注射用泊洛沙姆407温敏型原位凝胶的研究进展

高存帅，刘萌萌，毕可东，姜 萍，刘焕奇

（青岛农业大学动物科技学院，山东青岛 266109）

温度敏感型原位凝胶（thermosensitive in situ gel）是目前研究较为广泛的敏感型原位凝胶之一。温度敏感型原位凝胶是一类对温度变化敏感的高分子聚合物[1]，聚合物会随着温度变化发生相变形成凝胶，即环境温度低于临界相变温度时呈现液态，高于临界相变温度时呈现半固体凝胶状态。其形成机制主要是高分子聚合物在外界温度作用下发生分散状态或构象的可逆变化，导致聚合物的物理状态发生改变即由溶液状态向半固体凝胶状态的相转化[2]。其优点在于以原位凝胶为载体携带药物可直接患部给药，降低药物有效剂量提高药物生物利用度，组织亲和力强，给药后可亲和给药部位并迅速发生相变形成半固体凝胶作用局部，高度亲水性的三维网格结构可将药物束缚其中，延长药物在用药部位的滞留时间，具有良好的缓释作用；组织相容性好，对机体刺激性很小，使用方便有效；适用范围广，局部作用药物、全身作用药物、大分子药物、亲水性药物和疏水性药物等多数药物均可以原位凝胶为载体。原位凝胶给药途径广泛，包括口服、注射、滴眼、鼻腔黏膜、直肠黏膜等给药途径，注射用原位凝胶制剂是近年来缓释型注射剂领域的研究新热点。早在1950年，泊洛沙姆（Poloxamer）作为一类食品添加剂和药物制剂的辅料被广泛应用[3]。在用于制备注射用温敏型原位凝胶的材料中，以非离子表面活性剂泊洛沙姆407（P407）为基质的原位凝胶研究最为成熟[4]。本文主要综述注射用P407温敏型原位凝胶的研究进展。

1 P407的性质

P407为无臭，无味，白色颗粒，其相对分子质量为9 840～14 600，熔点53～57 ℃，22 ℃时HLB值约为22。P407由70%聚氧乙烯（PEO）和30%聚氧丙烯（PPO）组成，无毒、水溶性及稳定性好。浓度大于20%的P407溶液具有反向凝胶的性质，即温度从4 ℃上升到37 ℃时，P407会从低粘度的溶液变成半固体的凝胶，是作为控释缓释药物良好的载体[5]。P407温敏型原位凝胶对于难溶性药物具有很强的溶解性，系统载药量充足，载体可在机体内分解具有良好的生物相容性，注射到给药部位后形成半固体的凝胶药物储库，可有效防止药物受到环境的影响且缓释控释效果优良。其非特异性抗粘附的特性可阻止蛋白和细菌的附着，从而可有效防止感染的发生[6]。因此，泊洛沙姆407作为药物控释系统的载体具有优越性[7]。

2 P407安全性

P407温敏型凝胶注射后在给药部位形成表面光滑柔软的凝胶，无毒无刺激性，生物相容性良好。李欣宇[8]将P407温敏型原位凝胶注射入新西兰大白兔的输卵管，检测其刺激性。结果表明：与生理盐水对照组相比输卵管外观无明显变化，无粘连与化脓现象；在注射后2 d和7 d组织切片观察发现输卵管壁组织结构清晰，管腔通畅，黏膜上皮呈柱状且纤毛存在，未见慢性炎症细胞浸润。在体内生物相容性研究中，Ricci等[9]将制备的含2%利多卡因和20%P407的温敏型原位凝胶给予小鼠皮下注射，在12 h、24 h及48 h分别取皮肤和肌肉进行组织学研究。结果证明：与对照组相比，试验小鼠注射部位无明显炎症反应和坏死，生物相容性良好。李柏[10]对昆明小鼠腹腔注射泊洛沙姆407凝胶，通过观察小鼠死亡率及血中丙氨酸转移酶（ALT）、尿素氮（BUN）、总胆固醇（CH）及甘油三醋（TG）含量变化研究泊洛沙姆407的急性毒性作用。结果显示：小鼠腹腔注射25%P407在高剂量5.0 g/kg时，死亡率为50%，中剂量2.5 g/kg或更低时，小鼠无死亡，证明P407毒性极低。注射中、低剂量25%P407溶液后3～14 d，血液ALT和BUN值均正常，仅引起CH与TG一过性升高，用药7 d后恢复正常，对肝、肾功能无明显影响，机体无明显不良反应。Johnston等[11]在研究P407对器官的蛋白毒性试验中，采用10%P407溶液以每天0.33 g/kg给予小鼠连续四天腹腔注射，通过脾脏、肝脏及体重变化评估其毒性。结果表明：试验组小鼠的脾脏、肝脏及体重与对照组相比差异不显著，P407的安全性良好。

3 注射用P407温敏型原位凝胶的研究进展

近年来，原位凝胶已成为缓释注射制剂领域的研究的新热点，P407因其优良的性质在制备注射用温敏型型原位凝胶中备受关注。目前，P407温敏型原位凝胶的应用克服了许多药物因半衰期短需频繁给药、刺激性强等缺点，明显改善了药物局部注射的生物相容性，良好的缓释作用有效延长药物作用时间，提高了生物利用度和治疗效果。

万古霉素属多肽类抗生素，因能杀灭耐甲氧西林葡萄球菌而得以应用。口服不吸收，肌注可引起剧烈疼痛和组织坏死，主要通过静脉注射给药，其半衰期为6 h，作用时间较短，需频繁给药，而对于骨组织感染及术后预防感染等病例静脉给药后高血药浓度有一定的毒性。为克服静脉注射毒性及频繁该药的缺点，提高万古霉素的生物利用度和治疗效果，Veyrise等[12]利用25% P407制备万古霉素温敏型原位凝胶载体，并对其生物相容性及药物释放进行相关研究。结果显示，P407的温敏性和万古霉素的抗菌性结合良好，性质均不改变。在体外，其分散形式延长药物释放时间，P407协同万古霉素以4.7×10-8cm2·s-1明显慢于其水溶液2.1×10-7cm2·s-1的分散速度。在大鼠体内，单剂量的凝胶型万古霉素给药后生物相容性好，局部组织药物高浓度持续24 h，较低的有效抗菌浓度持续8天，控释作用明显优于对照组。此外，泊洛沙姆407的抗黏附特性能明显抑制葡萄球菌的黏附作用，与抗生素结合利于细菌感染的预防和治疗[13]，尤其是防止修复手术后的感染效果明显。对于骨组织感染等病例，温敏型原位凝胶以液体肌肉注射注入患部后，在局部形成半固体凝胶，给药总量少且药效持久，降低了频繁给药的毒性，有效地提高了药物生物利用度和治疗效果。

布洛芬是临床应用比较广泛的非甾体抗炎药，常用于治疗类风湿性关节炎等疾病，代谢途径主要通过肝脏，首过效应及半衰期较短等局限了其在临床上更广泛的应用。由于布洛芬为难溶性药物，在亲水性P407凝胶中无法达到有效载药量，一般先采用包合技术、制备脂质体等方法提高其溶解性。Paavola等[14]将布洛芬制成脂质体，然后结合P407将其制成可注射的温敏型凝胶。体外熔蚀等方面研究结果显示，在37 ℃下，以pH为7.4的磷酸盐缓冲液为释放介质，经24 h凝胶累积释放率为42%，而对照组脂质体溶液为75%，说明温敏型凝胶缓释效果良好。同时，采用猪硬脑膜建立渗透模型进行体内试验，测定结果表明，硬脑膜后局部注射血药浓度可维持恒定，可大大提高布洛芬在硬脑膜外的局部生物利用度。

头孢噻呋是动物专用第三代抗生素，内服不吸收，肌肉注射和静脉注射吸收迅速。在用于治疗奶牛蹄部感染过程中，由于半衰期约为7 h，作用时间短，所需注射药量大且给药频繁。Zhang等[15]以P407为基质制备温敏型原位凝胶，试验筛选出最适的P407浓度为25%，为了调节凝胶的强度、黏度和释药速率，在P407中分别加入浓度均为2%的辅料羧甲基纤维素、羟丙甲基纤维素和聚乙烯吡咯烷酮，同时对影响凝胶熔蚀和药物释放的影响因素进行研究。结果显示，头孢噻呋的释放和凝胶的溶蚀均遵循零级动力学方程，呈线性关系；羧甲基纤维素等辅料均能降低头孢噻呋的释放速率，延长药物作用时间；而pH的改变对于药物的释放影响不大。P407原位凝胶对于头孢噻呋具有良好的缓释效果，局部给药直接作用患部，作用时间持久可有效提高药物的生物利用度。

利多卡因是酰胺类局部麻醉药，具有抗心律失常的作用、组织渗透性强、显效时间快，但半衰期为1～2 h，作用时间较短。Ricci等[9]以20%、25%、30%P407为基质分别制备其温敏型原位凝胶。通过对凝胶的体外释药行为研究发现，三种浓度的P407均有较好的反向凝胶性质，且有效延长了利多卡因在注射部位的滞留时间，随着P407浓度的升高药物的释放时间越慢，缓释效果越好，可有效延长药物作用时间。

盐酸博安霉素是一种新型抗肿瘤抗生素。抗瘤谱比较广，对人体免疫系统和骨骼造血系统无损害，肺毒性低。但该药半衰期短，消除时间快。肌内注射后，5 min即可测得血药浓度，平均血药浓度在用药后19 min左右达高峰，4 h后降至为零。丁维明[16]为延长盐酸博安霉素的作用时间，提高治疗效果，以P407为主要基质复合P188及高分子材料羟丙基甲基纤维素K4M制备其注射用温敏型原位凝胶。通过对凝胶相变温度及体外释放等研究结果表明，制备的温度敏感原位凝胶在常温下为流动的液体，在人体温度下能够发生相变形成半固体胶凝，药物在大鼠体内可以持续释放 48h，载体对药物产生了明显的缓释作用，大大延长了药物的半衰期，治疗效果显著提高。

地塞米松磷酸钠为肾上腺皮质激素类药，具有较强的抗炎、抗过敏作用。因其水溶液制剂在局部持续作用时间短，用于肌腱内注射治疗关节炎、鼓室注射治疗耳部疾病效果往往不理想。为延长地塞米松磷酸钠水溶液在局部的作用时间，李欣宇[17]以P407和P188为基质制备其温敏型原位凝胶，并对地塞米松磷酸钠在凝胶中的释药以及影响释药的因素进行考察。研究表明，温敏型原位凝胶以液体注射可在注射部位形成半固体药物储库，胶凝相变温度随P407浓度增大而升高，释放介质的接触面积、体积、振荡频率对药物的释放速率有显著影响，释放介质的pH对药物释放速率无显著影响；地塞米松磷酸钠的释放和凝胶的溶蚀遵循零级动力学方程，释放量随溶蚀量增加而增加，温敏凝胶载体对药物具有良好的缓释作用，有效提高了治疗效果。

4 结语与展望

原位凝胶的概念从提出至今，因其组织相容性好，生物利用度高，控释缓释效果好，可作为多种药物的载体，适用范围广等优点一直受到科研学者的高度关注，国外已经有相关产品上市，而国内相关研究尚不成熟。许多学者曾指出，制备原位凝胶的材料对机体造成一定刺激性，且凝胶形成的动力学、凝胶基质的吸收、高分子材料的可降解性及降解产物可能的毒性等相关问题。自泊洛沙姆作为药物制剂的辅料被应用至今，对于P407为基质的原位凝胶的研究已经十分成熟。许多研究证实，P407无毒无刺激性，其温敏凝胶可在体内被降解，降解产物对于小鼠脾脏、肝脏等器官无显著的毒性，采用P407制备原位凝胶可避免上述问题的产生。但注射用P407温敏型原位凝胶也存在一定的不足，最主要的问题就是药物在制剂进入体内到形成凝胶期间存在突释效应[18]，胶凝形成过程过慢，制剂以液体状态存在会加速药物释放。因此，加速凝胶在体内的形成是科研工作者需要解决的首要问题。其次，制备凝胶所需的基质浓度较高，虽然P407刺激性极小，但改善高分子材料的胶凝性质、减小高分子材料浓度、寻找更好的生物降解材料仍是研究的重要方向。再次，P407亦存在缓释制剂共有的缺点，即药物注射后不能撤回，因此必须关注所携带的药物长时间在体内是否会引起新的毒性。同时，凝胶在注射部位的形状问题已经被认识到但研究甚少[19]，系统以固定的注射量可能由于形状的差异而具有不同的表面积，表面积增大会导致药物释放加快，体外与体内释放曲线难于达到相关。

如同所有的给药系统，原位凝胶系统不会是万能的。但随着上述问题的不断解决与优化，注射用温敏型原位凝胶作为药物载体的优越性会更加突出，应用于临床将具有更好的前景。随着研究的深入，P407原位凝胶在疫苗、多肽类给药系统等方面展示出了更大的潜力，在科研工作者的宝库中增添了一种更有价值的给药方式的选择。

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