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蛋白质类药物微粒制剂医学论文
作者:蛋白质药…|多肽药物…|同位素楼    文章来源:www.yaodongxue.cn    点击数:    更新时间:2011-7-9          ★★★【字体:

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【摘要】  微粒给药系统是多肽、蛋白质类药物传输系统的一个重要的研究方向,将多肽、蛋白质类药物制成微粒制剂可以达到缓释、控释以及靶向等作用。本文通过查阅国内外相关文献,综述了多肽、蛋白质类药物微粒制剂研究进展及存在的主要问题。

【关键词】  多肽 蛋白质 微粒制剂

  世界各国将生物技术药物研究作为一个重点,生物制药企业也日益全球化。随着生物技术的发展,多肽、蛋白质类药物不断涌现,这类药物具有活性高、疗效稳定、毒副作用小、用量少等突出优点,但是多肽、蛋白质类药物还具有分子量大,在体内外的稳定性差,容易受体内酶、微生物、体液所降解,生物膜通透性差,半衰期短等缺点,使得多肽、蛋白质类药物的临床应用大受限制。
   
  基于以上特点,多肽、蛋白质类药物在临床上常用的剂型为注射用溶液剂和冻干粉针剂,给药途径单一,且必须频繁给药,患者的依从性差。因此,研制开发多肽、蛋白质类药物新剂型和制剂新技术,增加药物的稳定性、膜透过性,增加其半衰期,使其更好地应用于疾病的预防和治疗,已成为现代药剂学的热点。而将多肽、蛋白质类药物制成微粒系统给药,不仅能够有效防止药物在体内的很快降解,还能将药物缓慢释放并靶向送达体内的作用部位,从而达到长效缓释靶向目的。本文着重对国内外多肽、蛋白质类药物微粒制剂的最新研究进展及存在的主要问题进行介绍。

  1  微球(microspheres)制剂
   
  微球系药物与高分子材料制成的球形或类球形实体。通常微球的粒径范围为1~250 μm,常用的制备微球的骨架材料大多数为可生物降解材料如:明胶、葡聚糖、白蛋白、壳聚糖等天然聚合物和聚乳酸、聚丙交酯、聚乳酸羟乙酸(PLGA)、聚丙交酯乙交酯(PLCG)、聚乙内酯、聚羟丁酸等合成聚合物。也有一些非生物降解材料,如磷酸钙石灰、多孔硅等。目前采用可生物降解聚合物,以聚乳酸和聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)为骨架材料包裹多肽、蛋白质类药物制成微球制剂成为研究热点,而且多肽、蛋白质类药物的微球制剂可以用于注射、口服、肺部、鼻腔、经皮吸收等多种给药途径。

  1.1  注射给药
   
  注射给药是多肽、蛋白质类药物的传统给药途径。首次经FAD批准的多肽、蛋白质类药物微球制剂是醋酸亮丙瑞林的聚丙交酯乙交酯微球,此种微球供肌肉注射用于治疗前列腺癌,可以控制释放达30 d之久,改变了普通注射剂需每天注射的传统,使用方便。此后,越来越多的多肽、蛋白质类药物被制成微球制剂。
   
  2003年Homayoun[1]等利用复合乳技术制备了抗可卡因催化型单克隆抗体15A10的聚乳酸微球,给小鼠皮下注射本品后,这种微球制剂在体内释放可长达10 d。2007年宋凤兰、杨帆等[2]采用W/O/W复乳溶剂挥发法制备人干扰素αPLGA微球,包封率达83.49%,载药量为8.03%,无明显突释,30 d内累积释药量达80.32%,具有良好的缓释效果。

  1.2  口服给药
   
  口服给药是最简单和最方便的给药方式,但是将多肽、蛋白质类药物制成口服制剂难度很大,多肽、蛋白质类药物口服给药主要存以下几个问题:易被胃内酸催化降解、易被胃肠道的酶水解、对胃肠道黏膜的透过性差、肝的首过效应等。目前人们研究的重点是如何提高多肽的生物膜透过性和抵抗蛋白酶降解这两个方面。
   
  2000年Damage等[3]用吸附法制备了胰岛素聚氰基丙烯酸酯(PACA)微球,体外研究表明胰岛素吸附于聚合物表面后,胃蛋白酶、胰蛋白酶等蛋白水解酶对其的降解作用显著降低,微粒表现出良好的保护胰岛素活性的作用,作用时间延长。2005年石海涛等[4]制备多孔羟基磷灰石载胰岛素微球,再用pH 6.0时溶解的聚丙烯酸树脂(Eudragit L100)包衣,可以达到缓释作用,还可以避免被胃及十二指肠中的酶所破坏,有望成功构建蛋白类药物口服缓释给药系统。利用合适的高分子材料还可以制成肠道定位释放制剂,2007年Ubaidulla等[5]制得胰岛素壳聚糖苯二甲酸微球,其载药量为62%,该制剂在酸性环境(pH2.0)下,几乎不释放胰岛素,而在碱性环境(pH7.4)下可以较快地释放胰岛素,主要原因是在酸性环境下,羧酸基团以分子的形式存在,水溶性差,而在碱性环境下是以离子的形式,亲水性强。

  1.3  肺部给药
   
  人肺部的吸附表面积有140 m2,血流量达5 000 mL/min,蛋白酶活性相对于胃肠道较低,不存在肝脏首过效应,肺泡壁比毛细血管壁薄,通透性好。动物实验表明一些多肽、蛋白质类药物经肺部给药后生物利用度可达20%~50%。但某些多肽、蛋白质易被肺中蛋白酶降解,还有一些多肽在形成气溶胶微粒时会变性,哪一种多肽适合于经肺给药需逐例分析研究,同时选用合适的给药装置将药物输送至肺泡组织是肺部释药的关键。目前多肽、蛋白质类药物可以制成微球,再制成干粉吸入剂(DPI)进行肺部给药,可以达到缓释长效和降低不良反应的作用。2003年Surendrakumar等[6]将透明质酸(HA)和胰岛素共同喷雾干燥制备了适宜肺部吸入的微球DPI(平均粒径1~4 μm),通过对雄性Beagle犬肺部给药后胰岛素水平和相应的血糖水平检测显示,含10%HA的胰岛素DPI处方比单一的胰岛素DPI处方体内平均保留时间和半衰期均延长,研究结果显示复合HA的胰岛素DPI肺部给药系统达到缓释作用是有一定前景的。

  1.4  鼻腔给药
   
  鼻腔给药是多肽、蛋白质类药物在非注射剂型中最有希望的给药途径之一。鼻腔部位存在丰富的毛细血管和淋巴管,鼻腔上皮与血管壁紧密相连,上皮细胞间隙较大,具有较高的渗透性能,避免肝脏的首过效应,鼻腔部位蛋白酶含量也比胃肠中少。鼻腔给药的方式有滴鼻给药法和喷雾给药法,采用后一方法可获得相对较高的生物利用度。目前已有一些多肽、蛋白质类药物的鼻腔给药制剂上市并应用于临床,如布舍瑞林、去氨加压素、降钙素等。
   
  鼻腔给药系统当前存在的主要问题是有些分子量大的药物透过性差,生物利用度低,有些药物存在不规则吸收,且产生局部刺激性,对纤毛运动的妨碍,以及长期给药所引起的毒性等,因而使应用受到限制。目前,可以通过添加吸收促进剂,改变大分子材料载体来提高多肽、蛋白质类药物鼻腔给药的生物利用度。2006年Wang等[7]考察了胺化明胶作为胰岛素的载体,体外实验表明胰岛素的胺化明胶微球比明胶微球的释药速率明显降低,8 h累积释药量分别为75.1%和56.9%,并且通过大鼠实验发现,胰岛素胺化明胶微球干粉明显促进胰岛素的经鼻黏膜吸收。可能的原因是胺化水凝胶带正电荷,并且能够吸收鼻黏膜的水分而使鼻黏膜暂时性的脱水,使上皮细胞间隙增大。

  1.5  新技术在微球制剂中的运用
   
  随着药物制剂技术的发展,越来越多的新技术运用于微球的制备当中。2005年DeRosa等[8]使用环糊精包合技术来制备胰岛素微球,结果发现胰岛素/环糊精复合体的形成降低了突释,其形成对于胰岛素从聚合物中的扩散至关重要,从而可以调节药物释放速率。瑞典Skye Pharma公司研发了生物微球缓释可注射技术,是在显微镜下使用高纯度淀粉,将药物包封成微型小球,再用可生物降解材料包衣,注射后药物可连续释放数天至数月,与传统微球相比生物微球包衣层不含药物,即使载药量很大也无突释,制备条件温和且不接触有机溶剂,特别适合蛋白质多肽类药物微球制备[9]。2005年Hinds等[9]将胰岛素聚乙二醇(PEG)化后通过微型包裹技术制备PLGA微球,这样制备的微球具有很低的突释效应(<1%)并且接近零级释放。2005年郑彩虹等[10]制备牛血清清蛋白的海藻酸壳聚糖聚乳酸羟基乙醇酸(PLGA)复合微球,采用修饰乳化,醇洗法制备小粒径海藻酸微囊,再以壳聚糖孵育制得海藻酸壳聚糖双层微囊,并进一步用PLGA包裹制得复合微球,增加了药物的包封率,减少突释。2006年Kim[11]等应用一种新型方法制备了人生长激素PLGA微球,该方法是先制成空白多孔的PLGA微球,再将空白微球悬浮于药物溶液中,药物通过微球表面的孔进入微球内部,然后用合适的溶剂封闭微球上的孔,这样制成的人生长激素微球载药量良好,无明显突释,体外释药相对平缓稳定,且人生长激素活性基本不受影响。

  2  纳米粒(nanoparticles)制剂
   
  纳米粒是由高分子材料组成的骨架实体,药物可以溶解、包裹于其中或者吸附在实体上。粒径大小界定在1~100 nm之间,药物与纳米粒载体结合后,可以隐藏药物的理化性质,因此,其体内过程依赖于载体的理化性质,并且对肝、脾或者骨髓等部位具有靶向性。用于制备纳米粒的高分子材料有:聚乳酸、聚氰基丙烯酸烷酯、聚甲基丙烯酸甲酯、白蛋白、丙交酯乙交酯、壳聚糖、明胶等。多肽、蛋白质类药物的纳米制剂可用于注射、口服、鼻腔、肺吸入等多种给药途径。近年来,在纳米表面结合带电基团、极性、非极性基团或单克隆抗体,也可以结合磁导向物质形成物理靶向,还可以包封结合防止生物消除作用的保护膜或保护基团形成转移靶向,从而实现纳米粒的靶器官、靶组织或靶细胞所要求的选择性[12]。

  2.1 注射给药
   
  纳米制剂用于注射给药,2000年尹宗宁等[13]以聚氰基丙烯酸丁酯纳米囊为载体,以乳化聚合法制备出的注射用胰岛素纳米囊,包封率为93.75%,经大鼠皮下注射1次,其恒速降糖可持续1周,药效优于相同剂量的胰岛素注射液。2006年徐雄良等[14]以PLGA经聚乙二醇单甲醚(mPEG)修饰后的三嵌段共聚物mPEGPLGAmPEG(PELGE)制备静脉注射用胰岛素纳米粒,包封率达到了94%~98%,载药量为4.48%~4.67%。对纳米粒进行PEG修饰后,改变了聚合物表面的亲水性和柔顺性,形成亲水嵌段外壳,而不被网状内皮系统(RES)摄取和肝、脾、肺快速清除,延长了胰岛素在血液循环中的停留时间。

  2.2  肺部给药
   
  纳米制剂用于肺部给药,2004年Sham等[15]报道了用明胶和聚氰基丙烯酸正丁酯制备的纳米粒,以乳糖作为赋形剂,经过喷雾干燥法制得干粉,采用肺部吸入给药,粉体进入并接触肺上皮细胞的水环境后溶解起效。这将开辟纳米粒肺部给药方式新的药物靶向途径。

  2.3  口服给药
   
  将多肽、蛋白质类药物制成纳米制剂用于口服给药,可以增加药物的稳定性,提高药物在胃肠道中的吸收。2006年Prego等[16]制备了降钙素的PEG修饰壳聚糖纳米粒,可以提高降钙素在胃肠液中的稳定性,且提高和延长了降钙素在肠道中的吸收,调节壳聚糖与PEG的比例,可以使纳米粒具有更好的稳定性,低毒性,提高其性能。

  3  存在的主要问题
   
  研究多肽、蛋白质类药物的制剂主要集中在微粒制剂,随着对微粒制剂的研究深入,发现制备微粒过程中存在着几个重要的难题是稳定性差,包封率低,明显突释效应等。其中包封率和突释为评价微粒制剂的两个重要的指标。

  3.1  多肽、蛋白质类药物的稳定性
   
  多肽、蛋白质类药物是由氨基酸组成的具有一定空间构象的生物大分子,分子量常为数千至几十万,其活性有赖于其正确的结构,包括一级结构和空间结构,而其结构受各种因素的影响,比如说各种蛋白酶、重金属、有机溶剂、温度、pH值、抑制剂、机械力等。因此,在其制剂制备、贮存和释放过程中很容易受外界条件影响而失活,所以提高蛋白质得稳定性十分重要。增加多肽、蛋白质类药物稳定性的方法的途径主要有:用PEG修饰多肽、蛋白质抵抗酶解、使用酶抑制剂、应用微乳制剂、应用纳米粒制剂、应用生物黏附性颗粒、加入稳定剂如多糖、多元醇、氨基酸、无机盐和各种聚合物等。其中热点是PEG修饰。2003年Diwan等[17]研究未经过PEG修饰的IFNα微球在体外3周仅释放了16%左右的天然蛋白质,而按同种工艺制备的PEG修饰的IFNα微球则释放超过50%的具有活性的蛋白质。2005年钟延强[18]等制备的PLGA微球,通过加入锌离子,得到干扰素和锌离子的复合物沉淀,然后加入PEG冻干即得到不溶于水的锌离子与干扰素的复合物干粉,提高了蛋白质稳定性和包封率。

  3.2  包封率
   
  多肽、蛋白质类药物微粒制剂普遍存在包封率低、载药量小的问题,包封率是评价微球制剂的两个重要的指标之一。影响包封率的因素有: ①聚合物的性质和浓度。2004年BlancoPrieto等[19]采用喷雾干燥凝聚法来制备伐普肽微球,单用或联用不同类型的乳酸羟基乙酸嵌段共聚物(PLGA)作为制备材料,结果表明,末端未封闭的PLGA所制备微球的包封率高,而且两种乳酸/羟基乙酸(LA/GA)比率为50:50的混合材料所制备的微球的包封率最高(83%),这是因为末端未封闭的且LA/GA比率为50∶50的PLGA亲水性强,与多肽、蛋白质的相互作用增强,从而药物的包封率得到提高。2005年Cho等[20]制作溶菌酶的PLGA微球,当PLGA浓度增加时,微球的包封率增加。②微粒的制备方法,2006年Lane等[21]用冷冻干燥法和喷雾干燥法两种不同的方法制备了人血清清蛋白PLGA微球,发现采用冷冻干燥法制得人血清清蛋白微球的包封率为(84.45±1.85)%,而采用喷雾干燥法的包封率为(58.20±7.92)%。③连续相的性质,药物在连续相的溶解性、连续相的pH值等都影响药物的包封率。2005年Srinivasan等[22]制备溶菌酶微球时发现,当内水相的pH值接近溶菌酶的等电点,并且在内外水相间达到渗透平衡时,所制得的微球包封率最高。④有机溶剂在水中的溶解性和附加剂的加入等,2005年Srinivasan等[22]制备的溶菌酶微球中,分别在内水相中添加3种添加剂,即鼠血清清蛋白、蔗糖和碳酸氢钠,结果发现,单用鼠血清清蛋白时,不仅提高了包封率,而且提高了药物在微球中的生物活性;单用碳酸氢钠时,包封率从15%上升到了94%。 
 3.3  突释
   
  限制多肽、蛋白质类药物微球制剂广泛应用的另外一个关键技术性的问题就是释放问题。微球在释放过程中,突释是最重要也是最难以控制的一个问题。制剂在进入体内的第1天前后会迅速大量的释放药物,这种现象被称为“突释”。突释一方面可能导致体内血药浓度接近或超过中毒水平而产生明显的不良反应,另一方面也可能影响后期释药水平而降低治疗效果。影响突释的因素有聚合物的影响、药物的影响、释放介质的影响等。降低多肽、蛋白质类药物的突释的主要途径包括:①通过结构修饰改善药物的性质,控制药物的迁移,降低微粒表面或者近表面的药量。2005年Hinds等[9]将胰岛素PEG化后,通过微型包裹技术制备PLGA微球,这样制备的微球具有很低的突释效应(<1%)。②选择合适材料、加入添加剂、改进制备工艺等。2006年He等[23]用复乳法制备葡萄球菌激酶的PLGA微球过程中,在外水相中加入一定比例的氯化钠,微球在体外释放过程中释放曲线平缓,突释降低,一般认为氯化钠使得微球上的孔洞变得小而致密。2004年Costantino等[24]将重组人生长因子(rhGH)及其稳定剂醋酸锌制成冻干品,经低温喷雾法制备rhGHPLGA微球,通过控制冻干品的粒径大小,可得突释量10%以下的微球。

  4  结语
   
  多肽、蛋白质类药物的微粒制剂技术的研究已经取得了重大进展,但当前研制的微粒制剂存在稳定性差、包封率低、载药量小、免疫反应、突释等很多有待于解决的问题,多肽、蛋白质类药物在体内的转运、分布、代谢及作用机理等方面的研究也相对滞后。新的技术不断运用于蛋白质,多肽类微粒制剂上,影响多肽、蛋白质类药物广泛应用的因素将会不断被克服,多肽、蛋白质类制剂将会有更广阔的应用前景。

【参考文献】
    [1] HOMAYOUN P,MANDAL T,LANDRY D,et al.Controlled release of anticocaine catalytic antibody from biodegradable Polymer microspheres[J].J Pharm Pharmacol,2003,55(7):933-938.

  [2] 宋凤兰,杨帆,张永明,等.基因重组人干扰素α微球的制备及理化性质的研究[J].中国药房,2007,18(10):752-754.

  [3] DAMGE C,APRAHAMIAN M,HUMBERT W,et al.Heal uptake of polyalkylcyanoacrylate nanocapsules in rat[J].J Pharm Pharmacol,2000,52:1049-1056.

  [4] 石海涛,张志荣,龚涛,等.胰岛素口服缓释给药系统的制备[J].华西药学杂志,2005,20(2):101-104.

  [5] UBAIDULLA U,SULTANA Y,AHMED F J,et al.Chitosan phthalate microspheres for oral delivery of insulin:preparation,characterization,and in vitro evaluation[J].Drug Deliv,2007,14(1):19-23.

  [6] SURENDRAKUMAR K,MARTYN G P,HODGERS E C M,et al. Sustained release of insulin from sodium hyaluronate based dry powder formulations after pulmonary delivery to beagle dogs[J]. J Control Release,2003,91(3):385-394.

  [7] WANG J,TABATA Y,MORIMOTO K.Aminated gelatin microspheres as a nasal delivery system for peptide drugs: evaluation of in vitro release and in vivo insulin absorption in rats[J].J Control Release,2006,113(1):31 -37.

  [8] DEROSA G,GLAROBINA D,IMMACOLATALAROTONDA M,et al.How cyclodextrin incorporateion affects the properties of proteinloaded PLGAbased microspheres:the case of insulin/hydroxypropyl beta cyolodextrin system[J].J Control Release,2005,102(1):71-83.

  [9] HINDS K D,CAMPBELL K M,HOLLAND K M.PEGylated insulin in PLGA microparticles.In vivo and in vitro analysis[J].J Control Release,2005,104(3):447-460.

  [10] 郑彩虹,梁文权,虞和永,等.海藻酸壳聚糖聚乳酸羟乙醇酸复合微球的制备及其对蛋白释放的调节[J].药学学报,2005,40(2):182-186.

  [11] KIM H K,CHUNG H J,PARK T G.Biodegradable polymeric microspheres with "open/closed"pores for sustained release of human growth hormone[J].J Control Release,2006,112:167-174.

  [12] 艾国,杜丽娜,梅兴国,等.蛋白质、多肽类药物新剂型与新技术发展动态[J].中国生化药物杂志,2004,25(6):336-369.

  [13] 尹宗宁,陆彬.注射用胰岛素缓释纳米囊的研究[J].中国医药工业杂志,2000,31(8):349-351.

  [14] 徐雄良,段友容,符垚,等.静脉注射用胰岛素三嵌段共聚物纳米粒的制备[J].华西药学杂志,2006, 21(4):321-324.

  [15] SHAM J O H,ZHANG Y,FINLAY W H,et al.Formulation and characterization of spraydried powders containing nanoparticles for aerosol delivery to the lung[J].Int J Pharm,2004,269(2):457-467.

  [16] PREGO C,TORRES D,FERNANDEZMEGIA E,et al. ChitosanPEG nanocapsules as new carriers for oral peptide delivery[J].Journal of Controlled Release,2006,111(3):299-308.

  [17] DIWAN M,PARK T G.Stabilization of recombinant interferonα by pegylation for encapsulation in PLGA microspheres[J].Int J Pharm,2003,252(1-2):111.

  [18] 钟延强,吴诚.一种干扰素长效注射微球制剂的制备方法[P].中国专利:1634570A,2005-07-06.

  [19] BLANCOPEIETO M J,CAMPANERO M A,BESSEGHIR K,et al.Importance of single or blended polymer types for controlled in vitro release and plasma levels of a somatostatin analogue entrapped in PLA/PLGA microspheres[J].J Control Release,2004,96(3):437-448.

  [20] CHO M,SAH H.Formulation and process parameters affecting protein encapsulation into PLGA microencapsulation process[J].J Microencapsul,2005,22(1):1-12.

  [21] LANE M E,BRENNAN F S,CORRIGAN O I.Influence of postemulsification drying processes on the microencapsulation of human serum albumin[J].Int J Pharm,2006.307:16-22.

  [22] SRINIVASAN C,KATARE Y K,MUTHUKUMARAN T,et al.Effect of additives on encapsulation efficiency,stability and bioactivity of entrapped lysozyme from biodegradable polymer particles[J].J Microencapsul,2005,22(2):127-138.

  [23] HE J T,SU H B,LI G P,et a1.Stabilization and encapsulation of a staphylokinase variant(K35R)into poly(1acticcoglycolic acid) microspheres[J].Inter J Pharm,2006,309:101-108.

  [24] COSTANTINO H R,JOHNSON O L,ZALE S E.Relationship between Encapsulated drug particle size and initial release of recombinant human growth hormone from biodegradable microspheres[J].J Pharm Sci,2004,93(10):2624-2634.

 



 

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