替莫唑胺局部緩釋制劑的研究進展

張晶晶， 王永峰， 王國成， 楊海龍， 范立君

1.天士力控股集團有限公司研究院專利部，天津300402;

2.天士力控股集團有限公司研究院化學所，天津300402

替莫唑胺(temozolomide，TMZ)是一種口服化療藥，為咪唑四嗪類衍生物，因其是一個小分子藥物，既表現(xiàn)出極佳的生物利用度(98% ～100%)，又可透過血腦屏障，目前與放射治療相結(jié)合成為神經(jīng)膠質(zhì)瘤的基本治療手段。臨床觀察發(fā)現(xiàn)，90%的惡性膠質(zhì)瘤通常在腫瘤切除部位外圍的2cm內(nèi)復發(fā)［1］，這一特點為腫瘤內(nèi)或間質(zhì)內(nèi)局部給藥提供了治療空間，具有良好的應用前景。TMZ已先后在歐美等多個國家和地區(qū)上市，在美國商品名為 Temodal，在中國由天士力集團于2004年首先上市。目前已上市劑型為膠囊劑及注射劑。但因其難以實現(xiàn)在腦內(nèi)維持一個穩(wěn)定的有效濃度，使它的優(yōu)良效果受到了限制。

為更好地發(fā)揮TMZ在治療神經(jīng)膠質(zhì)瘤方面的作用，近十年來，研究人員將研究重點放在了TMZ的“緩釋給藥”和“局部給藥”方面。TMZ是一種理想的顱內(nèi)局部給藥的藥物，因為其不需要經(jīng)過肝臟的代謝，也不會產(chǎn)生神經(jīng)毒性。顱內(nèi)局部緩釋給藥具有作用時間長，局部濃度高，避開血腦屏障，直接作用于腦腫瘤細胞、血中及附近腦組織內(nèi)濃度低等特點。既克服了全身用藥局部濃度低的副作用，也克服了局部用藥作用時間短的不足。本文綜述了TMZ的緩釋給藥及局部給藥材料的研究進展，從TMZ-殼聚糖緩釋微球、TMZ-硬脂酸固體脂質(zhì)納米粒和TMZ-聚乳酸微膠囊到TMZ-聚乳酸－羥基乙酸緩釋微球、TMZ-聚酸酐緩釋微球等，TMZ局部緩釋制劑在安全性和有效性等方面都在不斷改進和提高。

1 TMZ-殼聚糖緩釋微球

殼聚糖(chitosan，CS)是一種天然的高分子材料，為廣泛存在于蝦、蟹殼中的甲殼素的脫乙酰基衍生物，在醫(yī)藥領域已有廣泛應用，且具有良好的緩釋性和生物相容性，研究證實其也具有良好的腦組織相容性，可作為顱內(nèi)植入緩釋基質(zhì)［2，3］。

陳健等［4］用CS為載體、TMZ為模型藥物，用乳化交聯(lián)法制備TMZ-CS緩釋微球，兩步優(yōu)化法優(yōu)化工藝制得的微球平均粒徑為(3.9±1.6)μm，載藥量為(7.1 ±0.5)%(n=3)，包封率為(25.0±0.8)%(n=3)，體外釋藥特性研究結(jié)果表明，體外釋放分為兩階段，第一階段(0～8 h)累積釋放了(83.3 ±3.4)% 的藥物，0.5 h 就釋放了近30%的藥物［(26.6 ±2.3)%］，24 h 時共釋放了(94.1±4.1)%的藥物。藥物釋放仍然過快，突釋效應比較明顯。

2 TMZ-硬脂酸固體脂質(zhì)納米粒

固體脂質(zhì)納米粒(solid lipid nanoparticles，SLN)是一種以室溫下為固態(tài)的可生物降解的脂質(zhì)或類脂，將藥物包裹于類脂核中制成粒徑約為50～1 000 nm的固體脂質(zhì)粒子給藥體系，具有生理相容性好、可生物降解、可控釋及具有良好的靶向性等特點。目前SLN作為藥物控釋系統(tǒng)的載體，已引起人們的廣泛關注［5］。

竇明金等［6］采用乳化蒸發(fā)－低溫固化法制備了TMZ-硬脂酸固體脂質(zhì)納米粒(TMZ-SLN)，采用正交試驗設計優(yōu)化處方組成和制備工藝。乳化劑采用泊洛沙姆188加少量卵磷脂組成的混合乳化劑，所制得的納米粒粒徑分布范圍為20～100 nm，平均粒徑為(65.0 ±6.2)nm，載藥量為(5.9±0.9)%，包封率為(58.9 ±1.21)%，藥物體外釋放曲線可觀察到在釋放初期存在一定的突釋現(xiàn)象，在最初的1 h釋放了藥物總量的19.8%，隨后呈持續(xù)緩慢釋放，至60 h共釋放藥物總量的88.5%。

Huang 等［7，8］繼續(xù)研究了 TMZ-SLN 與 TMZ溶液(TMZ-Sol)在體內(nèi)代謝及組織分布方面的差異。與TMZ-Sol相比，TMZ-SLN靜脈注射后，分布在小鼠肝、脾、肺和腦的濃度顯著增加，而在心和腎的濃度則顯著降低。且TMZ-SLN分布在血清和腦中的濃度高于肝、脾和肺中的濃度。TMZSLN在腦中的 AUC/dose值是 TMZ-Sol的 2.34倍，平均滯留時間(mean residence time，MRT)則增加了1.9倍。由此可知，TMZ-SLN可增加TMZ在腦中的靶向定位。而TMZ-SLN在心和腎的濃度降低，可減少在心和腎的積累，對提高藥物療效、降低心腎的毒副作用有一定意義。

然而由于SLN作為藥物載體載藥量不高，藥物釋放初期存在突釋現(xiàn)象，釋放時間仍然較短，因此TMZ-SLN顱內(nèi)局部應用仍然存在一定的限制。

3 TMZ-聚乳酸微膠囊

聚乳酸(polylactic acid，PLA)是20世紀90年代迅速發(fā)展起來的由乳酸聚合而成的聚合物，其在體內(nèi)的代謝中間產(chǎn)物為乳酸，是人體的正常代謝產(chǎn)物，最終代謝產(chǎn)物為CO2和H2O，因此聚乳酸具有非常優(yōu)秀的可生物降解性和生物相容性，是一種比較理想的藥物輸送載體材料，現(xiàn)已廣泛應用于藥物緩控釋系統(tǒng)。

王天路等［9］運用 W/O乳化溶劑揮發(fā)法，選擇液體石蠟作為油相，二甲基甲酰胺為水相，用PLA包裹TMZ制成TMZ-PLA微膠囊。通過優(yōu)化工藝，可得微膠囊平均粒徑為100.62 μm，粒徑在90～130 μm的微球占總數(shù)的80%以上。微球載藥量為 16.3%，包封率為 65.3%，收得率為90.5%。

在此基礎上，王天路等［10］又繼續(xù)研究了該TMZ-PLA微膠囊對大鼠C6腦膠質(zhì)瘤體外和體內(nèi)的抑瘤試驗。體外實驗結(jié)果表明，TMZ-PLA微膠囊對大鼠 C6膠質(zhì)瘤細胞的抑制率［(89.3±1.2)%］高于市售 TMZ膠囊［(54.5±1.9)%］和TMZ原料藥［(23.7±2.3)%］對大鼠 C6膠質(zhì)瘤細胞的抑制率。并且，在實驗濃度范圍內(nèi)，隨著載藥濃度的增加，TMZ-PLA各實驗組對大鼠C6膠質(zhì)瘤細胞的抑制率也增大。將C6細胞懸液注入SD大鼠腋部皮下和腦部皮層S1區(qū)分別構(gòu)建皮下和腦內(nèi)膠質(zhì)瘤模型，在腫瘤間質(zhì)內(nèi)分別注射TMZPLA微膠囊和TMZ原料藥，觀察對比腫瘤體積變化和SD大鼠生存期。結(jié)果顯示，TMZ-PLA微膠囊在皮下和腦內(nèi)均有顯著的抑制腫瘤的作用(P＜0.01)，并能延長腦內(nèi)膠質(zhì)瘤模型大鼠的生存期(中位生存期42 d和31 d，P＜0.01)。提示TMZ-PLA微膠囊劑可做為瘤內(nèi)注射治療膠質(zhì)瘤的有效制劑。

4 TMZ-聚乳酸－羥基乙酸緩釋微球

同為聚酯類高分子材料的聚乳酸－羥基乙酸共聚物［poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA］是由乳酸和羥基乙酸聚合，或用丙交酯和乙交酯經(jīng)有機錫催化聚合而成的無毒、無刺激性的完全生物降解性材料，同PLA一樣具有良好的組織相容性及生物降解性，在體內(nèi)降解為CO2和H2O，長期使用不會在體內(nèi)蓄積，現(xiàn)已用于多種藥物的緩控釋研究，其中有些藥物已被美國FDA批準上市。

第二軍醫(yī)大學藥學院的張翮等［11，12］以PLGA為載體材料，用乳化－溶劑揮發(fā)法制備TMZ-PLGA緩釋微球，并對制備工藝進行優(yōu)化，所得微球形態(tài)圓整，表面光滑，平均粒徑62.2 μm，載藥量7.5%，包封率83.5%。體外釋放試驗表明，微球中TMZ的釋放速率隨著TMZ的載藥量的增加而增加，且所有TMZ-PLGA微球的釋放均達到35 d以上。TMZ-PLGA微球在體外對神經(jīng)膠質(zhì)瘤C6癌細胞的抗腫瘤活性試驗中，采用MTT法，選擇載藥量10%的TMZ-PLGA微球，濃度分別為5 μg/mL、10 μg/mL和 20 μg/mL，PLGA 空白微球及TMZ樣品作為對照，結(jié)果表明所有TMZ-PLGA微球因為其緩釋特性均表現(xiàn)出比TMZ樣品更高的細胞毒性［13］。

張煜輝等［14］又將TMZ-PLGA緩釋微球制備成了可供腦部植入用的制劑，研究了其在體內(nèi)治療大鼠腦膠質(zhì)瘤的療效。實驗分別用TMZ口服及TMZ-PLGA腫瘤局部植入治療，以假手術組、空載體組作為空白對照，結(jié)果表明，TMZ-PLGA治療大鼠的生存期較其他各組(假手術組、空載體組和TMZ口服組)明顯延長，MRI檢查顯示經(jīng)TMZPLGA治療后腦內(nèi)瘤灶體積較其他各組明顯縮小，TMZ-PLGA治療后腫瘤組織中增殖細胞核抗原(proliferadion cell nuclear antigen，PCNA)蛋白的表達率較其他各組顯著降低，細胞凋亡率也明顯增高。研究結(jié)果初步表明，TMZ-PLGA緩釋微球間質(zhì)植入治療較TMZ口服能促進腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞增殖、縮小腫瘤體積，從而延長實驗動物生存時間。TMZ-PLGA緩釋微球有望成為局部治療膠質(zhì)瘤的優(yōu)選藥物。

5 TMZ-納米羥基磷灰石/聚乳酸－羥基乙酸共聚物微球

田昂等［15］在TMZ-PLGA緩釋微球的基礎上，又加入了納米羥基磷灰石(nHA)，與PLGA共同作為生物降解緩釋材料，制備TMZ－納米羥基磷灰石/聚乳酸－羥基乙酸共聚物微球(nHA-TMZ/PLGA)。微球粒徑大小分布為 61.8～110.78 μm，包封率最高91.05%。體外釋放試驗結(jié)果表明，nHA-TMZ/PLGA可持續(xù)釋放35 d，但在釋放的第1階段有突釋現(xiàn)象，大約持續(xù)1 d時間;隨后的9 d為釋放的第二階段，累積釋放量可達60%;最后為第三階段。

關于nHA-TMZ/PLGA微球的體內(nèi)外的抑瘤效果尚未有見報道，還有待于進一步的研究。

6 TMZ-聚酸酐緩釋微球

聚酸酐(polyanhydride)是單體通過酸酐鍵相連的一類人工合成的可生物降解高分子聚合物的總稱，是一類新型的藥物緩控釋材料。相比聚酸酐，PLA、PLGA等聚酯類高分子材料的降解方式為骨架溶蝕(bulkerosion)，即整個骨架中的聚合物分子同時降解，對藥物的釋放速度不易控制;而聚酸酐的降解為表面溶蝕(surface erosion)，即降解很大程度上發(fā)生在給藥裝置的表面，這是可生物降解材料使藥物以相對持續(xù)恒定速度釋放的重要條件，且聚酸酐的藥物釋放速度接近零級，克服了聚酯類在藥物釋放方面的缺陷，在醫(yī)學領域正得到越來越廣泛的應用。

聚酸酐 pCPP-SA(20∶80)為癸二酸(SA)和1，3-雙(對羧基苯氧基)丙烷(CPP)以 80∶20 的比例聚合而成的共聚物。在聚酸酐中是應用比較成熟的一種，具有很好的生物相容性及生物可降解性，在體內(nèi)能夠完全生物降解，其中SA單體最終分解為CO2，CPP主要通過腎臟和糞便排出體外，體內(nèi)無長期積累［16］。

聚酸酐已成功應用于同樣治療神經(jīng)膠質(zhì)瘤等腦瘤的藥物卡莫司汀顱內(nèi)緩釋植入劑Gliadel?Wafer中，該植入劑已于 1996年獲得FDA批準上市。這也為TMZ采用聚酸酐作為緩控釋材料制成顱內(nèi)植入劑提供了依據(jù)。

湯宇等［17］利用 pCPP-SA(20∶80)對 TMZ 進行了包合，制備TMZ-pCPP:SA長效緩釋微球，利用噴霧干燥法，產(chǎn)率可達80%。通過二次噴霧干燥法制得的TMZ-pCPP:SA微球，藥物以緩慢的、恒定的速率釋放，釋放時間超過400 h，又將微球進行壓片，在同樣的條件下考察釋放效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)釋放時間大大增長，可達800 h以上。體外釋放試驗結(jié)果表明，微球釋放平穩(wěn)，不存在突釋現(xiàn)象，釋放時間長達40 d以上。

周光華等［18］采用噴霧干燥法制備 TMZ-pCPP:SA緩釋微球，回收率為80%，包封率為103%，載藥量10.3%，平均粒徑7.3 μm。該緩釋微球?qū)θ四X膠質(zhì)瘤細胞SHG-44的體內(nèi)、外抑瘤實驗結(jié)果顯示，TMZ-pCPP:SA微球的 IC50為(6.63±0.263)μg/mL，對 SHG-44膠質(zhì)瘤細胞的殺傷效果明顯，優(yōu)于相同劑量的對照卡莫司汀(BCNU)和TMZ。對SHG-44裸鼠皮下移植瘤抑制試驗結(jié)果表明，治療18 d內(nèi)，TMZ-pCPP:SA組、對照BCNU組和TMZ組腫瘤生長速度均維持于較低水平，抑瘤效果明顯，18 d后TMZ組腫瘤生長明顯加速，高于相同劑量的TMZ-pCPP:SA組和BCNU組(P＜0.05)?；?8 d結(jié)束，顯示TMZ-pCPP:SA對皮下移植瘤的抑制率(67.8%)明顯高于 TMZ組 (31.8%)，略 高于 BCNU組(65.1%)。原因在于，TMZ被pCPP:SA包裹后，不僅可以使TMZ緩慢釋放達到有效的抑瘤濃度，而且可以保護TMZ不被組織液破壞降解、延長藥物作用時間。

美國約翰·霍普金斯醫(yī)學院的Brem等［19］將TMZ-pCPP:SA制成10 mg左右的顱內(nèi)植入片，并進行了神經(jīng)膠質(zhì)瘤鼠模型顱內(nèi)局部給藥的研究。通過手術的方法切除神經(jīng)膠質(zhì)瘤模型鼠顱內(nèi)的腫瘤部分，并將TMZ-pCPP:SA植入片埋植于其中。試驗分為TMZ-pCPP:SA植入片(載藥量50%)組和TMZ口服組，分別給藥后兩模型組顱內(nèi)TMZ濃度及血清TMZ濃度見表1。

表1 TMZ-pCPP:SA植入片組與TMZ口服組顱內(nèi)及血清TMZ濃度比較Table 1 TMZ-pCPP:SA implants group compared with oral TMZ group on the intracranial and serum concentrations of TMZ.

由表1可見，經(jīng)過聚酸酐pCPP:SA包裹后的TMZ在顱內(nèi)植入后有效地降低了TMZ在血清中的濃度，而在病灶部位(腦組織中)的藥物有效濃度則大大提高。此外，TMZ-pCPP:SA植入片(載藥量50%)組的模型鼠中位生存期為28 d，TMZ口服組的模型鼠(給藥5 d)中位生存期為22.5 d，對照組僅為13 d(P＜0.001)。而給予兩片TMZ-pCPP:SA植入片(載藥量50%)治療的模型鼠的中位生存期為92 d(P＜0.001)。

研究表明，利用可生物降解的高分子緩釋材料pCPP:SA包裹的TMZ進行顱內(nèi)局部給藥是安全有效的，不但能在局部病灶部位保持長時間穩(wěn)定連續(xù)的藥物有效濃度，且降低了全身其他部位的血清濃度，出現(xiàn)白細胞減少、血小板減少等骨髓抑制等副作用的可能性大大降低，在提高藥物的治療效果的同時將毒副作用減到最低，提高了生存期，優(yōu)于系統(tǒng)全身給藥，具有更好的應用前景。

7 其他類型的TMZ緩釋制劑

研究人員針對TMZ的局部緩釋還進行了更多嘗試，如:林曉寧等［20］采用生物可降解高分子材料α-氰基丙烯酸正丁酯(BCA)作為載體，通過吐溫－80進行表面修飾，制備了替莫唑胺聚氰基丙烯酸正丁酯納米粒(TMZ-PBCA-NP)。姚軍等［21］則以聚碳酸亞內(nèi)酯(poly-propylene carbonate，PPC)為緩釋載體，通過電紡絲方法制作TMZ-聚碳酸亞丙酯(TMZ-PPC)紡絲膜，體外釋放試驗表明，TMZ-PPC在釋放初期存在一定的突釋現(xiàn)象，將紡絲膜用海藻酸(ALG)包被后，能明顯減少突釋的發(fā)生。張艷等［22］采用可降解的聚合物，樹枝化聚己內(nèi)酯－聚乙二醇－聚己內(nèi)酯為壁材，利用W/O/W型復乳法將TMZ制成緩釋微球，體外釋放試驗表明，可緩慢釋放27 d以上，但在釋放初期同樣存在一定的突釋現(xiàn)象。對于這些采用新型的緩釋材料制備的緩釋制劑，都需要進一步對其進行安全性、有效性等的研究。

8 展望

由上述已取得的進展可以看出，TMZ-CS和TMZ-SLN均存在突釋效應，釋放時間較短;nHATMZ/PLGA、TMZ-PBCA-NP、TMZ-PPC 以及樹枝化聚己內(nèi)酯替莫唑胺微球等是近期替莫唑胺緩釋制劑的研究的新思路，但是研究的還不夠透徹，都未進行體內(nèi)外的抑瘤效果研究，尚缺少進一步的安全性及有效性的研究;TMZ-PLGA及TMZ-pCPP:SA微球研究的較為深入，緩釋時間較長，緩釋效果較好，釋放均可達到一個月以上，并且二者都進行了鼠的顱內(nèi)植入試驗，均獲得了較口服TMZ更好的效果。但對于緩釋材料，聚酸酐具有聚酯類不具有的表面溶蝕降解特性以及良好的藥物控釋性能，且聚酸酐已成功應用于卡莫司汀顱內(nèi)緩釋植入劑Gliadel?Wafer中。鑒于此，為提高TMZ在腫瘤部位的有效血藥濃度，減輕TMZ全身給藥的副作用，防止神經(jīng)膠質(zhì)瘤的術后復發(fā)，更大程度地維持腫瘤患者的生存周期，以聚酸酐作為TMZ顱內(nèi)緩釋制劑的緩釋材料制備TMZ-pCPP:SA微球具有極為光明的前景。

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