脂質立方液晶作為藥物載體的靶向作用研究進展

楊 杰，田 蘭，柴東坤，林 浪，劉云杰，楊 艷，支 慧，鄭小波，封海波

（西南大學動物科學學院，重慶402460）

藥物通過抵達機體特定部位并發揮作用而達到其治療疾病的目的，但是由于藥物自身的屬性，可能會導致藥物在體內轉運過程中發生損失而削弱了藥物的治療效果。理論上雖然可以通過加大劑量而使藥物在目的部位達到有效濃度，但是大劑量藥物可能對機體產生毒副作用，所以研究通過藥物載體來增強藥物在指定部位的釋放就成了熱門的趨勢。

脂質立方液晶近年來作為最新的一種納米載藥體而受到了國內外大量學者的關注。脂質立方液晶的結構與傳統的脂質體有本質上的區別，傳統脂質體是由脂質雙層直接包裹藥物，而脂質立方液晶則是先構成脂質雙層再經過一系列的重組變化成為立方相或六面體結構。由于脂質立方液晶的結構特點，所以導致了脂質立方液晶同時具有親水性和親脂性，這一屬性使得脂質立方液晶作為載藥體能夠包裹和負載各種極性的藥物。同時脂質立方液晶由于其能分散成納米屬性和通過化學或生物的方式修飾從而具有藥物靶向作用。本文從脂質立方液晶載藥性質探討為出發點，探究其對動物模型的作用，并對最近幾年來國內外對脂質立方液晶作為載藥體靶向功能的相關研究進展進行綜述，對以后脂質立方液晶載藥體在疾病的預防和治療上的應用作出展望，以期讓脂質立方液晶載藥體成為動物藥品的新技術。

1 脂質立方液晶的結構與制備

1.1 脂質立方液晶的結構 液晶被認為是與固體、液體和氣體并列存在的第四種物質形態，液晶態是一種介于固體與液體之間的狀態［1］，液晶分子具有像固體分子一樣有規則的排列并且還有像液體分子一樣的流動性，因此液晶就兼具了固體和液體的性質［2］。液晶有兩種形式，一種是熱致液晶，另一種是溶致液晶。前一種是通過溫度的變化將固體相物質熔融至液晶相；后一種是兩親性物質溶解在極性溶液中，通過溶質濃度的變化而形成的一種液晶［3］。本文所綜述的脂質立方液晶就是溶致液晶的一種。

溶致液晶根據結構的不同分為層狀液晶、立方相液晶和六角相液晶。溶致液晶的溶質一般是具有親水性頭部和長鏈疏水性尾部的兩親性物質，如植烷 三 醇 （phytantriol， PYT）、甘 油 單 油 酸 酯（glyceryl monooleate， GMO）、油酰乙醇胺（oleoylethanolamide， OEA）、單亞油酸甘油酯（monolinolein，ML）等［4］，溶劑一般是具有極性的物質，如水、乙醇。溶致液晶的兩親性材料能夠通過分子間的靜電斥力和范德華力自組裝形成立方液晶結構，但是形成立方相液晶和六角相液晶這種自組裝結構首先兩親性分子的碳原子數要大于20［5］，其次兩親性分子的濃度也會影響溶致液晶的結構［6］。溶致液晶的結構與選擇的材料有關，還與合成時外界的條件有關。有報道研究了自組裝的檸檬酸單甘酯-磷脂納米粒在一定溫度范圍中結構的變化，利用這種性質來控制非層狀溶致液晶的形態從而能使其發揮最佳作用［7］。

1.2 脂質立方液晶的制備 重點研究脂質立方液晶是因為其特有的內部結構 —“雙連續結構”。脂質立方液晶是一個三維結構，脂質雙層構成外部的膜，內部則由兩條水道組成。兩條水道互不相通，其中一條與外界直接相連，而另一條則是封閉的［8］。因為這種雙通道立方液晶的結構，所以使脂質立方液晶具有較大的膜面積，這使得脂質立方液晶具有很強的載體作用，同時由于脂質立方液晶的親水性和親脂性，所以加載物的選擇就有很廣的范圍，水溶性的物質可以包裹在脂質立方液晶的水道中，而脂溶性物質則可以負載于脂質雙層膜中，這使得脂質立方液晶作為理想的載藥體而被廣泛研究。雖然脂質立方液晶有強大的載藥能力，但是目前就以往的研究來看，脂質立方液晶的水溶性差且結構不穩定，這阻礙了它的臨床開發。所以改善脂質立方液晶的制備工藝、開發新的合成材料和研究脂質立方液晶的穩定劑等手段成為了解決這一問題的方法。在脂質立方液晶的制備中，常用的材料有甘油單油酸酯（GMO），但是因為在制備過程中需要通過超聲乳化或高壓均質等方法將其合成膠束，再經過高剪切力作用使其分散，最后轉變為立方相液晶，這種方式被稱為“從大到小”［9-10］，但是由于整個過程處于高能的狀態，使得整個體系的溫度上升，在溫度改變的過程中可能會影響脂質立方液晶的結構從而影響載藥效果。為了穩定脂質立方液晶的結構就需要調整制備方法，學者就從添加穩定劑和助溶劑的方向著手來調整脂質立方液晶的制備。通過脂質立方液晶的制備過程中加入助溶劑能夠使疏水的雙親性分子形成前體溶液，這就使得脂質立方液晶的制備不再需要高濃度的雙親性分子就可以使溶液中的雙親性分子水合成立方相液晶，從而避免了濃度對脂質立方液晶結構的影響［11］。 泊洛沙姆 407（F127） 是雙親性嵌段共聚物，具有表面活性作用，是常用的一種穩定劑；在GMO／H2O體系中，它能通過乳化作用使雙親性分子形成前體，并通過水合作用生成立方相液晶，還能使水合物結構穩定，由于F127的表面活性作用，因此F127還具有助溶的功能［12］。制備過程中使用助溶劑和穩定劑是“從小到大”的制備方式，將雙親性分子水合成小分子前體再聚合成立方相液晶，這種方式不需要經過高能分散，因此不會產生高溫而影響脂質立方液晶的結構。

2 脂質立方液晶載藥體評價體系

2.1 表征評價 脂質立方液晶納米粒由于其自身的雙連續結構，所以每個立方體內為多層囊泡結構，對脂質立方液晶進行表征，首先對其形態觀察。偏光顯微鏡通過將普通光變為偏振光來鑒別物質的折射性，因為脂質立方液晶立方相和六角相在偏光顯微鏡下觀察的折射性是不相同的，再由于脂質立方液晶在溫度改變的情況下立方相和六角相之間可以互相轉變，所以常用偏光顯微鏡對脂質立方液晶進行表征［13］。掃描電子顯微鏡通過電子束掃描樣品從而獲得樣品信息，能呈現樣品表面高分辨率的三維圖像。利用掃描電子顯微鏡可以觀察到脂質立方液晶為立方體結構［14］。通常采用激光粒度散射儀［15］來測定粒徑，可以得到脂質立方液晶粒徑的分布范圍，根據這個粒徑分布范圍可以為后續測定脂質立方液晶的穩定性提供參考。對脂質立方液晶的形態進行觀察后還要確定其結構晶型以及測定它的穩定性。小角度X射線散射是利用X射線照射樣品，如果樣品內部納米尺度下的電子密度不均，則會在入射光束周圍的小角度范圍內出現散射X射線，可以用該方式確定脂質立方液晶的結構晶型［16］。Zeta電位是表征膠體分散系穩定性的重要指標，這也是脂質立方液晶是否適合作為載藥體的一個重要依據［17］。紅外光譜，是一種根據分子內原子的相對振動和分子轉動等信息來確定物質分子結構和鑒別化合物的分析方法，通過紅外光譜法能夠鑒定脂質立方液晶的形成［18］。差示掃描熱量法［19］，是在程序控制溫度下，測量樣品和參比物的功率差與溫度關系的一種技術，通過差示掃描熱量法對脂質立方液晶進行測定可以考察樣品物理與化學的穩定性以及微觀結構的變化。

2.2 載藥量和包封率測定 通常測定包封率的方法是采用葡聚糖凝膠微柱離心法，將未包封的藥物進行分離，分別測量未包封藥物的量與包封藥物的量，通過公式測定其包封率［20］。載藥量的測定也能使用葡聚糖凝膠法將包載于脂質立方液晶的藥物與游離的藥物分開再通過公式計算其載藥量［21］。

3 脂質立方液晶靶向作用的研究

脂質立方液晶載藥體的體外釋放動力學研究表明，藥物包載于脂質立方液晶后體外釋放動力學符合零級釋放［22］，證實了脂質立方液晶載藥體具有很好的釋藥性能。脂質立方液晶因其具有載藥性強、載藥量大；包載后的藥物穩定性高；包載藥物后脂質立方液晶在體內具有控釋和緩釋的作用。近年來，越來越多關于脂質立方液晶作為載藥體的研究被報道出來［23］。了解脂質立方液晶作為載藥體的優勢后才能為接下來開發特定功效的脂質立方液晶藥物提供理論依據。

隨著醫療水平的進步，對于疾病的治療有了很多新穎的方法，納米藥物的靶向預防和治療作用成為了目前對抗惡性疾病的最有效手段之一［24］，筆者將脂質立方液晶作為藥物載體在體內靶向的應用研究進行了梳理（表1）以期為脂質立方液晶靶向作用的開發提供參考。

表1 脂質立方液晶作為藥物載體的靶向的應用一覽表Tab 1 Cubosomes to targeted therapy as drug delivery system

3.1 惡性腫瘤靶向 癌癥治療是目前報道最廣泛的使用脂質立方液晶作為載藥體的運用方式［25］，主要是因為脂質立方液晶載藥體能靶向癌細胞，從而能使藥物發揮最佳作用。脂質立方液晶由于自身的結構特點本身就具有靶向性，通過包載親水性抗癌藥5-氟尿嘧啶和疏水性抗癌藥槲皮素對肝癌細胞的體內外藥物試驗證實了脂質立方液晶自身靶向性的特點［26-27］。中晚期肝癌無法通過手術來治療，所以開發出針對中晚期肝癌患者的治療方式，增加晚期肝癌患者的生存時間和提高他們的生活質量成為了當下晚期肝癌的研究熱點，索拉非尼是美國食品藥品管理局批準的第一種用于系統治療肝癌的藥物，通過多聚-L-賴氨酸（LbL-LCN）和聚乙二醇聚天冬氨酸共聚物（PEG-b-PAsp）修飾的脂質立方液晶包載索拉非尼具有良好的肝細胞靶向性，有利于治療癌癥的藥物運輸，這種納米顆粒有望成為治療中晚期肝癌的特效藥［28］。通過葉酸偶聯脂質立方液晶后包載抗癌藥物喜樹堿，這種新穎的納米顆粒在靶向癌細胞方面有優越的能力［29］。生物素能夠與癌細胞表面的受體特異性結合并通過受體介導的內吞作用進入到癌細胞中［30］，用生物素偶聯在脂質立方液晶表面后包載紫杉醇治療人宮頸腺癌細胞的研究發現，偶聯了生物素的藥物在癌細胞內的濃度高于沒有偶聯生物素的藥物，證實了這種方式確實有癌細胞靶向治療作用［31］。磷脂聚乙二醇馬來酰亞胺聚合物修飾的脂質立方液晶包載紫杉醇對卵巢癌細胞也有靶向作用［32］。順鉑是一種治療癌癥的藥物，通過利用脂質立方液晶的靶向作用證實以脂質立方液晶作為載藥體的順鉑對結腸癌細胞有很強的靶向作用［33］。

3.2 腦組織靶向 當今，人口老齡化和外周環境等種種因素造成人們患腦部疾病的風險日益增加，腦組織因具有血腦屏障從而限制了藥物進入，一般來說，只有相對分子質量低的脂溶性物質才能透過血腦屏障進入腦組織［34］。阿爾茨海默病是現如今對老年人危害最嚴重的疾病之一，對于此病目前尚無有效的治療方法，用中草藥來延緩此病是一種常用的方法，胡椒堿是一種具有增強記憶功能的天然生物堿，脂質立方液晶具有高度生物相容性和高脂溶性，所以有研究通過改良脂質立方液晶的穩定劑制作出包載胡椒堿的脂質立方液晶并證實該藥可以透過血腦屏障且毒副作用小［35］。多肽、蛋白質和單克隆抗體等生物藥物有治療神經退行性疾病的功效，采用改裝的脂質立方液晶包載這些生物大分子藥物來靶向腦組織對治療神經退行性疾病有巨大的意義［36］。油酰乙醇胺是一種具有神經保護功能的內源性脂質，脂質立方液晶有包載油酰乙醇胺靶向腦組織的潛力［18］。白藜蘆醇是一種多酚類天然藥物，有抗抑郁功能，制成脂質立方液晶凝膠后經過鼻腔給藥能取得較好的腦靶向作用［37］。

3.3 其他靶向 經皮給藥系統與傳統口服給藥系統相比能夠緩解肝臟首過效應、服藥量大等缺點，因此得到國內外學者的關注，辣椒素是從辣椒科植物果實中提取的天然生物堿，常被用于治療銀屑病等一些皮膚疾病，皮膚靶向給藥是辣椒素的最佳給藥方式，利用脂質立方液晶自身的靶向特點制成的辣椒素脂質立方液晶凝膠具有很強的皮膚靶向作用［38］。丹皮酚是一種具有抗炎活性的天然藥物，通過脂質立方液晶作為載藥體的丹皮酚與普通丹皮酚軟膏作對比證實了丹皮酚脂質立方液晶皮膚靶向性強，具有很大的商業開發價值［39］。眼病通常使用局部給藥的方式如滴眼液來治療，但是因為淚腺分泌旺盛的原因，所以藥物的靶向性差、利用度低，脂質立方液晶因其有很高的生物相容性，因此常被用作眼角膜靶向藥物的載體，有學者就使用地塞米松研究了脂質立方液晶眼角膜靶向的作用，證明了脂質立方液晶角膜靶向的功能［40］。通過硝酸舍他康唑脂質立方液晶治療真菌性角膜炎對于防止更加嚴重的眼部真菌感染有很大作用［41］，馬來酸噻嗎洛爾脂質立方液晶防治青光眼有明顯效果，粉防己堿脂質立方液晶也有類似作用［42-43］。

3.4 靶向效果評價 由于脂質立方液晶載藥體的大小導致機體對其吸收的方式不同，可以將脂質立方液晶的靶向作用分為被動靶向、主動靶向和物理化學靶向三類［31］。通過檢測目的部位的藥物濃度鑒定藥物在體內的靶向效果；利用熒光顯微鏡分析靶向脂質立方液晶在細胞中的攝取情況，并使用流式細胞術進行定量分析［44］。

4 結語與展望

脂質立方液晶由于其本身結構上的特點，將其作為載藥體有著無可比擬的優勢；高載藥量和高生物相容性都是脂質立方液晶載藥體靶向治療得天獨厚的條件。但是目前對于脂質立方液晶制備的研究還很局限，材料較為單一；對于脂質立方液晶的相關標準還不完善；對機體的毒副作用也研究較少；制作成本較為高昂，所以還需要研究者投入更多的精力來開發成本低廉的新型脂質立方液晶。目前關于脂質立方液晶的靶向性的研究主要還是其自身靶向性，很少有利用已經成熟的靶向技術配合脂質立方液晶自身靶向性來增強其靶向作用的研究報道，因此隨著脂質立方液晶的材料和制備工藝的創新并結合成熟的靶向技術將會為脂質立方液晶載藥體在今后靶向治療惡性疾病的應用研究帶來更大發展。