大黃素新型制劑抗腫瘤作用研究進(jìn)展

馬明星，黃 嬛，李明娟，蔣小紅*

(1.嘉興學(xué)院醫(yī)學(xué)院，浙江嘉興 314001；2.華東理工大學(xué)藥學(xué)院，上海 200237)

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大黃素新型制劑抗腫瘤作用研究進(jìn)展

馬明星1，2，黃 嬛1，李明娟1，蔣小紅1*

(1.嘉興學(xué)院醫(yī)學(xué)院，浙江嘉興 314001；2.華東理工大學(xué)藥學(xué)院，上海 200237)

通過檢索近幾年中外相關(guān)研究文獻(xiàn)，概述了大黃素固體脂質(zhì)納米粒、包合物、聚合物膠束、脂質(zhì)體、納米乳等新型載藥系統(tǒng)的制備工藝、工藝優(yōu)化和包封率情況；同時(shí)進(jìn)一步介紹了大黃素新型制劑在發(fā)揮抗腫瘤藥效時(shí)具有的組織相容性好、治療濃度低、靶向性好、藥物溶解度高、半衰期久等顯著優(yōu)勢，為大黃素新型制劑抗腫瘤的進(jìn)一步研究提供試驗(yàn)依據(jù)和理論參考。

大黃素；新劑型；抗腫瘤

傳統(tǒng)中藥(TCM)由于其毒性小、副作用少、成本低而被廣泛應(yīng)用于臨床研究[1]。大黃素(emodin，EMO，1’3’8-三羥基-6-甲基蒽醌)是一類蒽醌類化合物(圖1)，主要從傳統(tǒng)中草藥中分離提取獲得，經(jīng)證明具有顯著的抗腫瘤活性。大黃素可以通過多種信號通路途徑發(fā)揮抗腫瘤作用[2-4]，且對多種腫瘤細(xì)胞均有較明顯的促凋亡、抗增殖、抗氧化和免疫刺激作用[5]。

根據(jù)BCS分類，大黃素屬于其中的第二類物質(zhì)，即低溶解性、高滲透性。盡管大黃素具有廣泛而又可觀的生物活性，但大黃素的蒽醌類結(jié)構(gòu)決定其水溶性很差幾乎不溶于水系。研究表明，大黃素在HBSS(Hank’s平衡鹽溶液)中的溶解度僅為14 μg/mL，而在pH 11.0和pH 12.0的緩沖溶液環(huán)境中溶解度大幅增加[6]，但這與體內(nèi)生理環(huán)境pH并不相符。治療性藥物主要通過血液運(yùn)輸，因此，溶解度直接影響吸收和生理分布。限于此，就迫切需要在不降低藥物本身生理活性的條件下改善藥物溶解度，從而提高藥物生物利用度。因此，新劑型的研究就顯得更加重要。筆者針對近幾年大黃素新型制劑的特點(diǎn)和抗腫瘤活性進(jìn)行了總結(jié)。

圖1　大黃素化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1　Chemical structure of emodin

1　大黃素固體脂質(zhì)納米粒(E-SLN)

固體脂質(zhì)納米粒(Solid lipid nanoparticles，SLN)是一種由生理相溶的高熔點(diǎn)固態(tài)脂質(zhì)材料為載體制備的粒徑為10～1 000 nm的固體膠粒給藥系統(tǒng)。高壓乳勻化法制備固體脂質(zhì)納米粒是實(shí)驗(yàn)室常用的可靠技術(shù)，而微乳法制備固體脂質(zhì)納米粒不要求特殊設(shè)備和復(fù)雜程序就能得到分散指數(shù)(PDI)較小、亞微米范圍內(nèi)的顆粒。目前國外正在利用微乳化技術(shù)研究大規(guī)模制備SLN，除此以外，還有薄膜超聲分散法、乳化蒸發(fā)低溫固化法、熱熔超聲法、溶劑乳化超聲法、復(fù)乳溶劑擴(kuò)散法。固體脂質(zhì)納米粒的多種制備方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中高壓乳勻法和微乳法最為常用[7]。

Wang等[8]通過試驗(yàn)初步優(yōu)化了SLN的制備工藝，主要對脂質(zhì)的種類、HPH的壓力和周期、脂質(zhì)濃度、不同藥脂比等5個(gè)影響因素進(jìn)行了考察，最終選擇硬脂酸為脂質(zhì)、700 bar 4次均質(zhì)周期為最佳條件、最適合的脂質(zhì)濃度為35 mg/mL、最合適藥脂比1 g脂質(zhì)包裹良好的藥物量大約為30 mg，最終得到粒子大小合適、物理穩(wěn)定性好、理想包封率的EMO-SLNs；噻唑藍(lán)比色法(MTT)試驗(yàn)結(jié)果表明，48 h內(nèi)在乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231中EMO-SLNs比游離EMO抗腫瘤活性更強(qiáng)，游離EMO對MDA-MB-231作用12、24、48 h后的半數(shù)抑制濃度(IC50)分別為39.66、29.07、26.05 μmol/L，而EMO-SLNs的IC50分別降低至20.40、12.06、7.88 μmol/L。由此可見，EMO-SLNs和游離的EMO相比能更有效地靶向癌細(xì)胞發(fā)揮治療作用。大黃素在制備成SLN后，一方面改變了其水溶性差的缺點(diǎn)。另一方面，由于SLNs制備材料具有良好的生物相容性，容易被細(xì)胞通過網(wǎng)格蛋白消耗能量發(fā)揮內(nèi)吞作用進(jìn)入胞漿[9]，提高癌細(xì)胞對EMO的攝取和利用，從而提高大黃素生物利用度。在動物水平，EMO-SLN和游離大黃素在以小鼠為模型的體內(nèi)均符合二室模型，且EMO-SLN和游離大黃素相比表現(xiàn)出了明顯的緩釋效果[10]。

總的來說，SLN與其他新劑型相比較為成熟。與傳統(tǒng)制劑相比，SLN既具有納米粒的物理穩(wěn)定性高、藥物泄露少、緩釋性好的特點(diǎn)，又有毒性低、載藥SLN經(jīng)熱壓滅菌和高速離心不被破壞易于大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，是一種極具發(fā)展前景的藥物新劑型。

2　大黃素聚合物膠束

聚合物膠束(polymeric micelles)是由兩親性嵌段共聚物在水溶液中自組裝形成的分子有序聚集體，具有球形的疏水性內(nèi)核親水性外殼結(jié)構(gòu)，是一種熱力學(xué)穩(wěn)定的膠體溶液。作為藥物載體，具有穩(wěn)定、低毒、緩釋、靶向的優(yōu)點(diǎn)。目前，已有用于癌癥治療的6種聚合物膠束正進(jìn)行臨床試驗(yàn)。其中，NK911和SP1049C 2個(gè)系統(tǒng)擁有典型Pka數(shù)據(jù)，與游離藥物相比阿霉素膠束制劑循環(huán)時(shí)間分別增加了3.5倍(NK911)和3.1倍(SP1049C)，同時(shí)2種膠束系統(tǒng)半衰期(t1/2)較游離藥物相比得到一定提高[11]。針對大黃素的聚合物膠束主要有soluplus(聚乙二醇-乙烯基己內(nèi)酰胺-醋酸乙烯酯共聚物)。典靈輝等[12]通過薄膜分散法制備得到大黃素聚合物膠束(Emo-PMs)，平均包封率可達(dá)(88.25±3.51)%。

大黃素體外活性很高，但溶解性能差，聚合物膠束以其獨(dú)特的特點(diǎn)與大黃素形成優(yōu)勢互補(bǔ)，提高大黃素的治療作用。在制備載藥膠束的同時(shí)可針對腫瘤細(xì)胞環(huán)境的特異性如腫瘤細(xì)胞環(huán)境與外界環(huán)境pH差異和還原性差異對膠束進(jìn)行進(jìn)一步修飾，提高載藥膠束在體內(nèi)的靶向和釋放。大黃素膠束的載體選擇和載體修飾具有進(jìn)一步研究價(jià)值。

3　大黃素包合物

包合物(clathrate compounds)是指主分子將客分子包合于空穴結(jié)構(gòu)內(nèi)而形成的特殊復(fù)合物，其中被包裹的藥物稱客分子，能使許多分子量大小和極性相當(dāng)?shù)挠袡C(jī)物進(jìn)入內(nèi)腔形成包合物的分子為主分子。包合材料主要有α、β、γ 3種環(huán)糊精(Cyclodextrin，CD)，其中以β-CD最為常用但溶解度最低，因此衍生出溶解度較好的β-CD衍生物HP-β-CD、M-β-CD等。

目前對大黃素的包合材料主要有β-CD、HP-β-CD、M-β-CD。天然的β-CD雖然具有合適的空穴大小，毒性也很低，但其水溶性較差限制其應(yīng)用，而經(jīng)過修飾的HP-β-CD、M-β-CD由于取代基擴(kuò)大了自身的包合能力、破壞了氫鍵網(wǎng)絡(luò)，為客分子進(jìn)入空穴提供了更好的條件[13]。安松松[14]研究發(fā)現(xiàn)大黃素的溶解度隨著β-CD濃度增加而提高，大黃素與β-CDs的包合能力順次增加。夏翠英等[15]在以HP-β-CD為材料制備大黃素包合物的過程中發(fā)現(xiàn)，最佳投料比(大黃素∶HP-β-CD)為1∶18、最適包合時(shí)間和溫度分別為2 h和60 ℃時(shí)包合工藝最優(yōu)；以包合物溶解度為指標(biāo)時(shí)，測得包合物溶解度較游離大黃素溶解度增加約280倍。

大黃素濃度在5～40 μg/mL范圍內(nèi)時(shí)，鼻咽癌CNE-1細(xì)胞對大黃素的攝取主要通過簡單擴(kuò)散的方式，細(xì)胞攝取藥量與大黃素的濃度成正比，且包合物在包內(nèi)起到緩釋的效果[16]。說明大黃素包合物這一新劑型能夠被細(xì)胞攝取進(jìn)入胞漿，并在胞內(nèi)釋放發(fā)揮藥效，提高藥物利用度和抗腫瘤作用。

4　大黃素脂質(zhì)體

脂質(zhì)體(liposomes)是指兩親性分子分散于水相后形成雙分子層囊泡結(jié)構(gòu)，這種類似超微囊結(jié)構(gòu)可將藥物包裹其中。磷脂和膽固醇等類脂常用于制備脂質(zhì)體，具有良好的組織相容性，保障了細(xì)胞對脂質(zhì)體這一新劑型的攝取利用。

在大黃素脂質(zhì)體的制備和抗腫瘤的研究中，徐賢綢等[17]通過薄膜-超聲分散法制備的大黃素脂質(zhì)體呈淺黃色、類球形、透明狀膠體，包封率可高達(dá)(98.26±0.38)%；將胰腺癌細(xì)胞SW1990注入裸鼠皮下成瘤，隨后分別用吉西他濱100 mg/kg、大黃素10 mg/kg、大黃素脂質(zhì)體5 mg/kg、大黃素脂質(zhì)體10 mg/kg給予治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大黃素脂質(zhì)體(10 mg/kg)抗裸鼠胰腺癌肝轉(zhuǎn)移瘤的效果與陽性藥吉西他濱(100 mg/kg)相當(dāng)，比游離大黃素效果更明顯且副作用小。 索緒斌等[18]利用乙醇注入法在分散介質(zhì)中加入適量的Ca2+制備得到包封率高、重現(xiàn)性好的大黃素脂質(zhì)體。采用逆相蒸發(fā)法制備大黃素脂質(zhì)體的平均包封率也高達(dá)90.6%，并證明對Hep-2細(xì)胞的生長存在明顯的抑制作用，大黃素脂質(zhì)體有明顯的抗腫瘤活性[19]。

D-α-生育酚琥珀酸聚乙二醇酯(TPGS)是維生素E聚乙二醇化的衍生物，Wang等[20]比較TPGS修飾和mPEG2000-DSPE修飾的大黃素脂質(zhì)體發(fā)現(xiàn)，TPGS可將脂質(zhì)體的包封率提高至(95.2±3.0)%，相比mPEG2000-DSPE脂質(zhì)體，脂質(zhì)體TPGS在肝腎臟器中循環(huán)時(shí)間更久，藥時(shí)曲線面積(AUC)增加1.7倍。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，大黃素脂質(zhì)體納米顆粒通過支架絲心蛋白(SF)和殼聚糖(CS)包埋在乳腺切除后的乳腺癌模型的大鼠體內(nèi)，可有效預(yù)防和治療大鼠乳腺癌復(fù)發(fā)[21]。說明大黃素脂質(zhì)體能有效抑制腫瘤，脂質(zhì)體與細(xì)胞膜成分相似，生物相容性好且安全無毒。在20世紀(jì)，抗癌藥柔紅霉素脂質(zhì)體已經(jīng)上市，其他抗癌和基因脂質(zhì)體的發(fā)展也日趨成熟，脂質(zhì)體在抗腫瘤研究、腫瘤耐藥研究等領(lǐng)域展示獨(dú)特的發(fā)展前景。

5　大黃素納米乳

納米乳(nanoemulsion)是由油、乳化劑、助乳劑和水組成的粒徑介于10～100 nm的非均衡乳液，與聚合物膠束相比不能自發(fā)形成，它能夠提高易降解物質(zhì)的生物利用度和對環(huán)境的耐受性。與其他新劑型相比，納米乳具有獨(dú)特的優(yōu)勢，即制備工藝簡單且制備效果較好(粒徑小且均勻)；耐熱壓滅菌和高速離心；可用于多種給藥途徑[22]。許多學(xué)者對大黃素納米乳的制備工藝進(jìn)行不斷優(yōu)化，同時(shí)考察了大黃素納米乳的理化性質(zhì)、細(xì)胞藥效和體內(nèi)藥代動力學(xué)。如Shi等[23]采用超聲乳化法制備納米乳，最優(yōu)配方由11.84%(W/W)丙二醇單辛酸酯(包含主藥大黃素)、20.16%(W/W)氫化蓖麻油聚烴氧酯40或二乙二醇單乙基醚，超聲條件為156 W、23.42 min；體外釋放發(fā)現(xiàn)120 h內(nèi)約有(80.79±1.11)%的大黃素釋放，證明起到了緩釋長效的目的。按曹琴[24]優(yōu)化的最佳處方(IPM∶Tween80∶甘油∶水的比例為5∶32∶8∶200)制備得到的大黃素納米乳的粒徑為(9.92±2.28)nm；大黃素納米乳與游離大黃素相比，能更有效地誘導(dǎo)Caco-2 細(xì)胞凋亡，將細(xì)胞周期阻滯于G0/G1 期。李會麗[25]采用超聲乳化法制備大黃素納米乳，并依次對大黃素納米乳的處方成分、處方組成、制備工藝進(jìn)行考察得到最適制備處方和工藝；同時(shí)發(fā)現(xiàn)SD大鼠對大黃素納米乳表現(xiàn)出消除減慢、滯留時(shí)間久、生物利用度高的一系列緩釋現(xiàn)象。Shi等[26]通過熒光檢測小鼠血漿和組織內(nèi)大黃素納米乳和游離大黃素含量發(fā)現(xiàn)，大黃素納米乳的藥時(shí)曲線面積(AUC)、血漿藥物峰濃度(Cmax)、半衰期(t1/2)和藥物滯留時(shí)間(MRT)分別是大黃素的2.37、1.62、3.99和2.39倍。由此可見，納米乳這一新劑型的使用成倍地提高了大黃素的生物利用度，起改善大黃素溶解度、延長藥物體內(nèi)滯留時(shí)間、提高藥效的作用，是一種可靠的藥物新劑型。

6　大黃素其他新劑型

除上述幾種大黃素新劑型外，大黃素新型制劑還包括大黃素固體分散體、大黃素微丸等，但應(yīng)用并不十分廣泛。

7　結(jié)語

大黃素由于具有廣泛且明顯的抗腫瘤活性而備受關(guān)注，大黃素新劑型如固體脂質(zhì)納米粒、聚合物膠束、包合物、脂質(zhì)體、納米乳的應(yīng)用不但顯著地提高了療效，且在提高療效的基礎(chǔ)上起到有效治療劑量小、副作用少、作用緩釋的作用。新劑型在藥效方面改善了溶解度、有目的地靶向運(yùn)輸藥物，又避開了普通制劑可能帶來的不良反應(yīng)。這些新劑型具有其他新劑型的基本特點(diǎn)(改善藥物溶解度、提高藥效等)，又各具特色，可以在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)需求甄別應(yīng)用。

通過檢索文獻(xiàn)可以看出大黃素新劑型種類繁多，制備方法各異。如何進(jìn)一步改善修飾載體精準(zhǔn)地靶向抗腫瘤、如何制定出穩(wěn)定性高且重復(fù)性好的處方、制備大規(guī)模生產(chǎn)工藝仍是未來新劑型的研究方向，以期更好地發(fā)揮藥效用于臨床。

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Research Progress of Anti-tumor Effects of Emodin New Preparation

MA Ming-xing1，2, HUANG Xuan1, LI Ming-juan1, JIANG Xiao-hong1*

(1. School of Medicine, Jiaxing University, Jiaxing, Zhejiang 314001; 2. School of Pharmacy, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237)

By retrieving relevant literatures both at home and abroad in recent years, we summarized the preparation process, process optimization and encapsulation of emodin new delivery system, including solid lipid nanoparticles, clathrate compounds, polymeric micelles, liposomes, nanoemulsion and so on. Meanwhile, several significant advantages of emodin new formulations when playing an anti-tumor role were further introduced, which had the advantages of good bio-compatibility, low treatment concentration, good target specific selectivity, high solubility and long half-life. This research provided experimental evidence and theoretical reference for the further study of anti-tumor of emodin novel preparation.

Emodin; New preparation; Anti-tumor

嘉興市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014AY21037)。

馬明星(1989-)，女，安徽宿州人，碩士研究生，研究方向：中藥新劑型抗腫瘤。*通訊作者，高級實(shí)驗(yàn)師，碩士，從事藥物新劑型和新制劑研究。

2016-08-18

R 73

A

0517-6611(2016)27-0144-03