纳米药物课件

1、纳米药物对药物疗效和毒性的影响报告人：王柳学号：113070861目录纳米药物 纳米药物的分类纳米药物应用举例纳米药物的毒性评价412321 纳米药物 纳米药物1是指运用纳米技术（特别是纳米化制备技术）研究开发的一类新的药物制剂。作为纳米科技中最接近产业化、最具发展前景的方向之一，纳米药物特别是纳米抗肿瘤药物、纳米多肽蛋白质药物，以及非病毒载体基因药物的纳米制剂的研究和开发，已成为当前国际医药学界的前沿和热点。1 杨祥良.纳米药物M.北京：清华大学出版社，2007:1-3.31.1 药物纳米化的主要优势21. 增加药物吸收：纳米粒径高度分散，表面积大，有利于增加药物与吸收部位的生物膜接触面积。

2、2. 可靶向释放：载药纳米粒可作为异物而被局势细胞吞噬，到达网状内皮系统分布集中的肝、脾的靶部位和连接有配基、抗体、酶底物所在的靶部位。3. 缓释性：通过调整载体材料种类或配比，可控制药物的释放速率，从而制备出具有缓释特性的纳米药物。4. 增加生物膜的通透性：纳米药物通过内吞等机制进入细胞，易于透皮吸收、易于穿过血脑屏障等。5. 降低药物的毒副作用2. 吉顺莉, 张春燕, 戈延茹. 纳米载药系统的研究进展J. 中国药业, 2010 (14): 82-83.41.2 理想的纳米药物应该具备： 较高的载药量30 较高的包封率80 制备和纯化方法简便，易于扩大生产 载体材料可生物降解，低毒或无毒 适

3、当的粒径与粒形 较长的体内循环时间Drug Content（DC）Encapsulation Efficiency（EE）Encapsulation Yeild（EY）52 纳米药物的分类2.2 纳米载体系统：通过纳米载体，使药物以溶解、分散、包裹、吸附、偶联等方式成为纳米分散体。2.2.1 高分子纳米粒(polymer nanoparticles,PNP)2.2.2 固体脂质纳米粒2.2.3 纳米脂质体2.2.4 聚合物胶束 包括高分子纳米球和高分子纳米囊。药物被包裹在载体膜内，称纳米囊（nanocapsule）；药物分散在载体基质中，称纳米球（nanosphere）。 纳米囊和纳米球主要由

4、聚乳酸、聚丙交酯己交酯、壳聚糖、明胶等高分子材料制备而成。 根据材料的性能，适合于不同给药途径，如静脉注射的靶向作用、肌肉或皮下注射的缓控释作用。72 纳米药物的分类2.2.2 固体脂质纳米粒（solid lipid nanoparticles,SLN） 以固态的天然或合成类脂（各种饱和脂肪酸）作为载体的纳米载药系统，将药物包裹或夹嵌于类脂核中，制成粒径约为50nm1000nm的固体胶粒给药系统。 与PNP相比，SLN的最大特点一是采用生理相溶性好、低毒性的类脂材料，二是可采用已成熟的高压匀质法实现工业化生产。82 纳米药物的分类多室（层）脂质体（MLV）：粒径15m 药物通常溶解在脂质体内的

5、水相，或吸附或溶解在脂质双分子膜上。102 纳米药物的分类2.2.4 聚合物胶束（polymeric micelles） 聚合物胶束是由一类两亲性共聚物形成的新型纳米载药系统。 聚合物的亲水嵌段常用聚乙二醇（PEG），而常用的疏水嵌段包括聚L-赖氨酸、天冬氨酸、聚己内酯等。 亲水端可通过修饰（偶联配体或抗体），使聚合物胶束具有细胞靶向作用。113 纳米药物应用实例3.1 抗肿瘤纳米药物米托蒽醌（MTO）局部注射米托蒽醌固体脂质纳米球用于治疗乳腺癌与淋巴结转移瘤4 米托蒽醌（mitoxantrone,MTO）是第二代蒽环类抗生素，属细胞周期非特异性抗癌药，通过吸附作用嵌入细胞核酸中，抑制癌细胞核

6、酸的合成而发挥药效。临床主要用于急性白血病、各期乳腺癌和恶性淋巴瘤。4 Lu B, Xiong S B, Yang H, et al. Solid lipid nanoparticles of mitoxantrone for local injection against breast cancer and its lymph node metastasesJ. European journal of pharmaceutical sciences, 2006, 28(1): 86-95.123.1 抗肿瘤纳米药物米托蒽醌（MTO）球面设计优化:以山嵛酸甘油酯、磷脂、S-40和MTO用量为自

7、变量，包封率、载药量和体外释放度为考察指标，经单因素和球面设计优化，绘制若干三维图和自变量与因变量的关系方程最佳配比：在10ml水相中含有MTO 0.20%山嵛酸甘油酯1.0%, 磷脂3.0% S-40 0.5%图3.1 根据MTO与PC的百分含量预测包封率EY的响应曲面14响应变量预测值观察值（平均值S.D.）偏差（%）EY(%)89.2187.232.16-2.21DC(%)4.084.180.102.32Q2h(%)9.017.560.19-16.05Q24h(%)36.0025.850.82-28.20t50(d)5.115.251.102.68t50(d)31.0428.384.50

8、-8.563.1 抗肿瘤纳米药物米托蒽醌（MTO）表3.1 比较在最优条件下制备的米托蒽醌脂质纳米球响应变量的观察值与期望值Q：累积释放率 t：累积释放速度15组织Cmax (g/g)Tmax (h)aAUC0120 (g/(mL h)MTO-SLNMTO-SolnMTO-SLNMTO-SolnMTO-SLNMTO-Soln腋淋巴结21.729 13.97210.587 2.07572 024 02496.7 1605.41052.3 206.2心脏1.932 0.6742.721 0.73272 024 0208.63 72.8186.60 77.10肝脏3.113 0.8653.706 1

9、.19774 024 0274.84 76.41333.02 107.57脾脏7.164 2.4219.078 2.95072 072 0684.06 231.21991.50 322.24肺2.861 1.0503.000 0.66072 072 0284.62 104.46335.20 73.74肾脏8.174 2.4697.060 2.59872 072 0870.98 293.24790.07 290.753.1 抗肿瘤纳米药物米托蒽醌（MTO）急性毒性： LD50 for MTO-SLN and MTO-Soln was 5.31.0 and5.91.1 mg/kg, respect

10、ively. The results indicated that SLN themselves had some acute toxicity.表3.2 体内分布的药动学参数17分组MTO剂量(mg/kg)淋巴结大小(mm3)PaMTO-SLN1.041.85 27.42P1 0.05MTO-Soln2.0119.32 57.30P1 0.20空白0186.83 77.71分组MTO剂量(mg/kg)肿瘤大小(mm3)Pa抑制率（%）PaMTO-SLN1.052.27 67.36P1 0.8681.8114.03P2 0.88MTO-Soln2.046.88 31.52P1 0.006682

11、.8611.13空白0351.23 163.8903.1 抗肿瘤纳米药物米托蒽醌（MTO）对MCF-7乳腺癌的抑制实验【5】抑制P388细胞淋巴转移实验综上所述，米托蒽醌固体脂质纳米球确实具有淋巴靶向性，对乳腺癌及淋巴转移的疗效优于原药。表3.3 抑制肿瘤大小及其抑制百分比表3.4 比较注射或不注射MTO对注射了P388细胞的小鼠的淋巴结大小183.2 抗结核纳米药物利福平（RIF）、异烟肼（INH）、比嗪酰胺（PZA）利福平（rifampicin,RIF）、异烟肼（isoniszid,INH）、比嗪酰胺（pyrazinamide,PZA）利福平、异烟肼、比嗪酰胺属抗结核药。作为一线抗结结核病

12、治疗药物，由于治疗疗程长，患者用药的依从性差（需每天用药）、不良反应发生率高（呈剂量依赖性），不仅影响疗效，而且易引起多药耐药性出现。用纳米技术对其进行剂型改造，提高治疗指数，减少临床用药剂量是克服上述问题的途径之一。Sharma等6用聚乙交酯-丙交酯poly(lactide-co-glycolide),PLG纳米粒作为载体，经多级乳化法对RIF-INH-PZA进行包裹，形成PLG-RIF-INH-PZA纳米载药系（PLG-RIF-INH-PZA-NP） 。5. Sharma A, Pandey R, Sharma S, et al. Chemotherapeutic efficacy of

13、poly (DL-lactide-co-glycolide) nanoparticle encapsulated antitubercular drugs at sub-therapeutic dose against experimental tuberculosisJ. International journal of antimicrobial agents, 2004, 24(6): 599-604.193.2 抗结核纳米药物利福平（RIF）、异烟肼（INH）、比嗪酰胺（PZA）制备方法：将含INH-PZA水溶液加入到含聚合体PLG的二氯甲烷(DCM)中，经超声乳化，在超声前将RIF直

14、接加入到DCM中。再初步乳化的溶液加入到含聚乙烯醇(PVA)的水溶液中进行超声，形成水/油/水乳液。乳液不断搅拌12h以彻底除去DCM，800010000r/min离心5分钟，用水洗涤，减压干燥，即得PLG-RIF-INH-PZA-NP。其粒径范围为：186290nm，包封率在55%73%。203.2 抗结核纳米药物利福平（RIF）、异烟肼（INH）、比嗪酰胺（PZA）在豚鼠体内的药代动力学特征口服裸药口服载药PLG-NP治疗剂量口服载药PLG-NP（2/3治疗剂量)图3.4 单剂量口服PLG-RIFINH-PZA-NP和裸药后血浆药物浓度时间曲线213.3 纳米抗炎药物阿司匹林阿司匹林纳米囊

15、载药系统为聚乙二醇600（PEG600）与芳香二酯共聚物7PEG600与芳香二酯共聚物的合成6. Kumar R, Chen M H, Parmar V S, et al. Supramolecular assemblies based on copolymers of PEG600 and functionalized aromatic diesters for drug delivery applicationsJ. Journal of the American Chemical Society, 2004, 126(34): 10640-10644.图3.5 聚乙二醇600与芳香二酯共

16、聚物的合成 223.3 纳米抗炎药物阿司匹林药理作用动物实验表明：阿司匹林纳米囊制剂与等剂量普通阿司匹林制剂以及空纳米囊均具有抗炎作用。以小鼠耳肿胀程度为指标，与模型组相比，其对耳肿胀强度的降低率分别为：62%，32%和18%。图3.7 阿司匹林PEG纳米囊的抗炎作用243.4 纳米中药水飞蓟素水飞蓟素 水飞蓟素(silymarin，SM)是从菊科植物水飞蓟中提取得到的黄酮木脂素类化合物，临床上用于治疗慢性肝炎、各种肝损伤、肝纤维化和早期肝硬化等肝病。由于SM难溶于水和一般有机溶剂，口服吸收差，导致口服制剂的生物利用度较低，影响了其临床疗效，因此如何提高其生物利用度，改善临床疗效是制剂研究人员

17、所面临的重要课题之一。253.4 纳米中药水飞蓟素分别测定大鼠口服3种粒度大小的SM-SLN后的血药浓度，血药浓度经时曲线如下：图3.8 血药浓度经时曲线273.4 纳米中药水飞蓟素肝靶向研究取昆明种小鼠120 只，体重（20 2）g，雌雄各半，随机分为20 组，每组6 只。其中10 组灌胃给予SM-SLN 冻干剂作为实验组；另外10 组小鼠口服给予水飞蓟素混悬液作为对照组，每个时间点1 组，每组6 只小鼠，实验组和对照组分别于给药后0 .17 h、0 .33 h、0 .5 h、1 h、 2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、12 h 眼眶取血0 . 8ml处死，全血置肝素化塑料离心管中。

18、迅速解剖处死小鼠取出心、肝、脾、肺、肾、脑各器官，滤纸吸干，精密称重后，加入适量蒸馏水研成匀浆，备用。全血于10000rpm离心10min，分离血浆，备用。图3.9 血浆药物浓度经时曲线283.4 纳米中药水飞蓟素靶向效率（ te）：te =（AUC）靶（/ AUC）非靶式中te表示SM-SLN 冻干剂或SM 混悬液对靶器官的选择性。te大于1 表示制剂对靶器官比某非靶器官有选择性；te愈大，选择性越强；SM-SLN 冻干剂的te值与SM 混悬液的te值相比，说明SM-SLN 冻干剂靶向性增强的倍数。表3.6 SM 和SM-SLN 的 te计算结果294 纳米药物的毒性评价4.1 新型阿霉素抗

19、耐药性隐形脂质体的毒性研究9目的多药耐药(multidrug resistance,MDR)是目前临床肿瘤治疗的主要障碍。本文研制了新型阿霉素抗耐药性隐形脂质体(DARSLs) ,并对其体外细胞毒和体内毒性进行评价。方法采用硫酸铵梯度法将阿霉素(DOX)和维拉帕米(VER)药物同时包载到隐形脂质体内,制备成DARSLs; 采用耐药性鼠前列腺肿瘤细胞株MLLB2和人子宫肉瘤细胞株MES2SA /DX5进行体外细胞毒性评价; 采用SD大鼠对阿霉素抗耐药性隐形脂质体进行体内毒性评价。9王坚成, 刘晓岩, 吕万良, 等. 新型阿霉素抗耐药性隐形脂质体的体外细胞毒和体内毒性研究J. 药学学报, 2005

20、, 40(5): 475-480.304.1 新型阿霉素抗耐药性隐形脂质体的毒性研究结果：1. 不同阿霉素制剂间细胞毒性的比较IC50 /molL - 1FDFDFV LDLDLVLDFVFDLVDARSLsMLLB2141 330.15 0.03 89 4 0.100 0.010 1.0 0.5 0.30 0.15 0.080 0.020MES2SA /DX52.3 0.40.130 0.0202.1 0.30.140 0.0200.21 0.060.140 0.0200.130 0.010FD：游离DOX ,LD：脂质体包载DOX,FDFV：游离DOX和游离VER 组成的混合液,LDFV：

21、脂质体包载DOX和游离VER组成的混合液,LDLV ：DOX脂质体和VER脂质体组成的混合液)DARSLs：阿霉素抗耐药性隐形脂质体表4.1 不同剂型阿霉素对MLLB2和MES2SA /DX5细胞的IC50值游离性药物脂质体型药物314.1 新型阿霉素抗耐药性隐形脂质体的毒性研究2. 动物体内全身毒性 在给药的9 d内,每天记录动物存活数目和体重。结果发现,在给药3个剂量后, 游离性药物FD 或FDFV组动物发生严重的体重减轻(图4.1) ,并且出现30% 50%的死亡率。而接受脂质体制剂给药组(LDFV和DARSL s)动物,体重减轻情况明显改善且存活率仍为100%。另外,生理行为学观察结果

22、显示游离药物组中80%动物有不同程度的腹泻症状发生并且毛发脏乱,而在脂质体制剂组则没有发现这些特征。图4.1 注射不同剂型药物后小鼠的体重变化324.1 新型阿霉素抗耐药性隐形脂质体的毒性研究3. 透射电子显微镜观察心肌损伤情况图4.2 分别注射Saline (A) , FD (B) , FDFV (C) , LDFV (D) , DARSL s ( E)后，心肌的显微图334.1 新型阿霉素抗耐药性隐形脂质体的毒性研究结论DARSL s具有相对较低的毒性,且能有效抑制耐药肿瘤的生长。344 纳米药物的毒性评价4.2 纳米药物对血脑屏障的毒性评价纳米粒表面电荷可改变血脑屏障的完整性和通透性10

23、 血脑屏障由于物理和静电屏障限制治疗药物渗入脑内。制备蜂蜡微乳，使其表面负荷中性、阴性或阳性表面活性剂，采用大鼠脑灌流方法测定血脑屏障的完整性和纳米粒脑渗透能力。结果为中性和低浓度阴性纳米粒对血脑屏障的完整性无影响，高浓度阴离子纳米粒和阳离子纳米粒则破坏血脑屏障的完整性。低浓度阴性纳米粒的摄入大于同浓度的中性和阳性纳米粒。研究结果显示，中性和低浓度阴性纳米粒可作为脑部给药的药物载体，阳性纳米粒对血脑屏障有中等程度的毒性，纳米表面电荷对大脑的毒性和脑分布特征性应加以考虑。 10 Lockman P R, Koziara J M, Mumper R J, et al. Nanoparticle s

24、urface charges alter blood-brain barrier integrity and permeabilityJ. Journal of drug targeting, 2004, 12(9-10): 635-641.354 纳米药物的毒性评价4.3 纳米粒的安全性问题 纳米粒对环境和人类健康的影响是当前纳米科学研究中令人关注的问题，日益受到世界各国的重视。纳米粒能够穿透皮肤，进入肺部，在机体内自由穿梭而不受免疫系统的干扰；金属纳米粒进入肺部而形成矽肺；纳米粒可通过嗅球进入大脑而致动物死亡，特氟龙塑料在20nm粒径时能迅速致大鼠死亡；单壁纳米炭管能透过皮肤进入体内，沉淀

25、于肺泡中，诱发炎症或肉芽肿。由此可见，纳米粒进入体内后与机体间存在相互作用，不同直径的纳米粒和不同种类的材料对机体的影响可能是不同的，需要大量的研究来确定。36小结 纳米材料给疾病治疗治疗带来了新的机遇，展示出诱人的美好前景。但是，如何科学、合理地应用纳米材料，也面临着新的挑战。如纳米材料的新特性对生产者、消费者、公共场所与环境可以引起新的危险。一些纳米材料显示出毒性特征，特别是纳米材料与人体或环境相互作用的后果还不清楚。这些危险与不确定性高度提示纳米技术应该被视作为双刃剑，在纳米材料被加工成商业化产品之前，应充分研究其生物学效应、作用机制及其毒性的消除措施，为合理利用纳米材料奠定理论基础。3

26、7参考文献1 杨祥良.纳米药物M.北京：清华大学出版社，2007:1-32 吉顺莉, 张春燕, 戈延茹. 纳米载药系统的研究进展J. 中国药业, 2010 (14): 82-833 平其能. 纳米药物和纳米载体系统J. 中国新药杂志, 2002, 11(1): 42-46. 4 Lu B, Xiong S B, Yang H, et al. Solid lipid nanoparticles of mitoxantrone for local injection against breast cancer and its lymph node metastasesJ. European journal of pharmaceutical sciences, 2006, 28(1): 86-95. 5 Lu B,Xiong S B, Yang H, et al. Mitoxantrone-loaded BSA nanospheres and chitosan nanospheres for local injection against breast cancer and its lymph node metastases. I: Formulation and in vitro characterizationJ. Int J