羟基喜树碱纳米靶向给药系统的研究进展

马 萍，金武龙，马丽萍

羟基喜树碱纳米靶向给药系统的研究进展

马 萍，金武龙，马丽萍

目前临床上使用的羟基喜树碱制剂存在水溶性差、半衰期短、稳定性差、不良反应大等问题，限制了其推广应用。近年来出现的纳米靶向给药系统在实现靶向性输送药物、缓释药物、提高难溶性药物的生物利用度、降低药物的不良反应等方面表现出良好的应用前景,成为国内外学者研究热点之一。作者对近年来出现的羟基喜树碱纳米靶向给药系统的种类进行综述,并阐述各类载药系统的特点及其进一步应用的理论依据。

羟基喜树碱；纳米粒；药物缓释系统

纳米技术已在医学领域显示出广阔的应用前景。随着21世纪纳米科技的迅速发展,利用纳米技术将具有良好生物降解性和生物相容性的各种材料制成纳米级给药系统(粒径为10～500 nm的固体胶状粒子)，借助其作为抗肿瘤药物的载体，抗肿瘤药物通过不同的方法溶解、包裹于粒子内部或者吸附、附着于粒子表面，可增加疏水性药物的水溶性，保护抗肿瘤药物的活性成分，能够增加药物稳定性，改变药物在体内的分布与代谢规律，增加药物在靶器官内的浓度，从而提高治疗指数，减少不良反应。正常组织中的微血管内皮细胞之间间隙致密、结构完整,大分子和脂质颗粒不易透过血管壁,而大量新生的毛细血管位于肿瘤组织及其周围，这些新生的毛细血管管壁通透性强[1]。与此同时，淋巴系统回流差，造成纳米粒聚集，这种现象称作增强渗透滞留效应(enhanced permeability and retention，EPR)。实体瘤具有EPR[2]，这就使得纳米给药系统易于到达特定的肿瘤部位，在肿瘤组织中具有较高的药物治疗浓度，而在非肿瘤组织内的药物浓度有所减少，从而消除或减轻化疗药物的不良反应，更好地杀灭肿瘤细胞。纳米靶向给药系统如何实现更好的靶向性是目前国内外研究的热点，也是学者们关注的焦点。通过对纳米靶向给药系统载体材料进行表面修饰，如连接抗体、基因、多肽等靶向配体，从而可以实现对肿瘤组织、肿瘤细胞及细胞内某些结构的主动靶向，达到更好的治疗效果。

羟基喜树碱是20世纪六七十年代从我国特有的琪桐科植物喜树中分离提取的微量生物碱，是目前从喜树中分离的20多个单体中抗癌作用最强的化合物，它能够抑制DNA拓朴异构酶Ⅰ的活性，是继紫杉醇后又一具有临床应用价值的植物性抗癌药物[3-4]。羟基喜树碱含有一个内酯环结构,存在着可逆性和pH依赖性的水解过程,在酸性条件下主要以内酯形式存在；在碱性环境下内酯环不稳定,极易开环水解以羧酸盐形式存在[5-6]。羧酸盐型与内酯型相比活性显著降低,毒性明显增大。由于羟基喜树碱内酯环水溶性很差,目前临床上使用的羟基喜树碱制剂是将其在碱性条件下水解开环制成羧酸盐,极大地降低了羟基喜树碱在体内抗肿瘤活性，且羧酸盐半衰期短、质量不稳定、水针剂不易保存；而闭环羟基喜树碱抗瘤活性高却又极难溶于水，与组织亲和力低等缺陷严重影响了羟基喜树碱的疗效，限制了其临床应用[7]。近年来，为改善羟基喜树碱剂型存在的问题，增加药物靶向性、溶解性及抗癌活性，国内外研究者转向于研究羟基喜树碱纳米靶向给药系统，该给药系统常用的载体材料大致可分为2类,即人工合成的可生物降解的聚合物体系(如脂肪族聚酯中的聚乳酸、聚己内酯)和天然的大分子体系(如壳聚糖、蛋白质)。这些载体材料和羟基喜树碱组成的纳米靶向给药系统，包括纳米粒、纳米脂质体、纳米乳、纳米晶体、聚合物胶束、囊泡等。

1 纳米粒

纳米粒为固态胶体颗粒,是粒径小于1 μm的聚合物胶体给药系统[8],由高分子物质组成的骨架结构,药物可以溶解、包裹于其中或吸附于其上。按制备方法和包覆药物方式的不同分为纳米球和纳米囊：纳米球是指药物被溶解、分散或被吸附在药物基质中而形成的基质型球形纳米粒[9];纳米囊是将固体药物或液体药物作囊心物包裹而形成的药库型球形的纳米粒。纳米粒以油性或水性核心为中心，由天然或合成的高分子薄层聚合物膜包裹的一类亚显微胶状药物载体系统(10～1 000 nm)。下面介绍几种常见的纳米粒。

1．1 壳聚糖纳米粒 壳聚糖是一种天然高分子多糖，具有良好的生物相容性和可降解性，无免疫原性，是理想的纳米靶向药物载体，主要用于传送亲水性大分子如疫苗、多肽、蛋白及某些抗癌药物。邢志华等[10]采用离子交联法合成载羟基喜树碱的叶酸-壳聚糖纳米粒，该纳米粒提高了羟基喜树碱对肿瘤组织的靶向性,增强其抗肿瘤活性,延长其在体内的作用时间。Ortiz等[11]制备了聚己内酯包载氟尿嘧啶纳米粒与噬菌体E基因结合增强了对晚期结肠癌的治疗效果。此外壳聚糖还用于传输多西紫杉醇[12]、阿霉素[13]常见抗癌药物。

1．2 白蛋白纳米粒 白蛋白的生物相容性及降解性较好，毒性较低，无明显免疫原性，多用于药物载体，与靶向配体相连，具有较高的肿瘤靶向性。郑丹等[14]采用高压均质法制备了7-乙基-10-羟基喜树碱白蛋白纳米粒，该纳米粒包封率较高，粒径分布均匀，静脉注射延长了药物血液循环时间,并降低了骨髓抑制。Zu等[15]以甘草酸为靶标，与牛血清白蛋白载体偶联，制备了载有羟基喜树碱的具有肝癌靶向性的纳米药物，证明该纳米药物具有较好的肝靶向性。近几年，白蛋白纳米粒给药系统的成功应用为难溶性药物制剂的开发提供了新的思路。

1．3 聚乙二醇-聚乳酸纳米粒 聚乙二醇-聚乳酸是一种具有良好生物相容性和安全性的两亲性嵌段共聚物,以聚乙二醇为亲水基团构成外壳,在血液中可以逃避网状内皮系统的吞噬,延长药物在血液中的滞留时间，且EPR显示靶向性。此外，聚乙二醇-聚乳酸作为载体能够显著提高难溶性药物的溶解度,减小不良反应[16-17]。杨飞飞和栾立标[18]利用自制的羧基结尾的嵌段聚合物甲氧基聚乙二醇-聚乳酸和7-乙基-10-羟基喜树碱合成聚合物药物连接物，平均粒径在70 nm以下，该连接物具有良好的缓释特征，提高了羟基喜树碱的稳定性及抗肿瘤活性。

1．4 聚己内酯聚合物纳米粒 聚合物纳米粒给药系统是抗肿瘤药物研究领域的热点之一，具有增加药物溶解性、提高稳定性、降低不良反应和增加靶向性的特点。杨经安等[19]合成了一种以直链聚乙烯亚胺为骨架的接枝单甲氧基聚乙二醇/聚己内酯的阳离子聚合物，以该聚合物为载体，合成羟基喜树碱阳离子聚合物纳米粒，该纳米粒理化性质稳定、缓释性好，能够提高羟基喜树碱抗肿瘤作用的靶向性。

1.5 纳米囊 纳米囊具有微囊和纳米粒子的优点，与微囊相比，除了具有保护药物免受外界环境影响等常规优点外，纳米囊还具有缓控释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备羟基喜树碱聚氰基丙烯酸正丁酯纳米囊，平均粒径为92 nm，理化性质较好、缓释效果显著。李范珠和胡晋[21]以可生物降解的聚氰基丙烯酸正丁酯为囊材,采用乳化聚合法制备了阿霉素纳米囊,与普通制剂相比毒性明显降低。

2 纳米脂质体

脂质体是一种具有类脂质双分子结构的新型药物载体，作为药物载体在药物传递系统中的研究较多，其本身对人体无毒性、免疫抑制作用，但具有明显的靶向作用和缓释作用、生物膜亲和性和组织相容性，提高药物生物活性。同时脂质体与其他抗癌药物联用可降低耐药性。戴翠萍等[22]研究了羟基喜树碱脂质体与顺铂联用对耐顺铂的人食管癌Eca109细胞周期和凋亡的影响,结果表明羟基喜树碱脂质体和顺铂联合应用能诱使Eca109细胞发生G0/G1期阻滞，并能增加细胞早期凋亡率、晚期凋亡率和总凋亡率。临床上将脂质体和耐药抗肿瘤药物联用，可以提高药效、降低耐药抗肿瘤药物的用药剂量，减小不良反应，使用药更加安全[23]。

3 纳米乳

纳米乳是一种由油、水、表面活性剂和助表面活性剂4部分组成的胶体分散系统。近年来,纳米乳作为一种新型药物传递系统,在提高药物溶解度、增加药物稳定性、降低药物不良反应、缓控释给药和基因传输等方面有着广泛的应用[24]。龚明涛等[25]应用相变温度法制备的羟基喜树碱纳米乳注射液较普通的羟基喜树碱对小鼠S180的抗癌活性增强，抑制肝肿瘤生长作用提高了15.4%，将成为难溶性抗肿瘤药物极具潜力的药物传递系统。

4 纳米晶体

纳米晶体是一类由天然高分子物质或合成高分子材料制成的粒径为纳米级的粒子，与传统的基质骨架型纳米体系相比，纳米晶体不需要载体材料，而通过表面活性剂的稳定作用，将纳米尺度的药物分子悬浮于分散介质(通常为水)中，通过控制晶体的析出过程或者机械粉碎的方法形成稳定的纳米胶体分散系统，其表面经过物理化学修饰后具有靶向、缓释作用[26]，可以提高药物的稳定性、溶解度、延长药物的半衰期。华海婴等[27]采用微沉淀-高压匀质法制备了羟基喜树碱纳米晶体，该纳米晶体具有分散度高、载药量大、稳定性好、体内滞留时间长且具有肿瘤靶向性等优点。

5 聚合物胶束

聚合物胶束是近年来快速发展起来的一种新型纳米载体，由两亲性的嵌段共聚物在水中自组装形成，具有疏水性内核和亲水性外壳的核-壳结构。疏水内核可以负载难溶性药物，提高难溶性药物的稳定性；亲水外壳可以有效地避免网状内皮系统的吞噬，延长药物在体内的循环时间，改善药物在体内药物代谢动力学行为，提高药物靶向性。聚合物与药物的结合方式有化学键合、静电络合、聚合物与蛋白质吸附、物理包裹4种(图1)[28-31]。江洪博等[32]用溶剂法制备的羟基喜树碱磷脂复合物胶束，超声后粒径约为110 nm，可显著提高内酯型羟基喜树碱所占比例，增加其抗癌活性，延长了药物的释放，具有更好的靶向性。荣利等[33]以半乳糖化十六酰壳聚糖为聚合物胶束载体材料，制成羟基喜树碱聚合物胶束，提高了羟基喜树碱的溶解度和稳定性，降低了药物毒性，延长了药物释放。聚合物胶束作为抗肿瘤药物载体具有良好的发展前景，一些聚合物胶束在亚欧国家正处于临床评估，部分已被批准临床使用[34]。

图1 聚合物药物胶束模型

6 囊泡

囊泡是以非离子表面活性剂胆固醇和十六烷基磷酸为材料，通过自身闭合形成的双分子层囊泡。与脂质体相比，囊泡的载体材料不含磷脂，除了具有脂质体的许多优点外，还克服了磷脂不稳定的缺点，具有更高的稳定性，是一种很有发展前途的新型给药系统。囊泡作为药物载体可以减少药物在达到靶部位前被破坏，延长药物的半衰期，减轻不良反应。洪伟勇等[35]以聚乙二醇化聚十六烷基氰基丙烯酸酯为载体材料，采用薄膜水化超声法制备成羟基喜树碱纳米囊泡，平均粒径在141 nm，分布均匀，显著增加了羟基喜树碱的水溶性及稳定性，具有良好的缓控释特性，是一种很有研究价值的剂型。

不同的羟基喜树碱纳米靶向给药系统具有不同的特点，虽然目前还处于纳米药物研究阶段，部分已进入体外细胞实验及体内抗肿瘤试验研究阶段，药物可能潜在的风险还不是很清楚，但是相信纳米技术在生物研究领域的重要性及诱人的应用前景。纳米生物技术作为一门新的交叉学科，为研究、改造生物分子结构和进行医学治疗提供了新的思维方式，未来的科研重点将集中于纳米粒的特异性、靶向性、生物可降解性、无毒性等方向发展。

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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 内蒙古 呼和浩特，内蒙古医科大学附属医院口腔外科(马 萍，金武龙，马丽萍)

金武龙，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 本文编辑：张在文)