直肠用温敏凝胶的国内外研究进展*

谢兴亮，薛棱芬，凌保东，殷雅卓，盛艳梅

成都医学院·四川省高校结构特异性小分子药物重点实验室(成都 610500)

·综 述·

直肠用温敏凝胶的国内外研究进展*

谢兴亮，薛棱芬，凌保东，殷雅卓，盛艳梅△

成都医学院·四川省高校结构特异性小分子药物重点实验室(成都 610500)

直肠温敏凝胶；处方组成；制法；质量评价

近年来，临床结直肠段疾病的检出率持续上升，已成为临床研究关注的重点和难点[1]。直肠给药是一种治疗结直肠疾病的常用手段，可直接作用于局部病灶部位，其特色明显、优势突出，在临床得到了广泛应用[2]。目前，直肠给药的剂型主要为灌肠剂、栓剂以及凝胶剂。灌肠剂需要医护人员进行操作，给药时间长、药物易泄露、顺应性差；栓剂熔融后，扩散分布范围有限，导致药物作用不足[3]；凝胶剂由于黏度较大，导致给药困难。原位温敏凝胶是一种具有溶液-凝胶转变性质的新剂型，其特点是室温下为液态，降低了给药难度，可广泛分布于结直肠段黏膜表面，在体温作用下，可实现快速凝胶化而紧密黏附于用药部位，滞留时间长，可实现定位靶向、连续给药，已成为直肠给药新剂型研究的热点方向。本研究通过查阅近年来国内外的相关文献，对直肠温敏凝胶的处方设计、制备方法及质量评价等研究工作进行了梳理，并结合实践进行了分析和评述。

1 直肠温敏凝胶的处方组成

1.1 药物类别

目前，已有多种药物制成直肠原位温敏凝胶的报道，其中，化学药物研究文献较多，也有少量中药的实验研究。中药有效单体的研究，如朱铁梁等[4]对黄芩苷温敏凝胶的处方筛选及体外释放度进行了研究，也有以中药复方粗提取物为原料的报道，如王晶超等[5]进行了盆炎消复方温敏凝胶剂的制备研究，潘雪等[6]研究了仙元复方温敏凝胶剂。化学药物直肠温敏凝胶主要用于治疗全身疾病和结直肠局部疾病两类，如用于治疗儿童疟疾的奎宁[7]温敏凝胶，能增加儿童的顺应性；将表柔比星[8]、奥沙利铂[9]等温敏凝胶用于治疗结肠癌，能明显提高结肠局部药物浓度，从而提高药物治疗效果。

1.2 温敏材料

泊洛沙姆407(P407)是目前研究较为深入的温敏高分子材料[10]，它是由70%的聚氧乙烯(PEO)和30%的聚氧丙烯(PPO)组成的嵌段共聚物，具有毒性低、刺激性小、生物相容性好和可逆的反向胶凝性质等特点。文献[11-12]报道，P407的临界胶凝浓度为18%，此时胶凝温度为24.8 ℃，且随着P407浓度升高，胶凝温度呈下降趋势。P407的凝胶机制[13]是当达到临界胶束温度(CMT)时，PPO链开始脱水，形成以脱水的PPO链为核心，以水化膨胀的亲水性PEO链为外壳的球状、棒状或者层状胶束，随着温度升高，由于胶束间的缠结和堆砌作用加剧而发生胶凝。除此之外，聚N-异丙基丙稀酰胺共聚物及其衍生物[14]也可以作为温敏材料，但由于具有致癌和致畸毒性，限制了其临床应用；纤维素类材料如甲基纤维素(MC)、羟丙甲基纤维素(HPMC)也具有温敏性，但其胶凝温度远高于人体温度，在给药系统中没有实用价值；壳聚糖是一种具有良好的组织相容性、生物可降解性和黏附性的温敏材料，但形成凝胶后不具有可逆性[15]，室温下不能再恢复至液体状态，影响其实际应用。

1.3 胶凝温度调节剂

温敏凝胶必须具备适宜的胶凝温度，以确保其在室温下为液态，给药后在体温下可实现快速凝胶化，而单用热敏材料难以满足上述条件，常常需要在处方中加入胶凝温度调节剂。常用的有泊洛沙姆188(P188)和聚乙二醇。P188作为P407的同系物，通过改变体系中PEO/PPO的比例而调节胶凝温度，当P407浓度恒定时，加入 P188，胶凝温度呈抛物线变化，最初胶凝温度随 P188浓度增大而升高，在浓度约为10%处达最大值，然后逐渐降低；聚乙二醇作为胶凝温度调节剂时，由于溶液中引入了新的PEO分子，而PPO嵌段的浓度保持不变，胶凝温度随PEO浓度增大而升高，最终导致其失去胶凝能力，其调节胶凝温度的能力明显优于P188。

1.4 生物黏附剂

由于单用 P407 存在生物黏附性较差的缺点，在处方中一般需加入生物黏附性材料以增强 P407类温敏凝胶的生物黏附力。常用的生物黏附剂有羟丙甲纤维素、甲基纤维素、海藻酸钠、聚卡波菲、卡波姆、羧甲基纤维素钠等，在进行处方优化时，需根据药物性质和具体处方组成，筛选出符合要求的生物黏附剂。

1.5 其他辅料

根据药物性质和直肠给药要求，温敏凝胶中还需加入增溶剂、pH调节剂、防腐剂等。常用的增溶剂有PVP、吐温-80[16]等，泊洛沙姆自身也有一定增溶能力。pH值可通过加入缓冲盐控制[8]，也可根据情况加酸碱调节，如袁园[12]制备尼美舒利直肠原位温敏凝胶时，加入适量氢氧化钠溶液调节pH值至碱性，以增大溶解度。防腐剂常用尼泊金类[17]和苯扎溴铵[16]，但需注意前者与非离子表面活性剂存在配伍禁忌。

2 制备方法

目前原位温敏凝胶常用的配制方法为冷法，根据辅料和药物的加入顺序不同，可分为两种：1)稀配法。首先将主药和除P407外的其他辅料溶解于一定量水中，搅拌至完全溶解后，加入P407，置于4 ℃条件下，保存至澄清即得[18]，该方法操作简单，但耗时较长。2)浓配法。先将P407溶解分散于少量水中，4 ℃保存至澄清，得浓度较高的P407储备液备用。配制时，先将主药和其他辅料溶解于水中，再向其中加入一定量的P407储备液，最后加水补足至全量即得温敏凝胶[9]，使用此方法配制温敏凝胶可节约时间，提高效率。有文献[19]报道，配制顺序对胶凝有明显影响，发现苦参碱必须在P407之前溶解加入，否则会失去胶凝特性，笔者进行了实验验证，未发现该现象。

此外，根据药物性质，也有学者将其经适当处理后再制成温敏凝胶，如宋兴龙等[20]为提高美沙拉嗪的溶解度，先将其制成了羟丙基β-环糊精包合物；林如文[21]将苦参碱制成醇脂体，以提高其透皮吸收性能；Din 等[22]将氟比洛芬制成固体脂质纳米粒后，提高了生物利用度，同时也能降低初始突释效应。

3 体外质量评价

3.1 胶凝温度

胶凝温度是指温敏凝胶从溶液转变成凝胶时的温度。胶凝温度应稍低于正常体温，如果高于37 ℃，将无法在体内形成凝胶，而如果低于室温，将会导致制备和给药困难，因此，温敏凝胶的胶凝温度应为30～36 ℃。目前，胶凝温度的测定方法有搅拌子测定法、试管反转法及流变学法。搅拌子测定法是将含有搅拌子和温度计的温敏凝胶放入水浴中并持续加热，并以一定转速搅拌，搅拌子停止转动时的温度即为胶凝温度，申去非[11]采用该方法测定了黄芩苷直肠原位温敏凝胶的胶凝温度。试管反转法测定时不加搅拌子，直接将装有凝胶溶液的试管或烧杯倾斜，观察凝胶溶液不流动时的临界温度即为胶凝温度，熊琳等[23]采用该方法测定了赖氨酸布洛芬直肠温敏凝胶的胶凝温度。前述两种方法操作简单，但会产生一定人为误差。流变学法是采用黏度或流变仪，测定在温度升高过程中，凝胶黏度值的变化，当黏度值产生突变时的温度即为胶凝温度，该方法准确度较高。

3.2 胶凝时间

直肠温敏凝胶需要较短的胶凝时间，以使其直肠内给药后，能快速形成凝胶而黏附于结直肠表面，防止药物泄露。胶凝时间测定与胶凝温度测定同时进行，采用搅拌子法或流变学法测定，测定时保持恒定温度(37 ℃)，搅拌子停止转动时或者黏度值突变时所需时间即为胶凝时间，处方中泊洛沙姆含量越高，其胶凝时间越短[9,24]。

3.3 凝胶强度

凝胶强度是温敏凝胶在生理温度下，凝胶化后的重要性能指标。据文献[18]报道，凝胶强度越大，在给药部位的滞留时间越长；凝胶强度越小，药物释放速率会加快。凝胶强度一般采用自制装置测定，将一定量的凝胶溶液放入量筒中，在(36.5±0.5)℃的恒温器中使其凝胶化，再将砝码放置到凝胶上，凝胶强度由砝码在量筒中通过凝胶下沉一定距离所需时间来确定。或者用质构仪[1]测定，原理与上述方法相同，在凝胶强度专用容器中将溶液凝胶化，由专用测定探头在凝胶中向下移动一定距离所需要的力来评价其凝胶强度。为了确定合适的凝胶强度，Wang 等[25]采用质构仪测定直肠温敏凝胶的凝胶强度，>20 g时，凝胶在动物体内即不会泄露。

3.4 黏度

直肠温敏凝胶在室温下应具有合适黏度，以保证制备及给药时的可行性。黏度都采用黏度计测定，主要用旋转黏度计和圆锥平板黏度计。Yeo等[26]测定了直肠温敏凝胶的黏度，结果表明，在25 ℃时，温敏凝胶的黏度随P407浓度的增加而增加，且温敏凝胶的最大黏度为4 000 mp·s，以保证凝胶溶液可容易地注入兔的肛门。

3.5 生物黏附力

生物黏附力越强，凝胶在直肠内滞留时间越长，但黏附力太大，会对直肠黏膜造成损伤[2]，因此，直肠原位温敏凝胶应具有适宜的黏附力。生物黏附力大多采用体外剥离力实验测定，一般为自制装置[22,27]。将动物直肠黏膜分别固定黏贴于上下两个平板上，少量凝胶溶液铺于两个平板之间，固定其中1个平板，拉另1个平板，实验前在(36.5±0.5)℃条件下，放置10 min，以使其凝胶化，生物黏附力以能够使两个平板分离的最小重量计算。另有Lo等[8]采用质构仪测定生物黏附力，其测定方法为将直肠黏膜固定在两个金属板上，再将该直肠黏膜金属板固定到质构仪的探头上，直肠温敏凝胶置于直肠黏膜之间，37 ℃恒温10 min，使其凝胶化，给予一定力使黏膜压紧，再以一定速率使黏膜分离，生物黏附力以能使直肠黏膜分离的最小力及分离过程所作功计算。单位面积的生物黏附力F (dyne/cm2)的计算公式为：F=0.98 m/πr2,其中，m、r分别表示分离所需重量和直肠黏膜半径，其期望值为(88.4±9.4×102)(dyne/cm2)[18]。

3.6 体外释放研究

直肠温敏凝胶的体外释放研究分无膜溶出和有膜溶出两种方法。前者如袁园[28]采用无膜释放模型，以桨法和水浴振荡法分别考察了对乙酰氨基酚直肠温敏凝胶的体外释放情况。有膜溶出所用膜为人工半透膜或动物直肠，测定方法有桨法和Franz扩散池法两种。Özgüney 等[29]测定酮洛芬直肠温敏凝胶的体外释放度，将温敏凝胶装进透析袋中，透析袋两端用夹子夹住防止泄露，放入缓冲液中测定；潘雪等[6]采用Franz扩散池考察了中药复方仙元方凝胶直肠给药的体外释药规律，该方法中温敏凝胶与释放介质的接触面积会明显影响药物的释放速率，但透析袋的面积不容易控制，Franz扩散池虽能控制释药面积，但溶出介质体积较小，实验误差较大。因此，有文献[17]采用特定样品池(图1)容纳受试样品，利用已有的桨法溶出度测定装置，该样品池能控制释放面积，且溶出介质体积较大，易满足漏槽条件。

图1 体外释放样品池简图

4 体内质量评价

4.1 体内滞留实验

该实验是为了明确温敏凝胶在体内的凝胶状态、位置及滞留时间，用灌胃针将含有蓝色染料的直肠温敏凝胶给药至动物直肠，在给药一定时间后，观察肛门处有无药物泄漏，处死动物并解剖分离直肠，考察直肠中凝胶的分布范围和凝胶状态。Wang等[25]比较了5-氟尿嘧啶温敏凝胶与5-氟尿嘧啶水溶液的直肠内滞留情况，发现与水溶液相比，温敏凝胶在直肠内滞留时间更长，表明温敏凝胶具有足够的生物黏附力黏附于直肠，且能在直肠内保留6 h以上。

4.2 药动学研究

常选用SD大鼠或新西兰白兔，具体方案需根据其用药目的进行针对性设计。当其用于直肠局部疾病时，应测定药物在结直肠局部组织的药物分布情况，而如果用于全身疾病治疗，则应测定血药浓度，评价其吸收情况。Wang 等[25]将5-氟尿嘧啶直肠温敏凝胶用于直肠癌的治疗，既对血药浓度进行了测定，也测定了直肠组织的药物含量，同时比较了不同剂型在直肠组织的药物浓度，结果发现，温敏凝胶在直肠组织的药物浓度明显高于固体栓剂和注射剂；Koffi等[7]将奎宁直肠温敏凝胶用于治疗小儿疟疾，给药一定时间后，从兔子耳缘静脉取血并测定血药浓度，发现直肠温敏凝胶的生物利用度明显高于溶液灌肠给药，避免了奎宁的肝脏首过效应。

4.3 直肠黏膜刺激性

温敏凝胶对直肠黏膜的刺激性，是直肠温敏凝胶安全性评价的重要指标[3,30]。常以高剂量的温敏凝胶给予至大鼠或兔子直肠，8 h后处死动物，并解剖取出直肠，制成切片，在显微镜下观察直肠黏膜有无充血、红肿等情况。Seo 等[24]对以P188和P407为基质的多西紫杉醇直肠温敏凝胶进行刺激性评价，结果表明，凝胶基质与载药凝胶对大鼠直肠均无明显刺激性。

5 小结

目前，关于直肠给药治疗各类疾病的临床研究报道很多，尤以中药的临床报道最多，主要体现为3个方面的优势：1)疗效肯定。相较于化药，中药对于病因病机复杂的溃疡性结肠炎、慢性盆腔炎等疾病，整体疗效更具优势。2)安全优势。中药直肠局部使用的刺激性小，较为安全。3)适应范围广。中药直肠给药既可用于溃疡性结直肠炎、放射性直肠炎、肠梗阻等局部疾病，也可用于慢性盆腔炎、慢性肾衰、急性胰腺炎等其他部位疾病，已成为中医临床的特色治疗手段[31]。然而，基本都以灌肠剂为主，剂型使用不便限制了中药临床价值的充分发挥。直肠温敏凝胶融合了溶液剂与凝胶剂的优点，通过在直肠部位的准确给药，利用其快速凝胶化特性，实现长时间黏附于直肠黏膜，有利于提高其吸收和局部组织的药物浓度，明显提高用药顺应性和临床疗效，具有良好的应用前景。然而，目前尚未见直肠用温敏凝胶的上市品种，仅有在美国上市用于治疗牙周炎的利多卡因/丙胺卡因凝胶，以及在澳大利亚、日本上市的两种人工泪液。因此，针对直肠给药的特殊要求，围绕直肠用温敏凝胶产品研发中处方设计、工艺转化、体内外质量评价等关键环节，展开深入研究，推动其产业化应用，将是药剂科研工作者后续值得继续努力的方向。

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