紫杉醇不同剂型的特点及研究进展

紫杉醇不同剂型的特点及研究进展摘要紫杉醇是从太平洋短叶红豆杉中提取得到的是一种天然抗癌药物。显著的生理活性和独特的作用机制使它在临床上得到了广泛的应用，主要用于卵巢癌、乳腺癌、肺癌等多种肿瘤的治疗。通过查阅近年来国内外公开发表的关于紫杉醇新型制剂的研究论文，进行汇总发现，紫杉醇的水溶性差需要添加助溶剂聚氧乙烯蓖麻油(cremophorEL)或聚山梨酯-80，但是会导致严重的副作用，所以为降低传统紫杉醇注射液的毒副作用和提高疗效，研究者们进行了广泛的研究。本文就近年来研发的一些紫杉醇新剂型，包括白蛋白结合型紫杉醇、紫杉醇脂质体、环糊精包合物、聚合物胶束、前体药物、乳剂等进行了综述，为紫杉醇新型制剂的研究提供参考。关键词:紫杉醇；剂型；前体药物；脂质体；胶束

CharacteristicsandresearchprogressofdifferentdosageformsofpaclitaxelAbstractPaclitaxel,anaturalanticancerdrug,extractedfromthePacificyew.Becauseofitsremarkablephysiologicalactivityanduniquemechanismofaction,itiswidelyusedinthetreatmentofovariancancer,breastcancer,lungcancerandothertumors.Вylookingatpublishedathomeandabroadinrecentyearsaboutthenewpreparationsofpaclitaxelresearchpapers,summarizedtheconcludedthat,thelowwater-solubilityofpaclitaxelneedtoaddcosolventpolyoxyethylatedcastoroilorpolysorbate-80,butitwillcauseserioussideeffects,soinordertoreducethetoxicsideeffectsofpaclitaxelinjectionandimprovetheeffectofthetreatment,theresearchersdoalotofresearch.Thispaperreviewssomenewformulationsofpaclitaxeldevelopedinrecentyears,suchasalbumin-boundpaclitaxel,paclitaxelliposomes,cyclodextrininclusioncompounds,polymericmicelles,precursordrugandemulisions,andprovidereferenceforthestudyofnewformulationsofpaclitaxel.Keywords:paclitaxel;dosageform;precursordrugs;liposomes;micellar

前言紫杉醇（paclitaxel，PTX），植物界的抗癌卫士，由于其独特的作用机理，成为了继阿霉素、顺铂之后，对多种癌症疗效好副作用小的一线抗肿瘤药物。它在地球上已经有250万年的历史了，是1967年美国科学家瓦尔（M.C.Wani）和沃尔（MonreE.Wall）从生长在美国西部大森林中的短叶红豆杉的根、皮、叶、茎中分离得到的，其中树皮中的紫杉醇含量最高。紫杉醇为白色针状结晶粉末，无臭，无味，难溶于水，易溶于甲醇乙醇、乙腈、氯仿、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂，不溶于石油醚。相对分子质量是853.92。分子式为C47H51NO14。紫杉醇为二萜生物碱类化合物，在pH为4-8的范围内保持稳定。1979年，紫杉醇独特的稳定微管作用被Schiff等REF_Ref4069\n\h错误!未找到引用源。发现后，成为临床上的一种新型抗微管药物。紫杉醇对多种恶性肿瘤都具有显著疗效，包括卵巢癌、非小细胞肺癌、肝癌及头颈部肿瘤等恶性肿瘤[2-4]。为了解决紫杉醇注射液存在的问题，增加水溶性，降低毒副作用，提高治疗效果，新剂型的研发成为了热点。本文对近年来紫杉醇新剂型的特点进行以下综述。

1.国内已上市的紫杉醇剂型自从1992年紫杉醇注射液用于临床后，白蛋白结合型紫杉醇和紫杉醇脂质体相继被研发上市，这些新剂型增加了紫杉醇的溶解度和靶向性，降低药物的毒副作用，提高疗效。四种紫杉醇剂型在临床使用上的差异性见表1。表1四种紫杉醇剂型临床使用差异药物种类紫杉醇多西紫杉醇紫杉醇脂质体白蛋白结合型紫杉醇主要辅料聚氧乙烯蓖麻油、乙醇聚山梨酯、乙醇卵磷脂、胆固醇人血白蛋白常规剂量135-175mg/m275mg/m2135-175mg/m2100-260mg/m2溶媒0.9%NS或5%GS0.9%NS或5%GS5%GS0.9%NS处理准备（常规储存条件下）需要需要需要不需要滴注时间大于180min60min180min30min输液瓶/输液器不含DEHP不含DEHP可以含DEHP可以含DEHP稀释后稳定性室温27h室温4h室温24h室温8h适应症卵巢癌、乳腺癌、非小细胞肺癌、AIDS相关性卡式肉瘤乳腺癌、非小细胞肺癌、前列腺癌、胃癌乳腺癌、卵巢癌、非小细胞肺癌乳腺癌注：DAHP为邻苯二甲酸二异辛酯；NS为生理盐水；GS为葡萄糖水1.1传统紫杉醇通常情况下，紫杉醇注射液的性质非常稳定，在没有开封且温度保持在4℃以下时可以保存5年REF_Ref4954\n\h错误!未找到引用源。，在环境温度（约25℃）及室内照明条件下可保持稳定达27h之久。紫杉醇是多羟基化合物，属于三环二萜类，含有复杂且巨大的紫杉烷环，环上有很多疏水的取代基，所以溶解度很小。为了解决紫杉醇溶解性的问题，所以在其辅料中混合加入了表面活性剂聚氧乙烯蓖麻油（或吐温80）和无水乙醇（1∶1，V/V）。然而，这种助溶剂会导致过敏反应、增加骨髓抑制、神经毒性、心血管毒性、胃肠道反应、肝脏毒性、肾毒性等不良反应REF_Ref4983\n\h错误!未找到引用源。，降低生物利用度，影响合并用药的疗效。因此需要要用抗组胺类药物或糖皮质激素等进行预治疗。如紫杉醇注射液使用前应进行预防用药，通常情况下，在静脉滴注紫杉醇注射液前6h和12h都应口服20mg的地塞米松，滴注前0.5～1h口服或肌注50mg的苯海拉明，静脉注射H2受体拮抗剂雷尼替丁50mg或西咪替丁300mg。但是相关研究显示，进行预防用药后，仍然会出现过敏反应，患者比例超过40%，其中3%可出现严重过敏反应REF_Ref5052\n\h错误!未找到引用源。。聚氧乙烯蓖麻油还与静脉输液器材中的塑料成分二乙烯己基邻苯二甲酸盐（diethylehexylphthalate）发生反应[8]。因此，紫杉醇注射液临床使用时必须选择非PVC类输液瓶和输液器。此外，紫杉醇在用水性溶剂稀释时不稳定可能会发生沉淀反应[9]，剧烈搅动、震动或摇晃也可能会产生沉淀。1.2紫杉醇脂质体脂质体（liposome）：脂质体是指将活性物质包封于类脂质双分子层内形成的微型泡囊体。脂质体是一个非常小的分子，用不同的脂肪可以制作不同的脂质体，例如大豆油或者其他植物油。最具有生物可利用性的脂质体来自于磷脂酰胆碱，这种脂肪和大脑的组成脂肪是一样的，是一种非常稳定的分子，其稳定性可以维持两年。脂质体的外层就是所谓的可以利用的脂肪，内部则包含了活性成分。如果将脂质体的外层经显微镜放大后会发现，外层结构为一层脂肪一层水，说明同一球体既可以储存亲脂性活性物质又可以储存亲水性活性物质。紫杉醇脂质体为细胞毒类抗肿瘤药，它的作用机制是如下，癌细胞失去了机体的控制所以增殖分化速度很快，脂质体中的紫杉醇释放后通过促进微管蛋白的的聚合，抑制其解聚，从而影响微管的动态重组，使纺锤丝不能形成从而阻碍肿瘤细胞的有丝分裂导致死亡。紫杉醇脂质体相比传统注射液有以下优点。一方面，包封于脂质体的紫杉醇水溶性会提高，无须再添加聚氧乙烯蓖麻油，从而避免其带来的不良反应。另一方面，脂质体具有靶向性和淋巴定向性，可以使紫杉醇准确识别肿瘤细胞，对病变的骨髓、肺、肝和脾等组织器官定向治疗，提高紫杉醇的疗效，降低毒副作用。此外，脂质体还可以起到缓释作用，延缓代谢，延长紫杉醇的作用时间。Cabanes等[10]通过向小鼠体内注射紫杉醇脂质体和紫杉醇注射液得出了结论，在相同剂量下，俩者拥有相似的抗肿瘤活性，但是紫杉醇注射液引起的毒副作用明显高于紫杉醇脂质体。Straubinger等[11]发现，静脉给药时，紫杉醇脂质体最大耐受量(Maximumtolerateddose,MTD)高达200mg·kg-1，而普通紫杉醇注射液最大耐受量仅为30mg·kg-1。Sharma等[12-14]的体内试验证明紫杉醇脂质体的最大耐受量比传统紫杉醇注射液高2～7倍。目前我国已经上市的紫杉醇脂质体制剂是由南京绿药职业有限公司研制出的力扑素，力扑素主要用于治疗卵巢癌及卵巢转移性癌，常常与顺铂联合应用来达到治疗的效果。紫杉醇脂质体有一些问题尚未解决，在常规条件下脂质体性质不够稳定，保质期相对较短，所以储存很不方便，需要特殊的条件；脂质体并没有完全解决药物过敏的问题，用药前仍需要进行药物过敏的预防处理；因为脂质体的生产成本比较高，所以价格也相对昂贵，从而限制了临床的应用；脂质体紫杉醇可能会造成肝脏毒性的蓄积。1.3白蛋白结合型紫杉醇白蛋白结合型紫杉醇是以人血白蛋白为药物载体，采用纳米技术构建的新型紫杉醇白蛋白冻干剂。本品为白色至淡黄色无菌冻干块状物或粉末。白蛋白是理想的转运分子，具有将非水溶性化合物化疗药物释放出来的能力。白蛋白结合型紫杉醇的外部被白蛋白包裹，内部为不溶于水的细胞毒药物紫杉醇。由于纳米微粒体积很小所以可以快速通过静脉进入体内，一旦进入血液循环，白蛋白结合型紫杉醇就会与普通的白蛋白一样，和血管上的内皮细胞GP60白蛋白受体结合，被活化的GP60受体就会与细胞膜上的窖蛋白（Caveolin-1）结合形成包膜窖，这些包膜窖就会将具有细胞毒药物的白蛋白结合型紫杉醇运送到肿瘤间质中，要想更好的发挥作用就必须突破最后一层障碍肿瘤细胞膜。相较正常细胞来说，肿瘤细胞增殖、生长速度快，需要的营养物质多，所以在其不不断的生长过程中分泌出富含半胱氨酸的特殊酸性蛋白（Secretedproteinacidicandrichincysteine，SPARS），其功能与白蛋白受体类似，能吸引并粘附白蛋白，导致其进入细胞膜完成跨膜转运从而作用于细胞核，起到靶向治疗的作用，增加紫杉醇化疗疗效[15]。紫杉醇白蛋白纳米悬浮液ABI-007(Abraxane；Capxol)[16]已应用于临床，由美国生物科学公司利用高压振动技术将人血白蛋白和紫杉醇结合在一起制成的纳米微粒紫杉醇冻干粉剂，使用非常方便，只需要向瓶内注入15mL生理盐水，然后静脉滴注30min即可，多项临床研究都证明白蛋白结合型紫杉醇在治疗乳腺癌时的效果比传统紫杉醇注射液好[17]；据Palumbo报道，白蛋白结合型紫杉醇尤其是对晚期乳腺癌治疗作用更为明显[18]；此外，白蛋白结合型紫杉醇结合抗血管生成治疗三阴性乳腺癌，有很强的理论依据[19]且对其他肿瘤如非小细胞肺癌、胰腺癌等有明显临床效果，进一步疗效待深入研究。综上所述，白蛋白结合型紫杉醇具有安全性高、毒性低、副反应轻使用方便以及更好的临床疗效等优点，然而白蛋白结合型紫杉醇昂贵的价格限制了其的推广。2.处于研发中的剂型2.1聚合物胶束聚合物胶束（polymericmicelles，PMS）是指两亲性共聚物在水性介质中能够自组装具有核-壳结构的纳米胶束。作为一种新型的纳米载体，聚合物胶束性质比较稳定，而且具有靶向性，相比普通载体来说可装载多的药物。目前有光敏感、pH敏感、热敏感和超声敏感的聚合物胶束，如果联合使用的话将会进一步提高药物的有效性和特异性［20］。聚合物胶束给药系统已经成为近年来紫杉醇新剂型的研究热点。Bun等[21]采用固体熔融分散技术，用聚D，L-乳酸和聚乙二醇单甲醚的嵌段共聚物制备出的聚合物胶束紫杉醇，相比传统的紫杉醇注射液，抗肿瘤效果更好细胞毒性更小。Genexol-PM具有生物降解的聚胶囊(Polymermicelle)制剂专利技术，是近年来研发的紫杉醇新剂型，既克服了紫杉醇水溶性差的缺陷，又可以靶向给药，降低毒副作用，提高治疗效果。此外，使用方便在给药之前不需要进行预处理。临床前的动物模型试验[22]表明：Genexol-PM的最大耐受剂量比传统溶剂型紫杉醇注射液高40倍，为向肿瘤部位提高用药量提供了可能。紫杉醇聚合物胶束目前正在申报中。2.2前体药物前体药物（prodrug）:也称前药，是指本身没有生物活性或者活性很低，经过体内代谢后变成有活性的物质。近年来，紫杉醇前药设计已成为研究重点。根据紫杉醇的构效关系（如图1所示），C-2、C-4位的基团以及D环、C-13位的侧链是必须基团，C-7位的酯键取代基和C-2’羟基结构通过改造可以增大紫杉醇的水溶性，进而提高疗效[23]。化学名称为5β化学名称为5β，20-环氧-1，2α，4，7β，10β，13α-六羟基烷-11-烯-9-酮-4，10-二乙酸酯-2-苯甲酸-13[(2’R，3’S)-N-苯甲酰-3-苯基异丝氨酸酯]。20世纪90年代，科学家们利用前药原理在紫杉醇的结构上引入PEG或者成酯等方法来合成紫杉醇的衍生物。聚乙二醇（PEG）有良好的水溶性和生物相容性，无毒、无抗原性。在紫杉醇C-7位上引入PEG，可增加其水溶性，并可对紫杉醇分子进行柔性包裹，降低其在体内的降解速度。Arpicco等[24]研究了PEG的分子量、连接的位置以及方式的改变对前体药物疗效的影响。叶酸-PEG-谷氨酸-紫杉醇前药具有良好的溶解性和靶向性。赵素华通过叶酸配体-受体，使药物靶向到达叶酸高表达的肿瘤细胞，从而使得叶酸受体表达较少的正常细胞毒性降低，使紫杉醇具有靶向性[25]，提高了治疗效果。在琥珀酸作为垫片的基础上，Pignatello等[26]利用脂基与酰胺结合的方式把脂氨基酸连接到紫杉醇C-2’羟基上合成了紫杉醇前药。经试验证实，这种紫杉醇前药只需要很低的剂量（0.01～0.1μmol·L-1）就可以起效。Zhang[27]是将聚磷乙烯取代了紫杉醇上的羟基制成了紫杉醇前药(PTX-PEEP-FA)，该药具有两亲性和生物降解性，很好的解决的紫杉醇水溶性差的问题。Damen等[28]成功的制备出紫杉醇生物还原前体药物，体外实验显示，在生理pH条件下，该前体药物性质很稳定，经还原后得到的紫杉醇毒性降低，抗肿瘤活性增加，具有良好的疗效。Wmsidlo等[29]合成的紫杉醇的前体药物2’-(N-甲基吡啶鎓)紫杉醇乙酸盐衍生物(2’-MPA-紫杉醇)，该衍生物对肿瘤细胞的毒性很高而对于正常细胞毒性降低。相同剂量时，2’-MPA-紫杉醇较母药紫杉醇有更小的毒副作用和更高的抗癌活性。研究表明，所有的前体药物较母药紫杉醇均表现出良好的水溶性和较低的毒副作用，有良好的应用前景。然而，前药的合成过程非常繁琐，成本较高，其药效学和药动学特性也待进一步研究。2.3环糊精环糊精（CD）是指淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转位酶作用后形成的一系列环状低聚糖的总称，主要用于增加难溶性药物的溶解度、提高溶出速率和增大生物利用度。环糊精可以通过其疏水性的内芯对空间尺寸匹配的亲脂性药物紫杉醇进行包合，这样亲水性的外层便可以与水作用，制成的紫杉醇包合物[30]溶解度明显增加。如果想要达到靶向治疗肿瘤细胞的目的，只需在外层连接1个特异性的载体。Mognetti等[31]用β-环糊精(β-CD)制成的紫杉醇包合物和He[32]等合成的pH响应性α-环糊精(Ac-aCD)紫杉醇包合物，与传统紫杉醇注射液相比，均表现出更高的水溶性、更好的抗癌活性以及更低的毒副反应。Yu等[33]制备的聚丙二醇-β-CD制备的紫杉醇包合物，载药量可以达到29％,与紫杉醇注射液相比水溶性有较为明显的改善，毒副反应下降，而且具有缓释性和靶向性，抗癌效果显著增强。张学农等[34]研究发现，羟丙基-β-CD对紫杉醇的增溶效果会比β-CD更好，当羟丙基-β-CD的比例增加时，紫杉醇的溶解性也会增强，当其比例达到40%～60%时，紫杉醇溶解度会增加1000～9000倍，但是当比例超过40%后，溶液黏度增大，流动性降低，不适合用做肌体注射，所以羟丙基-β-CD比例应当维持在20%以下。此外，还有研究表明，羟丙基-β-CD毒性小，几乎无溶血作用，是一种优良的包和材料，可用于紫杉醇的口服制剂[35]。环糊精复合物最大的缺点就是可能在药物稀释的部位发生沉淀反应[36]。为解决包合物稀释后药物的沉淀问题，必须提高CD的浓度，但是高浓度CD容易引起溶血，所以仍需要改善。2.4口服紫杉醇制剂紫杉醇由于胃肠道p-蛋白抑制剂的问题，口服给药吸收不好，所以目前紫杉醇的上市剂型均为注射剂，但是注射剂不方便使用，副作用比较多，因此口服紫杉醇制剂的开发一直是行业研究的热点。Liporaxel是由韩国大化制药利用脂质自乳化药物传递体系(Self-emulsifyingdrugdeliverysystem,SEDDS)研发的紫杉醇口服制剂。截止目前，Liporaxel是全球第一个开发成功并获批上市的口服紫杉醇产品，适应症为胃癌。由1%紫杉醇，55%单油酸，27.5%tricaprylin和16.5%的聚山梨酯组成。口服紫杉醇制剂虽然避免了注射液带来的副作用，但是大量紫杉醇直接接触胃肠道会使胃肠道毒性大幅增加，所以仍然需要不断改进。2.5乳剂乳剂具有性质稳定、分散度大、药物吸收好、起效快、生物相容性好、使用方便等优点。将紫杉醇制成乳剂，既不含聚氧乙烯蓖麻油从而避免其带来的过敏反应，又可以提高生物利用度[37]。Xia等[38]制备的紫杉醇-胆固醇复合物，大大提高了紫杉醇的溶解性，其在大豆油中的溶解度达到8mg·ml-1，而水溶性紫杉醇仅为0.3mg·ml-1。这种乳剂包封率很高，而且高温灭菌（115℃，30min）后，其外观、pH、粒径和含量也几乎没有改变，在6℃下至