脂质卷作为药物载体的研究进展

钱 芮，王 汀

脂质卷作为药物载体的研究进展

钱 芮，王 汀*

（安徽医科大学 药学院，安徽 合肥 230032）

综述近年来脂质卷作为药物载体的研究进展情况。通过“Pubmed”和“中国知网”搜索“脂质卷”、“脂质载体”、“药物载体” 和“传递系统”等一系列关键词，查阅了近十年来有关脂质卷载体的学术论文。通过检索获得了许多有关脂质卷的文献，并引用了大量相关重要成果，综述了脂质卷作为药物传递系统的研究进展。作者重点介绍了脂质卷作为药物载体的不同制备方法，形成机制，释放药物特征，以及各种应用。尽管脂质卷作为药物载体已取得了巨大的研究进展，但仍存在一些挑战有待克服。

药剂学；脂质载体；综述；脂质卷；疫苗佐剂

由于具有靶向传递、发挥缓控释作用、提高药物半衰期和溶解度等重要功能，药物传递系统获得了广泛关注。例如，利用乳剂、微乳剂和纳米乳剂等胶体系统作为癌症化疗药载体[1-3]，利用纳米粒、纳米海绵和水凝胶等纳米载体用于提高药物的生物膜透过性，促进阿苯达唑、酮康唑、美托洛尔和拉贝洛尔等药物吸收。尤其是脂质载体用作传递具有抗肿瘤、抗病毒和抗炎等药理作用的药物，能够克服一些聚合物载体非生物降解、难以控制释放动力学特征等局限性[4]。常见的基于脂质的载体系统有脂蛋白、脂质纳米颗粒、脂质纳米胶囊和脂质体等。但这些脂质载体稳定性较差，对于容易氧化、降解的蛋白和多肽类药物保护作用较弱[5]。

脂质卷是基于脂质的超分子自聚体，具有长管状形态由带负电荷的磷脂双分子层在带正电桥联剂如钙离子介导下席卷形成。脂质卷独特的紧密堆积双层结构内部几乎没有内水相，因而具有较高稳定性[6]。Papahadjopoulous等[7]在1975年研究阳离子诱导的磷脂膜融合时发现并命名为脂质卷（cochleates）。在过去的几十年里，人们研究脂质卷作为抗菌[8]、基因[9]及疫苗抗原[10]等药物的载体。脂质卷作为药物的载体，可以防止氧化，提高生物膜透过性，以及减少剂量等。小分子抗癌药物如雷洛昔芬、非瑟酮和阿霉素，蛋白质和肽类药物如ApoA1和因子VIII等，均被研究者载入脂质卷以改善治疗作用。脂质卷一般为微米级粒子并且容易聚合，因此比较适合肌肉注射或口服给药，而不适合静脉注射或眼部给药。

1 脂质卷的制备方法

目前研究人员已经建立了多种脂质卷制备方法。采用这些方法一般只能获得微米级脂质卷，而制备纳米脂质卷比较困难。一些文献报道了纳米脂质卷制备方法，但涉及高浓度乙醇，且所制备的纳米载体极不稳定，难以满足临床应用。以下对于文献报道的脂质卷制备方法进行简要介绍。

1.1 经典方法（诱捕法）

在该方法中，首先制备脂质体，简单来说，先将磷脂溶解在氯仿-甲醇（体积比3:1）的混合物中，然后旋转蒸发去除有机溶剂形成薄脂膜。然后用三羟甲基氨基甲烷（TRIS）缓冲液水化脂质膜，所得分散体通过100 nm孔径的聚碳酸酯膜挤出，以制备均匀分散的脂质体。在室温下使用磁力搅拌器持续搅拌的同时，逐滴滴加一定浓度的氯化钙缓冲溶液，直至磷脂物质的量与钙离子物质的量相等，最终所产生的白色絮状沉淀便是脂质卷，可用此法制备两性霉素B和酮康唑脂质卷。

1.2 透析法

在起始过程中，通过透析去除胆酸盐或脱氧胆酸盐从而形成大多层脂质体。然后在超声处理后，它们形成小的单层脂质体并在加入阳离子盐后产生脂质卷。该方法适用于制备灰黄霉素和环孢菌素A等疏水性药物脂质卷。

1.3 水凝胶法

将薄膜分散法制备的脂质体加入到聚合物溶液A（磷脂酰丝氨酸、聚乙二醇和葡聚糖的混合物）中，然后将这个溶液体系加入聚合物溶液B（聚乙烯醇和聚乙烯基甲醚的混合物）中，随后添加氯化钙溶液到这两种不混溶的液体中形成脂质卷[11]。

1.4 水凝胶分离法

先通过薄膜分散法制备脂质体，再将脂质体悬浮液以体积比1:2分散在质量分数为40%、分子量为500 000的葡聚糖溶液中，然后在磁力搅拌（1 100 r·min-1）下将该混合物用注射器缓慢加入质量分数为15% 的PEG8000溶液中。向该分散体中加入60 mmol·L-1CaCl2水溶液至磷脂和钙物质的量比相等。搅拌2 h后，与等体积的缓冲液（1 mmol·L-1CaCl2和150 mmol·L-1NaCl）混合，将所得混合物溶液以3 000 r·min-1离心30 min，并清洗3次。将得到的沉淀用缓冲液重悬，在4 ℃下储存[12]。

1.5 乳化冻干法

使用上述方法制备的脂质卷具有较大的颗粒尺寸，并且由于脂质层间不受控制的持续聚集而形成聚集体。因此，乳化-冻干技术被用于制备亚微米尺寸的脂质卷。将磷脂酰丝氨酸和单磷酰脂质A以质量比为3:1的比例溶解在环己烷和氯仿的混合物中制备油相，使用两性离子缓冲液和CaCl2溶液作为内水相，TRIS和PEG 2000的混合物体系作为外水相。通过以体积比3:1:5混合油相-内水相-外水相制备乳液，然后冷冻干燥以形成脂质卷[13]。

1.6 微射流法

在常规方法中，都是在阳离子盐存在下形成脂质卷。首先胶束或脂质体的聚集形成平面双层堆叠体，然后这些堆叠体聚合形成更大的片层结构，最终卷起并形成耳蜗结构的脂质卷。在微流体技术中，制备了磷脂的乙醇溶液和CaCl2的TRIS缓冲液，将两种溶液注入微流体设备室的入口，在室中形成脂质载体悬浮液，其在冻干时形成球形脂质卷复合物[14]。微流体技术用于精确控制反应物的混合，并且可以延长混合时间，实现可重复的混合[15]。

2 脂质卷的形成机制

关于脂质卷的形成研究人员已经提出一些理论，但具体细节并不十分清楚。一些研究者在理论上对脂质膜转化为管状结构的过程进行了一定探索，提出了一些相关理论，但目前尚未得到实验验证[16-18]。其中，广为人知的理论描述了双层膜的融合导致形成高轴比的微观结构。该理论认为，在脂质卷的形成过程中，磷脂头部基团与阳离子桥联剂之间的相互作用导致双层膜卷曲形成脂质卷[19-20]。尤其是，在加入二价阳离子后，通过脱水和磷脂头部基团的强固化作用，脂质分散体之间融合而产生非常稳定的高熔点结晶相[21]。这样得到的脂质复合物具有结晶状态的脂肪族酰基链，导致形成圆柱体结构十分稳定。除此之外，磷脂分子手性结构特征也可能在形成脂质卷过程中发挥重要作用。因为手性结构有利于相邻分子之间形成特定的空间堆积，有助于双层膜卷曲形成耳蜗结构的脂质卷[22]。

Kalpa Nagarsekar等[23]提出脂质卷形成的动态过程。脂质卷形成涉及持续的自聚过程，包括非限制的成核和粒子的生长。首先，快速成核形成起始模板，然后模板聚合、结合、增长成为脂质卷粒子。他们进一步将脂质卷形成过程的中间体化分为三级结构。初级结构一般是不含阳离子桥联剂的脂质体和胶束等。向初级结构中添加阳离子引发相互结合，变形，融合并形成具有固有有序片段的聚集体，聚集后的多层中间结构随即产生二级结构的双层带状物。系统倾向于自由能最小化，可能进一步促进聚集和粒子生长，而表面积、表面能的减少和高能的调节导致形成复杂的多层结构。带状物经过聚集和融合形成一系列热力学稳定的、典型的叠层三级结构。叠层的形成可能是形成脂质卷必不可少的一步，因为叠层可以通过进一步聚合形成脂质卷；同时，叠层也可以经过融合形成宽性状不规则的片层结构，再卷起形成脂质卷，或者形成稳定的网状结构，最终可通过卷曲形成脂质卷。

3 释放药物的机制

在口服给药的情况下，脂质卷从肠道吸收并通过消化道上皮细胞将药物运输到体循环。而在肠胃外给药的情况下，脂质卷直接进入血液循环并与细胞膜融合以递送药物进入细胞质。而脂质卷载体进入机体后，由于主要成分是磷脂酰丝氨酸而容易被巨噬细胞吞噬。被吞噬入细胞后，钙离子浓度不断降低，导致脂质卷逐渐解开螺旋结构，从而将包封的药物释放到细胞中。

4 应用

4.1 抗微生物药物载体

真菌性感染病具有广发性、难治性、易复发性等特点，酮康唑是一种广谱的抗真菌药物，通常用于治疗真菌感染，如脚癣、念珠菌病和皮癣。研究人员通过诱捕法制备的脂质卷可以实现通过皮肤屏障递送酮康唑。据有关报道脂质卷螺旋结构比脂质体更稳定，更能有效通过皮肤释放药物，并显示出良好的抗真菌活性，提示脂质卷可作为药物透皮递送的有效载体。两性霉素B（Amphotericin B，AmB）是治疗全身性真菌感染的主要药物，但较强的毒副作用和较低的生物相容性限制了其临床应用。脂质卷芬利佐剂 3（Adjuvant Finlay Cochleate 3，AFCo3）是一种含有减毒脂多糖的新型脂质卷，具有药物传递和免疫调节双重功能。将AFCo3用作AmB载体，体内外实验结果显示，AFCo3-AmB不但具有良好的免疫调节作用，同时有效降低药物的毒性，并显著提高对孢子丝菌、曲霉菌和白色念珠菌的抗真菌作用[9, 24-25]。

另外有研究表明，采用纳米脂质卷包载两种活性药物—AmB和米替福新，不但可以提高疗效，降低毒性，还能够消除内脏利什曼病出现耐药性的风险[26]。

研究人员采用阳离子抗菌肽寡酰基-赖氨酰基替二价金属阳离子作为脂质卷的桥联剂，将红霉素载入基于寡酰基-赖氨酰基的脂质卷中，与红霉素单体相比，对多药耐药性细菌的体内活性可以成倍增加；同时，与包封于脂质体中的药物相比，也具有更高的活性[27]。

4.2 抗肿瘤药物的载体

癌症是导致死亡的主要原因之一，每年有超过一千万人被诊断患有肿瘤。雷洛昔芬作为一种抗癌药，是基质金属蛋白酶-2（Matrix metalloproteinases 2，MMP-2）酶的抑制剂，而MMP-2酶在肿瘤生长过程中负责肿瘤侵袭和启动血管的生成。雷洛昔芬是一种高度疏水的分子，患者口服生物利用度极低。但是，疏水性雷洛昔芬可以有效地结合到脂质卷结构的脂质层中，具有良好的缓释性和生物相容性，并且体内试验表明，雷洛昔芬-脂质卷比药物单体具有更高的抗乳腺瘤活性和安全性[28]。

另有报道，纳米脂质卷在生理pH下可以安全、持续释放非瑟酮。体外抗癌实验显示，非瑟酮-脂质卷对于人乳腺癌MCF-7细胞的抗癌活性高于非瑟酮单体1.3倍。而小鼠的药代动力学研究表明，腹膜内注射药物脂质卷制剂，相对于单体药物的生物利用度提高了141倍。并且由于磷脂提供保护作用，装载有非瑟酮的纳米脂质卷对红细胞没有破坏作用，有效降低了药物的溶血毒性。其中机理可能是磷脂分子阻止了药物以单层形式吸附到细胞表面，并产生疏水屏障，从而减少溶血。进一步研究表明，脂质卷提高了非瑟酮在肿瘤组织的透过率和保留时间，从而提高了生物利用度、安全性及抗癌效果[28]。

4.3 疫苗佐剂传递系统

疫苗通常为含有抗原的生物制剂，多用于预防类似于麻疹、腮腺炎、脊髓灰质炎、风疹及破伤风等传染性疾病。为了保护抗原和提高抗原的免疫原性，疫苗需要疫苗佐剂传递系统如脂质体、脂质卷和病毒体等，佐剂传递系统不仅可以保护抗原，还可以将抗原传递给特定的淋巴细胞，从而使机体产生更快、更强、更持久的免疫反应。脂质卷能够通过受体介导的吞噬作用而提高抗原被抗原呈递细胞摄取，并促进抗原与MHC-I/II分子结合、提呈，从而激活T细胞与B细胞，产生抗体或细胞免疫[13]。

4.4 因子VIII的载体

使用重组凝血因子VIII替代疗法是目前血友病A的最常见疗法。然而，15%~30%患者体内会产生针对rFVIII的抑制性抗体，这使得替代疗法的效果显著降低，副反应增加。而蛋白质药物，例如rFVIII，与脂质结构载体结合可以减少这种免疫应答。有报道显示rFVIII-脂质卷复合物显著降低了静脉给药后体内产生针对rFVIII的抗体水平，避免了网状内皮系统介导的对于蛋白药物的快速清除，同时延缓了rFVIII释放，延长了药物作用时间[29-30]。

Table 1 List of drugs used in cochleates

5 结论

脂质卷可以作为各种药物载体，目前主要用于口服、黏膜或透皮给药。与脂质体、聚合物纳米粒等载体相比，脂质卷能够更好地促进药物透过生物膜，从而提高生物利用度、降低毒副作用。同时，通过配体修饰，脂质卷也可以实现主动靶向，成为癌症靶向递送载体。因为容易被巨噬细胞吞噬，用于疫苗佐剂传递系统具有显著优势。此外，可以将基因整合到脂质卷中以实现靶向递送，避免副反应的发生。然而，由于受到易聚集、粒径较大和生产成本高等不利因素限制，脂质卷还不能用于临床。因此，脂质卷药物在制备方法、储存时间、稳定性及在生命体中的传输性能等方面尚需开展大量的研究工作。在制剂中添加酪蛋白、甲基纤维素等聚集抑制剂未来可能会成为一种抑制聚集的手段；或者添加对金属桥联剂有恰当亲和力的螯合剂，去除脂质卷制剂中过量的桥联剂，从而有效抑制聚集。

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Research progress of cochleate as drug carrier

QIAN Rui, WANG Ting*

(230032,)

This review paper describes recent advances in the use of cochleate for drug delivery systems.Pubmed and CNKI websites were exploited for searching a cascade of key words including cochleate, lipid nanoparticles, drug carrier and delivery system to collect the references published in the past 10 years in professional journals involving the development of cochleate.Numerous publications fitting the keywords on cochleate were gained, and most of these key references representing important achievements were cited to summarize the development of cochleate. This review article focuses on the different preparation methods of cochleates, formation mechanisms of cochleates, drug release characteristics of cochleates, and countless applications of cochleates.Although drug carrier based on cochleate have made great progress, there are still some challenges to be overcome.

pharmaceutics; lipid carrier; review; cochleate; vaccine adjuvant

R 94

A

（2020）02–0120–07

10.14146/j.cnki.cjp.2020.02.005

2019-05-06

钱芮(1997-)，女(汉族)，安徽铜陵人，硕士，主要从事药剂学研究，Tel. 18856026957，E-mail 1923314781@qq.com；

王汀(1972-)，男(汉族)，安徽泗县人，教授，博士，硕士生导师，主要从事药物新剂型和免疫佐剂的研究，Tel. 15155934952，E-mail twangcn@163.com。

（本篇责任编辑：马丽丽）