Soluplus載體在抗腫瘤聚合物膠束中的研究進展

劉聰，鐘鈺瑜，劉雄英，冀素平，典靈輝，3

1廣東醫科大學藥學院，廣東東莞523808；2揚子江藥業集團有限公司；3廣東省天然藥物研究與開發重點實驗室

化療是惡性腫瘤的重要治療手段，但由于很多傳統抗腫瘤藥物的水溶性差、對正常組織和病變組織的選擇性低以及血漿的清除速度快，導致化療效果不佳［1］。此外，長期使用同一抗腫瘤藥物還能使腫瘤細胞不可避免地產生獲得性耐藥，這也是導致化療失敗的重要原因。相對于新化學實體藥物投入多、風險高且難度大，研發新型釋藥系統具有成本低、周期短、見效快等特點。因此，研發新型釋藥系統成為近年抗腫瘤藥物研究的熱點。作為新型釋藥系統，納米給藥系統在藥物傳遞、體內成像和構建多功能治療平臺等方面表現出色。聚合物膠束是一種載藥范圍廣、載藥量高、易于制備和能夠實現主動靶向的納米給藥系統，近年來受到廣泛關注［2］。新型載體材料搭載抗腫瘤藥物可以優化藥物體內分布和藥代動力學，提高藥物生物利用度［3-4］。聚乙烯己內酰胺—聚乙酸乙烯酯—聚乙二醇接枝共聚物（Soluplus）是德國巴斯夫公司在2009年研發上市的一種非離子型表面活性劑，可制備成聚合物膠束、固體分散體、納米纖維、納米粒、自乳化釋藥系統及片劑［5］，對生物藥劑學分類系統Ⅱ、Ⅳ類藥物具有優異的增溶性能，被廣泛用于提高難溶性藥物的水溶性和生物利用度［6］。本文結合文獻就Soluplus載體在抗腫瘤聚合物膠束中的研究進展作一綜述。

1 聚合物膠束概述

聚合物膠束是一種由兩親性嵌段共聚物在水中自發形成的自組裝結構，大小通常為10～100 nm，多為球形結構，表面能量低，自身物理穩定性較高。聚合物膠束能夠避免因粒徑過小或過大而被消除。聚合物膠束親水性的外殼可以保持空間穩定性并減少網狀內皮系統的非特異性攝取，延長藥物載體在血液中的循環時間，從而實現全身輸送疏水性藥物［7］，以更好地在目標組織中積累。20世紀80年代初首次報道聚合物膠束可作為抗腫瘤藥物的輸送工具，隨著不斷研究，聚合物膠束通過巧妙設計或修飾，其裝載能力和靶向聚集能力不斷提高。以紫杉烷類抗腫瘤藥物為例，其水溶性差，口服吸收困難，臨床使用的注射劑（如Taxol?、Taxotere?）一般加入聚氧乙烯蓖麻油或聚山梨酯80作為助溶劑，這些助溶劑具有很強的致敏性，用藥前必須經過皮質激素和抗組胺藥物預處理，這增加了患者藥物過敏風險。紫杉醇（PTX）膠束Genexol-PM、Apealea、Cynviloq等納米藥物是新型納米材料和PTX的完美結合，相對于傳統PTX，具有低毒、高效的特點，目前已在部分國家或地區上市應用。

2 聚合物膠束類型

2.1 聚合物混合膠束 聚合物混合膠束由兩種或多種聚合物組成。與單一膠束相比，混合膠束能夠優化熱力學和動力學穩定性，提高載藥能力，控制粒徑分布，并可摻入不同配體實現主動靶向，從而優化膠束載體的結構和性能［8］。

2.2 靶向聚合物膠束 多功能膠束可通過結合或裝飾具有靶向性和選擇性功能的成分，聚合物載體的骨架可以用聚乙二醇（PEG）片段或靶向配體等進行功能化基團修飾，以此改善藥物至腫瘤部位的靶向傳遞［9］，還能通過降低劑量來增加用藥安全性。因此，靶向聚合物膠束的特異性、選擇性和安全性是最理想的［10］。

2.2.1 被動靶向 納米給藥系統在一定程度上能夠通過腫瘤部位高滲透長滯留（EPR）效應完成藥物的被動靶向遞送［11］，但僅有EPR效應的被動靶向遞送，其靶向治療效果往往不能令人滿意。究其原因是在更接近現實的EPR模型中，血管孔隙、腫瘤細胞和細胞外基質分布不均勻，特別是在腫瘤組織間質液體壓力升高而沒有液體對流的情況下，藥物載體實際上無法進入腫瘤組織［12］。因此，EPR效應可能僅對特定的腫瘤微環境有效，在制劑研究中需要聯合其他的靶向策略。

2.2.2 物理靶向 物理靶向是利用光、熱、磁場、超聲波等物理信號，人為調控藥物在體內的分布及釋藥特性，從而實現對病變部位的靶向遞送。

2.2.3 主動靶向 主動靶向是在藥物或其載體表面進行特異性修飾，使其靶向于目標細胞表面特異性表達的受體，并刺激該受體介導的外部物質內化到細胞中。特異性靶向配體包括葉酸、葡萄糖、甘草次酸、透明質酸、生長因子和轉鐵蛋白等。

3 Soluplus聚合物膠束應用進展

Soluplus是白色至微黃色、具有微弱特征氣味的非晶態聚合物。Soluplus由親水性的PEG6000（13%）組成骨架主鏈，親脂性的聚乙烯己內酰胺（57%）和聚乙酸乙烯酯（30%）組成接枝側鏈，形成的三嵌段接枝共聚物，其結構式見圖1。

圖1 Soluplus的結構式

由于Soluplus具有兩親性，其既能溶于水，又能溶于有機溶劑。當Soluplus濃度超過臨界膠束濃度時，其兩親性結構可在水溶液中自組裝形成納米膠束，包封低水溶性藥物于內部疏水核，能夠提高藥物的溶解程度和溶解速率［13］。Soluplus的穩定性機制之一是乙烯己內酰胺和乙酸乙烯酯的羰基官能團能夠參與分子間的相互作用，尤其是與活性藥物分子的羥基形成氫鍵［14］。與低分子量表面活性劑相比，Soluplus具有以下優勢：①臨界膠束濃度極低（僅7.6 mg/L），有利于膠束形成并提高載體系統的穩定性；②可生物降解，生物相容性高，毒性較低［15］；③組分PEG是一種可口服的無活性賦形劑，其在體循環中能夠減少膠束聚集并防止與血清蛋白相互作用，增加膠束的血液循環時間，從而在腫瘤部位有效積聚；PEG還賦予隱身特性，能夠保護生物大分子免受空間位阻；④與其他聚合物材料構成混合膠束或將原始膠束功能化，從而實現特定的遞送和靶向［16］。因此，Soluplus是一種安全、高效且有較大應用前景的聚合物載體材料。

3.1 Soluplus在聚合物混合膠束中的應用 化療是目前三陰性乳腺癌的重要治療手段。BERNABEU等［17］制備了裝載PTX的單一Soluplus膠束以及裝載PTX的Soluplus和TPGS（聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯）混合膠束，單一Soluplus膠束對MCF-7、MDA-MB-231細胞的IC50分別為（19.6±1.7）、（34.3±2.4）μg/mL，表明MCF-7細胞對PTX的敏感性高于MDA-MB-231細胞；而混合膠束對MCF-7、MDA-MB-231細胞的IC50分別為（13.4±0.1）、（11.6±0.4）μg/mL，與MORETTON等［18］報道一致，這可能與藥物包封和TPGS選擇性協同作用有關。BERNABEU等［17］研究表明，與單一Soluplus膠束比較，混合膠束中的TPGS能夠顯著增加SKOV-3、MCF-7、MDA-MB-231細胞對PTX的攝取。因此，混合膠束對這三種細胞的IC50均低于單一Soluplus膠束。

3.2 Soluplus在靶向聚合物膠束中的應用 超順磁性氧化鐵納米粒子可通過外部磁場定向引導至目標區域，當外部磁場被去除時，剩余磁力和矯頑力可以忽略不計。因此，磁性納米粒子很難發生團聚而被吞噬細胞吞噬，這增加了其在血液循環中的半衰期，降低了栓塞和血栓形成的發生風險。但由于血漿蛋白吸附并被網狀內皮系統非特異性攝取，磁性納米粒子并不穩定。VARSHOSAZ等［19］制備了油酸包覆的Fe3O4磁性納米粒子（平均粒徑20 nm），將該磁性納米粒子和多西他賽（DTX）共同包封于Soluplus聚合物膠束（平均粒徑144.3 nm），經檢測，體外磁性膠束牛血清白蛋白的吸附量僅為10%；與游離DTX相比，相同濃度下負載DTX的磁性膠束因更易被細胞攝取且能持續釋放藥物，對MCF-7、MDA-MB-231細胞具有更大的毒性作用。但目前其在人體內的磁性靶向作用研究尚少。

奧曲肽（OCT）是天然生長抑素的八肽衍生物，對腫瘤細胞膜上過表達的生長抑素受體具有較高的親和力。因此，OCT可作為一種特異性靶向配體，通過生長抑素受體介導的內吞作用，增強抗腫瘤藥物向腫瘤細胞內遞送［20］。AN等［21］以Soluplus為載體，通過DSPE-PEG2000-OCT提供OCT配體，制備OCT修飾的共載DTX和姜黃素（CUR）的聚合物膠束，以Di R染料為熒光探針，在荷A549肺癌小鼠體內實時成像實驗中發現，OCT修飾的共載DiR和CUR的聚合物膠束在腫瘤部位的熒光信號最強，并且能夠維持至給藥后24 h。與非靶向共載藥膠束和非靶向DTX膠束相比，靶向共載藥膠束在給藥后24 d仍能顯著抑制腫瘤生長。

由于血腦屏障存在，抗腫瘤藥物對膠質瘤的治療效果有限。JU等［22］根據葡萄糖轉運膜蛋白能夠介導葡萄糖（GLU）跨過血腦屏障以及地喹氯銨（DQA）能夠通過靜電相互作用增加帶負電荷的膠質瘤細胞攝取并在線粒體中積累，通過TPGS1000-GLU、DSPE-PEG2000-DQA提供的GLU和DQA配體修飾Soluplus膠束表面，制備了GLU和DQA雙靶向功能化DTX膠束并作用于膠質瘤U87MG細胞，結果發現GLU和DQA雙靶向功能化DTX膠束的細胞毒性最大，表明該膠束具有強大的血腦屏障轉運能力。以DiR染料為熒光探針，靜脈給藥后荷瘤裸鼠體內成像熒光信號強度依次為雙靶向功能化DiR納米膠束>Di R納米膠束>游離DiR。此外，雙靶向功能化DTX納米膠束還能顯著增加膠質瘤荷瘤裸鼠的存活時間。

3.3 Soluplus在共載藥聚合物膠束中的應用 由于惡性腫瘤的復雜性，單一化療藥物通常不足以抑制腫瘤生長和轉移。裝載不同特性藥物的共同傳遞系統，一方面可以產生協同治療作用，減少抗腫瘤藥物應用劑量，另一方面能夠降低毒性反應和多藥耐藥（MDR）［23］。

聚合物膠束已被用于共同裝載不同藥物，其優勢是能夠保護藥物不被降解、控制藥物釋放以及有效地將藥物遞送至特定部位。但目前共載藥系統缺少合適的載體［24］。WANG等［25］以TPGS和Soluplus為載體，制備了共載PTX和芬維A胺（4-HPR）的聚合物混合膠束（PF-TS），PTX和4-HPR的載藥量分別為（1.57±0.01）%、（3.13±0.02）%；細胞毒性檢測發現，游離PTX對人卵巢癌A2780s細胞的IC50為2.591μg/mL，游離4-HPR為8.898μg/mL，PTX+4-HPR為0.354μg/mL，而PF-TS僅為0.080μg/mL。DING等［26］以TPGS和Soluplus為載體，共載DTX和胡椒堿（PIP），結果發現在混合膠束中DTX和PIP的聯合作用能夠顯著增強DTX的化療效果，這可能是因為PIP能夠抑制DTX代謝和P-糖蛋白（P-gp）活性，并且混合膠束還能避免P-gp介導的藥物外排，導致腫瘤細胞內藥物濃度升高，毒性作用增強。

3.4 Soluplus在逆轉腫瘤MDR中的應用 MDR是導致化療失敗的重要原因。經典的藥物轉運耐藥機制是ABC型膜載體蛋白高表達，其中P-gp是介導藥物外排的主要蛋白［27］。P-gp在腫瘤細胞內過表達，會使多柔比星（DOX）、DTX、PTX等抗腫瘤藥物進入腫瘤細胞后被外排，使藥物無法發揮作用。因此，在腫瘤治療過程中往往會加入MDR逆轉劑，如維拉帕米、環孢菌素A、三苯氧胺及其衍生物等，這些MDR逆轉劑的作用機制主要是通過抑制P-gp過表達實現的。但由于MDR逆轉劑缺乏細胞選擇性，對正常細胞中的P-gp表達亦具有抑制作用，故在治療過程中易出現明顯的毒副作用。

JIN等［28］制備了裝載DOX的Soluplus膠束（DOX-M），其載藥量為（12.2±2.3）%。與DOX聯合維拉帕米比較，DOX-M能夠顯著增加DOX在耐藥人乳腺癌MCF-7/DOX細胞中的積累，對MCF-7/DOX荷瘤小鼠具有更強的腫瘤抑制作用；該研究還發現，雖然不同濃度的Soluplus并沒有改變MCF-7/DOX細胞內ATP水平，也不能改變細胞膜上P-gp表達，同樣不能抑制DOX與P-gp結合，但Soluplus能夠增加細胞膜的流動性，表明Soluplus可能通過與P-gp的間接作用和改變細胞膜的流動性實現對P-gp表達的抑制作用。WANG等［29］以TPGS和Soluplus為載體，制備了共載二氫青蒿素和DOX的聚合物混合膠束，裝載DOX聚合物混合膠束與游離DOX對MCF-7/ADR細胞的毒性作用明顯大于MCF-7細胞，表明Soluplus-TPGS膠束作為載體系統，不僅能有效提高DOX的抗乳腺癌作用，還能克服DOX的耐藥性。以上研究提示，Soluplus膠束能夠通過多種機制逆轉腫瘤細胞MDR，增強耐藥腫瘤細胞對化療藥物的敏感性。

3.5 Soluplus在口服抗腫瘤藥物中的應用 目前，大多數抗腫瘤藥物需要注射給藥，研發可以口服的抗腫瘤藥物，對需要長期接受藥物治療的腫瘤患者具有重要意義?？诜o藥的有效性受限于胃腸道許多物理和化學因素，如黏液層、上皮層、藥物代謝酶等，限制了抗腫瘤藥物的生物利用度［30］。聚合物膠束不僅具有可溶解性良好、藥物裝載率高和能夠控制藥物緩釋等特征，還能夠減少網狀內皮系統的非特異性吸收，并且在胃腸道中能夠保持穩定［31］。

Soluplus本身幾乎沒有味道，還可以掩蓋活性藥物的特殊味道［32］。HOU等［33］以Soluplus和Solutol HS15為載體制備了PTX口服制劑（PTX-M），觀察了PTX和PTX-M的生物利用度，結果發現游離PTX在Caco-2細胞內的Cmax為（111.56±23.55）μg/L，而PTX-M中達到（531.68±153.14）μg/L，表明混合膠束能夠顯著提高PTX的生物利用度；盡管混合膠束在t1/2參數上僅表現出輕微的緩釋作用，但在體內抗腫瘤活性中，混合膠束抑制MDA-MB-231細胞增殖率顯著高于游離PTX，并且PTX-M對腸道刺激輕微，無明顯的毒性作用。DIAN等［34］以Soluplus和TPGS為載體構建了PTX聚合物混合膠束，其載藥量為（5.05±0.18）%，包封率為（86.40±0.93）%，對異種移植乳腺癌耐藥MCF-7/ADR裸鼠，口服聚合物混合膠束與靜脈注射Taxol?具有相似的抗腫瘤效果。聚合物混合膠束的口服適宜性，一方面與膠束的納米結構有關，適當的粒徑（50～100 nm）可以提高EPR效應，通過改善胃腸道運輸和提高血液系統吸收，有效地將納米膠束積累至腫瘤部位；另一方面TPGS允許膠束從網狀內皮系統的快速攝取中逃逸，延長藥物血液循環時間，還可通過抑制ABC轉運體過表達細胞的藥物外排，提高口服抗腫瘤藥物的生物利用度。

綜上所述，Soluplus是一種新型的兩親性載體材料，與其他載體材料一起制備成聚合物混合膠束，或同時應用靶向給藥、共載藥策略，能夠實現抗腫瘤藥物減毒增效和逆轉MDR的目的，從而提高傳統抗腫瘤藥物的化療效果。近年來，許多傳遞難溶性抗腫瘤藥物的聚合物膠束已進入惡性腫瘤臨床研究階段。但Soluplus制劑仍局限于基礎研究，其原因與制劑穩定性有待提高、擴大生產困難等處方因素以及生物分布不理想、臨床轉化困難等生物因素有關。因此，在Soluplus制劑的處方工藝、臨床轉化等方面還需深入研究。