紫杉醇纳米粒的分析进展

作者：王洪星 芦殿香 李向阳

【摘 要】 目的 介绍紫杉醇纳米粒的研究进展。方法 综述近年采有关的国内外文献，介绍和评价紫杉醇纳米粒的制备、性质和药效等。结果 紫杉醇纳米粒可以大大提高药物疗效，降低毒副作用。结论 紫杉醇纳米粒为癌症化疗开辟了新的途径，可望在不久的将来更加广泛地应用于临床。 【关键词】 紫杉醇；纳米粒；抗癌药 [Abstract] Objective To review the development of paclitaxel nanoparticles(TAX NPs) in recent years. Methods：Relevant materials were based on.The preparation，property and pharmacology of TAX NPs were valuated. RESULTS TAX NPs may increase the anticancer effect and reduce the side effects.CONCLUSION TAX NPs may be an alternative to treat MTTDS will be used more widely in clinical practise. [Key words] nanoparticles; paclitaxel field; anticancer drug 紫杉醇(paclitaxd，taxol，TAX)最初从红豆杉中分离和确定的，不久，KUSAMA和MANDAl分别用线性合成法和会聚方法全合成得到TAX，但合成路线长、产率低、用于工业化生产有一定难度。以巴卡亭Ⅲ为原料半合成或将10-去乙酰浆果赤霉素Ⅲ(10-deacetylbaccatin-Ⅲ，l0-去乙酰巴卡亭Ⅲ)转换为巴卡亭Ⅲ再经过半合成得到TAX的方法适合大规模生产，易于实现产业化。但是，目前TAX的药源供应远不能满足市场的需求，这成了制约TAX尤其是TAX制剂发展的主要因素。1971 年WANI等确定TAX是二萜化合物具有抗癌作用，后来人们发现它是通过稳定微管蛋白，阻断细胞分裂，从而抑制肿瘤细胞生长的。1992紫杉醇注射液(Taxol?)被FDA批准用于转移性卵巢癌，注射剂中常加入聚氧乙烯蓖麻油(CrEL)，以增加TAX的溶解度，但 CrEL有一定的生物活性，会产生过敏性反应、高血脂症等[6]。2005 年美国 FDA批准白蛋白结合紫杉醇纳米粒注射混悬液 ( Abraxane，中国商品名： 凯素)上市，该药去除了助溶剂聚氧乙烯蓖麻油，能安全增加高紫杉醇的用药剂量，缩短滴注时间，并且在用药前不需要给予患者预用药以预防过敏反应[1]。因此，TAX的高效低毒的靶向制剂的尤其是纳米粒的研究已成为近几年的热点。 1 TAX纳米粒的优势 纳米粒(NPs)是指大小为0.1～100 nm的粒子，其具有表面反应活性高、表面活性中心多、催化效率高、吸附能力强等优良特性[16]。肿瘤实验表明：静注的TAX药物时由于以下原因：①药物被吸收、转运、代谢过程中被网状内皮系统(RES)吸收[6]；②由于粒径在10nm-100nm之间，药物大部分滞留在血液中，未分布到肺、心脏、肝脏等器官；③受实体瘤的高通透性和滞留效应（enhanced permeability and retention effect，EPR，EPR效应）的影响，据统计每十万个单位只有1～10 个能够到达药用部位。NPs解决了这个难题:一方面，表面附着聚乙二醇( polyethylene glycol， PEG)等亲水多聚物，可以改善NPs溶解度和在体内的相容性，又可保护结合蛋白免受体内酶的降解。另一方面，NPs的表面可修饰性可与配体分子结合，增加药物的特异性，可提高药效，减少对正常细胞的损伤等毒副作用。 2 TAX NPs的制备 TAX NPs一般用亲水性良好的生物可降解聚酯，如聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(Poly Lactic Acid， PLA)、聚ε-己内酯(Poly caprolactone， PCL)、聚戊内酯(PVL)、聚-3-羟基丁酸酯 (PHB)、聚l，3-二氧杂环己-2-酮等，通过超生乳化-溶剂挥发法或乳化分散法制备。通过物理吸附法对配体分子常用的有精氨酰－甘氨酰－天冬氨酸（Arg-Gly-Asp，即RGD）序列、叶酸、半乳糖残基、抗体(CD44受体)等进行修饰，制得TAX NPs脂质体或聚合物胶束。聚合物粒径大约2O～50 nm，由数百个共聚分子组成，嵌段共聚物在水中自组装成球形胶束[6]。如乳酸-聚乙二醇( MPEG-PLA)键合TAX NPs在水中PLA是疏水的，PLA与TAX形成”核”，MPEG是亲水的被拉伸形成”壳”，观察成球形。 1.1 乳化聚合法 以水作连续相的，将单体分散于水相乳化剂中的胶束内或乳滴中，遇OH－或其他引发剂分子或经高能辐射发生聚合，然后通过聚合形成由103 ～105个聚合物分子组成的固态。 TAX聚氰基丙烯酸烷酯（polyalkylcyano- acrylate， PACA）纳米粒 PACA极易生物降解，在体内几天即可消除。在室温下的聚合反应以水中OH－离子作引发剂，反应式如下： 以TAX聚氰基丙烯酸丁酯纳米粒的制备为例：pH值为2 时粒径最小（130 nm），而pH值为l或3时粒径增大50％（pH值再高反应太快不易成球）；一般搅拌速率与粒径成反相关，但过高会增大粒径，如600 r/min及3000 r/min分别得126 nm及161 nm的平均粒径。本法制备的纳米粒中药物收率在16～89％范围内，TAX收率较高。 1.2 天然高分子材料凝聚法 TAX多糖纳米粒 先将多糖溶于含TAX 的0.2 mol/L磷酸盐缓冲液，加入丙烯酸环氧丙酯（或加有偶联剂），室温搅拌，反应10 天，离心分离，即得。其反应式如下： 1.3 液中干燥法 取20 mgTAX与400 mg PLA溶于2 ml氯仿中作为油相，与0.5%明胶溶液40 ml在15 ℃以下超声乳化45 min制得O/W型乳状液，升温至42 ℃挥发氯仿，再超声42 min除尽氯仿，离心，水洗后将NPS混悬于水，冻干2 天。NPS平均粒径为476 nm，纳米球收率80.0%，其中药物收率69%，载药量4.3%。 1.4 自动乳化法 自动乳化的基本原理是：在特定条件下，乳状液中的乳滴由于界面能降低和界面骚动，而形成更小的纳米级乳滴。接着再固化、分离，即得纳米粒。 1.5 TAX磁性纳米粒的制备 先制备磁流体，第二步再制备含TAX磁性纳米球。例如TAX磁性纳米球的制备：用1 g葡萄糖和1 g枸橼酸溶解在100 ml蒸馏水中，加入0.7 g磁流体，超声15 min，垂熔漏斗（孔径9～15 mm）滤去聚结的磁流体，加入3H-TAX 2 ml和14C-氰基丙烯酸异丁酯单体1.5 ml，超声3 h，用泵循环管道系统以1 ml/min流速通过置于磁场中的管道，移去外面磁铁后，用含0.7% NaCl、0.2% CaCl2?2H2O的水溶液 100 ml洗净管道内的混合物，超声15 min，再用垂熔漏斗滤去聚结物，得粒径约220 nm的TAX聚氰基丙烯酸异丁酯磁性纳米球。磁性和非磁性纳米球的LD50分别为245 mg/kg和242 mg/kg，即超细磁流体不影响急性毒性。将3H TAX聚氰基丙烯酸异丁酯磁性纳米球静注到每个肾旁均放有磁铁的小鼠体内，发现其肾的平均放射性比未放磁铁的对照组小鼠高3 倍，同时肾旁有磁铁小鼠的肝的放射性仅为对照组的1/3。 3 影响TAX NPs的包封率、收率及载药量的因素及抗肿瘤的检测手段 3.1 影响TAX NPs的包封率、收率及载药量的因素 制备TAX NPs时，应根据TAX使用的要求，选择合适的制备方法。优选指标因需要而异，指标包括粒径、释药特性、收率、稳定性、水中分散性、吸湿性、表面形态、表面电荷、包封率（embedding ratio， ER）等。 3.1.1 工艺和附加剂 用聚氰基丙烯酸丁酯（PBCA）制备TAX NPs时，使用了乳化聚合的一步法和两步法（浸吸法），一步法分别以Dextran 40和泊洛沙姆188作稳定剂时包封率分别为17.95％和62.80％；两步法分别以Dextran 40和泊洛沙姆188作稳定剂时包封率分别为17.56％和92.86％。表明稳定剂对包封率有明显的影响。 3.1.2 TAX NPs表面的电性 制备TAX的聚氰基丙烯酸丁酯（PBCA）纳米粒时，用比较ζ电位。当氰基丙烯酸丁酯（BCA）单体聚合前通入SO2，纳米球的ζ电位从不通SO2时的-20 mV变为-53 mV。如以Na2S2O5+NaCl、Na2S2O5、Na2SO4、NaCl或KCl为附加剂时，所得PBCA纳米球的ζ电位分别为-65.8、-50.5、-35.2、-30.4、-27.3 mV，其纳米粒内部载药量（％）分别是46.77、33.01、17.23、12.72、9.28，故ζ电位的绝对值与者载药量成正相关。 3.1.3 离子强度与溶液的pH值 对TAX聚氰基丙烯酸烷酯类纳米球聚合时介质pH值的影响很大，因为以OH－为催化剂，pH值太低时聚合难以进行，太高时反应太快形成凝块，而在pH 2至5范围可得到较好的纳米球。用两步法制备TAX聚氰基丙烯酸异丁酯纳米球时，发现介质pH不同时浸吸量也不同，pH为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0时，载药量分别为56.62、56.54、56.47、43.07、39.60（mg/g）。可能是由于纳米球带负电荷，而在pH值较低的介质中药物带正电荷较多的缘故。如浸吸介质具有不同的离子强度（Na2SO4的量分别为0、4、8、12、16 g/L）时，载药量也不同（分别为40.1、45.3、49.1、51.8、53.9 mg/100mg）。 3.2 TAX NPs抗肿瘤的检测手段 对不同类型的肿瘤的作用评价可以从肿瘤体积、瘤质量、抑瘤率、生物存活时间等治疗情况和全身情况、体质量变化等毒副作用两方面进行，以抑制作用与时间、浓度的关系、靶向作用、生物利用度、生物半衰期等为指标，得出结果、结论。 4 TAX NPs的稳定性 4.1 灭菌 纳米粒常用于制备注射剂，这种注射剂含有生物降解材料，灭菌可引起纳米粒不稳定。目前常用的灭菌方法有煮沸灭菌、过滤灭菌、辐射灭菌或无菌操作等，根据具体情况选择适当的方法。