紫杉醇納米粒的研究進(jìn)展

                                   作者：王洪星 蘆殿香 李向陽(yáng)

【摘  要】 目的  介紹紫杉醇納米粒的研究進(jìn)展。方法  綜述近年采有關(guān)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，介紹和評(píng)價(jià)紫杉醇納米粒的制備、性質(zhì)和藥效等。結(jié)果  紫杉醇納米�？梢源蟠筇岣咚幬锆熜�，降低毒副作用。結(jié)論  紫杉醇納米粒為癌癥化療開(kāi)辟了新的途徑，可望在不久的將來(lái)更加廣泛地應(yīng)用于臨床。
【關(guān)鍵詞】 紫杉醇；納米粒；抗癌藥
[Abstract] Objective To review the development of paclitaxel nanoparticles(TAX NPs) in recent years. Methods：Relevant materials were based on.The preparation，property and pharmacology of TAX NPs were valuated.  RESULTS TAX NPs may increase the anticancer effect and reduce the side effects.CONCLUSION TAX NPs may be an alternative to treat MTTDS will be used more widely in clinical practise. 
[Key words] nanoparticles;  paclitaxel field;  anticancer drug 
        紫杉醇(paclitaxd,taxol,TAX)最初從紅豆杉中分離和確定的，不久，KUSAMA和MANDAl分別用線性合成法和會(huì)聚方法全合成得到TAX，但合成路線長(zhǎng)、產(chǎn)率低、用于工業(yè)化生產(chǎn)有一定難度。以巴卡亭Ⅲ為原料半合成或?qū)?0-去乙酰漿果赤霉素Ⅲ(10-deacetylbaccatin-Ⅲ，l0-去乙酰巴卡亭Ⅲ)轉(zhuǎn)換為巴卡亭Ⅲ再經(jīng)過(guò)半合成得到TAX的方法適合大規(guī)模生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。但是，目前TAX的藥源供應(yīng)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求，這成了制約TAX尤其是TAX制劑發(fā)展的主要因素。1971 年WANI等確定TAX是二萜化合物具有抗癌作用，后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)它是通過(guò)穩(wěn)定微管蛋白，阻斷細(xì)胞分裂，從而抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的。1992紫杉醇注射液(Taxol?)被FDA批準(zhǔn)用于轉(zhuǎn)移性卵巢癌，注射劑中常加入聚氧乙烯蓖麻油(CrEL)，以增加TAX的溶解度,但 CrEL有一定的生物活性，會(huì)產(chǎn)生過(guò)敏性反應(yīng)、高血脂癥等[6]。2005 年美國(guó) FDA批準(zhǔn)白蛋白結(jié)合紫杉醇納米粒注射混懸液 ( Abraxane，中國(guó)商品名： 凱素)上市，該藥去除了助溶劑聚氧乙烯蓖麻油，能安全增加高紫杉醇的用藥劑量，縮短滴注時(shí)間，并且在用藥前不需要給予患者預(yù)用藥以預(yù)防過(guò)敏反應(yīng)[1]。因此,TAX的高效低毒的靶向制劑的尤其是納米粒的研究已成為近幾年的熱點(diǎn)。
        1  TAX納米粒的優(yōu)勢(shì)
        納米粒(NPs)是指大小為0.1～100 nm的粒子，其具有表面反應(yīng)活性高、表面活性中心多、催化效率高、吸附能力強(qiáng)等優(yōu)良特性[16]。腫瘤實(shí)驗(yàn)表明：靜注的TAX藥物時(shí)由于以下原因：①藥物被吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝過(guò)程中被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(RES)吸收[6]；②由于粒徑在10nm-100nm之間,藥物大部分滯留在血液中,未分布到肺、心臟、肝臟等器官；③受實(shí)體瘤的高通透性和滯留效應(yīng)（enhanced permeability and retention effect，EPR,EPR效應(yīng)）的影響,據(jù)統(tǒng)計(jì)每十萬(wàn)個(gè)單位只有1～10 個(gè)能夠到達(dá)藥用部位。NPs解決了這個(gè)難題:一方面,表面附著聚乙二醇( polyethylene glycol, PEG)等親水多聚物，可以改善NPs溶解度和在體內(nèi)的相容性，又可保護(hù)結(jié)合蛋白免受體內(nèi)酶的降解。另一方面，NPs的表面可修飾性可與配體分子結(jié)合，增加藥物的特異性，可提高藥效，減少對(duì)正常細(xì)胞的損傷等毒副作用。
        2  TAX NPs的制備
        TAX NPs一般用親水性良好的生物可降解聚酯，如聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(Poly Lactic Acid, PLA)、聚ε-己內(nèi)酯(Poly caprolactone, PCL)、聚戊內(nèi)酯(PVL)、聚-3-羥基丁酸酯 (PHB)、聚l,3-二氧雜環(huán)己-2-酮等，通過(guò)超生乳化-溶劑揮發(fā)法或乳化分散法制備。通過(guò)物理吸附法對(duì)配體分子常用的有精氨酰－甘氨酰－天冬氨酸（Arg-Gly-Asp，即RGD）序列、葉酸、半乳糖殘基、抗體(CD44受體)等進(jìn)行修飾，制得TAX NPs脂質(zhì)體或聚合物膠束。聚合物粒徑大約2O～50 nm，由數(shù)百個(gè)共聚分子組成，嵌段共聚物在水中自組裝成球形膠束[6]。如乳酸-聚乙二醇( MPEG-PLA)鍵合TAX NPs在水中PLA是疏水的，PLA與TAX形成”核”，MPEG是親水的被拉伸形成”殼”，觀察成球形。
        1.1  乳化聚合法  
        以水作連續(xù)相的，將單體分散于水相乳化劑中的膠束內(nèi)或乳滴中，遇OH－或其他引發(fā)劑分子或經(jīng)高能輻射發(fā)生聚合，然后通過(guò)聚合形成由103 ～105個(gè)聚合物分子組成的固態(tài)。
TAX聚氰基丙烯酸烷酯（polyalkylcyano- acrylate, PACA）納米粒 PACA極易生物降解，在體內(nèi)幾天即可消除。在室溫下的聚合反應(yīng)以水中OH－離子作引發(fā)劑，反應(yīng)式如下： 
         
        以TAX聚氰基丙烯酸丁酯納米粒的制備為例：pH值為2 時(shí)粒徑最小（130 nm），而pH值為l或3時(shí)粒徑增大50％（pH值再高反應(yīng)太快不易成球）；一般攪拌速率與粒徑成反相關(guān)，但過(guò)高會(huì)增大粒徑，如600 r/min及3000 r/min分別得126 nm及161 nm的平均粒徑。本法制備的納米粒中藥物收率在16～89％范圍內(nèi)，TAX收率較高。
        1.2  天然高分子材料凝聚法  
        TAX多糖納米粒 先將多糖溶于含TAX 的0.2 mol/L磷酸鹽緩沖液，加入丙烯酸環(huán)氧丙酯（或加有偶聯(lián)劑），室溫?cái)嚢瑁�反�?yīng)10 天，離心分離，即得。其反應(yīng)式如下： 
         
        1.3  液中干燥法  
        取20 mgTAX與400 mg PLA溶于2 ml氯仿中作為油相，與0.5%明膠溶液40 ml在15 ℃以下超聲乳化45 min制得O/W型乳狀液，升溫至42 ℃揮發(fā)氯仿，再超聲42 min除盡氯仿，離心，水洗后將NPS混懸于水，凍干2 天。NPS平均粒徑為476 nm，納米球收率80.0%，其中藥物收率69%，載藥量4.3%。 
        1.4 自動(dòng)乳化法  
        自動(dòng)乳化的基本原理是：在特定條件下，乳狀液中的乳滴由于界面能降低和界面騷動(dòng)，而形成更小的納米級(jí)乳滴。接著再固化、分離，即得納米粒。
        1.5  TAX磁性納米粒的制備  
        先制備磁流體，第二步再制備含TAX磁性納米球。例如TAX磁性納米球的制備：用1 g葡萄糖和1 g枸櫞酸溶解在100 ml蒸餾水中，加入0.7 g磁流體，超聲15 min，垂熔漏斗（孔徑9～15 mm）濾去聚結(jié)的磁流體，加入3H-TAX 2 ml和14C-氰基丙烯酸異丁酯單體1.5 ml，超聲3 h，用泵循環(huán)管道系統(tǒng)以1 ml/min流速通過(guò)置于磁場(chǎng)中的管道，移去外面磁鐵后，用含0.7% NaCl、0.2% CaCl2?2H2O的水溶液 100 ml洗凈管道內(nèi)的混合物，超聲15 min，再用垂熔漏斗濾去聚結(jié)物，得粒徑約220 nm的TAX聚氰基丙烯酸異丁酯磁性納米球。磁性和非磁性納米球的LD50分別為245 mg/kg和242 mg/kg，即超細(xì)磁流體不影響急性毒性。將3H TAX聚氰基丙烯酸異丁酯磁性納米球靜注到每個(gè)腎旁均放有磁鐵的小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)其腎的平均放射性比未放磁鐵的對(duì)照組小鼠高3 倍，同時(shí)腎旁有磁鐵小鼠的肝的放射性僅為對(duì)照組的1/3。
        3  影響TAX NPs的包封率、收率及載藥量的因素及抗腫瘤的檢測(cè)手段
        3.1  影響TAX NPs的包封率、收率及載藥量的因素
        制備TAX NPs時(shí)，應(yīng)根據(jù)TAX使用的要求，選擇合適的制備方法。優(yōu)選指標(biāo)因需要而異，指標(biāo)包括粒徑、釋藥特性、收率、穩(wěn)定性、水中分散性、吸濕性、表面形態(tài)、表面電荷、包封率（embedding ratio, ER）等。
        3.1.1  工藝和附加劑  
        用聚氰基丙烯酸丁酯（PBCA）制備TAX NPs時(shí)，使用了乳化聚合的一步法和兩步法（浸吸法），一步法分別以Dextran 40和泊洛沙姆188作穩(wěn)定劑時(shí)包封率分別為17.95％和62.80％；兩步法分別以Dextran 40和泊洛沙姆188作穩(wěn)定劑時(shí)包封率分別為17.56％和92.86％。表明穩(wěn)定劑對(duì)包封率有明顯的影響。
        3.1.2  TAX NPs表面的電性  
        制備TAX的聚氰基丙烯酸丁酯（PBCA）納米粒時(shí)，用比較ζ電位。當(dāng)氰基丙烯酸丁酯（BCA）單體聚合前通入SO2，納米球的ζ電位從不通SO2時(shí)的-20 mV變?yōu)?53 mV。如以Na2S2O5+NaCl、Na2S2O5、Na2SO4、NaCl或KCl為附加劑時(shí)，所得PBCA納米球的ζ電位分別為-65.8、-50.5、-35.2、-30.4、-27.3 mV，其納米粒內(nèi)部載藥量（％）分別是46.77、33.01、17.23、12.72、9.28，故ζ電位的絕對(duì)值與者載藥量成正相關(guān)。
        3.1.3  離子強(qiáng)度與溶液的pH值  
        對(duì)TAX聚氰基丙烯酸烷酯類納米球聚合時(shí)介質(zhì)pH值的影響很大，因?yàn)橐設(shè)H－為催化劑，pH值太低時(shí)聚合難以進(jìn)行，太高時(shí)反應(yīng)太快形成凝塊，而在pH 2至5范圍可得到較好的納米球。用兩步法制備TAX聚氰基丙烯酸異丁酯納米球時(shí)，發(fā)現(xiàn)介質(zhì)pH不同時(shí)浸吸量也不同，pH為2.0、3.0、4.0、5.0、6.0時(shí)，載藥量分別為56.62、56.54、56.47、43.07、39.60（mg/g）�？赡苁怯捎诩{米球帶負(fù)電荷，而在pH值較低的介質(zhì)中藥物帶正電荷較多的緣故。如浸吸介質(zhì)具有不同的離子強(qiáng)度（Na2SO4的量分別為0、4、8、12、16 g/L）時(shí)，載藥量也不同（分別為40.1、45.3、49.1、51.8、53.9 mg/100mg）。
        3.2  TAX NPs抗腫瘤的檢測(cè)手段
        對(duì)不同類型的腫瘤的作用評(píng)價(jià)可以從腫瘤體積、瘤質(zhì)量、抑瘤率、生物存活時(shí)間等治療情況和全身情況、體質(zhì)量變化等毒副作用兩方面進(jìn)行，以抑制作用與時(shí)間、濃度的關(guān)系、靶向作用、生物利用度、生物半衰期等為指標(biāo)，得出結(jié)果、結(jié)論。
        4  TAX NPs的穩(wěn)定性
        4.1  滅菌  
        納米粒常用于制備注射劑，這種注射劑含有生物降解材料，滅菌可引起納米粒不穩(wěn)定。目前常用的滅菌方法有煮沸滅菌、過(guò)濾滅菌、輻射滅菌或無(wú)菌操作等，根據(jù)具體情況選擇適當(dāng)?shù)姆椒ā?

       4.2  貯存  
        納米球貯存穩(wěn)定性一般較差，貯存條件與所用材料有關(guān)。如TAX聚ε-己內(nèi)酯納米球溶液和聚乳酸納米球溶液可室溫貯存12 個(gè)月，而TAX聚丙交酯-乙交酯（70:25或50:45）納米粒溶液以3～4 ℃貯存為宜。
        4.3  冷凍干燥  
        TAX NPs不穩(wěn)定，引起TAX NPs形態(tài)變化和聚集，也可能引起藥物泄漏和變質(zhì)。將TAX NPs冷凍干燥，可明顯提高其穩(wěn)定性，通常冷凍溫度應(yīng)低于TAX NPs與水共存的低共熔點(diǎn)15～25 ℃、10 Pa壓力下冷凍干燥25～92 h。應(yīng)考察凍干前后粒徑、包封率是否變化，對(duì)多肽、蛋白類藥物納米粒，應(yīng)考察凍干是否引起TAX失活。
        5  TAX NPs的劑型發(fā)展進(jìn)程
        5.1  傳統(tǒng)TAX NPs
        傳統(tǒng)TAX NPs就是不經(jīng)過(guò)任何修飾的表面親脂的粒子，容易被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(RES)吸收，因此早期用傳統(tǒng)TAX NPs對(duì)RES較為有效[6]。后來(lái)，人們根據(jù)腫瘤細(xì)胞PH的變化利用特殊載體，如聚β-氨基酯(poly(β-amino ester)或據(jù)細(xì)胞內(nèi)外zata點(diǎn)位存在的差異(主要依靠谷胱甘肽(GSH)的作用)利用載體，如主鏈含有二硫鍵的聚酰胺胺聚合物，制備設(shè)計(jì)TAX NPs制劑，達(dá)到靶向給藥的目的。傳統(tǒng)TAX NPs對(duì)腫瘤有較好的療效，但靶向性不足，因此，新型TAX NPs被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注。
        5.2  新型TAX NPs
        經(jīng)過(guò)修飾的TAX NPs，其靶向性明顯提高，使TAX能夠更加廣泛地更高效低毒的治療不同類型的腫瘤。近期進(jìn)展見(jiàn)表1。 
         
        6  進(jìn)展
        TAX NPs由于其粒子小、表面可修飾性、生物相容性等特點(diǎn)，使其針對(duì)具有細(xì)胞通透性大、PH變化、EPR效應(yīng)等特征的腫瘤細(xì)胞有了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。可主動(dòng)或被動(dòng)的靶向作用與腫瘤細(xì)胞，有利于TAX藥物制劑以及應(yīng)用的發(fā)展。但是，目前使TAX藥物市場(chǎng)供不應(yīng)求的主要原因是藥源問(wèn)題，一旦TAX可人工工業(yè)化生產(chǎn)，生物降解長(zhǎng)循環(huán)的TAX NPs技術(shù)必然是世紀(jì)戰(zhàn)略技術(shù)的至高點(diǎn)。
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