羥基喜樹堿納米靶向給藥系統的研究進展

馬 萍，金武龍，馬麗萍

羥基喜樹堿納米靶向給藥系統的研究進展

馬 萍，金武龍，馬麗萍

目前臨床上使用的羥基喜樹堿制劑存在水溶性差、半衰期短、穩定性差、不良反應大等問題，限制了其推廣應用。近年來出現的納米靶向給藥系統在實現靶向性輸送藥物、緩釋藥物、提高難溶性藥物的生物利用度、降低藥物的不良反應等方面表現出良好的應用前景,成為國內外學者研究熱點之一。作者對近年來出現的羥基喜樹堿納米靶向給藥系統的種類進行綜述,并闡述各類載藥系統的特點及其進一步應用的理論依據。

羥基喜樹堿；納米粒；藥物緩釋系統

納米技術已在醫學領域顯示出廣闊的應用前景。隨著21世紀納米科技的迅速發展,利用納米技術將具有良好生物降解性和生物相容性的各種材料制成納米級給藥系統(粒徑為10～500 nm的固體膠狀粒子)，借助其作為抗腫瘤藥物的載體，抗腫瘤藥物通過不同的方法溶解、包裹于粒子內部或者吸附、附著于粒子表面，可增加疏水性藥物的水溶性，保護抗腫瘤藥物的活性成分，能夠增加藥物穩定性，改變藥物在體內的分布與代謝規律，增加藥物在靶器官內的濃度，從而提高治療指數，減少不良反應。正常組織中的微血管內皮細胞之間間隙致密、結構完整,大分子和脂質顆粒不易透過血管壁,而大量新生的毛細血管位于腫瘤組織及其周圍，這些新生的毛細血管管壁通透性強[1]。與此同時，淋巴系統回流差，造成納米粒聚集，這種現象稱作增強滲透滯留效應(enhanced permeability and retention，EPR)。實體瘤具有EPR[2]，這就使得納米給藥系統易于到達特定的腫瘤部位，在腫瘤組織中具有較高的藥物治療濃度，而在非腫瘤組織內的藥物濃度有所減少，從而消除或減輕化療藥物的不良反應，更好地殺滅腫瘤細胞。納米靶向給藥系統如何實現更好的靶向性是目前國內外研究的熱點，也是學者們關注的焦點。通過對納米靶向給藥系統載體材料進行表面修飾，如連接抗體、基因、多肽等靶向配體，從而可以實現對腫瘤組織、腫瘤細胞及細胞內某些結構的主動靶向，達到更好的治療效果。

羥基喜樹堿是20世紀六七十年代從我國特有的琪桐科植物喜樹中分離提取的微量生物堿，是目前從喜樹中分離的20多個單體中抗癌作用最強的化合物，它能夠抑制DNA拓樸異構酶Ⅰ的活性，是繼紫杉醇后又一具有臨床應用價值的植物性抗癌藥物[3-4]。羥基喜樹堿含有一個內酯環結構,存在著可逆性和pH依賴性的水解過程,在酸性條件下主要以內酯形式存在；在堿性環境下內酯環不穩定,極易開環水解以羧酸鹽形式存在[5-6]。羧酸鹽型與內酯型相比活性顯著降低,毒性明顯增大。由于羥基喜樹堿內酯環水溶性很差,目前臨床上使用的羥基喜樹堿制劑是將其在堿性條件下水解開環制成羧酸鹽,極大地降低了羥基喜樹堿在體內抗腫瘤活性，且羧酸鹽半衰期短、質量不穩定、水針劑不易保存；而閉環羥基喜樹堿抗瘤活性高卻又極難溶于水，與組織親和力低等缺陷嚴重影響了羥基喜樹堿的療效，限制了其臨床應用[7]。近年來，為改善羥基喜樹堿劑型存在的問題，增加藥物靶向性、溶解性及抗癌活性，國內外研究者轉向于研究羥基喜樹堿納米靶向給藥系統，該給藥系統常用的載體材料大致可分為2類,即人工合成的可生物降解的聚合物體系(如脂肪族聚酯中的聚乳酸、聚己內酯)和天然的大分子體系(如殼聚糖、蛋白質)。這些載體材料和羥基喜樹堿組成的納米靶向給藥系統，包括納米粒、納米脂質體、納米乳、納米晶體、聚合物膠束、囊泡等。

1 納米粒

納米粒為固態膠體顆粒,是粒徑小于1 μm的聚合物膠體給藥系統[8],由高分子物質組成的骨架結構,藥物可以溶解、包裹于其中或吸附于其上。按制備方法和包覆藥物方式的不同分為納米球和納米囊：納米球是指藥物被溶解、分散或被吸附在藥物基質中而形成的基質型球形納米粒[9];納米囊是將固體藥物或液體藥物作囊心物包裹而形成的藥庫型球形的納米粒。納米粒以油性或水性核心為中心，由天然或合成的高分子薄層聚合物膜包裹的一類亞顯微膠狀藥物載體系統(10～1 000 nm)。下面介紹幾種常見的納米粒。

1．1 殼聚糖納米粒 殼聚糖是一種天然高分子多糖，具有良好的生物相容性和可降解性，無免疫原性，是理想的納米靶向藥物載體，主要用于傳送親水性大分子如疫苗、多肽、蛋白及某些抗癌藥物。邢志華等[10]采用離子交聯法合成載羥基喜樹堿的葉酸-殼聚糖納米粒，該納米粒提高了羥基喜樹堿對腫瘤組織的靶向性,增強其抗腫瘤活性,延長其在體內的作用時間。Ortiz等[11]制備了聚己內酯包載氟尿嘧啶納米粒與噬菌體E基因結合增強了對晚期結腸癌的治療效果。此外殼聚糖還用于傳輸多西紫杉醇[12]、阿霉素[13]常見抗癌藥物。

1．2 白蛋白納米粒 白蛋白的生物相容性及降解性較好，毒性較低，無明顯免疫原性，多用于藥物載體，與靶向配體相連，具有較高的腫瘤靶向性。鄭丹等[14]采用高壓均質法制備了7-乙基-10-羥基喜樹堿白蛋白納米粒，該納米粒包封率較高，粒徑分布均勻，靜脈注射延長了藥物血液循環時間,并降低了骨髓抑制。Zu等[15]以甘草酸為靶標，與牛血清白蛋白載體偶聯，制備了載有羥基喜樹堿的具有肝癌靶向性的納米藥物，證明該納米藥物具有較好的肝靶向性。近幾年，白蛋白納米粒給藥系統的成功應用為難溶性藥物制劑的開發提供了新的思路。

1．3 聚乙二醇-聚乳酸納米粒 聚乙二醇-聚乳酸是一種具有良好生物相容性和安全性的兩親性嵌段共聚物,以聚乙二醇為親水基團構成外殼,在血液中可以逃避網狀內皮系統的吞噬,延長藥物在血液中的滯留時間，且EPR顯示靶向性。此外，聚乙二醇-聚乳酸作為載體能夠顯著提高難溶性藥物的溶解度,減小不良反應[16-17]。楊飛飛和欒立標[18]利用自制的羧基結尾的嵌段聚合物甲氧基聚乙二醇-聚乳酸和7-乙基-10-羥基喜樹堿合成聚合物藥物連接物，平均粒徑在70 nm以下，該連接物具有良好的緩釋特征，提高了羥基喜樹堿的穩定性及抗腫瘤活性。

1．4 聚己內酯聚合物納米粒 聚合物納米粒給藥系統是抗腫瘤藥物研究領域的熱點之一，具有增加藥物溶解性、提高穩定性、降低不良反應和增加靶向性的特點。楊經安等[19]合成了一種以直鏈聚乙烯亞胺為骨架的接枝單甲氧基聚乙二醇/聚己內酯的陽離子聚合物，以該聚合物為載體，合成羥基喜樹堿陽離子聚合物納米粒，該納米粒理化性質穩定、緩釋性好，能夠提高羥基喜樹堿抗腫瘤作用的靶向性。

1.5 納米囊 納米囊具有微囊和納米粒子的優點，與微囊相比，除了具有保護藥物免受外界環境影響等常規優點外，納米囊還具有緩控釋性能以及良好的生物靶向性。朱燮婷等[20]采用微乳化聚合法制備羥基喜樹堿聚氰基丙烯酸正丁酯納米囊，平均粒徑為92 nm，理化性質較好、緩釋效果顯著。李范珠和胡晉[21]以可生物降解的聚氰基丙烯酸正丁酯為囊材,采用乳化聚合法制備了阿霉素納米囊,與普通制劑相比毒性明顯降低。

2 納米脂質體

脂質體是一種具有類脂質雙分子結構的新型藥物載體，作為藥物載體在藥物傳遞系統中的研究較多，其本身對人體無毒性、免疫抑制作用，但具有明顯的靶向作用和緩釋作用、生物膜親和性和組織相容性，提高藥物生物活性。同時脂質體與其他抗癌藥物聯用可降低耐藥性。戴翠萍等[22]研究了羥基喜樹堿脂質體與順鉑聯用對耐順鉑的人食管癌Eca109細胞周期和凋亡的影響,結果表明羥基喜樹堿脂質體和順鉑聯合應用能誘使Eca109細胞發生G0/G1期阻滯，并能增加細胞早期凋亡率、晚期凋亡率和總凋亡率。臨床上將脂質體和耐藥抗腫瘤藥物聯用，可以提高藥效、降低耐藥抗腫瘤藥物的用藥劑量，減小不良反應，使用藥更加安全[23]。

3 納米乳

納米乳是一種由油、水、表面活性劑和助表面活性劑4部分組成的膠體分散系統。近年來,納米乳作為一種新型藥物傳遞系統,在提高藥物溶解度、增加藥物穩定性、降低藥物不良反應、緩控釋給藥和基因傳輸等方面有著廣泛的應用[24]。龔明濤等[25]應用相變溫度法制備的羥基喜樹堿納米乳注射液較普通的羥基喜樹堿對小鼠S180的抗癌活性增強，抑制肝腫瘤生長作用提高了15.4%，將成為難溶性抗腫瘤藥物極具潛力的藥物傳遞系統。

4 納米晶體

納米晶體是一類由天然高分子物質或合成高分子材料制成的粒徑為納米級的粒子，與傳統的基質骨架型納米體系相比，納米晶體不需要載體材料，而通過表面活性劑的穩定作用，將納米尺度的藥物分子懸浮于分散介質(通常為水)中，通過控制晶體的析出過程或者機械粉碎的方法形成穩定的納米膠體分散系統，其表面經過物理化學修飾后具有靶向、緩釋作用[26]，可以提高藥物的穩定性、溶解度、延長藥物的半衰期。華海嬰等[27]采用微沉淀-高壓勻質法制備了羥基喜樹堿納米晶體，該納米晶體具有分散度高、載藥量大、穩定性好、體內滯留時間長且具有腫瘤靶向性等優點。

5 聚合物膠束

聚合物膠束是近年來快速發展起來的一種新型納米載體，由兩親性的嵌段共聚物在水中自組裝形成，具有疏水性內核和親水性外殼的核-殼結構。疏水內核可以負載難溶性藥物，提高難溶性藥物的穩定性；親水外殼可以有效地避免網狀內皮系統的吞噬，延長藥物在體內的循環時間，改善藥物在體內藥物代謝動力學行為，提高藥物靶向性。聚合物與藥物的結合方式有化學鍵合、靜電絡合、聚合物與蛋白質吸附、物理包裹4種(圖1)[28-31]。江洪博等[32]用溶劑法制備的羥基喜樹堿磷脂復合物膠束，超聲后粒徑約為110 nm，可顯著提高內酯型羥基喜樹堿所占比例，增加其抗癌活性，延長了藥物的釋放，具有更好的靶向性。榮利等[33]以半乳糖化十六酰殼聚糖為聚合物膠束載體材料，制成羥基喜樹堿聚合物膠束，提高了羥基喜樹堿的溶解度和穩定性，降低了藥物毒性，延長了藥物釋放。聚合物膠束作為抗腫瘤藥物載體具有良好的發展前景，一些聚合物膠束在亞歐國家正處于臨床評估，部分已被批準臨床使用[34]。

圖1 聚合物藥物膠束模型

6 囊泡

囊泡是以非離子表面活性劑膽固醇和十六烷基磷酸為材料，通過自身閉合形成的雙分子層囊泡。與脂質體相比，囊泡的載體材料不含磷脂，除了具有脂質體的許多優點外，還克服了磷脂不穩定的缺點，具有更高的穩定性，是一種很有發展前途的新型給藥系統。囊泡作為藥物載體可以減少藥物在達到靶部位前被破壞，延長藥物的半衰期，減輕不良反應。洪偉勇等[35]以聚乙二醇化聚十六烷基氰基丙烯酸酯為載體材料，采用薄膜水化超聲法制備成羥基喜樹堿納米囊泡，平均粒徑在141 nm，分布均勻，顯著增加了羥基喜樹堿的水溶性及穩定性，具有良好的緩控釋特性，是一種很有研究價值的劑型。

不同的羥基喜樹堿納米靶向給藥系統具有不同的特點，雖然目前還處于納米藥物研究階段，部分已進入體外細胞實驗及體內抗腫瘤試驗研究階段，藥物可能潛在的風險還不是很清楚，但是相信納米技術在生物研究領域的重要性及誘人的應用前景。納米生物技術作為一門新的交叉學科，為研究、改造生物分子結構和進行醫學治療提供了新的思維方式，未來的科研重點將集中于納米粒的特異性、靶向性、生物可降解性、無毒性等方向發展。

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Advances in the development of nano targeted drug delivery systems for hydroxygcamptothecine

MAPing,JINWulong,MALiping

(Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University，Hohhot Inner Mongolia 010050，China)

The current formulations of the natural anti-cancer product hydroxycamptothecine display poor water solubility and stability, short half-life, adverse effects (or toxicity), and many other issues to limit its clinical use. Nano targeted drug delivery systems have emerged in recent years and shown promising prospects in targeted drug delivery, controlling drug release, improving the bioavailability of poorly soluble drugs, and reducing side effects of toxic drugs. Thus, nano targeting drug delivery system has attracted considerable attention as a novel and potentially effective and safe approach to deliver a variety of drugs, particularly natural anti-cancer medicines including hydroxycamptothecin. This article reviews the recent status of various nano targeted and other drug delivery systems for hydroxycamptothecin, which are currently under investigation and development, and discusses their characteristics and theoretical benefits for future clinical applications.

Hydroxycamptothecine; Nanoparticles; Drug delivery system

010050 內蒙古 呼和浩特，內蒙古醫科大學附屬醫院口腔外科(馬 萍，金武龍，馬麗萍)

金武龍，E-mail:jinwulong168@sohu.com

R943

A

2095-3097(2015)03-0185-05

10.3969/j.issn.2095-3097.2015.03.016

2014-12-30 本文編輯：張在文)