Soluplus载体在抗肿瘤聚合物胶束中的研究进展

刘聪，钟钰瑜，刘雄英，冀素平，典灵辉，3

1广东医科大学药学院，广东东莞523808；2扬子江药业集团有限公司；3广东省天然药物研究与开发重点实验室

化疗是恶性肿瘤的重要治疗手段，但由于很多传统抗肿瘤药物的水溶性差、对正常组织和病变组织的选择性低以及血浆的清除速度快，导致化疗效果不佳［1］。此外，长期使用同一抗肿瘤药物还能使肿瘤细胞不可避免地产生获得性耐药，这也是导致化疗失败的重要原因。相对于新化学实体药物投入多、风险高且难度大，研发新型释药系统具有成本低、周期短、见效快等特点。因此，研发新型释药系统成为近年抗肿瘤药物研究的热点。作为新型释药系统，纳米给药系统在药物传递、体内成像和构建多功能治疗平台等方面表现出色。聚合物胶束是一种载药范围广、载药量高、易于制备和能够实现主动靶向的纳米给药系统，近年来受到广泛关注［2］。新型载体材料搭载抗肿瘤药物可以优化药物体内分布和药代动力学，提高药物生物利用度［3-4］。聚乙烯己内酰胺—聚乙酸乙烯酯—聚乙二醇接枝共聚物（Soluplus）是德国巴斯夫公司在2009年研发上市的一种非离子型表面活性剂，可制备成聚合物胶束、固体分散体、纳米纤维、纳米粒、自乳化释药系统及片剂［5］，对生物药剂学分类系统Ⅱ、Ⅳ类药物具有优异的增溶性能，被广泛用于提高难溶性药物的水溶性和生物利用度［6］。本文结合文献就Soluplus载体在抗肿瘤聚合物胶束中的研究进展作一综述。

1 聚合物胶束概述

聚合物胶束是一种由两亲性嵌段共聚物在水中自发形成的自组装结构，大小通常为10～100 nm，多为球形结构，表面能量低，自身物理稳定性较高。聚合物胶束能够避免因粒径过小或过大而被消除。聚合物胶束亲水性的外壳可以保持空间稳定性并减少网状内皮系统的非特异性摄取，延长药物载体在血液中的循环时间，从而实现全身输送疏水性药物［7］，以更好地在目标组织中积累。20世纪80年代初首次报道聚合物胶束可作为抗肿瘤药物的输送工具，随着不断研究，聚合物胶束通过巧妙设计或修饰，其装载能力和靶向聚集能力不断提高。以紫杉烷类抗肿瘤药物为例，其水溶性差，口服吸收困难，临床使用的注射剂（如Taxol®、Taxotere®）一般加入聚氧乙烯蓖麻油或聚山梨酯80作为助溶剂，这些助溶剂具有很强的致敏性，用药前必须经过皮质激素和抗组胺药物预处理，这增加了患者药物过敏风险。紫杉醇（PTX）胶束Genexol-PM、Apealea、Cynviloq等纳米药物是新型纳米材料和PTX的完美结合，相对于传统PTX，具有低毒、高效的特点，目前已在部分国家或地区上市应用。

2 聚合物胶束类型

2.1 聚合物混合胶束 聚合物混合胶束由两种或多种聚合物组成。与单一胶束相比，混合胶束能够优化热力学和动力学稳定性，提高载药能力，控制粒径分布，并可掺入不同配体实现主动靶向，从而优化胶束载体的结构和性能［8］。

2.2 靶向聚合物胶束 多功能胶束可通过结合或装饰具有靶向性和选择性功能的成分，聚合物载体的骨架可以用聚乙二醇（PEG）片段或靶向配体等进行功能化基团修饰，以此改善药物至肿瘤部位的靶向传递［9］，还能通过降低剂量来增加用药安全性。因此，靶向聚合物胶束的特异性、选择性和安全性是最理想的［10］。

2.2.1 被动靶向 纳米给药系统在一定程度上能够通过肿瘤部位高渗透长滞留（EPR）效应完成药物的被动靶向递送［11］，但仅有EPR效应的被动靶向递送，其靶向治疗效果往往不能令人满意。究其原因是在更接近现实的EPR模型中，血管孔隙、肿瘤细胞和细胞外基质分布不均匀，特别是在肿瘤组织间质液体压力升高而没有液体对流的情况下，药物载体实际上无法进入肿瘤组织［12］。因此，EPR效应可能仅对特定的肿瘤微环境有效，在制剂研究中需要联合其他的靶向策略。

2.2.2 物理靶向 物理靶向是利用光、热、磁场、超声波等物理信号，人为调控药物在体内的分布及释药特性，从而实现对病变部位的靶向递送。

2.2.3 主动靶向 主动靶向是在药物或其载体表面进行特异性修饰，使其靶向于目标细胞表面特异性表达的受体，并刺激该受体介导的外部物质内化到细胞中。特异性靶向配体包括叶酸、葡萄糖、甘草次酸、透明质酸、生长因子和转铁蛋白等。

3 Soluplus聚合物胶束应用进展

Soluplus是白色至微黄色、具有微弱特征气味的非晶态聚合物。Soluplus由亲水性的PEG6000（13%）组成骨架主链，亲脂性的聚乙烯己内酰胺（57%）和聚乙酸乙烯酯（30%）组成接枝侧链，形成的三嵌段接枝共聚物，其结构式见图1。

图1 Soluplus的结构式

由于Soluplus具有两亲性，其既能溶于水，又能溶于有机溶剂。当Soluplus浓度超过临界胶束浓度时，其两亲性结构可在水溶液中自组装形成纳米胶束，包封低水溶性药物于内部疏水核，能够提高药物的溶解程度和溶解速率［13］。Soluplus的稳定性机制之一是乙烯己内酰胺和乙酸乙烯酯的羰基官能团能够参与分子间的相互作用，尤其是与活性药物分子的羟基形成氢键［14］。与低分子量表面活性剂相比，Soluplus具有以下优势：①临界胶束浓度极低（仅7.6 mg/L），有利于胶束形成并提高载体系统的稳定性；②可生物降解，生物相容性高，毒性较低［15］；③组分PEG是一种可口服的无活性赋形剂，其在体循环中能够减少胶束聚集并防止与血清蛋白相互作用，增加胶束的血液循环时间，从而在肿瘤部位有效积聚；PEG还赋予隐身特性，能够保护生物大分子免受空间位阻；④与其他聚合物材料构成混合胶束或将原始胶束功能化，从而实现特定的递送和靶向［16］。因此，Soluplus是一种安全、高效且有较大应用前景的聚合物载体材料。

3.1 Soluplus在聚合物混合胶束中的应用 化疗是目前三阴性乳腺癌的重要治疗手段。BERNABEU等［17］制备了装载PTX的单一Soluplus胶束以及装载PTX的Soluplus和TPGS（聚乙二醇1000维生素E琥珀酸酯）混合胶束，单一Soluplus胶束对MCF-7、MDA-MB-231细胞的IC50分别为（19.6±1.7）、（34.3±2.4）μg/mL，表明MCF-7细胞对PTX的敏感性高于MDA-MB-231细胞；而混合胶束对MCF-7、MDA-MB-231细胞的IC50分别为（13.4±0.1）、（11.6±0.4）μg/mL，与MORETTON等［18］报道一致，这可能与药物包封和TPGS选择性协同作用有关。BERNABEU等［17］研究表明，与单一Soluplus胶束比较，混合胶束中的TPGS能够显著增加SKOV-3、MCF-7、MDA-MB-231细胞对PTX的摄取。因此，混合胶束对这三种细胞的IC50均低于单一Soluplus胶束。

3.2 Soluplus在靶向聚合物胶束中的应用 超顺磁性氧化铁纳米粒子可通过外部磁场定向引导至目标区域，当外部磁场被去除时，剩余磁力和矫顽力可以忽略不计。因此，磁性纳米粒子很难发生团聚而被吞噬细胞吞噬，这增加了其在血液循环中的半衰期，降低了栓塞和血栓形成的发生风险。但由于血浆蛋白吸附并被网状内皮系统非特异性摄取，磁性纳米粒子并不稳定。VARSHOSAZ等［19］制备了油酸包覆的Fe3O4磁性纳米粒子（平均粒径20 nm），将该磁性纳米粒子和多西他赛（DTX）共同包封于Soluplus聚合物胶束（平均粒径144.3 nm），经检测，体外磁性胶束牛血清白蛋白的吸附量仅为10%；与游离DTX相比，相同浓度下负载DTX的磁性胶束因更易被细胞摄取且能持续释放药物，对MCF-7、MDA-MB-231细胞具有更大的毒性作用。但目前其在人体内的磁性靶向作用研究尚少。

奥曲肽（OCT）是天然生长抑素的八肽衍生物，对肿瘤细胞膜上过表达的生长抑素受体具有较高的亲和力。因此，OCT可作为一种特异性靶向配体，通过生长抑素受体介导的内吞作用，增强抗肿瘤药物向肿瘤细胞内递送［20］。AN等［21］以Soluplus为载体，通过DSPE-PEG2000-OCT提供OCT配体，制备OCT修饰的共载DTX和姜黄素（CUR）的聚合物胶束，以Di R染料为荧光探针，在荷A549肺癌小鼠体内实时成像实验中发现，OCT修饰的共载DiR和CUR的聚合物胶束在肿瘤部位的荧光信号最强，并且能够维持至给药后24 h。与非靶向共载药胶束和非靶向DTX胶束相比，靶向共载药胶束在给药后24 d仍能显著抑制肿瘤生长。

由于血脑屏障存在，抗肿瘤药物对胶质瘤的治疗效果有限。JU等［22］根据葡萄糖转运膜蛋白能够介导葡萄糖（GLU）跨过血脑屏障以及地喹氯铵（DQA）能够通过静电相互作用增加带负电荷的胶质瘤细胞摄取并在线粒体中积累，通过TPGS1000-GLU、DSPE-PEG2000-DQA提供的GLU和DQA配体修饰Soluplus胶束表面，制备了GLU和DQA双靶向功能化DTX胶束并作用于胶质瘤U87MG细胞，结果发现GLU和DQA双靶向功能化DTX胶束的细胞毒性最大，表明该胶束具有强大的血脑屏障转运能力。以DiR染料为荧光探针，静脉给药后荷瘤裸鼠体内成像荧光信号强度依次为双靶向功能化DiR纳米胶束>Di R纳米胶束>游离DiR。此外，双靶向功能化DTX纳米胶束还能显著增加胶质瘤荷瘤裸鼠的存活时间。

3.3 Soluplus在共载药聚合物胶束中的应用 由于恶性肿瘤的复杂性，单一化疗药物通常不足以抑制肿瘤生长和转移。装载不同特性药物的共同传递系统，一方面可以产生协同治疗作用，减少抗肿瘤药物应用剂量，另一方面能够降低毒性反应和多药耐药（MDR）［23］。

聚合物胶束已被用于共同装载不同药物，其优势是能够保护药物不被降解、控制药物释放以及有效地将药物递送至特定部位。但目前共载药系统缺少合适的载体［24］。WANG等［25］以TPGS和Soluplus为载体，制备了共载PTX和芬维A胺（4-HPR）的聚合物混合胶束（PF-TS），PTX和4-HPR的载药量分别为（1.57±0.01）%、（3.13±0.02）%；细胞毒性检测发现，游离PTX对人卵巢癌A2780s细胞的IC50为2.591μg/mL，游离4-HPR为8.898μg/mL，PTX+4-HPR为0.354μg/mL，而PF-TS仅为0.080μg/mL。DING等［26］以TPGS和Soluplus为载体，共载DTX和胡椒碱（PIP），结果发现在混合胶束中DTX和PIP的联合作用能够显著增强DTX的化疗效果，这可能是因为PIP能够抑制DTX代谢和P-糖蛋白（P-gp）活性，并且混合胶束还能避免P-gp介导的药物外排，导致肿瘤细胞内药物浓度升高，毒性作用增强。

3.4 Soluplus在逆转肿瘤MDR中的应用 MDR是导致化疗失败的重要原因。经典的药物转运耐药机制是ABC型膜载体蛋白高表达，其中P-gp是介导药物外排的主要蛋白［27］。P-gp在肿瘤细胞内过表达，会使多柔比星（DOX）、DTX、PTX等抗肿瘤药物进入肿瘤细胞后被外排，使药物无法发挥作用。因此，在肿瘤治疗过程中往往会加入MDR逆转剂，如维拉帕米、环孢菌素A、三苯氧胺及其衍生物等，这些MDR逆转剂的作用机制主要是通过抑制P-gp过表达实现的。但由于MDR逆转剂缺乏细胞选择性，对正常细胞中的P-gp表达亦具有抑制作用，故在治疗过程中易出现明显的毒副作用。

JIN等［28］制备了装载DOX的Soluplus胶束（DOX-M），其载药量为（12.2±2.3）%。与DOX联合维拉帕米比较，DOX-M能够显著增加DOX在耐药人乳腺癌MCF-7/DOX细胞中的积累，对MCF-7/DOX荷瘤小鼠具有更强的肿瘤抑制作用；该研究还发现，虽然不同浓度的Soluplus并没有改变MCF-7/DOX细胞内ATP水平，也不能改变细胞膜上P-gp表达，同样不能抑制DOX与P-gp结合，但Soluplus能够增加细胞膜的流动性，表明Soluplus可能通过与P-gp的间接作用和改变细胞膜的流动性实现对P-gp表达的抑制作用。WANG等［29］以TPGS和Soluplus为载体，制备了共载二氢青蒿素和DOX的聚合物混合胶束，装载DOX聚合物混合胶束与游离DOX对MCF-7/ADR细胞的毒性作用明显大于MCF-7细胞，表明Soluplus-TPGS胶束作为载体系统，不仅能有效提高DOX的抗乳腺癌作用，还能克服DOX的耐药性。以上研究提示，Soluplus胶束能够通过多种机制逆转肿瘤细胞MDR，增强耐药肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。

3.5 Soluplus在口服抗肿瘤药物中的应用 目前，大多数抗肿瘤药物需要注射给药，研发可以口服的抗肿瘤药物，对需要长期接受药物治疗的肿瘤患者具有重要意义。口服给药的有效性受限于胃肠道许多物理和化学因素，如黏液层、上皮层、药物代谢酶等，限制了抗肿瘤药物的生物利用度［30］。聚合物胶束不仅具有可溶解性良好、药物装载率高和能够控制药物缓释等特征，还能够减少网状内皮系统的非特异性吸收，并且在胃肠道中能够保持稳定［31］。

Soluplus本身几乎没有味道，还可以掩盖活性药物的特殊味道［32］。HOU等［33］以Soluplus和Solutol HS15为载体制备了PTX口服制剂（PTX-M），观察了PTX和PTX-M的生物利用度，结果发现游离PTX在Caco-2细胞内的Cmax为（111.56±23.55）μg/L，而PTX-M中达到（531.68±153.14）μg/L，表明混合胶束能够显著提高PTX的生物利用度；尽管混合胶束在t1/2参数上仅表现出轻微的缓释作用，但在体内抗肿瘤活性中，混合胶束抑制MDA-MB-231细胞增殖率显著高于游离PTX，并且PTX-M对肠道刺激轻微，无明显的毒性作用。DIAN等［34］以Soluplus和TPGS为载体构建了PTX聚合物混合胶束，其载药量为（5.05±0.18）%，包封率为（86.40±0.93）%，对异种移植乳腺癌耐药MCF-7/ADR裸鼠，口服聚合物混合胶束与静脉注射Taxol®具有相似的抗肿瘤效果。聚合物混合胶束的口服适宜性，一方面与胶束的纳米结构有关，适当的粒径（50～100 nm）可以提高EPR效应，通过改善胃肠道运输和提高血液系统吸收，有效地将纳米胶束积累至肿瘤部位；另一方面TPGS允许胶束从网状内皮系统的快速摄取中逃逸，延长药物血液循环时间，还可通过抑制ABC转运体过表达细胞的药物外排，提高口服抗肿瘤药物的生物利用度。

综上所述，Soluplus是一种新型的两亲性载体材料，与其他载体材料一起制备成聚合物混合胶束，或同时应用靶向给药、共载药策略，能够实现抗肿瘤药物减毒增效和逆转MDR的目的，从而提高传统抗肿瘤药物的化疗效果。近年来，许多传递难溶性抗肿瘤药物的聚合物胶束已进入恶性肿瘤临床研究阶段。但Soluplus制剂仍局限于基础研究，其原因与制剂稳定性有待提高、扩大生产困难等处方因素以及生物分布不理想、临床转化困难等生物因素有关。因此，在Soluplus制剂的处方工艺、临床转化等方面还需深入研究。