注射用泊洛沙姆407溫敏型原位凝膠的研究進(jìn)展

高存帥，劉萌萌，畢可東，姜 萍，劉煥奇

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，山東青島 266109）

溫度敏感型原位凝膠（thermosensitive in situ gel）是目前研究較為廣泛的敏感型原位凝膠之一。溫度敏感型原位凝膠是一類對溫度變化敏感的高分子聚合物[1]，聚合物會隨著溫度變化發(fā)生相變形成凝膠，即環(huán)境溫度低于臨界相變溫度時(shí)呈現(xiàn)液態(tài)，高于臨界相變溫度時(shí)呈現(xiàn)半固體凝膠狀態(tài)。其形成機(jī)制主要是高分子聚合物在外界溫度作用下發(fā)生分散狀態(tài)或構(gòu)象的可逆變化，導(dǎo)致聚合物的物理狀態(tài)發(fā)生改變即由溶液狀態(tài)向半固體凝膠狀態(tài)的相轉(zhuǎn)化[2]。其優(yōu)點(diǎn)在于以原位凝膠為載體攜帶藥物可直接患部給藥，降低藥物有效劑量提高藥物生物利用度，組織親和力強(qiáng)，給藥后可親和給藥部位并迅速發(fā)生相變形成半固體凝膠作用局部，高度親水性的三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可將藥物束縛其中，延長藥物在用藥部位的滯留時(shí)間，具有良好的緩釋作用；組織相容性好，對機(jī)體刺激性很小，使用方便有效；適用范圍廣，局部作用藥物、全身作用藥物、大分子藥物、親水性藥物和疏水性藥物等多數(shù)藥物均可以原位凝膠為載體。原位凝膠給藥途徑廣泛，包括口服、注射、滴眼、鼻腔黏膜、直腸黏膜等給藥途徑，注射用原位凝膠制劑是近年來緩釋型注射劑領(lǐng)域的研究新熱點(diǎn)。早在1950年，泊洛沙姆（Poloxamer）作為一類食品添加劑和藥物制劑的輔料被廣泛應(yīng)用[3]。在用于制備注射用溫敏型原位凝膠的材料中，以非離子表面活性劑泊洛沙姆407（P407）為基質(zhì)的原位凝膠研究最為成熟[4]。本文主要綜述注射用P407溫敏型原位凝膠的研究進(jìn)展。

1 P407的性質(zhì)

P407為無臭，無味，白色顆粒，其相對分子質(zhì)量為9 840～14 600，熔點(diǎn)53～57 ℃，22 ℃時(shí)HLB值約為22。P407由70%聚氧乙烯（PEO）和30%聚氧丙烯（PPO）組成，無毒、水溶性及穩(wěn)定性好。濃度大于20%的P407溶液具有反向凝膠的性質(zhì)，即溫度從4 ℃上升到37 ℃時(shí)，P407會從低粘度的溶液變成半固體的凝膠，是作為控釋緩釋藥物良好的載體[5]。P407溫敏型原位凝膠對于難溶性藥物具有很強(qiáng)的溶解性，系統(tǒng)載藥量充足，載體可在機(jī)體內(nèi)分解具有良好的生物相容性，注射到給藥部位后形成半固體的凝膠藥物儲庫，可有效防止藥物受到環(huán)境的影響且緩釋控釋效果優(yōu)良。其非特異性抗粘附的特性可阻止蛋白和細(xì)菌的附著，從而可有效防止感染的發(fā)生[6]。因此，泊洛沙姆407作為藥物控釋系統(tǒng)的載體具有優(yōu)越性[7]。

2 P407安全性

P407溫敏型凝膠注射后在給藥部位形成表面光滑柔軟的凝膠，無毒無刺激性，生物相容性良好。李欣宇[8]將P407溫敏型原位凝膠注射入新西蘭大白兔的輸卵管，檢測其刺激性。結(jié)果表明：與生理鹽水對照組相比輸卵管外觀無明顯變化，無粘連與化膿現(xiàn)象；在注射后2 d和7 d組織切片觀察發(fā)現(xiàn)輸卵管壁組織結(jié)構(gòu)清晰，管腔通暢，黏膜上皮呈柱狀且纖毛存在，未見慢性炎癥細(xì)胞浸潤。在體內(nèi)生物相容性研究中，Ricci等[9]將制備的含2%利多卡因和20%P407的溫敏型原位凝膠給予小鼠皮下注射，在12 h、24 h及48 h分別取皮膚和肌肉進(jìn)行組織學(xué)研究。結(jié)果證明：與對照組相比，試驗(yàn)小鼠注射部位無明顯炎癥反應(yīng)和壞死，生物相容性良好。李柏[10]對昆明小鼠腹腔注射泊洛沙姆407凝膠，通過觀察小鼠死亡率及血中丙氨酸轉(zhuǎn)移酶（ALT）、尿素氮（BUN）、總膽固醇（CH）及甘油三醋（TG）含量變化研究泊洛沙姆407的急性毒性作用。結(jié)果顯示：小鼠腹腔注射25%P407在高劑量5.0 g/kg時(shí)，死亡率為50%，中劑量2.5 g/kg或更低時(shí)，小鼠無死亡，證明P407毒性極低。注射中、低劑量25%P407溶液后3～14 d，血液ALT和BUN值均正常，僅引起CH與TG一過性升高，用藥7 d后恢復(fù)正常，對肝、腎功能無明顯影響，機(jī)體無明顯不良反應(yīng)。Johnston等[11]在研究P407對器官的蛋白毒性試驗(yàn)中，采用10%P407溶液以每天0.33 g/kg給予小鼠連續(xù)四天腹腔注射，通過脾臟、肝臟及體重變化評估其毒性。結(jié)果表明：試驗(yàn)組小鼠的脾臟、肝臟及體重與對照組相比差異不顯著，P407的安全性良好。

3 注射用P407溫敏型原位凝膠的研究進(jìn)展

近年來，原位凝膠已成為緩釋注射制劑領(lǐng)域的研究的新熱點(diǎn)，P407因其優(yōu)良的性質(zhì)在制備注射用溫敏型型原位凝膠中備受關(guān)注。目前，P407溫敏型原位凝膠的應(yīng)用克服了許多藥物因半衰期短需頻繁給藥、刺激性強(qiáng)等缺點(diǎn)，明顯改善了藥物局部注射的生物相容性，良好的緩釋作用有效延長藥物作用時(shí)間，提高了生物利用度和治療效果。

萬古霉素屬多肽類抗生素，因能殺滅耐甲氧西林葡萄球菌而得以應(yīng)用?？诜晃眨∽⒖梢饎×姨弁春徒M織壞死，主要通過靜脈注射給藥，其半衰期為6 h，作用時(shí)間較短，需頻繁給藥，而對于骨組織感染及術(shù)后預(yù)防感染等病例靜脈給藥后高血藥濃度有一定的毒性。為克服靜脈注射毒性及頻繁該藥的缺點(diǎn)，提高萬古霉素的生物利用度和治療效果，Veyrise等[12]利用25% P407制備萬古霉素溫敏型原位凝膠載體，并對其生物相容性及藥物釋放進(jìn)行相關(guān)研究。結(jié)果顯示，P407的溫敏性和萬古霉素的抗菌性結(jié)合良好，性質(zhì)均不改變。在體外，其分散形式延長藥物釋放時(shí)間，P407協(xié)同萬古霉素以4.7×10-8cm2·s-1明顯慢于其水溶液2.1×10-7cm2·s-1的分散速度。在大鼠體內(nèi)，單劑量的凝膠型萬古霉素給藥后生物相容性好，局部組織藥物高濃度持續(xù)24 h，較低的有效抗菌濃度持續(xù)8天，控釋作用明顯優(yōu)于對照組。此外，泊洛沙姆407的抗黏附特性能明顯抑制葡萄球菌的黏附作用，與抗生素結(jié)合利于細(xì)菌感染的預(yù)防和治療[13]，尤其是防止修復(fù)手術(shù)后的感染效果明顯。對于骨組織感染等病例，溫敏型原位凝膠以液體肌肉注射注入患部后，在局部形成半固體凝膠，給藥總量少且藥效持久，降低了頻繁給藥的毒性，有效地提高了藥物生物利用度和治療效果。

布洛芬是臨床應(yīng)用比較廣泛的非甾體抗炎藥，常用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病，代謝途徑主要通過肝臟，首過效應(yīng)及半衰期較短等局限了其在臨床上更廣泛的應(yīng)用。由于布洛芬為難溶性藥物，在親水性P407凝膠中無法達(dá)到有效載藥量，一般先采用包合技術(shù)、制備脂質(zhì)體等方法提高其溶解性。Paavola等[14]將布洛芬制成脂質(zhì)體，然后結(jié)合P407將其制成可注射的溫敏型凝膠。體外熔蝕等方面研究結(jié)果顯示，在37 ℃下，以pH為7.4的磷酸鹽緩沖液為釋放介質(zhì)，經(jīng)24 h凝膠累積釋放率為42%，而對照組脂質(zhì)體溶液為75%，說明溫敏型凝膠緩釋效果良好。同時(shí)，采用豬硬腦膜建立滲透模型進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn)，測定結(jié)果表明，硬腦膜后局部注射血藥濃度可維持恒定，可大大提高布洛芬在硬腦膜外的局部生物利用度。

頭孢噻呋是動(dòng)物專用第三代抗生素，內(nèi)服不吸收，肌肉注射和靜脈注射吸收迅速。在用于治療奶牛蹄部感染過程中，由于半衰期約為7 h，作用時(shí)間短，所需注射藥量大且給藥頻繁。Zhang等[15]以P407為基質(zhì)制備溫敏型原位凝膠，試驗(yàn)篩選出最適的P407濃度為25%，為了調(diào)節(jié)凝膠的強(qiáng)度、黏度和釋藥速率，在P407中分別加入濃度均為2%的輔料羧甲基纖維素、羥丙甲基纖維素和聚乙烯吡咯烷酮，同時(shí)對影響凝膠熔蝕和藥物釋放的影響因素進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，頭孢噻呋的釋放和凝膠的溶蝕均遵循零級動(dòng)力學(xué)方程，呈線性關(guān)系；羧甲基纖維素等輔料均能降低頭孢噻呋的釋放速率，延長藥物作用時(shí)間；而pH的改變對于藥物的釋放影響不大。P407原位凝膠對于頭孢噻呋具有良好的緩釋效果，局部給藥直接作用患部，作用時(shí)間持久可有效提高藥物的生物利用度。

利多卡因是酰胺類局部麻醉藥，具有抗心律失常的作用、組織滲透性強(qiáng)、顯效時(shí)間快，但半衰期為1～2 h，作用時(shí)間較短。Ricci等[9]以20%、25%、30%P407為基質(zhì)分別制備其溫敏型原位凝膠。通過對凝膠的體外釋藥行為研究發(fā)現(xiàn)，三種濃度的P407均有較好的反向凝膠性質(zhì)，且有效延長了利多卡因在注射部位的滯留時(shí)間，隨著P407濃度的升高藥物的釋放時(shí)間越慢，緩釋效果越好，可有效延長藥物作用時(shí)間。

鹽酸博安霉素是一種新型抗腫瘤抗生素?？沽鲎V比較廣，對人體免疫系統(tǒng)和骨骼造血系統(tǒng)無損害，肺毒性低。但該藥半衰期短，消除時(shí)間快。肌內(nèi)注射后，5 min即可測得血藥濃度，平均血藥濃度在用藥后19 min左右達(dá)高峰，4 h后降至為零。丁維明[16]為延長鹽酸博安霉素的作用時(shí)間，提高治療效果，以P407為主要基質(zhì)復(fù)合P188及高分子材料羥丙基甲基纖維素K4M制備其注射用溫敏型原位凝膠。通過對凝膠相變溫度及體外釋放等研究結(jié)果表明，制備的溫度敏感原位凝膠在常溫下為流動(dòng)的液體，在人體溫度下能夠發(fā)生相變形成半固體膠凝，藥物在大鼠體內(nèi)可以持續(xù)釋放 48h，載體對藥物產(chǎn)生了明顯的緩釋作用，大大延長了藥物的半衰期，治療效果顯著提高。

地塞米松磷酸鈉為腎上腺皮質(zhì)激素類藥，具有較強(qiáng)的抗炎、抗過敏作用。因其水溶液制劑在局部持續(xù)作用時(shí)間短，用于肌腱內(nèi)注射治療關(guān)節(jié)炎、鼓室注射治療耳部疾病效果往往不理想。為延長地塞米松磷酸鈉水溶液在局部的作用時(shí)間，李欣宇[17]以P407和P188為基質(zhì)制備其溫敏型原位凝膠，并對地塞米松磷酸鈉在凝膠中的釋藥以及影響釋藥的因素進(jìn)行考察。研究表明，溫敏型原位凝膠以液體注射可在注射部位形成半固體藥物儲庫，膠凝相變溫度隨P407濃度增大而升高，釋放介質(zhì)的接觸面積、體積、振蕩頻率對藥物的釋放速率有顯著影響，釋放介質(zhì)的pH對藥物釋放速率無顯著影響；地塞米松磷酸鈉的釋放和凝膠的溶蝕遵循零級動(dòng)力學(xué)方程，釋放量隨溶蝕量增加而增加，溫敏凝膠載體對藥物具有良好的緩釋作用，有效提高了治療效果。

4 結(jié)語與展望

原位凝膠的概念從提出至今，因其組織相容性好，生物利用度高，控釋緩釋效果好，可作為多種藥物的載體，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)一直受到科研學(xué)者的高度關(guān)注，國外已經(jīng)有相關(guān)產(chǎn)品上市，而國內(nèi)相關(guān)研究尚不成熟。許多學(xué)者曾指出，制備原位凝膠的材料對機(jī)體造成一定刺激性，且凝膠形成的動(dòng)力學(xué)、凝膠基質(zhì)的吸收、高分子材料的可降解性及降解產(chǎn)物可能的毒性等相關(guān)問題。自泊洛沙姆作為藥物制劑的輔料被應(yīng)用至今，對于P407為基質(zhì)的原位凝膠的研究已經(jīng)十分成熟。許多研究證實(shí)，P407無毒無刺激性，其溫敏凝膠可在體內(nèi)被降解，降解產(chǎn)物對于小鼠脾臟、肝臟等器官無顯著的毒性，采用P407制備原位凝膠可避免上述問題的產(chǎn)生。但注射用P407溫敏型原位凝膠也存在一定的不足，最主要的問題就是藥物在制劑進(jìn)入體內(nèi)到形成凝膠期間存在突釋效應(yīng)[18]，膠凝形成過程過慢，制劑以液體狀態(tài)存在會加速藥物釋放。因此，加速凝膠在體內(nèi)的形成是科研工作者需要解決的首要問題。其次，制備凝膠所需的基質(zhì)濃度較高，雖然P407刺激性極小，但改善高分子材料的膠凝性質(zhì)、減小高分子材料濃度、尋找更好的生物降解材料仍是研究的重要方向。再次，P407亦存在緩釋制劑共有的缺點(diǎn)，即藥物注射后不能撤回，因此必須關(guān)注所攜帶的藥物長時(shí)間在體內(nèi)是否會引起新的毒性。同時(shí)，凝膠在注射部位的形狀問題已經(jīng)被認(rèn)識到但研究甚少[19]，系統(tǒng)以固定的注射量可能由于形狀的差異而具有不同的表面積，表面積增大會導(dǎo)致藥物釋放加快，體外與體內(nèi)釋放曲線難于達(dá)到相關(guān)。

如同所有的給藥系統(tǒng)，原位凝膠系統(tǒng)不會是萬能的。但隨著上述問題的不斷解決與優(yōu)化，注射用溫敏型原位凝膠作為藥物載體的優(yōu)越性會更加突出，應(yīng)用于臨床將具有更好的前景。隨著研究的深入，P407原位凝膠在疫苗、多肽類給藥系統(tǒng)等方面展示出了更大的潛力，在科研工作者的寶庫中增添了一種更有價(jià)值的給藥方式的選擇。

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