Soluplus載體在抗腫瘤聚合物膠束中的研究進(jìn)展

劉聰，鐘鈺瑜，劉雄英，冀素平，典靈輝，3

1廣東醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，廣東東莞523808；2揚(yáng)子江藥業(yè)集團(tuán)有限公司；3廣東省天然藥物研究與開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

化療是惡性腫瘤的重要治療手段，但由于很多傳統(tǒng)抗腫瘤藥物的水溶性差、對(duì)正常組織和病變組織的選擇性低以及血漿的清除速度快，導(dǎo)致化療效果不佳［1］。此外，長(zhǎng)期使用同一抗腫瘤藥物還能使腫瘤細(xì)胞不可避免地產(chǎn)生獲得性耐藥，這也是導(dǎo)致化療失敗的重要原因。相對(duì)于新化學(xué)實(shí)體藥物投入多、風(fēng)險(xiǎn)高且難度大，研發(fā)新型釋藥系統(tǒng)具有成本低、周期短、見效快等特點(diǎn)。因此，研發(fā)新型釋藥系統(tǒng)成為近年抗腫瘤藥物研究的熱點(diǎn)。作為新型釋藥系統(tǒng)，納米給藥系統(tǒng)在藥物傳遞、體內(nèi)成像和構(gòu)建多功能治療平臺(tái)等方面表現(xiàn)出色。聚合物膠束是一種載藥范圍廣、載藥量高、易于制備和能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)靶向的納米給藥系統(tǒng)，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注［2］。新型載體材料搭載抗腫瘤藥物可以優(yōu)化藥物體內(nèi)分布和藥代動(dòng)力學(xué)，提高藥物生物利用度［3-4］。聚乙烯己內(nèi)酰胺—聚乙酸乙烯酯—聚乙二醇接枝共聚物（Soluplus）是德國(guó)巴斯夫公司在2009年研發(fā)上市的一種非離子型表面活性劑，可制備成聚合物膠束、固體分散體、納米纖維、納米粒、自乳化釋藥系統(tǒng)及片劑［5］，對(duì)生物藥劑學(xué)分類系統(tǒng)Ⅱ、Ⅳ類藥物具有優(yōu)異的增溶性能，被廣泛用于提高難溶性藥物的水溶性和生物利用度［6］。本文結(jié)合文獻(xiàn)就Soluplus載體在抗腫瘤聚合物膠束中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 聚合物膠束概述

聚合物膠束是一種由兩親性嵌段共聚物在水中自發(fā)形成的自組裝結(jié)構(gòu)，大小通常為10～100 nm，多為球形結(jié)構(gòu)，表面能量低，自身物理穩(wěn)定性較高。聚合物膠束能夠避免因粒徑過小或過大而被消除。聚合物膠束親水性的外殼可以保持空間穩(wěn)定性并減少網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的非特異性攝取，延長(zhǎng)藥物載體在血液中的循環(huán)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)全身輸送疏水性藥物［7］，以更好地在目標(biāo)組織中積累。20世紀(jì)80年代初首次報(bào)道聚合物膠束可作為抗腫瘤藥物的輸送工具，隨著不斷研究，聚合物膠束通過巧妙設(shè)計(jì)或修飾，其裝載能力和靶向聚集能力不斷提高。以紫杉烷類抗腫瘤藥物為例，其水溶性差，口服吸收困難，臨床使用的注射劑（如Taxol?、Taxotere?）一般加入聚氧乙烯蓖麻油或聚山梨酯80作為助溶劑，這些助溶劑具有很強(qiáng)的致敏性，用藥前必須經(jīng)過皮質(zhì)激素和抗組胺藥物預(yù)處理，這增加了患者藥物過敏風(fēng)險(xiǎn)。紫杉醇（PTX）膠束Genexol-PM、Apealea、Cynviloq等納米藥物是新型納米材料和PTX的完美結(jié)合，相對(duì)于傳統(tǒng)PTX，具有低毒、高效的特點(diǎn)，目前已在部分國(guó)家或地區(qū)上市應(yīng)用。

2 聚合物膠束類型

2.1 聚合物混合膠束 聚合物混合膠束由兩種或多種聚合物組成。與單一膠束相比，混合膠束能夠優(yōu)化熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，提高載藥能力，控制粒徑分布，并可摻入不同配體實(shí)現(xiàn)主動(dòng)靶向，從而優(yōu)化膠束載體的結(jié)構(gòu)和性能［8］。

2.2 靶向聚合物膠束 多功能膠束可通過結(jié)合或裝飾具有靶向性和選擇性功能的成分，聚合物載體的骨架可以用聚乙二醇（PEG）片段或靶向配體等進(jìn)行功能化基團(tuán)修飾，以此改善藥物至腫瘤部位的靶向傳遞［9］，還能通過降低劑量來(lái)增加用藥安全性。因此，靶向聚合物膠束的特異性、選擇性和安全性是最理想的［10］。

2.2.1 被動(dòng)靶向 納米給藥系統(tǒng)在一定程度上能夠通過腫瘤部位高滲透長(zhǎng)滯留（EPR）效應(yīng)完成藥物的被動(dòng)靶向遞送［11］，但僅有EPR效應(yīng)的被動(dòng)靶向遞送，其靶向治療效果往往不能令人滿意。究其原因是在更接近現(xiàn)實(shí)的EPR模型中，血管孔隙、腫瘤細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)分布不均勻，特別是在腫瘤組織間質(zhì)液體壓力升高而沒有液體對(duì)流的情況下，藥物載體實(shí)際上無(wú)法進(jìn)入腫瘤組織［12］。因此，EPR效應(yīng)可能僅對(duì)特定的腫瘤微環(huán)境有效，在制劑研究中需要聯(lián)合其他的靶向策略。

2.2.2 物理靶向 物理靶向是利用光、熱、磁場(chǎng)、超聲波等物理信號(hào)，人為調(diào)控藥物在體內(nèi)的分布及釋藥特性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)病變部位的靶向遞送。

2.2.3 主動(dòng)靶向 主動(dòng)靶向是在藥物或其載體表面進(jìn)行特異性修飾，使其靶向于目標(biāo)細(xì)胞表面特異性表達(dá)的受體，并刺激該受體介導(dǎo)的外部物質(zhì)內(nèi)化到細(xì)胞中。特異性靶向配體包括葉酸、葡萄糖、甘草次酸、透明質(zhì)酸、生長(zhǎng)因子和轉(zhuǎn)鐵蛋白等。

3 Soluplus聚合物膠束應(yīng)用進(jìn)展

Soluplus是白色至微黃色、具有微弱特征氣味的非晶態(tài)聚合物。Soluplus由親水性的PEG6000（13%）組成骨架主鏈，親脂性的聚乙烯己內(nèi)酰胺（57%）和聚乙酸乙烯酯（30%）組成接枝側(cè)鏈，形成的三嵌段接枝共聚物，其結(jié)構(gòu)式見圖1。

圖1 Soluplus的結(jié)構(gòu)式

由于Soluplus具有兩親性，其既能溶于水，又能溶于有機(jī)溶劑。當(dāng)Soluplus濃度超過臨界膠束濃度時(shí)，其兩親性結(jié)構(gòu)可在水溶液中自組裝形成納米膠束，包封低水溶性藥物于內(nèi)部疏水核，能夠提高藥物的溶解程度和溶解速率［13］。Soluplus的穩(wěn)定性機(jī)制之一是乙烯己內(nèi)酰胺和乙酸乙烯酯的羰基官能團(tuán)能夠參與分子間的相互作用，尤其是與活性藥物分子的羥基形成氫鍵［14］。與低分子量表面活性劑相比，Soluplus具有以下優(yōu)勢(shì)：①臨界膠束濃度極低（僅7.6 mg/L），有利于膠束形成并提高載體系統(tǒng)的穩(wěn)定性；②可生物降解，生物相容性高，毒性較低［15］；③組分PEG是一種可口服的無(wú)活性賦形劑，其在體循環(huán)中能夠減少膠束聚集并防止與血清蛋白相互作用，增加膠束的血液循環(huán)時(shí)間，從而在腫瘤部位有效積聚；PEG還賦予隱身特性，能夠保護(hù)生物大分子免受空間位阻；④與其他聚合物材料構(gòu)成混合膠束或?qū)⒃寄z束功能化，從而實(shí)現(xiàn)特定的遞送和靶向［16］。因此，Soluplus是一種安全、高效且有較大應(yīng)用前景的聚合物載體材料。

3.1 Soluplus在聚合物混合膠束中的應(yīng)用 化療是目前三陰性乳腺癌的重要治療手段。BERNABEU等［17］制備了裝載PTX的單一Soluplus膠束以及裝載PTX的Soluplus和TPGS（聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯）混合膠束，單一Soluplus膠束對(duì)MCF-7、MDA-MB-231細(xì)胞的IC50分別為（19.6±1.7）、（34.3±2.4）μg/mL，表明MCF-7細(xì)胞對(duì)PTX的敏感性高于MDA-MB-231細(xì)胞；而混合膠束對(duì)MCF-7、MDA-MB-231細(xì)胞的IC50分別為（13.4±0.1）、（11.6±0.4）μg/mL，與MORETTON等［18］報(bào)道一致，這可能與藥物包封和TPGS選擇性協(xié)同作用有關(guān)。BERNABEU等［17］研究表明，與單一Soluplus膠束比較，混合膠束中的TPGS能夠顯著增加SKOV-3、MCF-7、MDA-MB-231細(xì)胞對(duì)PTX的攝取。因此，混合膠束對(duì)這三種細(xì)胞的IC50均低于單一Soluplus膠束。

3.2 Soluplus在靶向聚合物膠束中的應(yīng)用 超順磁性氧化鐵納米粒子可通過外部磁場(chǎng)定向引導(dǎo)至目標(biāo)區(qū)域，當(dāng)外部磁場(chǎng)被去除時(shí)，剩余磁力和矯頑力可以忽略不計(jì)。因此，磁性納米粒子很難發(fā)生團(tuán)聚而被吞噬細(xì)胞吞噬，這增加了其在血液循環(huán)中的半衰期，降低了栓塞和血栓形成的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。但由于血漿蛋白吸附并被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)非特異性攝取，磁性納米粒子并不穩(wěn)定。VARSHOSAZ等［19］制備了油酸包覆的Fe3O4磁性納米粒子（平均粒徑20 nm），將該磁性納米粒子和多西他賽（DTX）共同包封于Soluplus聚合物膠束（平均粒徑144.3 nm），經(jīng)檢測(cè)，體外磁性膠束牛血清白蛋白的吸附量?jī)H為10%；與游離DTX相比，相同濃度下負(fù)載DTX的磁性膠束因更易被細(xì)胞攝取且能持續(xù)釋放藥物，對(duì)MCF-7、MDA-MB-231細(xì)胞具有更大的毒性作用。但目前其在人體內(nèi)的磁性靶向作用研究尚少。

奧曲肽（OCT）是天然生長(zhǎng)抑素的八肽衍生物，對(duì)腫瘤細(xì)胞膜上過表達(dá)的生長(zhǎng)抑素受體具有較高的親和力。因此，OCT可作為一種特異性靶向配體，通過生長(zhǎng)抑素受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，增強(qiáng)抗腫瘤藥物向腫瘤細(xì)胞內(nèi)遞送［20］。AN等［21］以Soluplus為載體，通過DSPE-PEG2000-OCT提供OCT配體，制備OCT修飾的共載DTX和姜黃素（CUR）的聚合物膠束，以Di R染料為熒光探針，在荷A549肺癌小鼠體內(nèi)實(shí)時(shí)成像實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，OCT修飾的共載DiR和CUR的聚合物膠束在腫瘤部位的熒光信號(hào)最強(qiáng)，并且能夠維持至給藥后24 h。與非靶向共載藥膠束和非靶向DTX膠束相比，靶向共載藥膠束在給藥后24 d仍能顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。

由于血腦屏障存在，抗腫瘤藥物對(duì)膠質(zhì)瘤的治療效果有限。JU等［22］根據(jù)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)膜蛋白能夠介導(dǎo)葡萄糖（GLU）跨過血腦屏障以及地喹氯銨（DQA）能夠通過靜電相互作用增加帶負(fù)電荷的膠質(zhì)瘤細(xì)胞攝取并在線粒體中積累，通過TPGS1000-GLU、DSPE-PEG2000-DQA提供的GLU和DQA配體修飾Soluplus膠束表面，制備了GLU和DQA雙靶向功能化DTX膠束并作用于膠質(zhì)瘤U87MG細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GLU和DQA雙靶向功能化DTX膠束的細(xì)胞毒性最大，表明該膠束具有強(qiáng)大的血腦屏障轉(zhuǎn)運(yùn)能力。以DiR染料為熒光探針，靜脈給藥后荷瘤裸鼠體內(nèi)成像熒光信號(hào)強(qiáng)度依次為雙靶向功能化DiR納米膠束>Di R納米膠束>游離DiR。此外，雙靶向功能化DTX納米膠束還能顯著增加膠質(zhì)瘤荷瘤裸鼠的存活時(shí)間。

3.3 Soluplus在共載藥聚合物膠束中的應(yīng)用 由于惡性腫瘤的復(fù)雜性，單一化療藥物通常不足以抑制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。裝載不同特性藥物的共同傳遞系統(tǒng)，一方面可以產(chǎn)生協(xié)同治療作用，減少抗腫瘤藥物應(yīng)用劑量，另一方面能夠降低毒性反應(yīng)和多藥耐藥（MDR）［23］。

聚合物膠束已被用于共同裝載不同藥物，其優(yōu)勢(shì)是能夠保護(hù)藥物不被降解、控制藥物釋放以及有效地將藥物遞送至特定部位。但目前共載藥系統(tǒng)缺少合適的載體［24］。WANG等［25］以TPGS和Soluplus為載體，制備了共載PTX和芬維A胺（4-HPR）的聚合物混合膠束（PF-TS），PTX和4-HPR的載藥量分別為（1.57±0.01）%、（3.13±0.02）%；細(xì)胞毒性檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，游離PTX對(duì)人卵巢癌A2780s細(xì)胞的IC50為2.591μg/mL，游離4-HPR為8.898μg/mL，PTX+4-HPR為0.354μg/mL，而PF-TS僅為0.080μg/mL。DING等［26］以TPGS和Soluplus為載體，共載DTX和胡椒堿（PIP），結(jié)果發(fā)現(xiàn)在混合膠束中DTX和PIP的聯(lián)合作用能夠顯著增強(qiáng)DTX的化療效果，這可能是因?yàn)镻IP能夠抑制DTX代謝和P-糖蛋白（P-gp）活性，并且混合膠束還能避免P-gp介導(dǎo)的藥物外排，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)藥物濃度升高，毒性作用增強(qiáng)。

3.4 Soluplus在逆轉(zhuǎn)腫瘤MDR中的應(yīng)用 MDR是導(dǎo)致化療失敗的重要原因。經(jīng)典的藥物轉(zhuǎn)運(yùn)耐藥機(jī)制是ABC型膜載體蛋白高表達(dá)，其中P-gp是介導(dǎo)藥物外排的主要蛋白［27］。P-gp在腫瘤細(xì)胞內(nèi)過表達(dá)，會(huì)使多柔比星（DOX）、DTX、PTX等抗腫瘤藥物進(jìn)入腫瘤細(xì)胞后被外排，使藥物無(wú)法發(fā)揮作用。因此，在腫瘤治療過程中往往會(huì)加入MDR逆轉(zhuǎn)劑，如維拉帕米、環(huán)孢菌素A、三苯氧胺及其衍生物等，這些MDR逆轉(zhuǎn)劑的作用機(jī)制主要是通過抑制P-gp過表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。但由于MDR逆轉(zhuǎn)劑缺乏細(xì)胞選擇性，對(duì)正常細(xì)胞中的P-gp表達(dá)亦具有抑制作用，故在治療過程中易出現(xiàn)明顯的毒副作用。

JIN等［28］制備了裝載DOX的Soluplus膠束（DOX-M），其載藥量為（12.2±2.3）%。與DOX聯(lián)合維拉帕米比較，DOX-M能夠顯著增加DOX在耐藥人乳腺癌MCF-7/DOX細(xì)胞中的積累，對(duì)MCF-7/DOX荷瘤小鼠具有更強(qiáng)的腫瘤抑制作用；該研究還發(fā)現(xiàn)，雖然不同濃度的Soluplus并沒有改變MCF-7/DOX細(xì)胞內(nèi)ATP水平，也不能改變細(xì)胞膜上P-gp表達(dá)，同樣不能抑制DOX與P-gp結(jié)合，但Soluplus能夠增加細(xì)胞膜的流動(dòng)性，表明Soluplus可能通過與P-gp的間接作用和改變細(xì)胞膜的流動(dòng)性實(shí)現(xiàn)對(duì)P-gp表達(dá)的抑制作用。WANG等［29］以TPGS和Soluplus為載體，制備了共載二氫青蒿素和DOX的聚合物混合膠束，裝載DOX聚合物混合膠束與游離DOX對(duì)MCF-7/ADR細(xì)胞的毒性作用明顯大于MCF-7細(xì)胞，表明Soluplus-TPGS膠束作為載體系統(tǒng)，不僅能有效提高DOX的抗乳腺癌作用，還能克服DOX的耐藥性。以上研究提示，Soluplus膠束能夠通過多種機(jī)制逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞MDR，增強(qiáng)耐藥腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。

3.5 Soluplus在口服抗腫瘤藥物中的應(yīng)用 目前，大多數(shù)抗腫瘤藥物需要注射給藥，研發(fā)可以口服的抗腫瘤藥物，對(duì)需要長(zhǎng)期接受藥物治療的腫瘤患者具有重要意義?？诜o藥的有效性受限于胃腸道許多物理和化學(xué)因素，如黏液層、上皮層、藥物代謝酶等，限制了抗腫瘤藥物的生物利用度［30］。聚合物膠束不僅具有可溶解性良好、藥物裝載率高和能夠控制藥物緩釋等特征，還能夠減少網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的非特異性吸收，并且在胃腸道中能夠保持穩(wěn)定［31］。

Soluplus本身幾乎沒有味道，還可以掩蓋活性藥物的特殊味道［32］。HOU等［33］以Soluplus和Solutol HS15為載體制備了PTX口服制劑（PTX-M），觀察了PTX和PTX-M的生物利用度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)游離PTX在Caco-2細(xì)胞內(nèi)的Cmax為（111.56±23.55）μg/L，而PTX-M中達(dá)到（531.68±153.14）μg/L，表明混合膠束能夠顯著提高PTX的生物利用度；盡管混合膠束在t1/2參數(shù)上僅表現(xiàn)出輕微的緩釋作用，但在體內(nèi)抗腫瘤活性中，混合膠束抑制MDA-MB-231細(xì)胞增殖率顯著高于游離PTX，并且PTX-M對(duì)腸道刺激輕微，無(wú)明顯的毒性作用。DIAN等［34］以Soluplus和TPGS為載體構(gòu)建了PTX聚合物混合膠束，其載藥量為（5.05±0.18）%，包封率為（86.40±0.93）%，對(duì)異種移植乳腺癌耐藥MCF-7/ADR裸鼠，口服聚合物混合膠束與靜脈注射Taxol?具有相似的抗腫瘤效果。聚合物混合膠束的口服適宜性，一方面與膠束的納米結(jié)構(gòu)有關(guān)，適當(dāng)?shù)牧剑?0～100 nm）可以提高EPR效應(yīng)，通過改善胃腸道運(yùn)輸和提高血液系統(tǒng)吸收，有效地將納米膠束積累至腫瘤部位；另一方面TPGS允許膠束從網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的快速攝取中逃逸，延長(zhǎng)藥物血液循環(huán)時(shí)間，還可通過抑制ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體過表達(dá)細(xì)胞的藥物外排，提高口服抗腫瘤藥物的生物利用度。

綜上所述，Soluplus是一種新型的兩親性載體材料，與其他載體材料一起制備成聚合物混合膠束，或同時(shí)應(yīng)用靶向給藥、共載藥策略，能夠?qū)崿F(xiàn)抗腫瘤藥物減毒增效和逆轉(zhuǎn)MDR的目的，從而提高傳統(tǒng)抗腫瘤藥物的化療效果。近年來(lái)，許多傳遞難溶性抗腫瘤藥物的聚合物膠束已進(jìn)入惡性腫瘤臨床研究階段。但Soluplus制劑仍局限于基礎(chǔ)研究，其原因與制劑穩(wěn)定性有待提高、擴(kuò)大生產(chǎn)困難等處方因素以及生物分布不理想、臨床轉(zhuǎn)化困難等生物因素有關(guān)。因此，在Soluplus制劑的處方工藝、臨床轉(zhuǎn)化等方面還需深入研究。