內(nèi)耳鼓室內(nèi)給藥新劑型研究進展

蔣鴻彭炳新馬秋燕張靜魯泊宏林華慶*

1廣東藥科大學(xué)/廣東省藥物新劑型重點實驗室(廣州510006)

2中山大學(xué)新華學(xué)院（廣州510520）

目前內(nèi)耳疾病治療包括全身和局部給藥，內(nèi)耳給藥方式的特點[1]見表1。傳統(tǒng)全身給藥方式（口服、靜脈注射）存在的主要問題：首先是血-迷路(BLB)屏障使藥物很難在內(nèi)耳達到有效治療濃度，其次是明顯的全身副作用。相比全身給藥，局部給藥具有明顯的優(yōu)勢：①目的性強，藥物靶向性好；②降低藥物對全身的不良反應(yīng)；③藥物避開血-迷路屏障直接進入內(nèi)耳；④內(nèi)耳內(nèi)、外淋巴液的有效藥物濃度較高[2-4]。內(nèi)耳局部給藥主要分成兩類：鼓室內(nèi)給藥（藥物注射至中耳）；耳蝸內(nèi)或前庭給藥（藥物直接注射至內(nèi)耳）。相比耳蝸內(nèi)給藥，鼓室內(nèi)給藥比較溫和，對內(nèi)耳的損傷程度較低，相對比較安全[1]。

鼓室給藥的原理是利用中耳作為藥物儲庫，藥物經(jīng)過圓窗膜途徑滲透進入耳蝸鼓階外淋巴液中，然后擴散至整個內(nèi)耳間隙[5]，見圖1。內(nèi)耳由膜迷路和骨迷路組成，外淋巴液充滿于膜迷路和骨迷路之間，內(nèi)淋巴液充滿于膜迷路內(nèi)。內(nèi)淋巴液與外淋巴液相隔，自成一封閉液體循環(huán)系統(tǒng)[6]，雖然內(nèi)耳內(nèi)外淋巴在結(jié)構(gòu)上是相隔的，有屏障存在，但機體任何組織之間是相通的，有些物質(zhì)可從內(nèi)（外）淋巴進入外（內(nèi)）淋巴，藥物經(jīng)圓窗膜途徑滲透進外淋巴液中，再擴散至內(nèi)淋巴液中。內(nèi)耳局部給藥載體可分為非基因和基因載體，主要包括原位凝膠載體、納米粒載體、病毒載體等，在內(nèi)耳基因治療中后兩種載體能將目的片段基因?qū)雰?nèi)耳[7]。現(xiàn)將經(jīng)圓窗膜內(nèi)耳給藥轉(zhuǎn)運機理及內(nèi)耳局部給藥新劑型的相關(guān)研究綜述如下。

圖1 藥物通過圓窗膜途徑由中耳進入內(nèi)耳過程及內(nèi)耳的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 The routes of drug through the round window membrane from the middle ear to the inner ear and the structure of the inner ear[5]

1 納米給藥系統(tǒng)跨內(nèi)耳圓窗膜轉(zhuǎn)運機理

張麗萍等[8,9]系統(tǒng)地研究納米?？缭綀A窗膜的轉(zhuǎn)運路徑，制備香豆素-6標記的聚乳酸羥基乙酸（PLGA）納米粒，研究納米粒在圓窗膜的通透性及轉(zhuǎn)運機制。給豚鼠鼓室注射PLGA納米粒30min后，豚鼠圓窗膜中發(fā)現(xiàn)大量的內(nèi)吞與胞吐小泡，PLGA納米?？缭綀A窗膜主要通過巨胞飲作用和小窩蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞途徑內(nèi)化，內(nèi)吞進入細胞的納米粒進行囊泡轉(zhuǎn)運，與不同的細胞器作用，經(jīng)溶酶體和/或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)/高爾基體介導(dǎo)納米粒的胞吐釋放；研究還制備載香豆素-6的殼聚糖納米粒，觀察給豚鼠鼓室注射殼聚糖后的圓窗膜，表明殼聚糖納米粒可以跨細胞和細胞旁路兩種方式進入圓窗膜。該研究首次直觀證明納米粒圓窗膜中的轉(zhuǎn)運機理，為納米粒載體的優(yōu)化提供指導(dǎo)。

2 納米載體

2.1 PLGA納米粒

聚乳酸-羥基乙酸共聚物由乳酸及羥基乙酸單體隨機聚合形成，是一種帶負電、生物可降解的高分子共聚物，具有良好的生物相容性、降解可控性[10]和降解產(chǎn)物無毒[11]等特點，已被美國FDA批準作為藥用輔料使用。Cai H等[12]考察于豚鼠內(nèi)耳鼓室注射給藥，研究表明PLGA可攜帶單一藥物或復(fù)方藥物經(jīng)圓窗膜途徑進入外淋巴液中，并顯著提高包封藥物的生物利用度。

2.2 脂質(zhì)納米囊

脂質(zhì)納米膠囊具有由剛性殼包圍的親脂性液體核，主要成分是水、親水性表面活性劑(如溶質(zhì)醇、吐溫)、磷脂、油，通常還含氯化鈉，為粒徑小于100 nm、粒徑尺寸窄分布的亞微米分散體[13]。Rudolf G等[14]在成年小鼠內(nèi)耳的旋轉(zhuǎn)細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中，由LNCs包封的咯利普蘭具有很好的藥物釋放效應(yīng)，防止由順鉑在成年小鼠內(nèi)耳中引起的細胞凋亡。

2.3 聚合物囊泡

聚合體使用兩親性合成嵌段共聚物制備聚合物囊泡以形成囊泡膜，其半徑一般在50-1000nm之間,它們具有親水性表面和疏水性核，因此在水溶液中易包封疏水性藥物。Kim DK等[15]將聚（2-羥乙基天冬酰胺）（PHEA）聚合物囊泡應(yīng)用于內(nèi)耳局部給藥系統(tǒng)，研究將同樣數(shù)量的熒光染料尼羅紅以兩種方式注入小鼠中耳，分別裝載至PHEA聚合物、稀釋在乙醇中。結(jié)果表明：PHEA納米粒裝載的熒光染料對內(nèi)耳的滲透性優(yōu)于非納米粒裝載的熒光染料，更易進入內(nèi)耳器官柯蒂氏器。

2.4 超順磁性納米粒

磁性納米粒將磁性物質(zhì)包載于納米粒中，在體外磁場作用下，將載藥微粒在體內(nèi)定向移動、定位濃集，從而富集于病變部位發(fā)揮療效。它可用作磁共振成像(MRI)造影劑；還能作為藥物磁靶向載體,將藥物有目的地遞送至靶向病變部位，從而提高藥物的生物利用度[16]。Lafond等[17]用氧化鐵磁性納米粒負載潑尼松龍遞送至大鼠耳蝸，考察大鼠中耳組織顳骨病理學(xué)變化。研究證實氧化鐵磁性納米?？梢宰鳛楣氖医o藥的給藥載體，而不會對中耳局部組織造成有害影響。

表1 三種不同內(nèi)耳給藥方式的特點比較[1]Table 1 Three main different strategies comparison in inner ear drug delivery[1]

2.5 牛血清白蛋白納米粒

血清白蛋白具有可生物降解、生物相容性好、緩釋性等特點，可作為理想的藥物載體[18]。Yu Z等[19]采用脫溶劑法制備牛血清白蛋白納米粒(BSA-NP)，然后進行熱變性。研究證實熱變性納米粒具有良好的細胞相容性，納米?？梢哉掣讲B透豚鼠圓窗膜；裝載羅丹明B藥物的BSA-NPs顯示出優(yōu)良釋藥曲線并可以粘附在骨螺旋板上。由于熱變性BSA-NPs體積小、生物相容性好、載藥量大、控釋性優(yōu)良，可用于局部給藥治療內(nèi)耳疾病。然而白蛋白作為藥物載體也有不足之處，如人血清白蛋白來源有限，而注射牛血清白蛋白會有輕度的免疫反應(yīng)，并且白蛋白易變性等[18,20]。

2.6 脂質(zhì)體

脂質(zhì)體是將藥物包封在類脂質(zhì)雙分子層中所形成的微型泡囊體,能與細胞膜融合進入內(nèi)耳細胞釋放藥物后自動降解，具有無毒性、生物相容性好等特點[21,22]。Hou S等[23]設(shè)計脂質(zhì)體系統(tǒng)來裝載水溶性藥物二甲胺四環(huán)素。研究人員使用線粒體為靶標的四肽SS-31來修飾脂質(zhì)體的表面。研究結(jié)果闡釋了在斑馬魚模型中，長期接觸慶大霉素情況下，SS-31修飾、裝載二甲胺四環(huán)素脂質(zhì)體能夠顯著的增加毛細胞存活率。實驗設(shè)計的藥物能夠維持毛細胞轉(zhuǎn)導(dǎo)通道的活性，并且因此不會導(dǎo)致慶大霉素吸收任何的改變。研究還指出脂質(zhì)體的保護效應(yīng)是通過調(diào)節(jié)與細胞死亡相關(guān)的靶標來實現(xiàn)。研究表明，新的SS-31修飾脂質(zhì)體能夠改善二甲胺四環(huán)素對藥物誘導(dǎo)聽力損失的保護作用。

2.7 介孔二氧化硅納米粒

介孔二氧化硅是一種孔徑在2-50nm之間的多孔無機高分子材料，常用作無機納米藥物載體，具備比表面積大、生物相容性好、孔道均勻、孔容和孔徑可調(diào)節(jié)等優(yōu)點，并由于其表面硅羥基豐富而能進行表面修飾，還能偶聯(lián)配體提高其靶向性[24]。Schmidt N等[25]研究將腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）負載于直徑約小于100nm的介孔二氧化硅納米粒中，檢測該無機納米粒載體遞送神經(jīng)營養(yǎng)因子的有效性。當(dāng)納米粒表面經(jīng)氨基基團修飾后，介孔二氧化硅納米粒能夠持續(xù)釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子80天。

3 智能溫敏凝膠載體

溫敏型凝膠具有溶液劑和凝膠劑的特性，給藥以溶液態(tài)后于用藥部位發(fā)生相轉(zhuǎn)化，形成半固體凝膠態(tài)，延長藥物在用藥部位的滯留時間，達到緩釋及增加生物利用度等作用。常用溫敏型原位凝膠的基質(zhì)主要是殼聚糖和泊洛沙姆兩大類[26]。

3.1 殼聚糖

殼聚糖(chitosan,CS)是制備溫敏型原位凝膠最常用的材料。殼聚糖不具有溫敏凝膠性能，而在其骨架上如連接帶有異電荷的甘油磷酸鈉，中和形成殼聚糖甘油磷酸鈉溫敏凝膠，即獲得顯著的溫敏性能[27]。Murillo-Cuesta S等[28]采用CS/β-GP作為內(nèi)耳給藥載體，分別比較鼓膜造口術(shù)與鼓膜注射遞送藥物至小鼠內(nèi)耳的方法。結(jié)果顯示兩種給藥方法都適合輸送藥物至小鼠中耳，與鼓膜造口術(shù)給藥相比，鼓室注射被證明侵入性更小。殼聚糖納米粒能提高藥物的穩(wěn)定性、增加藥物的靶向性及生物利用度等，已廣泛用于如通過包載對比劑生物成像以及抗生素、蛋白質(zhì)或肽、基因、生長因子遞送等[29]。

3.2 泊洛沙姆

溫敏凝膠基質(zhì)中代表性輔料有泊洛沙姆407（P407）、泊洛沙姆188（P188）等。在24～25℃下，濃度20%的P407溶液就能形成凝膠，需將膠凝溫度調(diào)至生理溫度時，可加適量的P188，此時凝膠在室溫下呈液態(tài)，注射進入中耳腔后經(jīng)生理溫度的刺激，迅速發(fā)生相變形成半固體狀態(tài)的凝膠，從而與圓窗膜的接觸時間延長，達到局部給藥及藥物緩釋的效果。凝膠可通過生物降解或經(jīng)咽鼓管排出的方式清除，所以P407可用于內(nèi)耳局部短時間緩釋給藥的載體[30]。

Honeder C等[31]以豚鼠為模型，研究鼓室注射曲安奈德P407水凝膠的藥動學(xué)特征和耐受性，體內(nèi)釋放動力學(xué)曲線顯示豚鼠內(nèi)耳外淋巴液中呈現(xiàn)很高的初始藥物濃度，作用時間持續(xù)十天且無相關(guān)副作用，表明裝載曲安奈德的P407水凝膠是內(nèi)耳糖皮質(zhì)激素持續(xù)高劑量遞送的有效載體。原位凝膠具有毒副作用小、制備工藝簡單、持續(xù)控制藥物釋放和微創(chuàng)給藥等優(yōu)勢[32]，但藥物進入內(nèi)耳后的生物行為難以控制，對內(nèi)耳細胞的靶向性差[21]。

4 納米凝膠復(fù)合載體

納米粒與凝膠系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)建的內(nèi)耳復(fù)合釋藥系統(tǒng)，利用凝膠粘附特性能讓藥物在中耳腔延長滯留，藥物與圓窗膜充分接觸；利用納米粒的控釋靶向特性能增加藥物的靶向性及生物利用度[33]。Naila等[34]給豚鼠鼓室注射透明質(zhì)酸脂質(zhì)體凝膠包載的地塞米松磷酸鹽，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合體系能延長藥物在中耳的滯留，可使藥物持續(xù)緩釋入內(nèi)耳，轉(zhuǎn)化為活性形式(地塞米松)發(fā)揮療效。

5 基因載體

基因載體包括病毒載體和非病毒載體，目前常用于內(nèi)耳的病毒載體主要有腺病毒、腺相關(guān)病毒等[21]。非病毒載體主要包括陽離子脂質(zhì)體、陽離子聚合物等。其中陽離子聚合物納米載體具有攜帶力強、可修飾、低毒、無免疫原性等優(yōu)勢，陽離子聚合物基因載體主要有殼聚糖、環(huán)糊精等，因其高效低毒甚至無毒為內(nèi)耳遞藥載體的選擇提供新的途徑。但仍存在如怎樣減輕環(huán)糊精對內(nèi)耳毛細胞和聽力的損傷，怎樣確定陽離子聚合物結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)染效率之間的關(guān)系以及如何設(shè)計介導(dǎo)轉(zhuǎn)運至內(nèi)耳不同細胞的特異性靶向陽離子聚合物載體等問題[35]。目前不少報道稱基因治療能夠恢復(fù)聽力功能，但基因治療大都處于基礎(chǔ)研究階段，難以轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用，主要面臨的問題之一是缺乏有效的基因遞送技術(shù)，能夠?qū)⑺幬锇踩行У匕邢蜻f送至內(nèi)耳細胞，同時實現(xiàn)外源基因?qū)牖铙w內(nèi)耳后的持續(xù)作用[36]。

6 結(jié)語

綜上所述，內(nèi)耳局部給藥的新劑型主要包括納米載體和原位凝膠載體，基因載體。納米載體技術(shù)在內(nèi)耳的應(yīng)用主要包括內(nèi)耳藥物遞送、內(nèi)耳的示蹤研究及成像、內(nèi)耳基因治療[37,38]。納米粒性質(zhì)較穩(wěn)定，可透過圓窗膜，通過修飾納米粒表面而賦予靶向性；溫敏凝膠能隨環(huán)境溫度改變而發(fā)生一定的相變，藥物在溫敏凝膠劑中具有緩釋性，二者都是內(nèi)耳疾病治療的優(yōu)良給藥載體。研究將溫敏凝膠和納米粒、脂質(zhì)體等相互結(jié)合，形成復(fù)合釋藥系統(tǒng)能整合兩者的優(yōu)點，增加藥物的穩(wěn)定性和溶解度，使藥物持續(xù)穩(wěn)定向內(nèi)耳擴散。但現(xiàn)有的內(nèi)耳局部給藥方式仍然存在著諸多的不足之處，如藥動學(xué)特征并不十分確切或未知，進入內(nèi)耳的藥物劑量難以精確地控制，可能損傷內(nèi)耳如聽覺和平衡功能。所以如何實現(xiàn)精確、定量、有效地給藥是未來內(nèi)耳局部給藥治療的研究重點及主要方向。