治疗心血管疾病及自身免疫缺陷病等领域发挥着不可替代的作用。但此类药物存在稳定性差、生物半衰期短、对酶及 pH 变化敏感、分子量大、难以通过胃肠道生物黏膜等诸多缺陷,增加了研发难度。为了克服上述不足,国内外学者将纳米粒、脂质体、微球、水凝胶等制剂新技术应用于蛋白多肽类药物给药系统的研究中,以提高其稳定性,延长体内半衰期,减少给药次数,增加治疗效果,降低药物的毒副作用,为此类药物的开发与应用提 供了大量的经验与启发。笔者就蛋白多肽类药物的新型给药系统的研究进展进行综述,以期为此类药物的开发和应用提供参考。

       No.1

       纳米粒

       纳米粒是指药物溶解或包裹于高分子材料中形成的粒径在 10 ~ 1 000 nm 范围的载体纳米粒子。药物可被包裹于纳米粒的内部,也可通过吸附作用附着于纳米粒表面。当药 物制成纳米粒后,可隐藏药物的理化性质,其体内过程依赖 于纳米级的粒径和载体的理化特性。

       纳米粒作为蛋白多肽类药物的递送载体,具有诸多优势:

       ①可提高蛋白质多肽类药物的口服稳定性和生物利用度。一方面纳米粒可保护药物不受胃肠道中酶及 pH 的影响; 另一方面人体和动物小肠中存在着一些颗粒能通过的派尔集合淋巴结( Peyer 结) , 纳米粒由于粒径较小,相对表面积增大,与生物膜的黏着性 增强,进入肠道后可大量聚集于 Peyer 结,携带生物大分子以完整形式透过生物黏膜,从而提高口服药物的生物利用度;

       ②作为抗癌药的载体,纳米级的粒径可充分利用肿瘤组织的高通透性和滞留效应( enhanced permeability and reten- tion,EPR) ,实现被动靶向给药,发挥药物的抗肿瘤作用;

       ③可控释、缓释药物,延长生物半衰期;

       ④纳米粒的表面可被聚乙二醇( polyethylene glycol,PEG) 、配体、单克隆抗体修饰,实现长循环和肿瘤主动靶向性给药的目的。

       纳米粒给药系统是一种非常有前途的新型药物投递和控释系统,在递送蛋白多肽类药物方面具有较大应用 价值。近年来,以聚乳酸-羟基乙酸共聚物( polylactic-co- glycolic acid,PLGA) 为代表的聚酯类材料和以壳聚糖为代表的多糖类材料制成的纳米粒研究较为广泛,此外固体脂质纳米粒和无机纳米粒也是蛋白多肽类药物载药系统 的研究热点。

       1.1 PLGA 纳米粒

       PLGA 由乳酸( lactic acid,LA) 和羟基乙酸( glycolic acid, GA) 2 种单体随机聚合而成,具有优良的生物相容性和生物降解性,以及非免疫原性和无毒性,作为一种优良的药物载体材料被广泛研究,并且已获得美国食品药物管理局( food and drug administration,FDA) 认证,被用于一系列临床应用,尤其在蛋白质多肽类生物大分子药物的递送和释放方面,是研究的热点。PLGA 在体内可被降解为 LA 和 GA,最终成为二氧化碳和水,对人体无害,且 PLGA 纳米粒可实现药物的持续释放,适用于一些慢性病的治疗。

       Priwitaningrum 等将一种可诱导肿瘤细胞凋亡的嵌合肽包载于 PLGA 中,制备成半胱天冬酶第二线粒体衍生激活剂-细胞穿透肽纳米粒( second mitochondria-derived activator of caspase-cell penetrat- ing peptide-nanoparticles,Smac-CPP-NPs) ,Smac-CPP-NPs 可迅速被乳腺癌细胞摄取,并在细胞内释放出该嵌合肽,具有显 著的诱导细胞凋亡和抑制细胞增殖的作用。

       Rizzi 等构建了 PLGA 包裹的含一种表皮生长因子的纳米粒,并考察了聚乳酸( polylactic acid,PLA) 和聚羟基乙酸( polyglycolic acid, PGA) 使用的不同比例对纳米粒的粒径和口腔黏附力的影响,最终确定当两者比例为 50∶ 50 时所制备的纳米粒粒径最小( 190 nm) ,口腔黏附力最优,该纳米粒可显著增强人类角质细胞的增殖能力。

       此外,PLGA 纳米粒易被修饰,对 PLGA 纳米粒进行特定的修饰如PEG、乳铁蛋白( lactoferrin) 、壳聚糖( chitosan,CS)等,可延长其体内半衰期及增强主动靶向性和生物黏附性。如谭远贞以 PEG-PLGA 为载体材料,采用复乳/ 溶媒蒸发法制备载 H102 肽纳米粒,平均粒径为 147 nm,包封率为64. 0% ,大鼠尾静脉注射该纳米粒后,半衰期比 H102 肽溶液提高了约 10 倍。

       为了提高胰岛素口服给药的生物利用度, 郑爱萍等制备了经 CS 修饰的载胰岛素生物黏附性 PLGA 纳米粒,经大鼠灌胃后,与普通纳米粒相比,该纳米粒具有良好的生物黏附性及促吸收作用,口服给药8 h 后仍在小鼠肠道中大量分布。

       1.2 CS 纳米粒

       CS 是一类由 2-氨基-2-脱氧葡萄糖通过 β-1,4 糖苷键连接而成的带正电荷直链多糖,是一种天然的阳离子聚合物, 在自然界中来源丰富。CS 因具有良好的生物相容性、生物降解性、生物黏附性、低毒、低免疫原性的特点和抗菌、止血等功能,在生物医药领域应用广泛,作为药物载体常用于蛋白多肽类药物、基因药物、小分子化学药物的递送。

       CS 纳米粒具有较多优越性,其可打开小肠上皮细胞间紧密的节点,使大分子药物顺利通过上皮组织,促进药物的吸收; 亦可延长药物在体内的循环时间,有效地提高药物的生物利用度,降低其副作用。

       尹丽芳等以牛血清白蛋白为模型药物制备 CS 纳米粒,并通过加入羧化壳聚糖( car- boxyl chitosan) 来改善聚阳离子制备的纳米粒的安全性。所制备的纳米粒平均粒径在 100 ~ 500 nm 之间,包封率为88. 4% ,研究发现 CS 纳米粒通过打开细胞间紧密连接的方式增加药物在小肠内的吸收,羧化壳聚糖可降低 CS 纳米粒的细胞毒性,增强了药物在小肠中的运输。

       He 等采用改进的离子交联法制备载胰岛素的 CS 纳米粒,所制备的纳米粒的粒径低至 45 nm,具有较窄的粒径分布范围,包封率高达 90% ,并且该纳米粒的溶解和胰岛素的释放具有 pH 依赖性, 在Ⅰ型糖尿病大鼠体内,小粒径的纳米粒( 45 nm 和 115 nm) 比大粒径( 240 nm) 的纳米粒能更有效地控制血糖水平,但其增强血糖控制的作用机制有待进一步研究。

       1.3 固体脂质纳米 ( solid lipid nanoparticles,SLN)

       SLN 又称为固体脂质体,是一种室温下为固态的天然或合成的脂质或类脂,药物被镶嵌于类脂核或和黏附于类 脂表面制成粒径约50~1 000 nm 的亚微粒胶体给药系统。SLN 采用生物相容性好、生物可降解、无毒间、控制药物释放及良好的靶向性、低毒性和利于大规模生 产的优点。SLN 既可以包裹难溶性药物,也可以包裹水溶性药物,可实现 2 类药物制剂的大规模生产。目前,SLN 已被广泛应用于大分子药物如基因、蛋白多肽及小分子药物的递送,在递药领域得到较多关注。

       SLN 通过对蛋白多肽类药物的包裹,提高了该类药物的稳定性和生物膜透过性,延长药物的体内半衰期,提高了生物利用度,在该类药物递送方面具有良好的发展前景。郑雅娴等采用混合溶剂构建了水包油包水型载胰岛素SLN 递药系统,所制备的纳米粒粒径为 145. 4 nm,载药量为7. 93% ,在体外模拟的肠液中展现出良好的胶体稳定性,药物可持续缓慢释放。该纳米粒的细胞摄取量较游离胰岛素提高了 1. 53 倍,并能显著提高胰岛素的跨膜转运效率。

       Bi等进行了载胰岛素 SLN 用于肺部给药递药系统的研究, 所制备的纳米粒包封率高达 69% ,具有显著的体内降血糖作用和较高的生物利用度,表明固体脂质纳米粒在蛋白多肽类药物肺部给药递送领域具有一定优势。

       1. 4 无机纳米粒

       近年来,无机纳米粒子如金纳米粒、超磁性氧化铁纳米粒、介孔二氧化硅纳米粒、二氧化钛纳米粒、氧化亚铜纳米粒等因具有独特的物理、化学、生物学性质在生物医学方面的地位日益突出,可用作显影成像技术的诊断试剂或用于靶向递送和协同治疗等领域,尤其在肿瘤的诊断和治疗方面,取得了较好的进展。相比于有机高分子纳米材料, 无机纳米载体由于其独特的组成和结构特征而具有相对表面积大、毒性低、生物相容性好、化学结构稳定、无免疫原性、制备简单、具有较高的组织渗透性和胶体稳定性等特点。

       在肿瘤治疗方面,这些纳米粒子一方面能利用肿瘤组织的 EPR 效应,被动靶向肿瘤组织,另一方面其表面可被基因、抗体等修饰,实现主动靶向、增强其透过血脑屏障( blood- brain barrier,BBB) 的能力而靶向脑部疾病,且能协同其他克服肿瘤多药耐药( multidrug resistance,MDR) 。Tang等将载有阿苯达唑的白蛋白银纳米粒通过正负电荷吸引 作用与表面被细胞穿透肽修饰的天花粉蛋白自组装形成纳 米粒释药系统,该纳米粒对肿瘤耐药细胞具有明显的抑制作 用和体内抗肿瘤作用。

       无机纳米载体制剂在慢性病治疗中也有一定应用,如Guha 等构建了载胰岛素 pH 敏感型介孔二氧化硅纳米粒,并评价了载体材料的毒性和体内降血糖作用,结果所制备的纳米粒相对表面积高达304. 392 1 m2 ·g - 1 ,载体材料无明显毒性,其体外释放具有明显的 pH 依赖性,在 pH7. 4 的释放介质中6 h 累积释放度高于48% ,而在 pH1. 2 的释放介质中,2 h 累积释放量紧为13% ,且随着时间的延长,释放量基本保持不变,体内降血糖作用可持续 16 h,口服相对生物利用度为73. 10% ,此介孔二氧化硅纳米粒可实现胰岛素口服给药的有效递送。

       值得注意的是,虽然无机载体材料对机体不会产生明显的毒副作用,但诊断和治疗后是否易于从体内排除,长期使用是否对机体产生损害或者在体内聚集, 是否适合于慢性病( 如糖尿病等) 的长期给药,也是现阶段无机纳米粒在应用中不容忽视的问题,需要深入进行系统全面的科学研究。

       No.2

       脂质体

       脂质体为两亲性分子如磷脂分散于水相中可自发形成 具有双分子层结构的封闭囊泡,药物被包封于类脂质双分子 层薄膜中制成的直径仅有几十纳米至数微米的超微球形载 体制剂。脂质体具有生物相容性好、无毒、可降解、免疫 原性小等优点,可提高被包载药物的稳定性、有效控制药物释放。

       对于口服给药,脂质体不但可以保护蛋白多肽类药物不被胃肠道酶和 pH 变化的破坏和影响,并且容易与肠黏膜融合,促进其进入体内。对于注射给药,通过脂质体的双分子层的缓控释作用,可延长蛋白多肽类药物的体内半衰期, 提高生物利用度。

       脂质体包封蛋白多肽类药物后,可经注射、口服、鼻黏膜、肺部、皮肤等多途径给药。Shah 等构建了载环孢霉素 A 脂质体,包封率高达 99% ,其口服生物利用度显著提高,吸收常数约为游离环孢霉素 A 的 9 倍,是市售环孢霉素 A 微乳剂的 4 倍。

       通过对脂质体表面进行亲水性大分子( 如 PEG 及其衍生物) 、配体和抗体修饰,可使脂质体具有长循环和主动靶向性,如长循环脂质体、靶向脂质体和长循环靶向脂质体,是目前研究的热点。此外,多囊脂质体作为一种新型脂质体,对于水溶性的蛋白多肽类药物的包载比传统脂质体更有优势, 现依次进行介绍。

       2.1 长循环脂质体

       未经修饰的脂质体易被体内吞噬细胞作为外来异物识 别而吞噬,巨噬细胞多存在于血流丰富的网状内皮系统( re- ticuloendothelial system,RES) ,主要分布于肝、脾、骨髓、肺等器官,这对于治疗 RES 部位的疾病非常有利,但对于非RES 部位却缺乏长循环性。为了克服上述缺陷,学者们多采用亲水性大分子如 PEG 及其衍生物等对脂质体表面进行修饰,以在脂质体表面形成亲水层,避免RES 的识别与吸收,从而大大延长了药物在血液中的循环时间,称为长循环脂质体。

       如为提高鳖甲肽 HGRFG 的半衰期,方大宽等制备了 PEG 修饰的长循环脂质体来包载 HGRFG,并探究载药脂质体在体内的分布情况和在血浆内的滞留时间,发现与未经修饰的载药脂质体相比,经 PEG 修饰的长循环脂质体能明显延长 HGRFG 体内的滞留时间和半衰期。然而,随着研究的深入,PEG 化脂质体显现出一些问题,如重复注射 PEG 修饰的脂质体会诱发“加速血液清除”( accelerated blood clear- ance,ABC) 现象,PEG 链的空间位阻作用会抑制靶细胞对脂质体的摄取等,因此 PEG 修饰的脂质体仍需进一步考察研究。

       2.2 靶向脂质体

       为提高脂质体的导向性,可对脂质体进行表面修饰,使其主动靶向于病变部位,增强药效,降低不良反应,常见的有 免疫脂质体和配体修饰脂质体。将单克隆抗体接在脂质体表面,制备成免疫脂质体,其具有高度的专一性,可与靶细胞 表面的抗原特异性结合,将脂质体靶向到特定的组织和细胞,发挥药效。一些非免疫原性的生物活性物质如载脂蛋白 E、转铁蛋白( transferrin,Tf) 、叶酸( folic acid,FA) 等可与脂质成分偶联,制成配体修饰脂质体,与靶细胞表面过度 表达的相应受体特异性结合,实现靶向递药。

       脂质体与靶细胞结合后,主要通过内吞作用被细胞摄取。Kuo 等构建了RMP-7( 一种缓激肽类似物) 和 Tf 共同修饰的载神经生长因子脂质体,该脂质体具有很高的生物相容性, 能提高跨过 BBB 的 PI 渗透系数,增强神经细胞的活性,抑制其凋亡,实现脑靶向递药,改善阿尔茨海默病的神经保护治疗。

       2.3 长循环靶向脂质体

       近年来,大量学者将长循环脂质体和靶向脂质体的优势 相结合,同时采用亲水性大分子( 如 PEG 及其衍生物) 、配体或单克隆抗体对脂质体的表面进行修饰,构建长循环靶向脂 质体递药系统,用以提高药物对病变部位的主动靶向性同时具有在体内长效循环的作用。Rotman 等采用谷胱甘肽 ( glutathione,GSH) 修饰 PEG 化的脂质体包载用于阿尔海默病治疗的 Aβ 抗体片段,能增加该抗体药物进入脑内的标准摄取值,延长药物作用时间,提高生物利用度。Furumoto等发现小鼠白蛋白偶联的 PEG 化脂质体比未修饰的 PEG 化脂质体具有更长的体内循环时间和更高的生物利用度,其肝脏的清除率明显低于 PEG 化脂质体。

       2. 4 多囊脂质体

       由于大部分蛋白质多肽的水溶性好,传统脂质体无法达到理想的包封率,且药物易渗漏和突释,使得药物释放不理想,因此多囊脂质体作为一种新型脂质体受到了较多关注。多囊脂质体是一种含有多个非同心腔室的大型脂质体, 具有更多的包封容积和较大的粒径,粒径一般为几微米至几十微米,具有牢固的拓朴结构,性质稳定。这种脂质体体积的 95% 以上是水性腔室,对蛋白多肽类药物的包封非常有利。

       药物被包载在多囊脂质体中,整个脂质体成为1个药物储库,给药后可随着磷脂双分子层的逐渐降解、破裂, 药物缓慢释放,特别是当其中的某个囊泡破裂时,里面的药物被释放,而完整的囊泡仍然可以保持原状,因此具有很好的缓释效果。

       多囊脂质体包载蛋白多肽类药物,不仅具有普通脂质体 所具有的良好的生物相容性、生物降解性和缓释效果,还具 有载药量大、包封率高、药物渗漏少、释药速度平稳、突释少等优点,可显著提高药物的生物利用度。

       Mu 等研究了双乳化技术制备载贝伐单抗多囊脂质体用于眼底疾病脉络膜新生血管形成( choroidal neovascularization,CNV) 的治疗,所制备的多囊脂质体包封率为 80. 65% ,在体内外均表现出了良好的缓释效果,提高了药物在眼部玻璃体的滞留时间,有效抑制 CNV 病变的厚度。

       为了克服由于阳离子两亲性多肽与脂质层之间的静电和疏水相互作用而导致的不稳定性,Wang 等采用改进的 Depo Foam 技术成功制备了载LXT-101多囊脂质体,用于前列腺癌的治疗,表现出了良好的缓释作用,在体外11d的累积释放量高于70% 。皮下注射后,载LXT-101多囊脂质体的体内平均滞留时间( mean residence time,MRT) 是游离LXT-101的19.3 倍,生物利用度是游离LXT-101 的2.2倍,体内抗前列腺癌作用能持续7d。

       No.3

       传递体

       传递体亦称为柔性纳米脂质体,具有高度变形性,是一 类能高效穿过比自身小数倍孔径的类脂质体,可用于经皮或 黏膜给药,能够传递小分子药物和蛋白多肽等大分子药物进 入体循环。它是在普通脂质体的制备过程中,向磷脂成 分中加入表面活性物质如聚山梨酯、胆酸钠、脱氧胆酸钠和胆酸钾等,使其类脂质膜具有高度的变形能力。用作透 皮给药的载体时,传递体在受到足够大的应力和在角质层水合作用所产生的渗透压的驱动下,能发生变形而通过比自身小数倍的皮肤小孔,而角质层结构和性质不会受到影响,这极大增加了药物经皮给药的吸收。

       传递体包载蛋白多肽类大分子后,由于自身的变形,致使药物分子变形而通过比药物分子小得多的皮肤、黏膜上的微孔,从而促进蛋白多肽类药物的吸收。

       陈铭等采用薄膜分散-超声挤压过膜法制备鲑鱼降钙素柔性脂质体,经鼻腔给药后,体内降血钙效果和相对生物利用度显著高于鲑鱼降钙素普通脂质体,其降血钙效果和相对生物利用度与脂质体中附加的表面活性剂的用量和种类相关。

       郭建新等发现柔性纳米脂质体具有促进环孢素经皮渗透的作用,而普通纳米脂质体具有滞留药物于皮肤中的作用。柔性纳米脂质体亦可作为蛋白多肽类药物经口腔黏膜转运的有效载体,可避免首过作用和胃蛋白酶对此类药物的水解。

       杨天智等进行了胰岛素柔性纳米脂质体的口腔黏膜给药研究,发现与胰岛素溶液和胰岛素普通脂质体相比,柔性纳米脂质体可显著提高胰岛素的体内相对生物利用度。

       No.4

       微 球

       将药物溶解和(或) 分散在高分子材料中所形成的骨架型微小球状实体,粒径在1~ 250 μm 之间,具有缓释或控释药物的作用,这种微米级的球状实体叫做微球。将蛋白多肽类药物包载于微球中,能够提高该类药物的稳定性,防止药物受胃肠道的酸性环境和消化酶的影响而失活,利用载体材 料的某些性质如生物黏附性、生物降解性和靶向修饰等可提高药物的生物膜透过性、达到长效释药和靶向治疗,进而提高生物利用度、延长药效、降低毒副作用。

       制备微球的载体材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料,前者主要包括明胶、海藻酸钠、壳聚糖、蛋白类等, 具有优良的生物降解性,且稳定、无毒、成膜性好,是最常用的载体材料。对于合成高分子材料,目前研究最多、应用最广的是聚酯类,主要包括 PLA、PLGA、PLA-PEG 等,这类聚合物亦可在体内降解无残留,为生物可降解高分子。

       CS 及其衍生物、海藻酸盐、含羧基和羟基的化合物如羟丙甲纤维素(hydroxypropyl methyl cellulose,HPMC)等,具有优良的黏膜黏附性,为生物黏附性材料。将蛋白多肽类药物包裹在微球中,可用于注射、口服、鼻黏膜和肺部吸入等多种途径给药, 提高了药物的生物利用度和患者的顺应性。

       4. 1 口服微球

       胃肠道的酸碱性环境和消化酶对蛋白质多肽的降解及肠道细胞膜对于水溶性物质的低通透性是造成蛋白多肽类药物口服生物利用度低的 2 个主要原因。微球作为一种微粒给药系统,可在肠道上皮组织的Peyer 结富集摄取,同时粒径小也有利于肠上皮细胞的转运吸收,而且利用特殊载体材 料能制备肠溶释放、生物黏附等功能性微球,可有效提高蛋 白多肽类药物的生物利用度。

       正常情况下结肠的 pH 接近中性,若在此环境下释放药物,有利于保护蛋白多肽类药物的活性,同时结肠释药可避免首过效应,而且该部位蛋白水解酶活性较低,有利于蛋白多肽类药物的吸收。丙烯酸树脂类( Eudragit) 是制备结肠定位口服微球的主要载体。为了提高降钙素的口服生物利用度,Lamprecht 等采用 pH 敏感材料 Eudragit P-4135F,使用复乳法制备包裹降钙素的结肠靶向微球,该微球在体外 pH6. 8 的介质中,4 d 的药物释放量不超过20% 。大鼠灌胃给药后,与降钙素溶液相比,降钙素微球具有明显的药物缓释作用,当给药剂量达到 100 g·kg - 1 时,降钙素微球存在明显的降血钙作用。

       CS 及其衍生物不仅具有生物黏附性,而且作为天然阳离子聚合物,能增加细胞间紧密连接的开放,有利于药物的细胞旁转运,有效增加药物的吸收。Marais 等合成了一种季铵化的壳聚糖衍生物-N-三甲基壳聚糖氯化物( N-tri- methylchitosan chloride,TMC) ,将eudragit ? L100 的结肠定位特性与 TMC 的吸收促进功能相结合,同时以这 2 种材料为载体构建载胰岛素微球,采用优化后的处方制备的微球能 显著提高胰岛素在离体大鼠肠道组织中的转运能力,比游离胰岛素高 10 倍左右。

       为了提高微球的生物黏附性,防止药物泄漏,Zhang 等利用 CS 的氨基与海藻酸盐的羧基之间产生强烈的静电相互作用,形成 CS-海藻酸盐复合物,该复合物具有 pH 敏感性,以此为载体制备胰岛素微球,体外释放试验表明,在模拟的胃肠液中,仅有 32% 的胰岛素释放,而在模拟血液的 PBS( pH = 7. 4) 中,胰岛素微球可稳定持续释放 14 d,糖尿病大鼠口服给药后,血糖水平显著降低,且能稳定保持 60 h。

       4. 2 注射微球

       缓释微球制剂可使包裹于其中的蛋白多肽类药物缓慢 释放,在体内达到缓释长效的作用。以可生物降解聚合物如PLGA 为骨架材料,包裹蛋白多肽类药物制成注射微球,通过肌肉或皮下注射给药,随着聚合物的降解,药物以扩散、溶蚀 方式释放,可缓慢释放 1 周,或长达数月,可大大减少给药次数,显著提高患者用药的顺应性。最早成功问市( 1986 年) 的多肽注射微球是促黄体激素释放激素( luteinizing hor- mone releasing hormone,LHRH) 类似物的微球-曲普 瑞林微球注射剂,可缓释 1 个月。之后,大量蛋白多肽类长效微球注射制纷纷上市,见表 1。

大量蛋白多肽类长效微球注射制纷纷上市

       近年来,国内外学者开展了大量有关蛋白多肽类药物微球注射剂的研究。为了解决微球的突释问题、提高药物的包封率、达到长效缓释的目的,Qi 等将微球与水凝胶相结合,采用复乳溶剂蒸发法制备了包裹醋酸戈舍 瑞林泊洛沙姆水凝胶的 PLGA 微球,药物包封率达到 94.16% ,突释的药量低于 2% ,大鼠肌内注射后,药物可缓释49 d,其生物利用度比已上市的戈舍 瑞林植入剂高 9.36 倍。

       Zhao等研究了重组白细胞介素微球注射剂的局部抗肿瘤作用,首先将重组白细胞介素装载到葡聚糖颗粒中作为微球的内核,然后以 PLGA / PLA 作为微球壳包裹载药内核制备重组白细胞介素缓释微球,这样不仅使药物的活性在微球制备过程中免遭破坏,还避免了微球的突释和释放不完全、不稳定的现象。该微球在体外pH 7. 4 的 PBS 介质中,可持续稳定释放 25d。与注射重组白细胞介素溶液组相比,载药微球组对结肠癌模型小鼠的抗肿瘤作用更为显著,表明重组白细胞介素微球剂能稳定缓慢释放药物,显著提高药物疗效。

       4. 3 鼻黏膜给药微球

       近年来,鼻腔黏膜因毛细血管丰富,具有广泛的吸收面积,可实现多种小分子药物和蛋白多肽类等生物大分子药物的有效递送而成为研究热点。通过鼻腔黏膜,药物可直接进入体循环,避免了首过效应,提高药物的生物利用度,而且人体存在鼻脑通路,药物可绕过血-脑脊液屏障直接进入脑内, 可用于脑部疾病的治疗。

       微球用于鼻黏膜给药具有很多优势:

       ①微球具有生物黏附性,能延长药物与鼻黏膜的接触时间,增大药物的吸收;

       ②微球包裹蛋白多肽类药物可防止其被黏膜上的酶降解,提高药物的稳定性;

       ③微球本身还具有促吸收作用,这是因为微球吸水溶胀后,可使其接触的上皮细胞间的紧密连接出现暂时性脱水打开,使黏膜通透性增加,增大药物的转运;

       ④微球本身或经修饰后可带正电荷, 而鼻黏膜带负电荷,二者接触发生静电吸引,延长药物在鼻腔滞留的时间。

       目前,用于鼻腔黏膜给药的微球所载蛋白多肽类药物包括激素、疫苗等,均取得了较好的研究进展。

       Wang 等发现采用氨基化明胶包裹胰岛素制备的带正电荷的微球,具有明显的缓释作用,这是由于药物与载体材料之间产生的静电作用减缓了药物的释放,大鼠体内试验表明微球在干燥粉末状态下比其混悬液更能促进胰岛素经鼻黏膜给药的吸收, 这与微球吸收水分而使黏膜通透性增加有关。

       Morimoto等制备了带正电荷和负电荷的载鲑鱼降钙素明胶微球, 带正电荷的明胶微球对鼻黏膜的黏附性显著高于带负电荷的明胶微球,经大鼠鼻黏膜给药后,带正电荷的微球的降血钙作用明显高于带负电荷的微球。

       Varshosaz 等发现经鼻黏膜给药后,包裹胰岛素的壳聚糖微球可显著降低糖尿病大鼠血糖水平,其绝 对生物利用度可达44% 。

       No.5

       水凝胶

       水凝胶是一类具有三维网状结构的亲水高聚结合体,由天然或合成高分子材料经过物理或化学方法交联制成,可通过控制交联剂的用量对其进行改性,水凝胶自身不溶于水, 但能够吸收大量的水分或体液而膨胀。水凝胶具有良好的生物相容性、与用药部位亲和力强、在给药部位形成药物贮库延长释药周期、减少给药剂量或给药次数、降低不良反应,在目标部位注射能够避免传统外科手术的痛苦,适宜作为蛋白多肽类药物的控释载体。

       水凝胶在注射前为相对低黏度的液体,而注射后其物 理形态迅速转变为药物贮库,长效缓慢释放药物。制备理 想的水凝胶,材料的选择至关重要,因为这关系到水凝胶是 否为可注射型、是否具有生物降解性和组织相容性,是否有适宜的凝胶速度和凝胶强度。制备水凝胶的材料主要分为 天然高分子聚合物和合成高分子聚合物,前者主要包括海 藻酸、CS、葡聚糖、透明质酸及各种可溶性纤维素衍生物,其在体内可通过各种氧化途径或酶降解,具有良好的生物相容性 ; 合成水凝胶目前主要采用智能高分子材料如 PLGA / PEG、PLA / PEG、泊洛沙姆等制成,它能对周围的环境刺激因素,如温度、pH 值、离子强度、磁场、电场、光或应力等做出有效响应,发生物理变化改变自身的性质 。目前,研究较多的是温度敏感型水凝胶和 pH 敏感型水凝胶。

       5.1 温度敏感型水凝胶

       温度敏感型水凝胶是迄今为止研究最为普遍的水凝胶之一,尤其适用于蛋白多肽类药物的递送,其显著特点具有临界相转变温度,通过感应温度变化而产生溶胶-凝胶的 转变。温度敏感型水凝胶可有效防止药物被酶或体内环境 降解,通过控制温度来调节体内药物的释放速度,有效降低药物的清除率以及避免药物浓度过高而产生毒性。

       Wang等采用聚( 2-乙基-2-唑啉) ( PEOz) 和聚( D,L-乳酸) 合成新型低毒温度敏感高分子材料( PEOz-PLA-PEOz,PPP) ,制备缓释鲑鱼降钙素温敏水凝胶,该水凝胶呈现一种多孔三维网络结构,具有良好的缓释作用和体内生物降解性,皮下注射后,与泊洛沙姆 F127 水凝胶相比,PPP 水凝胶的体内原位滞留时间显著延长,与鲑鱼降钙素溶液相比,具有更高的体内降血钙作用,其降血钙作用长达 24 h。

       5. 2 pH 敏感型水凝胶

       pH 敏感型水凝胶体系中含有大量可解离基团,当环境pH 变化时,高分子聚合物可解离出带电基团,由于其电荷间的相互排斥作用导致聚合物分子链伸展与相互缠结而造成胶凝现象。除小分子药物外,pH敏感型水凝胶也适用于蛋白多肽类生物大分子药物的递送。

       根据胃肠道中 pH的变化,选择合适的聚合物制备pH敏感型水凝胶,控制药物在胃中不释放而到达小肠后释放,可显著提高蛋白多肽类药物在胃肠道中的稳定性和口服生物利用度。

       Qi等利用水溶性 β-1,3 葡聚糖与 2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙烷磺酸发生接枝共聚反应得到新型 pH 敏感聚合物而制备胰岛素 pH 敏感型水凝胶,可根据环境 pH 的变化调节胰岛素的释放速率。在胃内( pH 1. 2) 胰岛素的释放量相对较低,24h释放约26% ,而在肠道条件下( pH 7. 4 ) 其释放量显著增加,6h 释放超过 50% 。

       No.6

       结论和展望

       蛋白多肽类药物由于药效强、特异性高,在疾病治疗中的地位日趋重要,理想的蛋白多肽类药物给药系统应具有提 高药物稳定性和保持药物的活性、促进其吸收、能在靶部位 富集以及缓控释药物以减少给药次数和给药剂量、提高药物 的生物利用度等特点。

       目前在蛋白多肽类药物新型给药系统中,研究较多的是 纳米粒、脂质体、微球和水凝胶,它们能够在很大程度上提高该类药物的稳定性,延长其体内半衰期、减少给药次数,增加治疗效果,降低药物的毒副作用,实现了蛋白多肽类药物的靶向、缓控释给药。但仍存在一定的局限性,如微球制备过程中存在药物稳定性差、易失活、包封率低、载药量小、体内外释放具有明显突释效应; 水凝胶在递送蛋白多肽类药物方面大多缺乏适宜的凝胶速度和凝胶强度; 脂质体尚且存在对器官的靶向性不明显,且需要更多新的、条件温和的制备方法来广泛适用于蛋白多肽类药物脂质体的制备; 纳米粒的包封率和载药量有待提高、大规模生产还很困难等。希望国内外学者应加大新技术、新辅料、新剂型的研究,使上述问题得以解决,以促进蛋白多肽类药物的开发和应用,使更多的蛋白多肽类药物新制剂应用于临床。

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