應(yīng)用于眼部治療的納米技術(shù)藥物研究進(jìn)展

李則青，袁松濤，徐寒梅，胡加亮*，薛建鵬**

（1.中國(guó)藥科大學(xué) 江蘇省合成多肽藥物發(fā)現(xiàn)與評(píng)價(jià)工程中心，江蘇 南京 211198；2.南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院眼科，江蘇 南京210029）

眼睛是人類最敏感的器官之一。由于眼部血-房水、血-視網(wǎng)膜生理屏障的存在，眼部給藥后藥物生物利用度（＜ 5%）往往很低。最近研究表明，納米載體可向眼部有效遞送一些親水性或親脂性的藥物，延長(zhǎng)藥物在玻璃體內(nèi)半衰期，提高包括蛋白質(zhì)和多肽在內(nèi)的許多藥物的生物利用度，這為眼部疾病的治療提供了一種新的思路[1]。本文就眼部給藥的途徑和相關(guān)屏障及應(yīng)用于眼部給藥的納米劑型最新研究進(jìn)展作一綜述。

1 眼球的結(jié)構(gòu)及眼部藥物的遞送

成人的眼球直徑大約24 mm，由外圍的球壁與里面的眼球內(nèi)容物所組成[2]。眼球前段主要包括角膜、結(jié)膜、虹膜、房水、睫狀體等結(jié)構(gòu)，后段主要包括玻璃體、視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜、鞏膜等結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)[3]。

眼部藥物遞送有局部給藥、全身給藥、眼周注射和玻璃體內(nèi)注射等方式[4]（見(jiàn)圖1）。局部給藥如滴眼液是治療眼前部疾病最常用的治療方式，然而這種給藥方式的藥物生物利用度很低，主要是因?yàn)樗幬锱c眼睛表面接觸的時(shí)間有限，并且角膜上皮、血-房水生理屏障等也限制了藥物進(jìn)入眼睛內(nèi)部，因此局部給藥對(duì)于眼后部疾病的治療多是無(wú)效的[5-7]。全身給藥的方式由于血-視網(wǎng)膜屏障的存在，限制了藥物通過(guò)體循環(huán)進(jìn)入眼部，因此全身給藥在向眼后部組織遞送藥物方面也并非很有效[3]。目前，對(duì)于眼后部疾病常采用的治療方式是眼周注射或玻璃體內(nèi)注射，將藥物直接注射到眼后部組織克服了眼后部血-視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜、鞏膜等復(fù)雜的生理屏障而達(dá)到治療效果[8]。然而,眼周或玻璃體注射不僅可導(dǎo)致患者痛苦,而且還會(huì)造成如感染、眼內(nèi)炎、白內(nèi)障、視網(wǎng)膜脫離等許多并發(fā)癥的發(fā)生[9]。因此對(duì)于眼部用藥來(lái)說(shuō)，需要一種緩釋、穿透性強(qiáng)、在眼部停留時(shí)間長(zhǎng)的新型藥物遞送系統(tǒng)。

圖1 眼球結(jié)構(gòu)、眼部生理屏障及眼部給藥方式示意圖Figure 1 Schematic diagrams of eyeball structure, ocular physiological barrier and modes of ocular administration

2 眼部納米藥物遞送系統(tǒng)

2.1 納米藥物的優(yōu)勢(shì)

納米技術(shù)的發(fā)展為開(kāi)發(fā)克服眼睛相關(guān)障礙的遞送系統(tǒng)提供了可能。納米載體（見(jiàn)圖2）[10]用于眼部藥物遞送已顯示出如下優(yōu)勢(shì)：1）可以聯(lián)合多種藥物，包括生物大分子藥物；2）減少不穩(wěn)定藥物的降解，起到緩釋控釋的效果；3）增加相關(guān)藥物在眼表面上的停留時(shí)間以避免頻繁注射；4）改善藥物與角膜和結(jié)膜上皮的相互作用，從而改善藥物的生物利用度[11-12]。

圖2 常見(jiàn)納米載體示意圖Figure 2 Schematic diagrams of common nanocarriers

2.2 常見(jiàn)眼部給藥納米載體

2.2.1 脂質(zhì)體脂質(zhì)體是由磷脂和膽固醇組成的雙層脂泡，具有增強(qiáng)藥物的角膜滲透和降低毒性的作用。在眼科領(lǐng)域，脂質(zhì)體是理想的藥物傳遞系統(tǒng)，因其結(jié)構(gòu)就像細(xì)胞膜一樣，具有良好的生物相容性，而且其可以包裹親水性和疏水性藥物。

Arroyo 等[13]研究表明，包載噻嗎心安的脂質(zhì)體制劑在濃度降至其1/10 后，仍可與治療青光眼的普通噻嗎心安滴眼液產(chǎn)生相同的治療效果。此外，局部給藥的脂質(zhì)體載體也被證明可以提高后眼組織（如視網(wǎng)膜）的藥物生物利用度。Zhang 等[14]研究表明，應(yīng)用脂質(zhì)體載體于玻璃體內(nèi)傳遞抗炎抗體英夫利昔單抗，與單獨(dú)英夫利昔單抗溶液相比，前者在視網(wǎng)膜組織中保留時(shí)間延長(zhǎng)約3 倍，同時(shí)脂質(zhì)體對(duì)視網(wǎng)膜有很大的親和力，可有效降低大鼠自身免疫性葡萄膜視網(wǎng)膜炎的發(fā)生。Tan 等[15]研究顯示,與單獨(dú)馬來(lái)酸噻嗎心安溶液相比,殼聚糖修飾的脂質(zhì)體遞送至眼前部組織的滲透性提高了約2 倍，藥物生物利用度提高了3.9 倍，優(yōu)于未修飾的脂質(zhì)體（1.71 倍），并且殼聚糖修飾的脂質(zhì)體可在眼部組織中持續(xù)釋放藥物4 h，未修飾的脂質(zhì)體釋放藥物時(shí)間約2 h,這更好地起到了降低眼壓的良好效果。

2.2.2 微乳/納米乳劑微乳/納米乳劑也可用于眼部局部藥物遞送，乳劑由油相、水相、乳化劑及助乳劑組成，能夠延長(zhǎng)藥物與角膜上皮細(xì)胞的接觸時(shí)間，促進(jìn)角膜、鞏膜或結(jié)膜對(duì)藥物的吸收，同時(shí)還可以加入一些輔料以提高乳劑的黏附性。Kalam 等[16]研究證實(shí),微乳化給藥系統(tǒng)可改善加替沙星的眼滲透性和保留率，與溶劑型給藥系統(tǒng)相比，微乳化給藥系統(tǒng)中的藥物在兔眼房水中的生物利用度提高了2 倍。Kesavan 等[17]研究證明,局部應(yīng)用殼聚糖包被的地塞米松乳劑在治療葡萄膜炎兔模型中對(duì)炎癥細(xì)胞的抑制率為93.4%，蛋白含量降低至6.46 g·L-1，優(yōu)于單獨(dú)地塞米松溶液（炎癥細(xì)胞抑制率為62.14%，蛋白含量為16.15 g·L-1），表明殼聚糖包被的地塞米松乳劑具有良好的黏膜黏附性及緩慢釋放的特性。此外，乳劑還可以與淚膜的脂質(zhì)層相互作用，從而在結(jié)膜囊中保留更長(zhǎng)時(shí)間，達(dá)到充當(dāng)藥物貯庫(kù)的效果。

2.2.3 聚合物納米粒目前，聚合物納米粒是作為眼部疾病局部治療的載體而受到最多關(guān)注的遞送系統(tǒng)。納米粒在眼部的分布主要取決于其大小和表面性質(zhì)，200 ～ 2 000 nm 的納米粒可在眼部組織停留至少2個(gè)月[18]。納米粒可以附著在黏膜上，在角膜前組織中停留很長(zhǎng)時(shí)間而不被快速清除。在聚合物納米粒中，藥物可被包裹、共軛或吸附。生物可降解聚合物，如海藻酸鹽、殼聚糖、明膠、聚己內(nèi)酯（PCL）、聚乳酸（PLA）或聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）是制備納米粒最廣泛使用的聚合物[10]。

PLGA是一種研究較多的用于納米粒的聚合物。Varshochian 等[19]用含有貝伐單抗的白蛋白化PLGA納米粒治療眼部血管新生，通過(guò)雙乳液法配制納米粒，并將單劑量的納米粒注射到兔玻璃體中，結(jié)果顯示貝伐單抗玻璃體質(zhì)量濃度維持在500 μg·L-1以上約8 周。Mahaling 等[20]制備了核-殼納米粒遞送系統(tǒng)，使用緩慢降解的PCL 核心，非侵入性地將曲安奈德遞送至視網(wǎng)膜；結(jié)果表明，在局部給藥治療后，與單獨(dú)藥物溶液相比，負(fù)載曲安奈德的納米粒明顯改善了大鼠視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)并減輕了視網(wǎng)膜的炎癥反應(yīng)。Wang 等[21]采用鋅離子橋接技術(shù)，用聚乙二醇（PEG）制備了負(fù)載地塞米松磷酸鈉（DSP）的生物可降解納米粒，發(fā)現(xiàn)此納米粒在大鼠結(jié)膜下給藥后是安全的，能夠提供持續(xù)的DSP 給藥，且單次結(jié)膜下給藥可在2 周內(nèi)抑制大鼠角膜血管新生，相比之下，接受鹽水或DSP 溶液治療的眼睛在不到1 周的時(shí)間內(nèi)均出現(xiàn)了廣泛的角膜血管新生。

2.2.4 納米混懸劑納米混懸劑由一種膠體分散體系的納米級(jí)化學(xué)顆粒形成，可以增加疏水性藥物在角膜前組織中的保留時(shí)間，提高其生物利用度[18]。將治療眼前段炎癥的藥物如潑尼松、地塞米松和氫化可的松等制備成納米混懸劑后給藥，可以明顯延長(zhǎng)藥物在眼部的停留時(shí)間，降低藥物的使用頻率，進(jìn)而避免因這些藥物的頻繁使用導(dǎo)致的白內(nèi)障、青光眼和視神經(jīng)損傷等疾病的發(fā)生。Ali 等[22]制備的氫化可的松納米混懸劑在對(duì)兔眼局部給藥后，氫化可的松納米混懸液劑在眼局部組織中表現(xiàn)出更大的曲線下面積（AUC）和持續(xù)9 h 的保留時(shí)間，而單獨(dú)的藥物溶液只能維持5 h。另有研究顯示，納米混懸劑也可以成功地運(yùn)送其他藥物如普拉洛芬[23]、莫西沙星[24]等至眼局部組織。

2.2.5 納米膠束納米膠束由兩性分子形成，含有疏水核和親水殼，適合跨越各種眼屏障遞送疏水藥物。在眼科藥物傳遞應(yīng)用中，球形聚合物膠束由于具有穿透眼部組織的能力而顯示出巨大的治療潛力，聚合物膠束制劑已被證實(shí)可以提高藥物在眼前部組織的生物利用度，有助于藥物在鞏膜內(nèi)擴(kuò)散，為眼科應(yīng)用帶來(lái)持續(xù)的給藥效果[25]。Wu 等[26]研究表明，玻璃體腔注射標(biāo)記后的負(fù)載雷帕霉素的甲氧基聚乙二醇-聚己內(nèi)酯（MPEG-PCL）膠束存在于視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞至少14 d，可明顯延長(zhǎng)藥物在視網(wǎng)膜的保留時(shí)間，與單獨(dú)雷帕霉素懸浮液系統(tǒng)相比，膠束系統(tǒng)對(duì)大鼠自身免疫性葡萄膜炎的治療效果更好。Cholkar 等[27]制備了負(fù)載環(huán)孢菌素（CsA）的納米膠束，并研究了兔眼中CsA 的組織分布，發(fā)現(xiàn)局部滴注后眼前部組織中的CsA 濃度最高，并且在視網(wǎng)膜中也檢測(cè)到較高的CsA 水平（53.7 ng·g-1），提示納米膠束具有將藥物遞送至眼部組織的潛力。

3 針對(duì)不同眼部疾病的納米藥物制劑及治療效果

目前，很多研究評(píng)價(jià)了這些納米載體藥物在體外或體內(nèi)各種動(dòng)物模型中的初步治療效果，但尚鮮見(jiàn)納米載體藥物用于臨床研究，原因可能是通過(guò)局部滴注到達(dá)眼睛的內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，并且納米制劑在工藝上還存在穩(wěn)定性差、難以滅菌、載藥量較少、輔料刺激性強(qiáng)、藥物釋放不完全等問(wèn)題，因此納米滴眼制劑研究進(jìn)展仍比較緩慢。

3.1 眼部感染/炎癥

眼部感染常見(jiàn)的類型有眼內(nèi)炎、結(jié)膜炎、葡萄膜炎等，臨床表現(xiàn)為眼部紅腫疼痛、流淚，并且具有高度傳染性，這些眼部傳染病常用抗生素或抗真菌藥進(jìn)行局部治療[28]。研究顯示，在納米載體中加入抗感染/抗炎藥物的主要優(yōu)點(diǎn)是延長(zhǎng)了藥物停留時(shí)間，提高了藥物在眼部生物利用度（見(jiàn)表1）[29-32]。

表1 納米藥物用于眼部感染/炎癥模型的初步治療效果Table 1 Preliminary therapeutic effects of nanomedicines on ocular infection/inflammation model

3.2 干眼癥

干眼癥是一種多因素所致疾病，常見(jiàn)的癥狀是眼部干澀和有異物感，其他癥狀有燒灼感、癢感、畏光、充血、痛、視物模糊、易疲勞、有黏絲狀分泌物等。干眼癥的治療旨在改善患者的上述臨床癥狀，主要使用無(wú)藥物人工淚液、滴眼液和潤(rùn)滑劑等，以使眼表濕潤(rùn)。部分嚴(yán)重干眼癥病例也可能需要給予免疫抑制藥物（如環(huán)孢素）[33]。多項(xiàng)研究表明，納米技術(shù)藥物對(duì)干眼癥兔模型顯示出了良好的治療效果（見(jiàn)表2）[34-37]。

表2 納米藥物用于干眼癥模型的初步治療效果Table 2 Preliminary therapeutic effects of nanomedicines on dry eye syndrome model

3.3 青光眼

青光眼主要特征為視神經(jīng)受損，是失明的主要原因之一。眼內(nèi)壓升高、視神經(jīng)缺血、氧化應(yīng)激相關(guān)途徑的激活等均可能導(dǎo)致青光眼的發(fā)生[38]。載藥納米制劑治療青光眼的動(dòng)物體內(nèi)研究均顯示出了良好的效果（見(jiàn)表3）[39-42]。

表3 納米藥物用于青光眼模型的初步治療效果Table 3 Preliminary therapeutic effects of nanomedicines on glaucoma model

3.4 眼后段疾病

除了上述涉及眼前段疾病的應(yīng)用之外，部分研究顯示納米制劑用于治療眼后段疾病也有很大的潛力（見(jiàn)表4）[43-46]。眼后段疾病主要由玻璃體、視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜病變引起，如年齡相關(guān)性黃斑變性、視網(wǎng)膜靜脈阻塞、糖尿病眼病、后葡萄膜炎等疾病，但是目前這些研究均處于初步研究階段，與眼前段用藥相比，眼后段納米載體相關(guān)的藥物在到達(dá)目標(biāo)部位之前需要克服重重眼部屏障，因此其可能更適用于起效濃度低的藥物[47]。

表4 納米藥物用于眼后部疾病模型的初步治療效果Table 4 Preliminary therapeutic effects of nanomedicines on the model of posterior ocular disease

4 結(jié)語(yǔ)

視力是人類生存的一項(xiàng)重要功能，因此眼睛在防止異物進(jìn)入組織內(nèi)部方面表現(xiàn)的異常出色，在眼睛復(fù)雜且多重的生理屏障的阻礙下，藥物的滲透和遞送變得尤為困難。對(duì)于眼前部疾病，傳統(tǒng)的藥物制劑如滴眼液顯示出良好的治療效果，但存在如被眼睛快速清除導(dǎo)致的藥物生物利用度低、藥物使用頻繁、滲透性差、對(duì)眼后部疾病治療無(wú)效等缺點(diǎn)；對(duì)于眼后部疾病，玻璃體內(nèi)注射藥物在克服眼部屏障起到一定治療效果的同時(shí)，但其手術(shù)的高風(fēng)險(xiǎn)、各種并發(fā)癥和不良反應(yīng)等給疾病的治療帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。因此，需要研究開(kāi)發(fā)一種新的藥物遞送系統(tǒng)，能夠?qū)⑺幬锔玫剡f送至眼睛內(nèi)部并延長(zhǎng)藥物在眼內(nèi)部的持續(xù)作用時(shí)間，以期能減輕患者的痛苦并發(fā)揮更好的治療效果。

目前，科學(xué)家們積極探索研究了多種納米載體遞送系統(tǒng)，如脂質(zhì)體、納米乳、納米粒、納米混懸劑及納米膠束等，在體外和體內(nèi)動(dòng)物模型中展現(xiàn)了優(yōu)異的遞送潛力，具有使其在眼部保留時(shí)間延長(zhǎng)等特點(diǎn)，提示納米載體遞送系統(tǒng)在眼部用藥上有良好的應(yīng)用前景，具備進(jìn)一步臨床試驗(yàn)開(kāi)發(fā)的潛力。納米載體遞送系統(tǒng)也存在如穩(wěn)定性較差、載藥量少、輔料刺激性、藥物釋放不完全等問(wèn)題，但相信隨著對(duì)相關(guān)研究的深入，這些問(wèn)題會(huì)得到解決，納米載體藥物遞送系統(tǒng)有望成為治療眼部疾病的下一代遞送系統(tǒng)，為眼疾患者帶來(lái)福音。