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生物大分子药物经皮吸收的研究进展


生物大分子药物经皮吸收的研究进展 沈丹丹1,黄华1,张涛2﹡ (1 重庆医科大学,重庆市400016;2 重庆医药工业研究院,重庆市400061) 摘要:生物大分子药物经皮给药系统的研究一直是药剂学研究的重点、 难点领域。 越来越多的研究致力于增加这类药物经皮和粘膜渗透量从而达到治疗水平。 本文 通过查阅最近10年国内外文献40多篇,分析、总结近年来促进生物大分子药物经 皮及粘膜

吸收的化学和物理方法研究进展及发展趋势。这些方法所表现的优越 性,为生物大分子药物的经皮及粘膜给药展示了良好的研究和应用前景。 Recent Advances of Penetration of Hydrophilic Drugs and Biological Macromolecular Drugs in Transdermal Drug Delivery System Abstract:The research of biological macromolecular drugs in transdermal drug delivery system always is a crucial and difficult field in pharmaceutics research , more and more studies have been carried out to increase the drug permeability through skin and mucous membrane, to achieve therapeutic levels. Recent research progress and development trend of chemical and physical methods is analysised and summarized in this article for enhancement percataneous and mucous absorption of biological macromolecular drugs, through referring to domestic and foreign literatures more than 40 in recent 10 years. The superiority showed by these methods, has provided superior research value and application prospect for transdermal and mucous drug delivery of biological macromolecules. 关键词:经皮给药系统;生物大分子药物;化学和物理促渗方法 Key Words:transdermal drug delivery system;biological macromolecular drugs; chemical and physical enhancing permeation method

通讯作者:张涛;联系方法:重庆市南岸区涂山路 565 号重庆医药工业研究 院内;Tel:13308393886;Email:zhangt@cpri.com.cn 作者:沈丹丹;联系方式:重庆市南岸区涂山路 565 号重庆医药工业研究院 内;Tel:13452480773; Email:dandan198626@sina.com

近年来随着生物医学的发展, 越来越多的肽类和蛋白质类亲水药物应用于临 床。由于这些药物一般都具有分子质量较大、高亲水性、稳定性差、生物半衰期 短、 口服易受胃肠道酶解和肝脏的首过效应影响等特点,临床上主要以注射或植 入方式给药, 给患者造成极大痛苦和不便。经皮给药系统不仅可避免胃肠环境对 药物分子的破坏和肝脏的“首过效应”,可有效解决生物大分子在体内易失活导 致生物利用度低及半衰期短等问题,能长期维持稳定的给药速率和血药浓度,降 低药物的毒副作用; 还可以避免大分子药物的注射或植入给药途径的缺点,患者 使用方便。经皮给药系统被认为是生物大分子的优良给药载体。 现代经皮吸收制剂或称经皮给药系统是指在皮肤或粘膜表面给药,使药物以 恒定速度(或接近恒定速度)通过皮肤各层或粘膜,进入体循环,产生全身或局部 治疗作用的新制剂,粘膜给药主要是指药物通过口腔粘膜、眼角膜、结膜及鼻粘 膜等吸收而发挥治疗作用的一种给药方式。经皮给药也存在着一定的局限性,如 要求药物分子量低于500,熔点小于300℃,并且有一定的油水分配系数等。亲水 生物大分子, 由于其低渗透性、 高亲水性及生理结构障碍, 穿过皮肤或粘膜困难。 克服皮肤及粘膜的屏障作用, 提高药物渗透速率, 是解决生物大分子亲水药物通 过皮肤及粘膜障碍的关键问题之一。近年来,促进亲水生物大分子药物皮肤及粘 膜渗透方法,如新型脂质体、纳米粒、微乳等化学促渗透方法和离子导入技术、 电致孔、超声导入、微针、热导入等物理促渗透方法,得到了快速发展,取得了 丰硕的研究成果, 为生物大分子药物的经皮及粘膜给药展示了良好的研究和应用 前景。国内外最近几年上市的生物大分子药物经皮及粘膜给药包括: Avant Immunotherapeutics公司开发的口服轮状病毒疫苗,2005年在墨西哥首次上市;Generex公
司开发的胰岛素口腔喷雾剂-口腔粘膜喷雾给药, 2005年在厄瓜多尔首次上市。 目前正在进 行Ⅲ期临床研究的生物大分子药物经皮及粘膜给药包括:加拿大Theratechnologies公

司研究的生长素释放激素激动剂(ThGRF1-44) 透皮给药; Sanofi-Aventis 研究的 AIDS 疫苗局部给药;美国NeurogesX公司辣椒素局部用透皮制剂;加拿大 Generex首次注册了治疗糖尿病的胰岛素经粘膜给药颊含制剂;澳大利亚 Bristol-Myers Squibb公司注册了依氟鸟氨酸透皮制剂; 美国MedImmune公司注册 流感疫苗经鼻给药。 1 化学促渗方法

采用脂质体, 纳米粒,微乳等化学促渗方法来提高亲水生物大分子药物经皮 及粘膜渗透,取得了很大进展。新型脂质体的研究应用,以及与新技术如化学促 渗剂、离子导人、电穿孔等联用,将加快生物大分子药物脂质体经皮给药的开发 并进入临床。 纳米粒技术对亲水生物大分子药物经皮及粘膜给药的研究才刚刚开 始,随着纳米技术的日益成熟,纳米制剂技术的不断提高,经皮和粘膜给药的纳 米效应机理逐渐被认识, 纳米粒所具有的独特性能,将成为经皮及粘膜给药新的 研究方向。 1.1脂质体 脂质体以其低毒性、 相对易制备,可避免药物的降解和可实现靶向性给药等 优点,而被广泛作为药物载体使用。近20年来,脂质体作为药物载体用于经皮给 药的研究得到迅速发展。 脂质体作为药物载体促渗作用的机制主要有: 水合作用, 穿透机制和融合机制【1】。生物大分子药物局部给药后的透皮吸收一直是该领域 研究中的一个难点问题, 应用脂质体载体给药可以包封难以透过皮肤和粘膜的生 物大分子药物,促进其吸收,产生全身治疗的作用。这对于生物大分子药物的进 一步开发和应用都有重要的意义,如胰岛素、干扰素、胶原蛋白、肝素、组织生 长因子等新型脂质体的研究应用。 1.1.1 柔性脂质体 柔性脂质体(flexible liposomes,FL)为可变型的脂质体,其变形能力比普通 脂质体大5个数量级,可穿过自身大小1/5的小孔,且高度亲水,可顺水化梯度穿 透皮肤。 在脂质体处方中加入少量适宜的其他表面活性剂如胆酸钠、 脱氧胆酸钠、 吐温和司盘类等可形成柔性脂质体。 FL对水溶性和脂溶性大分子药物的经皮及粘膜渗透均有促进作用。Chen M
【2】

等研究了鲑降钙素FL的鼻腔给药, 制备了传统脂质体和加入脱氧胆酸钠的FL。

结果显示FL的粒径不超过120nm,传统脂质体平均粒径在256.5nm左右。 大鼠鼻腔 给药后, 结果证明鲑降钙素溶液只是轻微地降低了血清钙水平,传统脂质体能够 改善血清钙水平降低的作用,而FL对血清钙水平降低的作用最强。这说明柔性 脂质体可以增强鲑降钙素渗透通过鼻粘膜,证明FL可以作为蛋白质和肽类鼻腔 给药的有效载体。 1.1.2 传递体

传递体(transfersomes,TF) 又称柔性纳米脂质体,系一种新型的经皮给药载 体。 通过将某些表面活性剂加入到制备脂质体的类脂材料中,制备成具有高度变 形性, 且能高效地穿透比其自身小数倍的皮肤孔道而达到透皮给药目的的类脂聚 积体。TF粒径多为几十到几百个纳米,具有高度变形性、高度亲水性、高效渗 透性及高度稳定性的特征。 胰岛素是最早用于 TF 研究的大分子药物之一。现在国内已出现复合促渗剂胰岛 素 TF。郭伟英【3】等用超声法制备 1,2 丙二醇,月桂氮卓酮一胰岛素 TF 经皮给 药系统,电镜照片 TF 粒径基本在 200nm 以下,鼠皮体外透皮实验结果表明胰岛 素 TF 溶液加丙二醇和不同浓度的月桂氮卓酮累积渗透量比不加促渗剂的胰岛素 TF 渗透量增加 2~3 倍。 随着TF越来越深入的研究,越来越多的研究将其用作粘膜给药的载体。臧
【 恒昌等 4】 通过研究发现, TF对低分子肝素经鼻粘膜吸收有良好的促进作用。 Csaba

等【5】最近报道了疫苗TF鼻粘膜给药。 由于鼻上皮渗透性相对较高, 酶活性较低, 且有重要的免疫活性细胞等特征,因此TF鼻粘膜给药为疫苗提供了更有效的给 药途径。 1.1.3 醇脂质体 一种由磷脂、乙醇、水等组成的具有类脂双分子层结构的囊泡给药载体乙醇 脂质体或简称醇质体(ethosomes, ES), 它能有效地增加药物在局部组织中的浓度, 促进药物通过皮肤,并由毛细血管吸收进入体循环,被用于经皮给药系统中。 ES用于生物大分子的研究尚无,但已有ES用于水溶性药物的经皮给药研究报 道。Bendas等【6】和曾昭武等【7】分别研究了水溶性药物硫酸沙丁胺醇ES凝胶和有 一定脂溶性的药物苦参碱ES的经皮吸收, 结果表明ES均具有良好的促渗透作用。 为生物大分子经皮及粘膜给药提供了有意启示。 1.1.4非离子表面活性剂囊泡 非离子型表面活性剂囊泡(non-ionic surfactant vesicles 或 niosomes, NSVs) , 是由非离子形式的两亲性物质和胆固醇在亲水介质中自组装形成的具有闭合双 分子层膜结构的封闭体系。 经典免疫中, 抗乙肝病毒疫苗一般直接进行肌内注射, 用 NSVs 包裹抗乙肝病毒的 DNA 疫苗,采用透皮给药方案,体外试验显示对皮 肤的通透性好,免疫效应实验显示 NSVs 包裹的 DNA 能有效诱导体液及细胞免

疫【8】。Huang 等【9】研究了囊泡作为寡核苷酸类经皮给药的一种新型载体。PEG 修饰的阳离子囊泡由 DC-胆固醇,PEG2000-DSPE 和非离子表面活性剂司盘组 成,提供基因载体方案,载入的核酸药物显示对血清核酸酶的耐药性增强,与阳 离子囊泡比较,PEG 修饰的阳离子囊泡在血清显示出更高效率的细胞吸收。 NSVs 也可以增加药物肠粘膜吸收,避免大分子药物在胃液中受酶降解而失 活。胰岛素囊泡的最新研究报道表明,用氧乙烯烷基醚包裹胰岛素囊泡,将载药 囊泡和胰岛素药物溶液对比, 将其暴露在预先配好的糜蛋白酶、胃蛋白酶和胰蛋 白酶溶液中,发现囊泡均具有抗酶能力,对胰岛素起到保护作用。在体外模拟肠 液中,最高者可持续释放24 h【10】。 1.1.5 阳离子弹性脂质体 阳离子弹性脂质体(Cationic elastic liposome,cEL)是一种带有正电荷的脂质 体, 并具有可变性的性质, 它结合了阳离子脂质体和弹性脂质体的性质合成一种 新型脂质系统。Kim 等【11】报告了人白介素-13 反寡义核苷酸(IL-13 ASO)cEL 的经皮给药,提高皮肤渗透,治疗遗传性过敏症皮肤炎(AD) 。制备的 cEL 粒 径小于 100nm,并发现其表面电荷在 4℃下 60 天时仍带正电。当 IL-13 ASO/cEL 质量比在 1∶6 时复合体粒径与 Zata 电位达到最大值,平均粒径在 300-400nm, 60 天时囊泡粒径仍是一个相对稳定的常数。结果显示了 IL-13 ASO/cEL 能够渗 透进入表皮区域,且没有引起任何明显的毒性,证明了 IL-13 ASO/cEL 用于经皮 给药系统的能力。 1.1.6 脂质体与电致孔的联合应用 脂质体与电穿孔技术联合使用更有利于大分子药物渗透进入皮肤。戚明【12】 等采用反相蒸发法制备了胰岛素脂质体,透射电镜观察脂质体的形态,动态散射 法测得脂质体的平均粒径为122.7nm,多分散性指数为0.1l5± 0.005。体外透皮实 验采用ICR雄性小鼠背部皮肤,以脉冲时间常数 (τ) 为10-12ms, 脉冲频率为 (H) 0.2Hz,脉冲次数为150次,考察不同脉冲电压下经皮渗透的累计渗透量。结果表 明在电致孔下,胰岛素脂质体2h渗透累积量是载药脂质体被动扩散的1倍,是原 药及其与空白脂质体混合物的2-3倍。 1.2 纳米粒 1.2.1 壳聚糖纳米粒

壳聚糖纳米粒(Chitosan nanoparticles,CSN)是采用甲壳素去乙酰基的产物 ——壳聚糖,溶于酸水溶液中,带正电荷,与带负电荷的大分子相互作用,自组 装成纳米粒。CSN作为一种新型粘膜载体,具有无毒、良好的生物相容性和体内 可降解性等特点,广泛应用于蛋白和多肽类药物的粘膜给药途径研究。 De Campos等【13】研究了CSN作为眼部给药载体的体外稳定性与细胞毒性。 采用离子胶凝化方法制备荧光纳米粒, 体内实验结果表明CSN在角膜和结膜的数 量显著性高于壳聚糖溶液,且持续时间达到24h,共焦显微镜检查证明CSN渗透 进入结膜和角膜,恢复的细胞活性几乎达到100%。Yolanda等【14】研究了脂质体 与CSN复合体的眼部给药。结果证明复合体在兔子体内细胞毒性很低,荧光光度 分析结膜表明细胞有效地吸收了纳米粒复合体,角膜上皮吸收很少,表明了这种 复合体可成为眼部给药载体。
Wang等
【15】

研究了胰岛素乙酰半胱氨酸壳聚糖纳米粒鼻粘膜给药,大鼠体外

研究实验表明, 胰岛素从胰岛素乙酰半胱氨酸壳聚糖纳米粒渗透进入鼻粘膜比未 修饰的壳聚糖纳米粒和胰岛素水溶液。陈立等【16】研究CSN作为蛋白类疫苗的新 载体,使用离子胶凝法来制备亲水性CSN,以卵清蛋白(OVA)为模型蛋白。结果 壳聚糖载药纳米粒最佳粒径大约360 nm,表面电位为+40 mV,OVA的包封率可 达到80%一90% 。OVA/CSN鼻腔给药后能诱导更高更长期的体液免疫反应 (IgG水平),和肌注高剂量OVA溶液产生的免疫效果相当;并且能诱导比可溶性 抗原显著提高的粘膜免疫反应(IgA水平)。 1.2.2 聚乳酸纳米粒 聚乳酸(poly lactic acid,PLA)纳米粒系采用乳酸缩合反应的产物-聚乳酸, 作为载药纳米粒的载体。肽类、蛋白类、酶类、疫苗等药物,易被胃肠道酸碱物 质和各种消化酶分解,制成PLA纳米粒可保护被包裹药物不被破坏,加之适当的 包衣,经粘膜给药后可有效控制纳米粒的体内降解。 Vila 等【17】首次报道了用聚乙二醇包衣的聚乳酸纳米粒作为生物活性化合物 鼻粘膜给药的载体。选用高分子量蛋白质破伤风类霉素(150,000Da)为模型 蛋白, 分别包载入聚乙二醇-聚乳酸(PEG-PLA)和PLA纳米粒中(分别为200nm 和1.5μm),首次暴露在溶菌酶中以评价这种纳米体系的稳定性,粒子大小,荷 电,载药效率。小鼠鼻粘膜给予这种纳米粒,在24周内评价荧光活性类霉素体外

释放和粘膜抗破伤风应答。结果显示PLA纳米粒在接近溶菌酶孵卵期迅速聚集, 而PEG-PLA纳米粒仍然完全稳定,PEG-PLA纳米粒给药引起的抗体水平显著性 高于PLA纳米粒, 而且PEG-PLA纳米粒产生增强的长时间应答。荧光显微镜检查 定性研究表明PEG-PLA纳米粒能够穿过大鼠鼻上皮。 1.2.3 固-油纳米悬浮液 固-油纳米悬浮液(Solid-in-oil Nanosuspension ,SONS) ,是采用固-油纳 米(S/O)分散技术提高亲水药物生物利用度的新型给药系统。其制备方法是将 亲水大分子药物包裹在疏水表面活性剂中(HLB=2) ,形成药物与表面活性剂的 复合体, 复合体高度分散在一种具有化学渗透促进性质的油相中, 形成一种稳定 的纳米级粒子。S/O 技术在药物经皮及粘膜给药体系中已表现出独特的性能,它 是一种建立在非水基质基础上的药物载体, 为亲水大分子药物口服及经皮给药开 辟了新的给药途径。 目前国外对 SONS 经皮给药的研究尚少,国内尚无研究。S/O 分散技术应用 于亲水及大分子药物的口服给药, 通过肠粘膜吸收避免亲水及生物大分子药物口 服易受胃肠道酶解和首过效应影响、生物半衰期短等特点。Piao 等【18】研究了双 氯芬酸钠(DFNa)SONS 经皮给药,渗透性显著性提高。S/O 分散技术可以提高 生物大分子如蛋白质渗透进入皮肤。Tahara 等【19】研究异氰酸荧光素标记的胰岛 素(分子量 6KDa),改进的绿色荧光蛋白(EGFP,分子量 27 KDa)和辣根过氧化 物酶(HRP,40 Kda)模型蛋白质经皮给药。结果显示出异氰酸荧光素标记的胰 岛素肉豆蔻酸异丙酯溶液, 异氰酸荧光素标记的胰岛素油包水乳液和物理混合物 渗透均比 SONS 体系渗透低。渗透过的 EGFP 与 HRP 分别显示了绿色荧光和催 化活性,暗示了这些蛋白质能够以功能形式渗透进入皮肤。Yoshiura 等【20】研究 了人体生长激素固-油纳米悬浮液(hGH-SONS) ,通过 hGH 表面活性剂复合体混 悬于大豆油中制备 hGH-SONS。雄性新西兰兔口服给予 hGH-SONS 后,在血清 中检测到 3.3%生物活性的 hGH,证明 hGH 通过本制剂可以口服给药进入体循 环。这些结果表明了 SONS 技术作为一种新型经皮蛋白质传递途径的潜在效用。 1.2.4 固体脂质纳米粒和复壳核纳米载体 固体脂质纳米粒(Solid lipid nanoparticles,SLN)是近十几年正在发展的一种 新型的纳米载药体系, 它以天然的或人工合成的固体脂质(如饱和脂肪酸甘油酯、

硬脂酸、混合脂质等)为载体,将药物吸附或包裹于脂质核中制成的纳米给药体 系 。 最 近 研 究 的 一 种 新 型 纳 米 载 体 - 复 壳 核 ( CMS ) 纳 米 载 体 (core-multishell-nanotransporter) ,通过聚甘油组成的超支化聚合形成核芯,核 芯被 C18-烷基链和聚乙二醇单甲醚组成的双层壳围绕,形成 CMS 纳米载体。在 临界浓度以上,粒径在 8-9nm 的单个纳米载体形成直径在 20-50nm 的聚集物。 SLN 可载运亲脂性药物,亦可载运亲水性药物,以前对 SLN 的研究主要集 中于静脉和口服给药,近年来也开始应用于皮肤和粘膜(如口腔粘膜,鼻粘膜, 肺部,眼部,直肠粘膜)给药,并呈现出良好的发展态势。一些比较重要的肽类 如环孢素 A,胰岛素,降钙素,生长抑制素已经载入固体脂质纳米粒,目前正在 研究当中【21】。Saraf 等【22】在一项综合研究中,采用溶剂乳化蒸发法制备了蛋白 质抗原(HbsAg)正和负电荷脂质微粒,鼻内给药治疗乙型肝炎,离体肺泡巨噬
【 细胞实验证明制得的平均粒径(1.6μm)可适合粘膜吸收。 chler 等 23】 Kü 比较了 CMS

纳米载体与 SLN 经皮渗透性。将尼罗红载入于 CMS 纳米载体(20-30nm)与 SLN (150-170 nm),乳膏作参照品研究猪皮肤体外渗透。CMS 纳米载体使角质 层的染色数量增加 8 倍,表皮染色数量增加 13 倍,而 SLN 增强皮肤渗透较低 (3.8-6.3 倍) ,两者载体在人体角蛋白细胞均显示内摄作用。表明 CMS 纳米载 体渗透增强超过 SLN,可能是由于多聚体粒径小于脂质粒径,这甚至超越本了 预期的脂交换作用。 1.3 微乳 微乳(microemulsion,ME)是由水、油、表面活性剂和助表面活性剂按适当 比例混和而自发形成的各向同性、透明、热力学稳定的胶体分散体系,结构上分 为水/油(W/O)、油/水(O/W)和双连续型。 Padula 等最新研究了左旋甲状腺素钠 微乳经皮膜剂。 结果证明左旋甲状腺素钠微乳被包裹在经皮膜剂中,不但增加了 药物溶解度,还增加了药物释放【24】。 一种新型 S/O/W 复合乳剂也在开发中。Toorisaka 等【25】研究了口服给药胰 岛素肠溶包衣干乳。首先, 制备包含有表面活性剂胰岛素复合体的含药油滴悬浮 液,通过均化处理油固体悬浮液和邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素(HPMCP), 得到 S/O/W 复合乳剂。通过将水包油固体乳剂加入到酸性水溶液中,再冻干就 得到一种微粒固体乳剂。在模拟胃液中(pH1.2)干乳仍旧保持原来球状,结果

发现几乎没有胰岛素从干乳释放。相反,在模拟含有脂肪酶和胆汁酸的肠液 (pH6.8)中,干乳破碎,并迅速释放胰岛素。这种新型肠溶包衣干乳能够促进 胰岛素肠粘膜吸收,因此可能应用于肽类和蛋白质药物的口服给药。 2 物理促渗方法 物理促渗方法主要是通过施加电磁场或激光, 可以在较短的时间内获得较大 的给药量, 从而提高生物大分子药物经皮渗透性。 离子导入、 电致孔、 超声导人、 激光技术等方法实施的结果都是打乱皮肤角质层脂质的有序排列, 使药物对皮肤 角质层的渗透性增加。 微针和射频微通道技术与之有所不同,它们在角质层上产 生清楚的可见通道,从而实现药物导入。物理方法有望代替传统的针剂注射,以 减少用药者的痛苦。另外,由于电和磁相对较易控制,从而为实现可控给药提供 了途径。 2.1 离子导入技术 离子导入(iontophoresis)是利用直流电(通常是0.5mA/cm2 )将带电或中性药 物粒子经电极导入皮肤,进入体循环,增加药物经皮渗透速率的一种方法 。许 多公司已经开发了适合生物大分子经皮给药的离子导入技术。如Zealand公司目 前应用了Vyteris公司开发的控释贴片进行肽类药物经皮给药, 且已经完成临床前 实验。美国Alza公司开发的信用卡大小的经皮贴片E-TRANS包括电极、一个电 子调控器和一组电池【26】。 目前离子导入经皮给药研究的热点之一是将离子导入与促渗剂或其他物理 促渗作用合用来增加大分子药物透皮吸收,降低离子导入的电流。Badkar等【27】 采用离子导入技术和微穿孔联用研究干扰素α-2b在裸鼠的经皮传递。使用Altea Therapeutics公司开发的透皮释药系统在裸鼠腹部形成一系列的微通道,透皮贴 剂应用到皮肤4h,在有和无阴离子导入(0.1 mA/cm2)的情况下评价。结果表明干 扰素α-2b自身或离子导入不能通过完整皮肤,但是大鼠体内实验证明干扰素α-2b 能够被动传递通过微通道,证明离子导入技术增强了干扰素传递通过裸鼠微通 道。 2.2 电致孔技术 电致孔(electroporation)是采用瞬时的高电压脉冲电场在细胞膜等脂质双分 子层中形成暂时的、可逆的亲水性孔道,增加膜渗透性的过程。正在进行实验和

已上临床的、采用电致孔法促进经皮吸收的主要药物有:促黄体生成释放激素 (LHRH)、芬太尼、肝素、白喉类毒素、葡聚糖、反寡义核苷酸等,证实了大分 子药物电致孔经皮给药的可行性。Dujardin等【28】最近报道了DNA疫苗通过电致 孔传递到皮肤,通过瞬时的高电压脉冲电场产生穿过角质层的水溶性通道,增加 了DNA大分子转运和皮肤渗透,因此电致孔是一种很有前景的方法传递基因进 入皮肤。 以色列TransPharma Medical公司使用无线电频率的交流电在角质层中产生 直径约100μm的亲水性通道(商品名ViaDerm),这是唯一一项应用无线电频率转 运药物的技术。 2005年TransPharma Medical公司宣布与Teva药有限公司共同开发 ViaDerm系统,并将其推向市场,预计将开发5个蛋白质类分子的透皮给药系统
【29,30】



2.3 超声导入法 超声导入(sonophoresi)是利用压电晶体在接交流电发生振动后,产生超声波 能, 使吸收介质产生机械紊乱或改变角质层脂质结构,从而促进药物吸收的一种 方法。该技术超声波的使用频率范围为20kHz~16 MHz,其中低频超声波(20~ 100 kHz)对药物的促渗作用要比高频超声波(1~16 MHz)更加有效。Park等【31】采 用超声波传感器介导胰岛素在猪体的经皮传递, 比较不接受胰岛素超声导入和用 20 kHz超声波导入胰岛素的治疗效果。实验90分钟后,对照组血糖浓度与最初浓 度相比增加到31± mg/dl,而胰岛素超声波传感器治疗组实验60min后血糖浓度 21 降低到-72± mg/dl,90min后降低到-91± mg/dl。 5 23 超声波经皮免疫提供了一种不需注射、没有疼痛的免疫方法,因此在经皮免 疫中应用很有价值。 Tezel等【32】对低频超声波对经皮免疫的辅助作用进行了研究。 研究选用破伤风类毒素作为实验疫苗, 结果显示低频超声波能增强破伤风类毒素 所引起的免疫应答。 2.4 微针技术 微针(microneedles)是一种类似注射针头的微米级空心或实心针, 具有给药意 义的装置是微针阵列, 即许多微针以阵列的方式排列在给药载体上。该技术的促 渗机制为通过微针的穿刺作用在皮肤角质层上形成微米级的孔洞阵列, 从而实现 药物导入。 近几年来在采用微针进行局部疫苗给药方面引起很大关注,许多公司

都已经开发出了适合的微针经皮给药系统。如 Alza 公司开发的微针装置 Macroflux 适合大分子药物的给药, Macroflux 经皮技术可对反义核苷酸提供系统 控制和持续转运,在两平方厘米的贴片上 24 小时可转运 15 毫克【33】。Alza 公司 与 Theratechnologies 公司合作, 进行 3 种生物技术药物微针给药系统的临床研究。 其中 TH95O7(一种人体生长激素释放因子类似物,用以治疗睡眠障碍以及老年 患者的免疫功能障碍)正在进行 II 期临床试验。 2.4.1 贴针 贴针是指将微针刺人皮肤角质层,产生微小孔洞后很快拔出,在有孔的皮肤 上敷上含药贴剂进行药物输送的微针给药技术。经过贴针预处理的皮肤,药物的 经皮吸收显著增加。Martanto等【34】用激光切割制成的金属微针进行胰岛素经皮 给药的体内研究。 结果表明, 这种给药方式可使大鼠的血糖水平快速稳定地降低。 微针处理后胰岛素经皮给药与皮下注射0.05-0.5 U胰岛素所降低的血糖水平相 当,说明微针能显著提高胰岛素的经皮吸收。 2.4.2包衣微针 包衣微针是指在实心微针表面包裹一层药物, 再将微针刺人皮肤使其持续释 药的微针给药技术。 等【35】利用糊精能形成线状的特性, Ito 将胰岛素溶解于糊精、 明胶的混合溶液中,再将含药混合液喷洒在聚丙烯针尖上,干燥,得到质量 (0.59± 0.01)mg、长度为(3.24± 0.16)mm 的微针。Gill 等【36】最近报道了一种简 单、 普遍的微针包衣过程, 设计了一种新型的微尺浸染包衣过程和无毒的包衣制 剂。并采用此过程对钙黄绿素,维生素 B,牛血清白蛋白,DNA 质粒,修饰的 疫苗病毒和直径在 1-20μm 的微粒进行包衣。将包衣层刚好定位于针尖上,且 在 20 s 内溶解在离体猪皮上。 组织病理学验证到所有的微针包衣均能够被递进 皮肤且在插入期间没有被刮掉。 2.4.3 包囊药物的微针 将药物包裹在用可生物降解材料制成的微针中进行给药, 是微针辅助的经皮 给药的一种更安全的方式。 Koutsonanos等【37】报道了微针包裹疫苗的经皮流行性 免疫感冒免疫。结果证明金属微针阵列包裹灭活的流感病毒能够传递通过皮肤, 并且诱导强烈的细胞和体液免疫应答能力,效果与肌肉免疫法一样。Chen等【38】 研究了可生物降解的硅微针阵列,通过电化学阳极处理成功地实现生物降解微

针,即选择性地仅在皮肤上面部分产生多孔硅。与无微针的经皮给药比较,黄钙 绿素微针动物皮肤体外实验结果出现显著的药物释放增强作用。 2.5 热穿孔及热导入 热穿孔技术(thermal phoresis)系采用脉冲加热法在角质层中形成亲水性通 道以增加皮肤渗透性的一种技术。目前,很多公司正积极致力于该方法的应用研 究。Altea 公司开发的包含了一组电热丝和储库层。通脉冲电流后,电热丝产生 的微少热量只能透过几微米,使角质层融化,不会损伤活性组织和神经末端。将 PassPort 用于胰岛素和一些止痛药而开发的产品正处在 I 期临床试验阶段。 Altea 和合作者还在开发 α 一干扰素、疫苗和肽类激素的热穿孔经皮给药系统【39】 。 Upadhyay 【 40 】 最 近 研 究 一 种 用 于 免 疫 经 皮 传 递 的 局 部 高 热 (local hyperthermia)方法。局部高热可以增加细胞间类脂的流动性从而在角质层形成 细胞间通道,可以显著性地增强药物渗透。Upadhyay 采用该方法研究白喉类霉 素经皮给药。 该方法是将温度传感器和加热器连接到一个温度控制仪上以维持温 度在 42± 0.2℃,这些装置安装在小鼠大腿上 1h 未观察到任何损伤,也没有发现 白喉类霉素疫苗损失当将其暴露在 42℃,30min。白喉类霉素免疫小鼠后,无任何 佐剂或渗透促进剂使用,局部高热经皮免疫和传统的肌肉注射均产生了抗体应 答。 2.6 激光技术 激光技术(1aser technology)是指一定强度的激光照射在靶材料表面,可产生 高振幅的压力波。 压力波可以渗透过角质层和细胞膜,那么就可以使大分子药物 扩散通过角质层, 有利于药物经皮传递通过皮肤。经皮给药用压力波的振幅一般 为 3O~100MPa, 作用时间一般为 10ns~10μs。 Doukas 等【41】研究表明对这种压 力波对人体较安全。应用于胰岛素等生物大分子给药,取得了较好疗效,激光促 渗技术与表面活性剂十二烷基硫酸钠有协同作用。Lee 等【42】首次报道了采用激 光技术肽类及疫苗的经皮给药。使用一种钕:钇-铝石榴子石激光器(Er:YAG) 增强和控制肽类和相关疫苗的皮肤渗透, 在扩散池中测定肽类通过裸鼠皮肤的数 量,用 Er:YAG 除去部分角质层,激光暴露后就观测到薄的不连续角质层,肽 类渗透量通过激光处理后的皮肤是完整皮肤的 3-140 倍。 激光共聚焦扫描显微镜 结果证明肽类进入到激光处理皮肤的沉积显著增加,在体外实验中,激光处理鼠

皮后, 用溶菌酶抗原作为皮肤疫苗接种,首次证明激光治疗角质层抗体的产生显 著增强 3 倍,无渗透促进剂使用。 2.7 照相波 照相波(photomechanical wave) 是一种强烈的光束与靶材料相互作用所产 生的,能增强分子传递通过生物膜和皮肤。Lee 等【43】通过研究一些脉冲参数, 得出结论:照相波脉冲的特性对于经皮传递过程中药物进入真皮的深度非常重 要。他们的实验表明,通过照相波直接作用于皮肤表面可以使相对分子质量在 40000 的右旋糖酐和直径 20nm 的乳胶透皮。 Ogura 等【44】最近报道了照相波辅 助大分子进入细菌生物膜。用 Q 开关 Nd:YAG 激光产生照相波,照相波指向含 有 25μg/ml 的亚甲蓝生物膜上,红外线 665nm 照射生物膜,证明能够传递亚甲 蓝,荧光探针和光敏剂进入细菌生物膜。虽然目前照相波的机制还不够清楚,但 是这些研究就为照相波参数进一步的研究和优化提供了基础。 2.8 射频(RF)微通道透皮释药技术 RF-微通道技术是一种独特的射频微切除释药技术,是将密集阵列的微电极 放在皮肤上, 通过高频交流传输使每一微电极切除最接近微电极的皮肤细胞,此 过程仅需几毫秒。以色列TransPharma Medical公司正在研究以射频(RF)交流电切 开约1 00 μm宽穿越皮肤角质层的水通道透皮释放hPTH(1-34)(甲状旁腺激素 PTH多肽片段),用于治疗骨质疏松(以往需每日注射给药)。Levin等【45】采用该 技术研究了人生长激素(hGH)经皮给药。采用RF切除技术在大鼠和荷兰猪皮 肤产生清楚可见的微通道,产生的微通道给予hGH贴片15h后,检测两种动物模 型药物代谢分布及hGH经皮传递的生物活性。结果证明大鼠hGH生物利用度为 75%,荷兰猪hGH生物利用度为33%,与hGH皮下注射后血浆水平相关联。切除 垂体的大鼠体内实验证明了hGH经皮给药的生物活性。 3 结语 目前针对如何提高亲水及生物大分子药物的经皮及粘膜渗透, 发展了很多化 学及物理促渗方法, 这些方法各有优缺点和适用性,对于理化性质不同的药物促 渗效果也不同, 都已经取得了很大的研究突破。 通过选择适合的化学或物理方法, 或者联用几种促渗方法,使经皮或粘膜给药应用到蛋白质、多肽等一般不能口服 的生物大分子物质,给患者带来方便安全有效可控的给药方式就将极大造福患

者。 虽然这些方法在很大程度上已可以满足治疗的浓度需要,但是还没有大量应 用到临床, 主要的制约因素表现在用药方式对皮肤和粘膜的刺激性;大分子药物 经一些方法改进后生物利用度仍然比较低。因此如何提高用药的安全性和可控 性, 保持药物经皮渗透的生物活性等是目前比较关心和需要解决的问题。而且这 些研究基本还停留在体外和动物在体的水平上, 对于这些方法在人体体内外相关 性还有待进一步研究。相信随着这些促渗方法的日益成熟,渗透机制及亲水大分 子药物经皮和粘膜给药的渗透效应机理逐渐被认识,药剂学与基因组学、蛋白质 组学等学科的相互渗透相互结合,那么经皮给药系统所具有的独特性能,将为亲 水及生物大分子药物在医药领域中开发出巨大的研究价值和经济效益。 参考文献: [1] 许东航 ,徐翔 ,梁文权.脂质体经皮给药的研究进展[J].中国现代应用药学 杂志,2005,22(6) :465-468. [2]Chen M,Deng Q,Li XR, et a1.The hypocalcemia effect of salmon calcitonin ultra-flexible liposomes after intranasal administration in rats[J].Yao Xue Xue Bao, 2007,42(6):681-686. [3] 郭伟英,袁春玲,宋宏林.1,2-丙二醇,月桂氮卓酮-胰岛素传递体经糖 尿病小鼠透皮吸收降糖效果研究[J] .中国医院药学杂志,2006, 26(4):384 -386. [4]臧恒昌, 翟光喜. 低分子肝素纳米脂质体的制备及家兔鼻腔吸收的研究[J].中 国药学杂志,2003,38(3):196. [5] Csaba N , Marcos Garcia-Fuentes , Alonso MJ . Nanoparticles for nasal vaccination[J].Advanced Drug Delivery Reviews,2009,61(2) :140-157. [6] Bendas ER,Tadros M I.Enhanced transdermal delivery of salbutamol sulfate via ethosomes[J] .AAPS PharmSciTech,2008,8(4):213-220. [7]曾昭武,王小丽.苦参碱醇质体的制备[J].中国组织工程研究与临床康复, 2008,12(41):8107-8110. [8]Vyas SP, Singh RP, S, a1. Jain et Non-ionic surfactant based vesicles(niosomes)for non-invasive topical genetic immunization against hepatitis B[J].Int J Pharm,2005, 296(2):80-86.

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