制備卡鉑緩釋微粒的材料及應用研究進展Δ

王瑤，楊軍星，宋立杰，趙楚翹，王博蔚，劉志輝#（.吉林大學口腔醫(yī)院修復科，長春300；.吉林大學第二醫(yī)院婦產(chǎn)科，長春300）

制備卡鉑緩釋微粒的材料及應用研究進展Δ

王瑤1＊，楊軍星1，宋立杰1，趙楚翹1，王博蔚2，劉志輝1#（1.吉林大學口腔醫(yī)院修復科，長春130021；2.吉林大學第二醫(yī)院婦產(chǎn)科，長春130021）

目的：為選擇制備卡鉑緩釋微粒的材料提供參考。方法：以“卡鉑”“緩釋”“微?！薄癈arboplatin”“Release”“Microparticle”等為關鍵詞，組合查詢1997年1月－2017年4月在中國知網(wǎng)、PubMed、Web of Science、Elsevier等數(shù)據(jù)庫中的相關文獻，對常用的制備卡鉑緩釋微粒的材料特點、制備方法及國內(nèi)外相關研究等方面進行綜述。結果與結論：共檢索到相關文獻193篇，其中有效文獻26篇。常用的制備卡鉑緩釋微粒的材料有聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）、聚己內(nèi)酯（PCL）、明膠、海藻酸鹽/殼聚糖及其他材料。PLGA的降解時間可通過改變丙交酯和乙交酯的比例使其從幾天變到幾年，可通過更復雜的表面修飾使PLGA微粒的靶向性更強、到達靶器官的藥物濃度更高。但PLGA的制備方法目前難以應用于大規(guī)模的生產(chǎn)，其重現(xiàn)性和穩(wěn)定性還有待提高。PCL不僅可主動和被動地靶向腫瘤組織，而且能避免卡鉑給藥的溶血副作用。但PCL目前的研究均是在體外及動物體內(nèi)進行，進入人體的研究相對較少。明膠材料的優(yōu)點包括易乳化、水溶性、成膜、彈性和天然可生物降解，然而其微粒普遍表現(xiàn)出突釋現(xiàn)象，想要制備出緩釋性能更好的傳遞系統(tǒng)，需要與其他材料聯(lián)合應用。海藻酸鈉/殼聚糖微粒能有效地保留高分子的生物活性，作為負載各種藥劑及食品抗菌劑的包埋材料在醫(yī)藥、食品工業(yè)和化妝品等領域中具有良好的應用前景。但對于卡鉑的包載，其受到氯離子的影響，包封率較低。雖然每種緩釋材料的特性不同，對卡鉑的包載程度不一，但制備出的緩釋微粒均比卡鉑溶液具有更穩(wěn)定的化學性質(zhì)、更長的緩釋時間、更強的靶向作用以及更低的全身毒性。今后應從卡鉑緩釋微粒載藥量和包封率的進一步提高、藥物釋放速率及緩釋時間的精確控制、緩釋體系的表面改性及多種緩釋體系的聯(lián)合應用等方面進行深入研究。

卡鉑；緩釋；微粒；材料

卡鉑屬第二代鉑類抗瘤藥，其作用機制主要是引起DNA鏈間及鏈內(nèi)交聯(lián)，干擾DNA分子，抑制細胞DNA合成。其主要作用于DNA的鳥嘌呤的N-7和O-6原子，產(chǎn)生細胞毒作用，進而導致細胞凋亡。因卡鉑具有抗瘤譜廣、與其他抗瘤藥無交叉耐藥性、易溶解、使用方便等優(yōu)點，因此在臨床上常被用于治療小細胞肺癌、頭頸部鱗癌、卵巢癌等。目前臨床使用的卡鉑劑型為注射劑，用藥后出現(xiàn)耳毒性、骨髓抑制及溶血等毒副作用，嚴重影響了患者的治療效果和生活質(zhì)量。為了克服以上不足，研究人員對新的藥物劑型及其制備材料進行了大量的探索，研制出具有靶向性、長效、緩釋效果的卡鉑緩釋微粒[1-2]。筆者以“卡鉑”“緩釋”“微?！薄癈arboplatin”“Release”“Microparticle”等為關鍵詞，組合查詢1997年1月－2017年4月在中國知網(wǎng)、PubMed、Web of Science、Elsevier等數(shù)據(jù)庫中的相關文獻。結果，共檢索到相關文獻193篇，其中有效文獻26篇。現(xiàn)從常用的制備卡鉑緩釋微粒的材料特點、制備方法及國內(nèi)外相關研究等方面進行綜述，以期為選擇制備卡鉑緩釋微粒的材料提供參考。

1 聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）微粒

1.1 PLGA材料的特點

PLGA是由乳酸和羥基乙酸兩種單體隨機聚合而成的高分子聚合物。因為具有生物降解性、生物相容性、非免疫原性、增強藥物穩(wěn)定性等特點，PLGA被美國FDA批準用于生物醫(yī)學[3]。PLGA體內(nèi)的降解速率與聚合物中羥基乙酸和乳酸的摩爾比、結晶度、聚合物相對分子量等相關。所以，通過調(diào)節(jié)PLGA的相對分子量或乳酸和羥基乙酸的摩爾比，即可改變其降解時間。因此，PLGA成為一種被廣泛應用的藥物載體[4]。

1.2 PLGA微粒的制備方法

PLGA微粒的常用制備方法有溶劑揮發(fā)法、微粒沉淀法以及噴霧干燥法等。在包載抗腫瘤藥的過程中，可以利用腫瘤細胞表面的特異性配體或高表達的受體對微粒進行適當修飾，制成主動靶向載體，使其直接作用于腫瘤組織，從而減小對正常組織的損傷。目前應用較多的修飾方法有兩種：一是在微粒表面應用受體來介導，如葉酸受體、表皮生長因子受體[5]、轉鐵蛋白受體[6]等；二是利用細胞表面糖蛋白或膜多糖在細胞之間相互識別的特性，用有機分子或多糖在微粒表面進行修飾，從而增強微粒對某些靶細胞的親和力[7-8]。

1.3 載有卡鉑的PLGA微粒的應用

Sadhukha T等[9]利用雙重乳液溶劑蒸發(fā)法制備PLGA微粒，將卡鉑遞送至腫瘤細胞，可以達到7 d連續(xù)釋放。與卡鉑溶液比較，包封的卡鉑在人肺癌A549細胞和卵巢癌MA148細胞中的攝取量更高。體外毒性試驗表明，與卡鉑溶液比較，卡鉑微粒使卡鉑的毒性顯著降低。Jose S等[10]的研究表明，表面經(jīng)過修飾的PLGA微粒使卡鉑的濃度明顯增加，包載的卡鉑可持續(xù)釋放超過48 h。Ji J等[11]設計了一種獨特的葉酸偶聯(lián)殼聚糖包被的PLGA微粒，葉酸在微粒的表面對宮頸癌細胞有獨特的配體-受體識別能力，使微粒的細胞攝取能力及靶向能力更強，從而提高了封裝的卡鉑的治療效果。

與卡鉑溶液比較，PLGA制備的卡鉑微粒對腫瘤的攝取量更高、靶向性更強，進而可以提高治療效果。但是，目前的研究幾乎都處于細胞實驗或者初步的體內(nèi)實驗階段，并且制備PLGA微粒的方法大多數(shù)都難以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。所以，今后需進一步研究出能重復的、相對穩(wěn)定的制備工藝，并進行更多的體內(nèi)研究。

2 聚己內(nèi)酯（PCL）微粒

2.1 PCL材料的特點

PCL是一種人工合成的聚酯類生物高分子材料，是美國FDA批準的生物可降解的聚酯聚合物。PCL的結晶性較強、降解緩慢，在體內(nèi)降解過程分為兩個階段：第一階段，分子量不斷下降，但材料并不發(fā)生形變或失重；第二階段，當分子量降低到一定量后，材料開始變形降解成碎片同時失重，最終被機體吸收和排泄，而不蓄積于體內(nèi)。因此，PCL可作為藥物釋放載體材料應用于體內(nèi)，用于包封各種藥物（親水和疏水），其官能團還可與其他聚合物制備共聚物用于靶向藥物的遞送和控釋。

2.2 PCL微粒的制備方法

PCL微粒的常用制備方法包括化學結合法、物理包裹法和靜電作用法。其中，化學結合法是在兩親性聚合物的疏水鏈段引入可反應性的官能團，然后在一定條件下與藥物分子發(fā)生化學反應，將藥物以共價結合的方式固定在聚合物上，進而有效地控制藥物的釋放速度[12-13]。物理包裹法包括直接溶解法、透析法、乳化法、溶劑澆鑄法、冷凍干燥法。靜電作用法是利用藥物與帶相反電荷的聚合物通過靜電作用制備微粒[14]。

2.3 載有卡鉑的PCL微粒的應用

Karanam V等[15]制備了負載卡鉑的PCL微粒，表征納米顆粒的尺寸、形狀及體外藥物釋放曲線，并研究其在人神經(jīng)膠質(zhì)瘤U-87MG細胞中的體外細胞攝取和細胞毒性。結果表明，微粒粒徑范圍在（23.77±1.37）～（96.73±2.79）nm之間；藥物釋放遵循兩相模式，初始爆發(fā)釋放，后持續(xù)釋放10 h；載有卡鉑的PCL納米顆粒比卡鉑溶液對人神經(jīng)膠質(zhì)瘤U-87MG細胞具有更大毒性。Lee RS等[16]研究了異丙基丙烯酰胺-嵌段-聚（ε-己內(nèi)酯）微粒，結果表明，與卡鉑溶液比較，微粒粒徑包載的卡鉑在37℃比25℃釋放得更慢；生物成像顯示藥物在肺組織中有顯著積累，在心和腎組織中的積累明顯減少，表明載藥微粒具有相對較低的毒性。Alex AT等[17]制備了包載卡鉑的PCL微粒，用于鼻內(nèi)施用治療神經(jīng)膠質(zhì)瘤。結果表明，與卡鉑溶液比較，卡鉑微粒對人膠質(zhì)瘤LN-299細胞有更大的細胞毒性，鼻內(nèi)吸收效果也更佳。

PCL作為一種理想的載體材料，實現(xiàn)了藥物的控釋和緩釋，但其降解速度快、親水性差。今后PCL的研究重點是通過共聚、接枝、嵌段、共混等方法引入其他的大分子，以改善PCL的機械強度、熔點、生物降解性能等。

3 明膠微粒

3.1 明膠材料的特點

明膠是由動物的皮、骨、韌帶等含有的膠原蛋白經(jīng)部分水解后得到的高分子多肽類高聚物。明膠具有水溶性好、易乳化、可食用、自然可生物降解等優(yōu)點，作為藥物載體材料被廣泛應用。

3.2 明膠微粒的制備方法

明膠微粒只能從明膠材料本身制備而成，其制備方法主要有物理化學法（如噴霧干燥法、冷凍干燥法、單凝聚法、復凝聚法、乳化法等）和化學交聯(lián)法（如噴霧交聯(lián)、乳化交聯(lián)等）。物理方法主要是通過溶劑蒸發(fā)、降低溫度、超聲攪拌或加入另一種聚合物等方法，使明膠析出形成微球?；瘜W交聯(lián)主要是通過噴嘴把熱明膠溶液直接噴入交聯(lián)劑中，形成的液滴瞬間被交聯(lián)、固化成微球。

3.3 載有卡鉑的明膠微粒的應用

Harsha S等[18]利用噴霧干燥法制備卡鉑明膠微粒，其粒徑為14.7 μm，負載量和產(chǎn)率分別為（72±0.4）%和（88±0.2）%；體外釋放遵循Peppas模型，12 h能釋放99.3%的卡鉑，而對于卡鉑溶液來說該值在0.5 h內(nèi)即達到92.4%；體內(nèi)試驗表明，卡鉑微球主要分布于肺組織中，可以用于肺癌的靶向傳遞。Makharza S等[19]利用非共價相互作用制備出包載卡鉑的氧化石墨烯-明膠納米顆粒，用于治療人神經(jīng)母細胞瘤。結果表明，納米骨架在生理介質(zhì)中具有高穩(wěn)定性和分散性，可以增強卡鉑在人神經(jīng)母細胞瘤細胞中的抗瘤活性。

明膠微粒把明膠的優(yōu)異性質(zhì)和微粒的良好性能相互結合，充分發(fā)揮了明膠的吸附和釋放功能。但噴霧法需要較高的溫度，而且大部分方法制備出的微粒存在突釋現(xiàn)象，故明膠微粒的制備方法和性能需進一步改進。

4 海藻酸鹽/殼聚糖微粒

4.1 海藻酸鹽/殼聚糖材料的特點

殼聚糖是一種聚陽離子天然多糖，無毒，有良好生物相容性、成膜性和廣譜抗菌性，能與多糖聚陰離子形成聚電解質(zhì)復合物，可用于制備微?；蛭⒛襕20]。海藻酸鈉是一種水溶性聚陰離子多糖，通過鈣離子誘導可獲得凝膠化的微粒[21]；可與殼聚糖通過陰陽離子的靜電吸引生成聚電解質(zhì)復合微粒，生成的凝膠表現(xiàn)出不同的親水或疏水性，以及在不同介質(zhì)環(huán)境中的膨脹或收縮能力[22]。利用這些特性，可將海藻酸鹽/殼聚糖用作藥物、蛋白質(zhì)的載體，進行藥物遞送和細胞封裝，從而提高藥物或蛋白質(zhì)成分的穩(wěn)定性，并延長其持續(xù)有效的時間。

4.2 海藻酸鹽/殼聚糖微粒的制備方法

離子凝膠法和乳化法是制備海藻酸鈉/殼聚糖微粒的常用方法。其中，離子凝膠法制備條件溫和，可用于化學性質(zhì)不穩(wěn)定的活性物質(zhì)的包載，制得微粒的粒徑從幾十到幾百納米不等。采用乳化法制備的載藥納米乳液，在用于包載水難溶性藥物時載藥量大，并且能增強藥物生物利用度和藥物穩(wěn)定性。與離子凝膠法比較，乳化法更易實現(xiàn)工業(yè)化。

4.3 載有卡鉑的海藻酸鹽/殼聚糖微粒的應用

Nanjwade BK等[23]利用離子凝膠技術制備了海藻酸鈉/殼聚糖微粒，并探究其包封率、負載能力、外釋放模式和靶向效率。結果表明，卡鉑溶液體外釋放時間為3 h，而卡鉑微粒的體外釋放時間達到12 h以上。將藥物于胃腸道外施用于小鼠，結果表明，在肝、肺、脾等組織中，卡鉑溶液存在的藥物劑量比卡鉑微粒的藥物劑量高、毒性大。

海藻酸鈉/殼聚糖微粒具有優(yōu)良的物理性能。離子凝膠法和乳化法制得的載藥微粒，制備過程溫和，能有效地保留高分子的生物活性。對卡鉑的包載也表明，海藻酸鈉/殼聚糖微?？奢^好地保存藥物的生物活性，延長藥物的體外釋放時間。

5 載有卡鉑的其他材料微粒的制備及應用

目前開發(fā)的制備微粒的材料還有很多，如聚合物類、氨基酸類、多糖類、蛋白質(zhì)類等，其中很多都被應用于卡鉑的包載。Ahmed F等[24]利用乳鐵蛋白和轉鐵蛋白制備了載有卡鉑的蛋白微粒，用于治療視網(wǎng)膜母細胞瘤。結果表明，與卡鉑溶液比較，卡鉑微?？杀灰暰W(wǎng)膜母細胞瘤細胞更好地攝取。Arlt M等[25]通過碳基載體傳遞卡鉑，結果表明其在體內(nèi)14 d的持續(xù)釋放可高達68%，5 μg/mL載卡鉑的碳基即可與50 μg/mL的卡鉑溶液對DV145細胞表現(xiàn)出同等誘導凋亡能力。

6 結語

隨著研究人員對緩釋材料的不斷深入研究，每種緩釋材料的優(yōu)越性和缺陷性也逐漸顯現(xiàn)。如，PLGA的降解時間可通過改變丙交酯和乙交酯的比例使其從幾天變到幾年，可通過更復雜的表面修飾使PLGA微粒的靶向性更強[26]，到達靶器官的藥物濃度更高。但PLGA的制備方法目前難以應用于大規(guī)模的生產(chǎn)，其重現(xiàn)性和穩(wěn)定性還有待提高。PCL不僅可主動和被動地靶向腫瘤組織，而且能避免卡鉑給藥的一項重要副作用，即溶血。但PCL目前的研究均是在體外及動物體內(nèi)進行，進入人體的研究相對較少。明膠材料的優(yōu)點包括易乳化、水溶性、成膜、彈性和天然可生物降解，然而其微粒普遍表現(xiàn)出突釋現(xiàn)象，想要制備出緩釋性能更好的傳遞系統(tǒng)，需要與其他材料聯(lián)合應用。海藻酸鈉/殼聚糖微粒能有效地保留高分子的生物活性，作為負載各種藥劑及食品抗菌劑的包埋材料在醫(yī)藥、食品工業(yè)和化妝品等領域中具有良好的應用前景。但其對于卡鉑的包載，受到氯離子的影響，包封率較低。綜上，雖然每種緩釋材料的特性不同，對卡鉑的包載程度不一，但制備出的緩釋微粒均比卡鉑溶液具有更穩(wěn)定的化學性質(zhì)、更長的緩釋時間、更強的靶向作用以及更低的全身毒性。

今后應從卡鉑緩釋微粒載藥量和包封率的進一步提高、藥物釋放速率及緩釋時間的精確控制、緩釋體系的表面改性及多種緩釋體系的聯(lián)合應用等方面進行深入研究。

[1]Stroh M，Zimmer JP，Duda DG，et al.Quantum dotsspectrallydistinguishmultiplespecies within the tumor milieu in vivo[J].Nat Med，2005，11（6）：678-682.

[2]Kaul G，Amiji M.Tumor-targeted gene delivery usingpoly（ethyleneglycol）-modifiedgelatin nanoparticles：in vitro and in vivo studies[J].Pharm Res，2005，22（6）：951-961.

[3]Menon JU，Ravikumar P，Pise A，et al.Polymeric nanop-articles for pulmonary protein and DNA delivery[J].ActaBiomaterialia，2014，10（6）：2643-2652.

[4]Uskokovic D，Stevanovic M.Poly（lactide-coglycolide）-based micro and nanoparticles for thecontrolleddrugdeliveryofvitamins[J].Curr Nanosci，2009，5（1）：1-14.

[5]Wang Y，Liu P，Qiu L，et al.Toxicity and therapy of cisplatin-loaded EGF modified mPEG-PLGAPLL nanoparticles for SKOV3 cancer in mice[J].Biomaterials，2013，34（16）：4068-4077.

[6]Zheng Y，Yu B，Weecharangsan W，et al.Transferrin-conjugated lipid-coated PLGA nanoparticles fortargeteddeliveryofaromataseinhibitor 7α-APTADDtobreastcancercells[J].IntJ Pharm，2010，390（2）：234-241.

[7]Wang G，Yu B，Wu Y，et al.Controlled preparation and antitumor efficacy of vitamin E TPGS-functionalized PLGA nanoparticles for delivery of paclitaxel[J].Int J Pharm，2013，446（1/2）：24-33.

[8]Chakravarthi SS，Robinson DH.Enhanced cellular association of paclitaxel delivered in chitosan-PLGA particles[J].Int J Pharm，2011，409（1/2）：111-120.

[9]SadhukhaT，PrabhaS.Encapsulationin nanoparticles improves anti-cancer efficacy of carboplatin[J].AAPS Pharm Sci Tech，2014，15（4）：1029-1038.

[10]JoseS，JunaBC，CinuTA，etal.Carboplatin loaded surface modified PLGA nanoparticles：optimization，characterization，and in vivo brain targeting studies[J].Colloid Surface B，2016，doi：10.1016/j.colsurfb.2016.02.026.

[11]Ji J，Zuo P，Wang YL.Enhanced antiproliferative effect of carboplatin in cervical cancer cellsutilizingfolate-graftedpolymeric nanoparticles[J].Nanoscale Res Lett，2015，doi：10.1186/s11671-015-1162-2.

[12]Shahin M，Lavasanifar A.Novel self-associatingpoly（ethyleneoxide）-b-poly（ε-caprolactone）based drug conjugates and nano-containers for paclitaxel delivery[J].Int J Pharm，2010，389（1/2）：213-222.

[13]Hu X，Liu S，Huang Y，et al.Biodegradable block copolymer-doxorubicin conjugates via different linkages：preparation，characterization，andin vitro evaluation[J].Biomacromolecules，2010，11（8）：2094-2102.

[14]Yue X，Qiao Y，Qiao N，et al.Amphiphilic methoxy poly（ethylene glycol）-b-poly（ε-caprolactone）-b-poly（2-dimethylaminoethylmethacrylate）cationic copolymer nan-oparticles as a vector for gene and drug delivery[J].Biomacromolecules，2010，11（9）：2306-2312.

[15]Karanam V，Marslin G，Krishnamoorthy B，et al.Poly（ε-caprolactone）nanoparticles of carboplatin：preparation，characterization and in vitro cytotoxicity evaluation in U-87 MG cell lines[J].Colloid Surface B，2015，130（1）：48-52.

[16]Lee RS，Lin CH，Aljuffali IA，et al.Passive targeting of thermosensitive diblock copolymer micelles to the lungs：synthesis and characterization of poly（N-isopropylacrylamide）-block-poly（ε-caprolactone）[J].J Nanobiotechnol，2015，doi：10.1186/s12951-015-0103-7.

[17]Alex AT，Joseph A，Shavi G，et al.Development andevaluationofcarboplatin-loadedPCL nanoparticles for intranasal delivery[J].Drug Deliv，2016，23（7）：2144-2153.

[18]Harsha S，Al-Khars M，Al-Hassan M，et al.Pharmacokineticsandtissuedistributionofspraydriedcarboplatinmicrospheres：lungtargeting via intravenous route[J].Arch Pharm Res，2014，37（3）：352-360.

[19]Makharza S，Vittorio O，Cirillo G，et al.Graphene oxide-gelatin nanohybrids as functional tools for enhanced carboplatin activity in neuroblastoma cells[J].Pharm Res，2015，32（6）：2132-2143.

[20]李志宏，梁國雷，關靜，等.1，2-苯并異噻唑啉-3-酮-殼聚糖緩釋微球的制備及其性能研究[J].化工新型材料，2015，43（6）：77-79.

[21]Mladenovska K，Cruaud O，Richomme P，et al.5-ASA loaded chitosan-Ca-alginate microparticles：preparationandphysicochemicalcharacterization[J].Int J Pharm，2007，345（1/2）：59-69.

[22]李潔，朱紅娜，周莉莉，等.海藻酸鹽-殼聚糖復合微/納米凝膠研究進展[J].化學研究，2013，24（2）：207-211.

[23]Nanjwade BK，Singh J，Parikh KA，et al.Preparation and evaluation of carboplatin biodegradable polymeric nano-particles[J].Int J Pharm，2010，385（1/2）：176-180.

[24]Ahmed F，Ali MJ，Kondapi AK.Carboplatin loaded protein nanoparticles exhibit improve anti-proliferativeactivityinretinoblastomacells[J].Int J Biol Macromol，2014，70（1）：572-582.

[25]Arlt M，Haase D，Hampel S，et al.Delivery of carboplatin by carbon-based nanocontainers mediatesincreasedcancercelldeath[J].Nanotechnology，2010，doi：10.1088/0957-4484/21/33/335101.

[26]應懿，周世文，湯建林，等.卡鉑微囊的制備及其在小鼠體內(nèi)的組織分布[J].中國藥房，2007，18（1）：28-30.

R943

A

1001-0408（2017）34-4882-04

DOI10.6039/j.issn.1001-0408.2017.34.34

吉林省科技發(fā)展計劃項目（No.20140311088YY、20150204004YY、201603028YY）；長春市科技計劃項目（No.14KG049、16ss12）

＊碩士研究生。研究方向：口腔頜面部組織工程骨研究。E-mail：1370574862@qq.com

#通信作者：教授，博士生導師，博士。研究方向：口腔頜面部組織工程骨研究。E-mail：liuzhihui1975@sina.com

2017-03-27

2017-07-20）

（編輯：余慶華）