口服結(jié)腸靶向給藥系統(tǒng)的體內(nèi)外釋藥性評價方法綜述Δ

趙淑敏，陳文鋒，施曉瑩，周若夏，趙文昌（廣東醫(yī)科大學藥學院，廣東東莞523808）

口服結(jié)腸靶向給藥系統(tǒng)（Oral colon-specific drug delivery system，OCDDS）是指通過藥物傳遞技術使藥物口服后在上消化道不釋放，被輸送至回盲部后在結(jié)腸部位釋放而發(fā)揮局部或全身療效作用的一種新型定位給藥系統(tǒng)[1]。大量研究表明，OCDDS能顯著增強局部療效，降低不良反應，彌補了許多傳統(tǒng)口服制劑的不足，在許多胃腸道疾病如潰瘍性結(jié)腸炎、克恩羅病、結(jié)腸腫瘤等的治療上有廣闊的應用前景[2]。按照藥物釋放機制可將OCDDS分為以下幾類：pH敏感型、時間依賴型、壓力控制型、酶觸型、脈沖釋藥型、生物粘合技術型、納米技術型等[3]。近年來，OCDDS的相關研究已經(jīng)取得很大的進展，如何評價其體內(nèi)外釋藥性顯得尤為重要。為此，筆者查閱相關研究文獻，對OCDDS的體內(nèi)、體外釋藥性評價方法進行了歸納和總結(jié)。

1 體外釋藥性評價

藥物制劑的體外釋藥性評價是處方篩選和優(yōu)化的主要手段，對于研究制劑的體內(nèi)、體外相關性具有重要的意義。體外釋藥性評價主要考察制劑在不同溶出介質(zhì)中的釋放過程，溶出度試驗是研究大部分給藥體系包括OCDDS的體外釋藥性的方法[4]。溶出度試驗主要依照胃腸道內(nèi)pH值變化（胃pH在0.9～1.5，小腸pH在6.0～6.8，結(jié)腸pH在6.5～7.5）以及藥物在各部位轉(zhuǎn)運時間而設計，用不同pH的緩沖介質(zhì)以及不同的時間間隔模擬藥物在人體胃腸道中的過程[5]。本文根據(jù)溶出度試驗中溶出介質(zhì)的差異，將OCDDS的體外釋藥性評價方法分為常規(guī)的體外釋放度測定和改良的體外釋放度測定。

1.1 常規(guī)的體外釋放度測定

大多數(shù)OCDDS制劑都參考藥典中腸溶制劑的溶出度測定方法進行體外釋放度測定，根據(jù)不同的活性成分或劑型選擇轉(zhuǎn)籃法、槳法或者小杯法等，利用不同pH的緩沖溶液作為溶出介質(zhì)來模擬胃液、小腸液和結(jié)腸液。Liang L等[6]在以白芨多糖（BSP）為骨架的苦豆子總堿（TASA）結(jié)腸靶向微丸的研制過程中，利用TDTF自動溶出度儀（轉(zhuǎn)籃法）對所制備的具有Eudragit S100和Eudragit RS30D三層包衣的微丸進行體外釋放度測定。微丸在900 mL的溫度（37±0.5）℃的pH 1.2稀鹽酸溶液模擬胃液中持續(xù)溶出2 h，之后用pH 6.8磷酸鹽緩沖液模擬小腸液溶出3 h，最后用pH 7.4磷酸鹽緩沖液模擬結(jié)腸液持續(xù)溶出至24 h。利用這種方法篩選出在前5 h內(nèi)不釋放或者較少釋放的包衣處方，可認為其體外溶出特性符合結(jié)腸靶向釋放要求。另一項研究中，Vemula SK[7]使用USP 1型溶出度測定儀在轉(zhuǎn)速為50 r/min、溫度為（37±0.5）℃的不同溶出介質(zhì)中測定氟比洛芬（FLB）雙層壓縮包衣結(jié)腸靶向片的體外釋放度，在0.1 mol/L HCl溶液、pH 5.5緩沖溶液中各溶出2 h，之后在pH 7.4磷酸鹽緩沖液中進行長達24 h的溶出，得到FLB在胃和小腸累積釋放量為（3.42±0.12）%、在結(jié)腸的累積釋放量達到（99.78±0.74）%的包衣處方，可認為此處方具有結(jié)腸靶向釋藥特性。對于pH敏感型、時間依賴型、pH-時間依賴型的結(jié)腸靶向制劑，常規(guī)的溶出度試驗方法能夠較準確及便利地模擬人體胃腸道的pH變化及轉(zhuǎn)運時間，再根據(jù)試驗所獲得的藥物溶出曲線，進行多種釋藥模型的擬合，由此可以推斷出制劑的體外釋放行為。

1.2 改良的體外釋放度測定

生理狀態(tài)下胃腸道環(huán)境的變化除pH值外還包括細菌數(shù)量和種類、酶的種類及活性、內(nèi)容物的混合強度等，因此藥典所規(guī)定的方法用于緩控釋制劑的評價具有一定的局限性。隨著OCDDS多種新釋藥機制的出現(xiàn)，藥物的體外釋放度評價方法也隨之不斷完善。

1.2.1 釋放介質(zhì)中加入酶 結(jié)腸內(nèi)有大量的酶系，主要有多糖酶、糖苷酶、偶氮還原酶等。Kumar B等[8]在研究瓜耳豆膠封閉的介孔二氧化硅納米粒這一酶觸型結(jié)腸靶向載體（GG-MSN）過程中，利用5-氟尿嘧啶作為模型藥物，比較在普通的緩沖溶液以及有結(jié)腸特異性酶混合物的緩沖溶液中藥物的釋放度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在兩種介質(zhì)中藥物的釋放度存在較大差異。Ursekar BM等[9]在研究大豆多糖在結(jié)腸靶向釋藥系統(tǒng)中的應用時，按照常規(guī)的溶出度試驗方法進行6 h的試驗后，將一定量的果膠酶加入到試驗組一半的樣品的溶出介質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)果膠酶對于大豆多糖乙基纖維素包衣的抗張強度和表面形態(tài)有很大影響，能顯著增加藥物的釋放。此外，還有研究者在溶出介質(zhì)中分別加入胃蛋白酶、胰酶、葡萄糖苷酶來模擬胃腸道的環(huán)境，發(fā)現(xiàn)對于酶控釋OCDDS可以增加藥物在結(jié)腸的釋放度[10]。提示在溶出介質(zhì)中加入胃腸道相關酶能更好地模擬胃腸道環(huán)境，對酶觸型OCDDS的體外釋藥性評價具有重要的意義，而不足之處在于其增加了試驗成本及工作量。

1.2.2 釋放介質(zhì)中加入有益菌種、大鼠盲腸內(nèi)容物或人類糞便 結(jié)腸內(nèi)獨特的菌群能夠產(chǎn)生獨特的酶系，使得許多高分子材料在作為OCDDS制劑載體時在結(jié)腸可被降解。在一項利用5-氟尿嘧啶作為模型藥物的納米多糖結(jié)腸靶向制劑研究中，研究者利用脫脂奶粉和蜂蜜培養(yǎng)有益菌種如雙歧桿菌、乳酸菌、擬桿菌等，并按照一定比例加入到釋放介質(zhì)中，與加入大鼠盲腸內(nèi)容物、健康人糞便勻漿稀釋液的釋放介質(zhì)作藥物釋放比較；同時，試驗過程中不斷通入CO2以充分模擬胃腸道的無氧環(huán)境。結(jié)果顯示，在所有的溶出介質(zhì)中5-氟尿嘧啶在上消化道的釋放量都少于10%，并且相較于加入大鼠盲腸內(nèi)容物組，加入有益菌種組的藥物釋放更快[11]。嚙齒類動物（如鼠）的結(jié)腸菌種與人類結(jié)腸菌種相似，為了克服常規(guī)溶出介質(zhì)的局限性，在以多糖類（如殼聚糖、果膠等）作為載體的結(jié)腸靶向制劑的溶出度試驗研究過程中，研究者們根據(jù)不同的多糖材料在溶出介質(zhì)中分別加入不同濃度（2%～4%）的大鼠盲腸內(nèi)容物[12-16]，比較制劑在含大鼠盲腸內(nèi)容物的溶出介質(zhì)和常規(guī)溶出介質(zhì)中的釋放度，都得到一致的結(jié)果：制劑均表現(xiàn)出明顯的結(jié)腸靶向釋藥性，且在含大鼠盲腸內(nèi)容物的溶出介質(zhì)中的釋放度明顯高于常規(guī)溶出介質(zhì)。這意味著溶出介質(zhì)中加入大鼠盲腸內(nèi)容物用于結(jié)腸靶向制劑的體外釋放度評價將比常規(guī)的釋放度評價方法更加準確。

2 體內(nèi)釋藥性評價

當篩選出理想的制劑處方，并且獲得理想的體外釋藥性評價數(shù)據(jù)后，可對制劑進一步進行體內(nèi)釋藥性評價。本文將OCDDS的體內(nèi)釋藥性評價方法分為動物體內(nèi)藥動學及組織分布評價、X射線衍射分析、γ-閃爍法分析、同位素標記技術、多層螺旋CT掃描技術、多光譜小動物活體成像技術等。

2.1 動物體內(nèi)藥動學及組織分布評價

豚鼠[17]、大鼠[18-21]、狗[22]和豬[23]等動物與人的胃腸道解剖條件和胃腸道菌群相似，常作為OCDDS實驗動物模型。體內(nèi)藥動學是研究靶向給藥系統(tǒng)給藥后體內(nèi)的血藥濃度變化及其與非靶向給藥系統(tǒng)間的差異，這是靶向給藥系統(tǒng)進入臨床的重要基礎之一。針對不同的藥物制劑，選擇不同的動物，通過檢測動物血藥濃度或者尿藥濃度繪制藥-時曲線，根據(jù)此曲線可獲得藥物制劑的有關參數(shù)（tmax、cmax、AUC等），可以了解藥物在體內(nèi)的吸收及代謝情況，也可以通過計算釋藥時滯、生物利用度等參數(shù)來評價藥物在胃腸道的釋放狀態(tài)。Shah N等[24]制備了基于丙烯酸樹脂-乙基纖維素包衣的甲硝唑結(jié)腸靶向微粒并研究了其在兔體內(nèi)的藥動學，實驗通過比較包衣與未包衣的甲硝唑微粒的藥動學參數(shù)來評價包衣微粒的結(jié)腸靶向性。結(jié)果表明，未包衣微粒的cmax在灌胃1 h之后出現(xiàn)，而包衣微粒在灌胃后4 h之內(nèi)都未檢測出藥物，tmax為7 h，cmax為（190±4.9）ng/mL，這就意味著包衣微粒具有結(jié)腸靶向釋藥特性。You YC等[20]用氫化可的松琥珀酸鈉（HSS）作為模型藥物，利用多糖水凝膠將其制備成pH敏感型結(jié)腸靶向釋放制劑（HSS-GEL），將正常的大鼠分為HSS和HSS-GEL組，比較兩組的藥動學差異。結(jié)果表明，HSS-GEL組相對于HSS組的AUC下降了58.21%（P＜0.01），cmax下降了70.78%（P＜0.01），說明藥物吸收入血的量顯著降低，與此同時也就降低了藥物的副作用。但是對于OCDDS，只繪制藥-時曲線顯然不夠，因為靶向給藥系統(tǒng)的靶向作用與緩釋作用特點，使其體內(nèi)藥動學研究比較特殊和困難，不論是血液還是器官的藥動學實驗數(shù)據(jù)，均不宜采用普通制劑的藥動學模型處理，并且這些藥動學參數(shù)均不能明確說明OCDDS制劑在胃腸道各部位轉(zhuǎn)運和停留時間及其在體內(nèi)崩解并且釋藥的準確部位。

體內(nèi)組織分布評價是靶向給藥系統(tǒng)的主要質(zhì)量指標，也是驗證其靶向作用的重要手段。對于治療結(jié)腸局部疾病的藥物，測定其局部藥物濃度具有直接的評價意義。Naeem M等[25]利用香豆素-6作為模型藥物，研究了其酶-pH雙重敏感型和pH敏感型結(jié)腸靶向納米粒在實驗動物體內(nèi)組織分布。在體內(nèi)定位釋放實驗中，在給予誘導大腸炎模型大鼠灌胃8 h后取出不同胃腸段（胃、小腸、盲腸和結(jié)腸），用乙醇-二甲基亞砜（DMSO）（1∶1，V/V）萃取并收集各部位內(nèi)容物，并利用生物發(fā)光檢測儀測定了各部位香豆素-6的含量。在布地奈德結(jié)腸靶向制劑的研究中，研究者應用組織勻漿法于灌胃后不同時間點將大鼠的胃、小腸、盲腸和結(jié)腸分別取出進行組織勻漿，測定了各部位在不同時間點布地奈德的含量[22，26]。Jin L等[18]也應用此法評價了酶-pH雙重敏感型氨基水楊酸結(jié)腸靶向制劑在不同時間點的藥物體內(nèi)組織分布。此方法可直接測定局部藥物濃度，但動物損耗量比較大。

2.2 X射線衍射分析

給制劑包裹不透射線的硫酸鋇，而后口服，經(jīng)X射線衍射分析，可實時監(jiān)測藥物制劑在胃腸道內(nèi)的轉(zhuǎn)運、開始和完成降解的時間與部位、分散情況等。Yassin AEB等[22]研究了5-氟尿嘧啶合并殼聚糖顆粒壓制而成的片劑的結(jié)腸靶向效果，該研究以比格犬作為實驗對象，經(jīng)X射線衍射分析，顯示殼聚糖顆粒可有效阻止上段胃腸道液對片劑的溶蝕，具有一定的結(jié)腸靶向效果。此外，Patel MM等[27]也利用X射線衍射分析驗證了茶堿結(jié)腸靶向片劑在家兔體內(nèi)的結(jié)腸靶向釋藥特性。

2.3 γ-閃爍法分析

γ-閃爍法是監(jiān)測藥物制劑在胃腸道內(nèi)轉(zhuǎn)運情況的理想方法，該分析方法是在對實驗動物等無侵入條件下進行的，可實時監(jiān)測制劑的胃排空時間、小腸轉(zhuǎn)運時間及滯留時間、崩解時間及部位，適合多種劑型胃腸道轉(zhuǎn)運情況的研究。該法一般將放射性標志物與藥物混合制成制劑，或先將穩(wěn)定同位素與藥物混合制成制劑再經(jīng)中子激發(fā)獲得放射性后，利用γ-閃爍照相跟蹤監(jiān)測。Sangalli ME等[28]以γ-閃爍法研究了安替比林片劑在胃腸道內(nèi)的轉(zhuǎn)運情況，結(jié)果顯示，所制備片劑于結(jié)腸部位發(fā)生崩解；McConnell EL等[29]利用γ-閃爍法監(jiān)測了Eudragit S100包衣茶堿微丸與直鏈淀粉-乙基纖維素包衣茶堿微丸在健康志愿者胃腸道內(nèi)的轉(zhuǎn)運情況，結(jié)果顯示，Eudragit S100包衣茶堿微丸主要在小腸內(nèi)開始崩解釋放藥物，而直鏈淀粉-乙基纖維素包衣茶堿微丸則主要在結(jié)腸內(nèi)開始崩解釋放藥物。γ-閃爍法能直接反映制劑的崩解情況和體內(nèi)的運行軌跡，但是這種方法不能夠進行藥物分布的定量分析。

2.4 同位素標記技術

同位素標記技術將放射性同位素用于藥物定位及定性、定量測定中，該法可以用來觀察胃的排空情況、小腸的轉(zhuǎn)運情況、制劑的崩解滯留部位以及其他相關情況等。一般將放射性同位素混入模型藥物，利用同位素跟蹤儀檢測藥物經(jīng)口服利用后在胃腸道的轉(zhuǎn)運情況。Mladenovska K等[30]用131I標記5-氨基水楊酸，在特定的時間點監(jiān)測5-氨基水楊酸結(jié)腸靶向微粒與水混懸液在2，4，6-三硝基苯磺酸（TNBS）誘導的結(jié)腸炎模型大鼠體內(nèi)的轉(zhuǎn)運情況。結(jié)果表明，5-氨基水楊酸結(jié)腸靶向微粒在結(jié)腸部位具有較高的生物利用度。劉曉華等[31]將紫草、丹皮、黃蓖提取、精制后制成微丸，選取經(jīng)特殊處理的果膠作為包衣材料，用氯化亞鉈注射液作為放射性內(nèi)標物，健康志愿者口服微丸后，用同位素跟蹤儀在30 min～23.5 h內(nèi)檢測體內(nèi)標記藥物運行情況。結(jié)果顯示，所研制的結(jié)腸靶向微丸有能力攜帶藥物穿過胃、小腸，傳送藥物到達結(jié)腸釋放，并在該部位維持較高濃度。

2.5 多層螺旋CT掃描技術

多層螺旋CT掃描技術是利用X線束，在信息采集過程中讓其掃描軌跡呈連續(xù)螺旋狀，這種新的掃描方式大大提高了掃描速度，對于OCDDS制劑的評價也具有很高的價值。謝興亮等[32]運用多層螺旋CT掃描技術評價了pH敏感雙層型苦參結(jié)腸靶向微丸的體內(nèi)釋藥行為。健康志愿者早晨空腹服用體內(nèi)試驗用包衣微丸約2 g，同時服用500～600 mL水，分別于服用后約1、5、10、24 h，運用多層螺旋CT機對其消化道各段進行斷層掃描（其中24 h時點應在第2天早晨志愿者排便前進行），掃描層厚2 mm，觀察微丸在腸道的分布及崩解情況。結(jié)果表明，該微丸在人體具有良好的結(jié)腸靶向釋藥性能，達到了試驗預期的目標；同時，該項研究還發(fā)現(xiàn)，以多層螺旋CT掃描技術進行檢測時，直徑約1 mm的微丸在消化道內(nèi)仍可獲得較為清晰的顯影，這為準確判斷微丸的釋藥情況提供了較為可靠的依據(jù)。另外，掃描圖上不同組織器官清晰顯影，為通過解剖位置判斷微丸在消化道中的分布提供了可靠的信息。相比于現(xiàn)有檢測技術，多層螺旋CT掃描技術具有一定的優(yōu)勢，預計在其他口服緩控釋制劑的體內(nèi)釋藥性評價方面也具有良好的應用前景。

2.6 多光譜小動物活體成像技術

多光譜小動物活體成像是基于可見光成像、X射線成像等技術的動物影像技術，具有無創(chuàng)、安全、分辨率高等優(yōu)點，可用于活體動物的動態(tài)觀察和相關指標檢測。Ma Y等[33]利用多光譜小動物活體成像技術監(jiān)測納米粒（NPs）以及用包衣NPs填裝的結(jié)腸靶向微膠囊（MCs）的體內(nèi)分布情況來研究其結(jié)腸靶向給藥的潛力。研究者將20只雌性小鼠分為兩組，分別給予熒光標記的NPs及MCs，在灌胃后0.5、2、5、8、24 h，將小鼠麻醉后進行多光譜活體成像。成像數(shù)據(jù)顯示，這種廣泛使用的結(jié)腸靶向制劑雖然可以增加納米粒在消化道的時滯從而達到藥物的局部釋放，但是缺乏結(jié)腸靶向的精確性?；谶@項技術的運用，該研究還指出，在評價口服結(jié)腸靶向制劑的時候應該注意研究其與胃腸道黏膜層的黏附作用，這是在體外研究中不能發(fā)現(xiàn)的。多光譜動物成像技術用于追蹤熒光標記的結(jié)腸靶向制劑為結(jié)腸給藥系統(tǒng)的體內(nèi)評價提供了一種有效的手段，并且在其他口服給藥系統(tǒng)的體內(nèi)評價中也具有相當廣闊的應用前景。

3 結(jié)論

驗證結(jié)腸靶向制劑能否達到預期的效果，關鍵是要建立科學、合理的體內(nèi)外釋藥性評價方法。遺憾的是，現(xiàn)有的OCDDS體內(nèi)外釋藥性評價方法還存在一定的局限性并且缺乏統(tǒng)一的標準。人體胃腸道的復雜環(huán)境以及OCDDS開發(fā)研究過程中不斷出現(xiàn)的新型輔料、新載體、新劑型、新釋藥機制都將會增加體內(nèi)外釋藥性評價的難度。因此，在相關研究過程中應該充分考慮所涉及制劑的各方面特性，針對不同的制劑及研究目的采用適當?shù)姆椒ǎ⑶冶M可能地聯(lián)合應用多種評價方法綜合進行考察。探索建立新的、完善的OCDDS體內(nèi)外釋藥性評價體系是今后進一步研究的方向。

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