蛋白多肽类药物给药系统的研究进展.pdf

第 2 卷 第 3 期 中 国 药 剂 学 杂 志 Vol. 2 No. 3 2004 年 5 月 Chinese Journal of Pharmaceutics May 2004 p58 收稿日期收稿日期：2004-03-08 作者简介作者简介：王璞（1978-） ，男（汉族） ，黑龙江阿城人，在读硕士，主要从事药剂学研究，Tel：(024) 23843711-3641 ,E-mail:wangpu_；王思玲（1962-） ，女（汉族） ，辽宁沈阳人，博士，硕士生导 师，主要从事药剂学研究，Tel: (024)23843711-3641, E-mail:。 文章编号文章编号：（2004）03-0058-09 蛋白多肽类药物给药系统的研究进展蛋白多肽类药物给药系统的研究进展 王 璞, 王思玲 (沈阳药科大学药学院，辽宁 沈阳 110016) 摘要摘要：目的 目的 总结近几年来蛋白多肽类药物的各种给药方式和主要应用。方法 方法 综述。结果 结果 综述 了近几年多肽蛋白类药物给药系统。包括传递体、脂质体、微球、毫微球和毫微囊等的主要应 用。结论 结论 蛋白质、多肽药物在注射剂以及非注射途径给药均有应用，且具有一定的缓释作用、 靶向性，在蛋白质、多肽给药系统中有着广泛的应用前景。 关键词 ：关键词 ：药剂学；研究进展；综述；给药系统；多肽；蛋白质 中图分类号中图分类号 ：R94 文献标识码 ：文献标识码 ：A 随着重组 DNA 技术的发展，基因工程蛋白多肽类药物的大规模生产已成现实，这类药物应用 于临床的数目越来越多。与传统的化学合成药物相比，肽类药物具有不良反应小。易吸收等特点， 但由于此类药物在胃肠道中极易被蛋白质酶水解，因而一般仅限于注射给药；普通的肽和蛋白质经 口给药后因生物利用率低，除一些极个别的药物，一般的肽或蛋白质给药难以达到治疗水平。其次 肽类药物在循环系统中生物半衰期短，以致于不得不反复注射，给患者造成极大的痛苦。为增加药 效，降低其毒性（主要是抗原性）方便给药，人们对各种给药系统（drug delivery system DDS）进行 了探索，主要包括传递体、脂质体、微粒或毫微粒、微囊或毫微囊以及体内埋植泵系统等，并取得 了长足的进步。 1 传递体（ 传递体（transfersome） 所谓传递体是指具有高变形能力，并能以皮肤水化压为压力，高效穿透比自身小数倍的孔道的 类脂聚集体，亦称为柔性纳米脂质体。1996 年，德国慕尼黑工业大学医学生物物理系的 Ceve 等发 表了有关新型药物经皮渗透载体传递体的系统研究报告。可使小分子及大分子药物如肽类和蛋 白质成功地进入皮肤深部和体循环。传递体是脂质体经处方改进而来，是在脂质体的磷脂成分中加 入表面活性物质如胆酸钠等，使其膜具有高度的变形能力，这也正是传递体与普通脂质体最主要的 区别。 传递体的透皮机制1:（1）变形作用。传递体在受到足够大的应力时，在不改变皮肤角质层结 第3期 王璞等： 蛋白多肽类药物给药系统的研究进展 59 构和性质的情况下，由于其本身的柔韧性而产生较大程度的变形，这样就可以通过比自身小得多的 皮肤小孔。这种结构可以减小粒子形成过程中的能量消耗，从而为传递体变形奠定了基础。传递体 包封大分子后，由于传递体本身的变形，迫使药物分子变形顺利进入比药物分子小得多的皮肤上的 微孔，从而促进药物的吸收。 （2）渗透压驱动作用。传递体的透皮驱动力是渗透压差，当传递体混 悬液涂于皮肤后，水分蒸发导致部分失水，传递体为了不完全失水而逆渗透压梯度移动，并发生变 形透入皮肤。 （3）皮肤和体内分布作用。传递体具有整体透皮的特性，其透过皮肤进入血液的量几 乎与脂质体皮下注射的入血量相当2。 传递体的体内分布与药物动力学研究表明：传递体能透过外层皮肤到达真皮，并在该部位进入 淋巴管或血管，分布至全身，整个过程包括： （1）载体渗透； （2）载体在靶部位的蓄积； （3）载体 消除； （4）药物从载体的释放； （5）药物被靶器官的吸收； （6）药物发挥疗效； （7）药物消除。如 果条件适宜，传递体经皮给药与皮下注射脂质体相当3。传递体经皮给药的影响因素较多，主要有： （1）皮肤性质； （2）载体性质； （3）药物与载体的相互作用； （4）药物与皮肤的相互作用； （5）用 药剂量； （6）用药方式。为使药物能有效得透过皮肤，药物与传递体之间需有较大的亲和力，即大 部分药物应被传递体包封，若亲和力太低，则难以进入皮肤。菊粉的传递体包封率仅为 10%，因此 试验中有 70%80% 的菊粉仍滞留于皮肤的表面4。 传递体在国外的应用主要用于透皮制剂中，国内已有关于双氯芬酸钠传递体等小分子药物的传 递体透皮试验的研究报道5 ，6， 主要目的是为了降低双氯芬酸钠作为一种止痛剂而带来的胃肠道刺激 性。生物大分子传递体目的主要是防止生物大分子在胃肠道中的降解，以及减轻病人因反复注射而 带来得痛苦。 文献表明，传递体不同于普通脂质体，它具有一定的变形性，可渗透比自身粒子小的空隙，且 各试验结果表明，其较普通脂质体有更高的透过百分率，且减少了胃肠道的刺激及降解作用，有望 成为一种安全、高效的一种新型制剂。下面列举一些大分子传递体的实例： （1）胰岛素传递体7， 分子质量为 5.7 万道尔顿，在制备传递体的过程中先配制成 4 或 2 mg 的胰岛素溶液，其中，间-甲 酚液的浓度为 3 或 1.5 g.L -1，将 8.410-4 L 的上述溶液与 88 mg SPC 及 BS 或去氧胆酸盐在 110-4L 乙醇中混合，混悬液经乳匀机匀化，过膜。人体试验中，发现起效时滞为 150180 min，经 34 h， 血糖浓度可降低 20%并至少维持 10 h，可见降糖作用明确。(2) 膜缝隙结合蛋白传递体,分子质量为 17 万道尔顿，制备方法采用 SPC/BS（n:n=1:1）的乙醇溶液，以 0.007%(w)十二烷基磺酸为稳定剂， 与 GJP 在磷酸缓冲液中混合，超声，冷冻，解冻，过膜。动物试验表明，GJP 传递体经皮渗透可诱 发免疫反应，其强度与皮下注射相当，大大高于 GJP 以脂质体或混合胶团为透皮载体给药时所产生 的反应强度。(3) 牛血清白蛋白传递体,分子质量为 6.4 万道尔顿，制备方法与 GJP 传递体相似，全 皮渗透试验表明，时滞为 4 h、24 h 的生物利用度大于 50%，与皮下注射蛋白质混悬液相当。 （4）白 介素 2（IL-2）和干扰素-（IFN-）传递体，分子质量为 13.620.4 万道尔顿，制备时以 SPC 和 BS 制备空白脂质体，然后加入 IL-2 和 INF-，浸渍 24 h，并且已经证明仍具生物活性。 （5）皮质激 素传递体8，取药物、SPC 和胆酸盐溶于甲醇-氯仿（体积比 1：1）中，其中 SPC 与胆酸盐的质量 比为 8.6:1.4。将此溶液真空（10 Pa）干燥 12 h 以上，形成薄膜。加入 pH 6.5 的磷酸盐缓冲液制成 60 中 国 药 剂 学 杂 志 第 2 卷 10%（w）的脂质混悬液,并且主要蓄积于皮肤，可用于局部外用制剂。 2 脂质体(2 脂质体(liposome) ) 近年来，国外对脂质体的研究较多。脂质体又称类脂小体，是一种类似微型胶囊的新剂型，主 要成分为卵磷脂和胆固醇，两者都具有亲水和疏水两种基团，其分子相互间隔定向排列形成疏水基 向内、亲水基向外的类脂质双分子层，它可被生物降解并存在免疫原性小等优点，可通过细胞内吞 和融合作用，直接将药物送入细胞内，避免使用高度游离的药物。脂质体能改变药物的生物体内分 布，可集中于病变组织处释放药物以增强药效，并减少对正常组织的毒性和不良反应，脂质体对肝 脏具有较强的亲和性，因而广泛应用于肝病的治疗。 顾学裘等9制备的超微粒型脂质体，并在化疗药物脂质体复合物中加入人参多糖、黄芪多糖等 水溶性大分子化合物，增强了脂质体的热稳定性，有利于保护药物的包封率。同时掺入的多糖可发 挥免疫调节作用。此外，脂质体表面的多糖还可阻止体内磷脂酶等对脂质体的破坏作用，延长有效 血药浓度维持时间。 为提高脂质体的导向性，还可将脂质体与单克隆抗体合用，制备成免疫脂质体。邹宗亮等10利用 抗体导向的脂质体（免疫脂质体）包埋技术来解决反义核酸组织特异性的问题。脂质体可将许多药物 包封于其中，避免了机体对药物的生物转化。将脂质体键合于单克隆抗体或单抗片段上，成为免疫脂 质体。免疫脂质体可通过内吞的方式将内含的药物转入到细胞内，转运效率取决于细胞的种类、脂质 体的大小及靶向分子的表面物理性质等。Renneisen 等11研究了作用于 T 细胞受体 CD3 分子的免疫脂 质体包埋的反义核酸可完全抑制 HIV 的增殖， 仅用脂质体包埋没用单克隆靶向的以及游离的反义核酸 对 HIV 没有活性。Leonetti 等12应用抗体直接介导的脂质体 AO 研究表明，抗 HSV 病毒的脂质体 AO 仅 0.8 molL-1就可以使病毒抑制 95%， 而游离的 AO 在含血清的培养基中无效。 但是在通常使用的脂 质体浓度下，脂质体包封反义核酸的效率极低（2%3%）,极大的限制了这种转运系统的应用。增加 脂质体的体积会降低靶细胞对脂质体的摄取，并且降低复合物在血液中的转运效率。 由于脂质体静脉注射后，很快被网状内皮系统（RES）识别吸收，这对于治疗 RES 疾病是非常 有利的，但对于非 RES 部位却缺乏靶向性，为了克服上述缺陷，近几年来，学者们从膜修饰的角度 出发进行探索，研制了一系列膜修饰脂质体，提高了靶向性。凌世长等13利用 RGDS 肽分子质量小， 是机体内源性物质（Fg 降解片段） ，无免疫原性，与血小板 Fg 受体结合特异性强，其本身亦具抗血 小板血栓作用等特点， 用 RGDS 肽修饰脂质体作为溶栓药物载体， 呈现理想的靶向分布。 应用 RGDS 修饰的 UK 脂质体与大剂量 UK 阳性对照组溶栓效果相似，但用量仅为后者的 1/10。Murahashi 等14 合成了支链型半乳糖基脂质衍生物，以此修饰的脂质体对肝细胞表面的唾液糖蛋白受体具有较好的 靶向性。通过乙二醇间隔基将半乳糖和谷氨酸的 、-羧基结合。使谷氨酸部分与脂质锚连接，以蓖 麻凝聚素（RCA120）使 1-2-3-链新半乳糖脂质修饰的脂质体凝聚。支链与非支链新半乳糖修饰的脂 质体在肝中的聚集无明显差异，脂质体在肝中的聚集取决于半乳糖残基。半乳糖残基对肝靶向比支 链更强，从而增强了靶向性。侯新朴等15将分子质量不同的 PEG-PE 组装于脂膜上，将荧光物质 calcein 包裹于其中，进行体外稳定性和体内分布的研究，并与未经修饰的脂质体进行比较。PEG-PE 第3期 王璞等： 蛋白多肽类药物给药系统的研究进展 61 组装在脂膜上后，在体外试验中，使脂质体包载 calcein 渗漏减慢，稳定性提高，在血液循环中的时 间显著延长，屏蔽 RES 对脂质体的识别，提高脂质体在非 RES 中的分布。因此，PEG-PE 修饰的脂 质体将有利于对非 RES 的靶向给药。 由上述可见，脂质体作为一种新型的给药系统已广泛的应用于大分子的给药系统中，不仅可应 用于 RES 靶向，也可应用于非 RES 的靶向给药，具有良好的应用前景。 3 微球和毫微球(3 微球和毫微球(microspheres and nanospheres) ) 微球被广泛用作药物控释的载体，具有生物可降解性，无不良反应，可制成各种粒径，包封多 种药物，且药物包封量高，与脂质体相比微球较为稳定，体内代谢较慢，有利于延长药效。 3.1 疫苗微球注射剂疫苗微球注射剂 采用微囊化技术将疫苗或佐剂包裹在可生物降解的聚合物中，一次注射后，抗原在体内连续释 放数周甚至数月，由此产生的持续高抗体水平，甚至可以相当于多次注射的脉冲模式释药，此种剂 型称为一次性注射疫苗（single dose vaccine）,对临床免疫是一种有巨大实用意义的新剂型。第一个 被 WHO 批准的一次性注射疫苗是破伤风类毒素（tetannstoxoid,TT）微球注射剂16，内含两类微球， 目前有人对其微球制剂进行了稳定性研究17，表明：酸性（低于 pH 4）导致破伤风类毒素抗原性损 失，且正在进行聚乳酸降解研究表明，聚乳酸在降解 6 个月后不低于 pH 3.5，而体内微球周围环境 的酸性不会很强，因为产生的酸性物质立刻被体液或细胞移走18。其他一次性注射疫苗研究进展见 Table 1。 Table 1 Vaccine microspheres for injection Antigen Matrix of microspheres Diameter/m Release in vivo Animals and pathways in administration BSA EVAC 0.3 Continuous release after initial burst release Embedding in subcutaneous part of mice -ribose EVAC 0.3 Continuous release after initial burst release。 Embedding in subcutaneous part of rabbits BSA EVAC - Continuous release after initial burst release Embedding in subcutaneous part of rabbits BSA PolyTTH-sub amido carbonate 0.5microspheres （containing BSA50 mg） Continuous release,then relieve Embedding in subcutaneous part of mice Ovalbumin PLGA50:50 5.34 i.p in mice SEB PLGA50:50 110 2050 i.p in mice diphtheria toxoid PLA 30100 Continuous release after initial burst release Instilling in the trachea of mice to lung, s.c. MN-rgp120HSDd iphtheria toxoid PLGA PLGA65：36 PLA 20100 590 Pulse release,continuous release Subcutaneous injection in Guinea pig，laryngecal muscles injection in rats MN-rgp120 PLGA50:50 0.370.5 s.c、i.m and nasal administration 62 中 国 药 剂 学 杂 志 第 2 卷 3.2 微球注射剂微球注射剂 采用生物可降解的聚合物，特别是 PLGA 为骨架材料包裹多肽、蛋白质药物成可注射微球剂， 在体内达到缓释目的。国外已上市的品种见 Table 2。 Table 2 LHRH and the like for injection in order to prolong the release time Drug Activity Half life/min Dosage formsMatrix Release time/d Company LHRH 1 8 Leuprorelin 15 16 MicrospheresPLGAS75 ： 25 1 Abott Triptorelin 100 30 MicrospheresPLCG50：50 1 Ipsen Buserelin 25 80 Embedding for injection PLCG75：25 1 Hoechst Leuserorelin 75 Embedding for injection PLCG50：50 1 ICI Nafarelin 200 MicrospheresPLCA50：50 Syntex 3.3 口服给药生物大分子微球剂 口服给药生物大分子微球剂 药物口服剂型由于给药方法简便而受欢迎，多肽、蛋白质药物由于生物利用率较低、半衰期短， 给蛋白质和多肽的口服应用造成一定的困难，由于考虑到以上的缺陷，可将其做成生物可降解为骨 架材料的微球、毫微球，在生物大分子药物非注射途径给药制剂和长效注射剂中都有应用。 Lowe 等19用聚异丁基丙烯酸酯包裹人降钙素和胰岛素成毫微球， 发现大鼠口服后在体内与相应 溶液剂相比，降解速度减慢，在肠道内生物半衰期延长血浆中生物半衰期延长，血浆中药物浓度也 较对照组高。 陈庆华等20也报道了有关胰岛素聚异丁基氰基丙烯酸酯毫微球的研究，并证明此种毫微球主要 分布于回肠的派依尔结，且能通过大鼠空肠绒毛尖端上可吸收细胞脱落后形成的空隙而吸收，这种 吸收方式在回肠同样存在。在回肠，毫微囊还能大量、迅速的透过派依尔结21。 3.4 其他 其他 除以上的给药方式外，微球以及毫微球制剂在生物大分子方面还有较多的应用。如鼻腔给药、 经皮给药等。 金一等22利用氦气的超高速流体，通过对固体粒子进行加速，将药物粉末透过角质层释放到表 皮或真皮的表面，且于不同的压力（0.69、1.38、2.07 MPa）条件下，用 HeliosTM gun system 打入雄 性无毛大鼠腹部，并初步证明了血药浓度随压力增大而增高。且最高血药浓度（cmax） 、血药浓度 时间曲线下面积（AUC0-24 ）及生物利用度（F0-24）均依赖于超高速氦气流压力的影响。用该给药系 统， 通过调整微球中给药的释放速度及调整微球中药物向血管转移速度可控制血中血药浓度的变化， 从而达到控释目的。 第3期 王璞等： 蛋白多肽类药物给药系统的研究进展 63 同时毫微粒技术在反义核酸转运中也有应用10。 Godard 等23将胆甾醇通过二硫键与反义核酸相 连，吸附到聚氰基丙烯酸异丁酯毫微粒上，发现该系统转运的反义核酸可以高特异性的抑制 T24人 膀胱癌细胞。Schwab 等24合成了聚氰基丙烯酸异丁酯毫微粒（150220 nm）,用气吸附一段 12 聚反 义核酸 （作用于Haras mRNA上12位密码子的突变位点） ， 发现该化合物可很好地抑制点突变Haras 基因的表达，且所需浓度仅为游离反义核酸的 1%，并且可以抑制裸鼠身上依赖突变 Haras 的肿瘤 生长。 除此之外， 国外还有一些亲水性聚合物微球在药物的缓控释方面的研究报道23， 尤其是蛋白质、 多肽药物传递系统中的应用也值得研究者参考。 综上所述，药物、尤其是蛋白质、多肽药物以微球形式给药，在注射剂以及非注射途径给药均 有应用，且具有一定的缓释作用、靶向性，在蛋白质、多肽给药系统中有着广泛的应用前景。 4 毫微囊(4 毫微囊(nanocapsule) ) 毫微囊（nanocapsule）是由高分子材料形成的粒径在 10250 nm 之间的胶态粒子分布分散体系， 药物通常通过溶解或包封作用位于粒子的内部。毫微囊不仅可以用作注射，而且还可以口服进入循 环系统，因此制备毫微囊所用的高分子材料必须是可生物降解的，且与体液接触无不良反应。随着 生物技术的发展，肽类药物日益增多，其控制释放以及口服利用的要求非常迫切，毫微囊有望成为 一种促进肽类药物控制释放和口服吸收的新剂型。 张志荣等25 27以米拖蒽醌、羟基喜树碱、万乃洛韦为模型药物，对载体类 HTDDS 推向工业化 生产和临床应用进行了系统的基础研究，在肝靶向纳米囊的载药机制与提高载药量的方法和 TDDS 体内代谢动力学模型等方面取得突破性进展。他们采用加电解质提高纳米囊 Zeta 电位的方法使纳米 囊的载药量达到 46.77%,建立了 TDDS 体内代谢多室线性循环动力学新模型；在国内首先证实了纳 米囊对肝细胞的通透性，并通过电镜在肝细胞中观察到了纳米囊。 QuintanarGuerrero28报道了离子对形式在肽微囊包封中的应用，利用乳化扩散法制备了二肽 （色氨酸亮氨酸）聚合（D,L乳酸）毫微囊。使用丙烯碳酸盐与二肽形成离子对，但包封率较低， 可能为肽渗漏的缘故，有待于进一步研究。 哺乳动物细胞经聚合物膜微囊化后29，在体内新陈代谢释放出具有医疗作用的小分子蛋白质或 激素。聚合物膜的重要作用在于保护活细胞免受大分子抗体和细胞毒性成分伤害，同时又必须允许 维持细胞正常生理状态所需要的营养成分及新陈代谢的排泄物质的正常出入。因此这种膜有一个分 子质量排阻极限，即切割分子质量范围 50150 kD。微囊的基本尺寸一般比较大，在 101000 m 之间。常用于研究的细胞有胰岛素和肝细胞，如用 HEMAMMA 膜包 裹的兔胰岛（700900 m，膜厚 100 m）体外培养 1 个月，细胞仍保持完整和活着状态。 该膜分子切割量为 100 kD。目前这种系统尚处于实验室体外实验阶段。 对毫微囊的研究工作尚处于起步阶段，仍有许多问题尚待解决，如制备方法、制备器械、稳定 性等。 综上所述，近年来对生物大分子的研究已取得了重要的进展，尤其是对各种给药方式的科学性 64 中 国 药 剂 学 杂 志 第 2 卷 论证，积累了很多有价值的数据，但要从实验研究过渡到临床应用，这中间还存在一些需要解决的 具体问题，给药装置的实用性、方法的安全性、可靠性、有效性等问题；另一个不可忽视的问题是 生物大分子的抗原性，无论哪种给药方式，都或多或少地要考虑到免疫反应的问题。总之，生物大 分子的各种给药方式在面临严峻挑战的同时，也存在诱人的发展机遇。 参考文献参考文献: 1 Huang SW, Wang DL, Fu CH. 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