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喷雾剂是指将药物与适宜辅料配制成混悬液、溶液或乳液并装载于特定装置的一种制剂形式,使用时借助手动泵压力、高压气体、超声振动等方法使药液呈雾状喷出,既有雾化给药的特点,又避免使用抛射剂。喷雾剂给药方便、均匀度好、吸收快、起效迅速,可实现药物高效均一递送,在局部和全身给药以及治疗呼吸道疾病方面具有很好的优势,常作为皮肤、呼吸道给药的优选方案。此外,近些年喷雾剂的发展也为慢性创面修复、中枢神经系统药物递送、新型传染病防治等难题提供了新思路。喷雾剂的质量控制研究,首先需与其液体形态的特性相结合,评估药液本身的性质;另外也需考察与容器性能相关的参数,包括液滴粒径分布、喷雾模式、羽流几何等,确保喷雾剂质量符合要求。本文综述了喷雾剂目前在临床的应用情况以及发展新趋势,并介绍了喷雾剂质量控制关键参数,旨在为喷雾剂的研发提供思路与借鉴。
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喷雾剂在临床应用上具备独特的优点,首先可直接作用于病变部位,局部浓度高,药效迅速;其次可避免肝脏首关效应,提高药物生物利用度;另外喷雾剂具备靶向给药的特点,可依托“鼻-脑通路”治疗中枢系统疾病。同时与其他制剂形式相比,喷雾剂便携高效、无创安全等优势在临床具有极大的应用及研发前景。
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喷雾剂在呼吸道疾病治疗中占据优势,其药物能直接到达作用部位,局部浓度高,靶向性强,具有方便、安全、高效等特点。喷雾剂经呼吸道给药主要包括药液雾化及呼吸道沉积两个过程,药物溶液在经过喷雾泵后雾化形成液滴状,流速增加至15~20 m/s[1];喷射的液滴随气流进入呼吸道,并沉积至鼻黏膜、口咽部或肺部。
对于鼻腔喷雾而言,喷雾装置产生的雾滴沉积在鼻腔部,不沉积至下呼吸道或者肺部[2]。故在呼吸系统疾病治疗中,鼻腔喷雾主要应用于鼻炎的治疗。药物成分主要为类固醇激素(例如布地奈德、糠酸莫米松等)以及抗组胺类药物(例如盐酸氮卓斯汀)。特别对于类固醇激素治疗而言,喷雾剂鼻腔给药在缓解症状、改善通气的同时,可以减少激素全身吸收,提高激素使用的安全性[3]。
对于口咽部沉积而言,喷雾剂主要应用于咽炎、扁桃体炎、手足口病、疱疹性咽峡炎的治疗。王凯等[4]研究发现,重组人干扰素α-2b喷雾剂联合热毒宁治疗小儿手足口病,患儿临床症状改善明显,炎性因子水平下降,治疗效果显著。陈建军等[5]对冰连清咽喷雾剂治疗咽炎进行多中心随机对照研究,发现治疗后患者咽部肿痛等不适得到改善,且患者依从性高,不良反应小;李红等[6]对132例疱疹性咽峡炎患儿进行临床研究,发现喜炎平注射液及开喉剑喷雾剂联合治疗效果显著优于仅喜炎平注射液组,联合治疗组咽痛消失时间、发热消失时间及疱疹消退时间均明显缩短。
对于肺部沉积而言,喷雾剂可以利用装置使液体雾化并以气溶胶形式经口吸入,实现药物靶向递送,降低给药剂量,减少全身给药带来的毒副作用。目前FDA批准上市的吸入式喷雾剂主要应用于慢性阻塞性肺疾病的治疗,包括异丙托胺-沙丁胺醇吸入喷雾剂(商品名:Combivent Respimat)、洛达特罗吸入喷雾剂(商品名:Striverdi Respimat)、噻托溴铵吸入喷雾剂(商品名:Spiriva Respimat)和噻托溴铵-洛达特罗吸入喷雾剂(商品名:Stioloto Respimat)[7]。
此外,喷雾剂在呼吸道传染病治疗方面亦有应用[8, 9]。Hassan等[10]研究发现,COVID-19鼻喷疫苗能够有效防止上呼吸道和下呼吸道的SARS-CoV-2感染,促进全身免疫反应;夏宁邵等研制的鼻喷新冠疫苗经免疫机制及临床研究[11, 12],目前已获批上市,通过鼻腔喷雾方式接种,能够有效在呼吸道形成预防新冠病毒入侵的第一线免疫屏障。
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呼吸道黏膜分布大量的血管网络,能够迅速吸收药物成分并将其输送到全身循环系统中。与口服给药相比,呼吸道黏膜给药可以避免胃肠道不良反应,绕过肝脏首关效应,提高药物的生物利用度。Li等[13]在药代动力学实验中发现,甲氧氯普胺鼻喷雾剂血药浓度达峰时间明显短于口服片剂;生物利用度为62.3%,远高于口服片剂。
喷雾剂用作全身治疗中,激素替代治疗是重要的应用领域。例如,雌二醇鼻腔喷雾剂作为女性更年期症状治疗药物,临床研究表明其与口服制剂等效[14]。此外,喷雾剂在生物大分子如蛋白、多肽类中亦有应用。例如GnRH类似物布舍瑞林喷雾剂(商品名:Suprecur)、那法瑞林喷雾剂(商品名:Synarel)等。随着研发进展,一些激素替代治疗药物在适应证、临床应用上有新的拓展。例如,醋酸去氨加压素鼻喷雾剂可用于治疗成人夜尿症[15],在对50名夜尿患者的随机双盲实验中发现,治疗组夜尿次数明显减少,生活质量显著改善[16];Roy等[17]在临床研究中发现,鲑鱼降钙素鼻腔喷雾剂可减轻下颌骨骨折手术后疼痛,促进骨折断端愈合。
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由于皮肤角质层屏障作用的存在,喷雾剂经皮给药后主要作用于局部,常应用于皮肤科疾病治疗。表1为FDA近年批准上市在售的经皮给药喷雾剂列表,主要为治疗湿疹、皮炎的类固醇药物以及治疗皮肤真菌感染的抗真菌药物。此外,喷雾剂经皮给药后也可吸收进入体循环产生药效,例如,血管收缩药雌二醇透皮喷雾剂(商品名:Evamist),用于治疗绝经期更年期血管舒缩等症状,经皮喷雾给药后,血液中雌二醇浓度迅速达到绝经前水平[18];Fraser等[19]对6名健康女性使用孕激素喷雾(商品名:Nestorone)后体内激素水平进行检测,结果表明,多剂量给药后受试者血中孕激素平均水平为391 pmol/L,可有效抑制排卵;Zech等[20]研发了一款青蒿素喷雾,动物实验证明可有效预防脑型疟疾发生,可作为疟疾透皮治疗的候选药物。
表 1 FDA近年批准上市在售的皮肤外用类喷雾剂列表
分类 商品名 有效成分 首次批准日期 适应证 皮质类固醇药物 Triamcinolone Acetonide 曲安奈德 2015/04/13 局限性瘙痒症、神经性皮炎、接触性皮炎、
脂溢性皮炎以及慢性湿疹等Clobetasol Propionate 丙酸氯倍他索 2019/10/02 Desoximetasone 去羟米松 2018/03/16 Sernivo 丙酸倍他米松 2016/02/05 抗真菌类药物 Lamisil At 盐酸特比萘芬 2000/03/17 皮肤科真菌感染治疗 性激素药物 Evamist 雌二醇 2007/07/27 治疗因绝经期雌二醇下降引起的血管舒缩性症状 近年来,随着新材料、新技术应用发展,经皮喷雾剂应用范畴开始向外伤创面修复拓展,常见的有水凝胶或细胞悬浮液喷雾[21-24]。其中,水凝胶皮肤喷雾作用机理是喷涂于伤口上形成薄层保护膜,防止伤口感染,促进创面愈合。例如,Jin等[25]利用壳聚糖和PDLLA-PEG-PDLLA制备水凝胶喷雾,实现有效止血抑菌,加速伤口愈合;Tavakoli等[26]以角叉菜胶-聚多巴胺(Kappa-carrageenan-polydopamine)为载体,包载氧化锌纳米颗粒及L-谷氨酸,制备针对糖尿病慢性创面治疗的新型喷雾敷料,具有优异的修复、抗菌、凝血能力;Liu等[27]利用热敏水凝胶(PF127)与锌修饰二甲双胍结合,开发一款伤口黏合喷雾剂(ZnMet-PF127),实验证明其在促进皮肤伤口愈合方面比单独使用 ZnCl2或二甲双胍效果更好,并可有效抑菌,是皮肤创伤修复的新选择。而细胞悬液喷雾在皮肤创面修复治疗的研究也是近些年的热点。与传统细胞移植相比较,细胞喷雾移植所需供体部位创伤更小,可减少愈合时间,最大程度减少并发症的发生[28, 29];且喷雾移植可以确保细胞均匀喷洒,更适用于大型创面或关节处伤口的修复[22]。
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近年来,中枢神经类疾病发病率逐年上升[30, 31]。在中枢神经系统疾病治疗过程中,98%的小分子药物以及几乎所有的大分子药物无法通过血脑屏障进入大脑,故如何使药物分子通过血脑屏障递送至病变位置,是必须解决的关键问题[32, 33]。
“鼻-脑通路”是指药物分子由鼻腔进入脑部的途径,主要包括嗅觉神经通路、嗅黏膜上皮通道及三叉神经通路等[34-36]。对比其他给药方式,鼻腔给药能够绕过血脑屏障将药物直接递送到脑部,避免肝脏首关效应,并且实现药物无创递送,提高患者依从性[37, 38]。基于“鼻-脑途径”研究基础,Dietrich等[39]发现芬太尼鼻喷雾剂比口服吗啡或芬太尼镇痛效果更佳并且可以有效缩短镇痛起效时间;Bouw等[40]在临床药动学及药效学研究中发现,咪达唑仑鼻喷雾剂可以快速、持续起效;Katz等[41]评估了艾氯胺酮鼻喷雾联合口服药物治疗难治性抑郁症风险的获益概况,发现联合使用艾氯胺酮鼻喷雾可更快起效、缓解症状,提示中重度难治性抑郁症患者可使用艾氯胺酮鼻喷雾进行诱导及维持治疗。
临床应用方面,FDA目前批准上市在售的中枢神经类药物鼻喷雾剂,主要集中于镇静催眠药物(咪达唑仑、地西泮等)以及偏头痛的治疗(佐米曲普坦、舒马曲坦、降钙素基因相关肽受体拮抗剂)等方面,关于脑缺血、脑损伤等神经急危重症的应用目前正处于研究阶段。例如,Wen等[42]制备川芎嗪-冰片脂质体喷雾剂,减少大鼠脑缺血再灌注损伤;Wingrove等[43]利用磁共振对鼻腔喷雾递送胰岛素进行研究,实验发现给药后脑内胰岛素受体密集区域(双侧杏仁核)血流量明显减少,表明经鼻-脑通路喷雾递送胰岛素有效,为胰岛素治疗脑缺血、脑损伤等疾病提供了思路[44]。
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喷雾剂是由药物溶液及输送装置组成的闭合系统,这使得喷雾剂质量控制标准更为复杂。喷雾剂的质量控制一方面要结合原料药物及制备工艺,对药液本身性质进行研究;另一方面,需对喷雾剂喷雾性能进行考察,保证药物递送稳定均一[45]。2020年版《中国药典》明确规定了喷雾剂各项质量标准项目,其中包括每喷喷量、每喷主药含量、递送剂量均一性等,是反映药物递送稳定性及均一度的重要指标。此外,对于鼻腔喷雾剂而言,喷雾模式、羽流几何、液滴分布粒径等指标影响喷雾剂进入呼吸道后沉积部位,可作为可靠的质量控制标准[46, 47]。
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喷雾模式是指在特定距离上对喷雾液滴分布水平横截面进行分析[48],主要观察指标是椭圆度及面积。羽流几何是自喷雾起始点对喷雾垂直(锥形)横断面上羽流角度和宽度进行分析。
对于鼻腔递送给药而言,喷雾模式与羽流几何是影响喷雾鼻后沉积的重要因素,常作为喷雾剂质量表征参数。其中羽流角度影响最为显著[49, 50],羽流角度小(成人<30°,儿童<20°),药液能更好穿过鼻腔前、中庭,沉积在鼻甲区域[51, 52];羽流角度越大,药液更容易沉积于鼻腔前侧。而对于喷雾模式的考察可以体现喷雾的均匀度。喷雾模式中的椭圆度为喷雾轮廓内最长轴Dmax与最短轴Dmin的比值,数值越接近于1,羽流形状越接近圆形,喷洒均匀度更好,药物吸收更佳。
研究发现[53],喷雾模式和羽流几何主要受液体黏度、喷雾泵孔口直径等多方面因素影响。其中,喷雾泵孔口直径是影响喷雾面积的最显著因素,喷雾泵孔口直径越大,喷雾面积越大。处方因素中溶液黏度对喷雾模式及羽流几何有确切影响,溶液黏度越高,喷雾面积越小[54, 55]。
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液滴粒径分布是喷雾剂另一项重要考量指标。目前常利用激光衍射法对喷雾剂液滴粒径进行测定分析[56]。随着拉曼光谱识别技术的运用,可将检测液滴与拉曼光谱数据库进行比对,以区分主药与各辅料成分颗粒[57];并可与自动化成像技术联用,缩短检测分析时间,减少主观因素影响。一般将喷雾每次泵出分为3个时期,各时期液滴粒径特点见表2。
表 2 单次触发喷雾不同阶段液滴粒径特点
时期分段 特点 形成期 液体自喷雾泵口流过,压力较低,流速较低,液滴粒径较大 稳定期 压力和流速逐渐增加,进入平台期,液滴粒径较小且稳定 消退期 压力和流速降低,雾化不稳定,液滴粒径大小不一,可出现大粒径液滴 液滴粒径是决定喷雾剂黏膜覆盖面积及药物吸收效率的重要因素,喷雾液滴粒径越小,药液与黏膜接触面积越大,药物吸收效率越高[58]。对于鼻腔喷雾给药而言,液滴粒径分布与药液沉积范围密切相关,液滴粒径越大,鼻腔前部药液沉积率更大。故对于制剂研发,需合理控制液滴粒径分布以改善药物沉积效率,确保高效递送。
在对液滴粒径分布的研究过程中,其大小受药液黏度、喷雾泵孔口尺寸、揿动压力[47]等多因素影响。其中黏度为最显著影响因素,药液黏度越小,喷雾液滴粒径越小,雾化越充分。同时,有研究指出[58],在揿动压力较低条件下,喷雾剂液滴粒径较大,提示儿童使用喷雾剂时存在雾化不足的可能。
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喷雾剂作为一种具备无创性、便利性和精准高效等优点的剂型,具有广泛的研发和市场应用前景,特别是在皮肤疾病、外伤创面修复、呼吸道疾病治疗以及利用鼻-脑循环递送给药等领域具备其他剂型无法比拟的优势。随着新型药物研发及制剂研究深入,喷雾剂应用场景将进一步拓展,特别是在急危重症救治、慢性难愈性创面、神经系统疾病靶向治疗等领域拥有广阔前景。与此同时,由于喷雾剂是药品和器材的组合,其质量控制标准较其他制剂更为复杂,研究工作者需不断完善其质量控制体系,以制定出精准高效的评价方案,确保产品的质量和安全性。
Research progress on clinical application and quality control of sprays
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摘要: 喷雾剂因其起效迅速、安全便利等优势而逐渐受到人们的重视并得到广泛应用。皮肤科、呼吸道疾病治疗、创面修复以及中枢神经系统靶向药物递送已成为喷雾剂研究和应用的重点领域。随着新型药物的发展及现代制剂学研究的深入,喷雾剂研发思路更趋多样,应用场景日渐广泛。本文综述喷雾剂临床应用现状及最新研究进展,对其质量控制参数进行简要介绍,以期为喷雾剂的研究提供借鉴。Abstract: Sprays have gained significant attention and widespread use due to their numerous advantages, including rapid action, safety, and convenience. They are widely used in various fields such as dermatology, respiratory disease treatment, wound repair, and central nervous system targeted drug delivery. With the in-depth research of new drugs and modern pharmaceutics, the development ideas of sprays are more diverse, and the application scenarios are increasingly extensive. In this review the clinical application status of sprays and the latest research progress were summarized. Then the quality control parameters were briefly introduced, which provided reference for the research and development of sprays.
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Key words:
- spray /
- clinical application /
- quality control
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高脂血症是指血液中脂质水平异常,通常表现为总胆固醇(TC)和/或甘油三酯(TG)升高,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)降低[1]。高脂血症是心脑血管疾病的重要危险因素,可诱发动脉粥样硬化,导致冠心病、脑卒中、心肌梗死,增加心脑血管疾病的发病率和病死率。因此,预防和控制高脂血症具有重要意义[2]。国内外研究和临床实践证明,血脂异常是可以预防和控制的。胆固醇水平降低可显著减少心肌梗死、缺血性卒中事件、心血管死亡,提高心血管病患者的生活质量,有效减轻疾病带来的负担[3]。据统计全球每年约有3000万人死于高脂血症等脂代谢紊乱疾病,且呈逐年增长趋势[4]。
姜黄素是从姜科植物姜黄的干燥根茎中提取的一种多酚类物质[5]。它被认为是姜黄中最重要一类活性成分,具有一系列药理活性,如抗氧化、抗癌、抗炎、细胞保护和降低血脂等[6]。有研究表明,姜黄素对氧化应激、抑制癌症和炎症的进展有显著疗效[7]。此外,姜黄素的降脂作用也被广泛研究。综上所述,姜黄素可作为一种潜在的候选药物用于控制高脂血症所诱导的疾病,如动脉粥样硬化。众所周知,他汀类药物是一种临床常用的治疗高胆固醇血症和相关动脉粥样硬化疾病的处方药,而目前姜黄素已被证明在降低血浆总胆固醇和甘油三酯方面与他汀类药物疗效相当。然而姜黄素存在溶解度低和渗透差的问题,从而导致其口服给药时药物生物利用度低,对于高脂血、动脉粥样硬化等需要达到一定血药浓度为疗效前提的病症来说,姜黄素的传统剂型与市售剂型均无法达到理想的治疗效果。
本研究前期成功构建了姜黄素纳米乳口服给药系统,改善了姜黄素水溶性差的特性。基于此,本文继续探究了姜黄素纳米乳在大鼠体内的药动学特性,观察其对高脂血症模型大鼠的治疗作用,为姜黄素的临床应用提供更多的理论依据。
1. 仪器与试药
1.1 仪器
101A-2型干燥箱(上海实验仪器总厂);AG285十万分之一电子分析天平(瑞士MettlerToledo公司);SB100D超声波清洗器(宁波新芝生物科技股份有限公司);Agilent 1100高效液相色谱仪(美国安捷伦科技有限公司);EPPENDORF5804R 高速冷冻离心机(德国Eppendorf有限公司);DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市英峪予华仪器厂);Agilent 6410 Triple Quad LC/MS(美国Agilent科技有限公司);全自动生化分析仪Chemray 240 (深圳雷杜生命科技有限公司);微型旋涡混合器(上海沪西分析仪器厂有限公司)。
1.2 药品与试剂
姜黄素原料药(批号XC20190521,西安小草植物科技有限公司);姜黄素对照品(批号1108135-201412,纯度>99.8 %,中国食品药品检定研究院);1,2-丙二醇(批号20190418,上海凌峰化学试剂有限公司);Tween-80(批号2018161,上海凌峰化学试剂有限公司);丙二醇单辛酸酯(Capryol 90,批号18139,上海嘉法狮贸易有限公司);高脂饲料(批号20036219,常州鼠一鼠二生物科技有限公司);姜黄素片(批号20190925,美国自然之宝®股份有限公司);辛伐他汀片(SV,批号J20190011,舒降之®杭州默沙东制药公司);TG试剂盒(批号2020012)、TC试剂盒(批号2020006)、HDL-c试剂盒(批号2020003)、LDL-c试剂盒(批号2020010,长春汇力生物技术有限公司);SOD试剂盒(批号20200617);MDA试剂盒(批号20200720);肝脏匀浆TG试剂盒(批号20200810);肝脏匀浆TC试剂盒(批号20200411,南京建成有限公司);乌来糖(国药集团化学试剂有限公司);甲醇、乙腈(色谱纯,美国 TEDIA 有限公司);水为重蒸水。
1.3 实验动物
雄性SD大鼠,SPF级,体重(180±20)g,海军军医大学实验动物中心提供,动物合格证号:SCXK(沪)2019-0004。温度:20~25 ℃;相对湿度:40 %~70 %;饮用水:高压灭菌,符合SPF级动物饮用水标准;光照条件:人工光线,12 h照射,12 h黑暗。
2. 方法与结果
2.1 姜黄素纳米乳的制备
姜黄素纳米乳的处方如下:油相Capryol 90在体系中占比为33.10 %,表面活性剂Tween-80为 34.16 %,助表面活性剂1,2-丙二醇为17.21 %,水相占比为15.52 %。制备方法为:精密称取处方量油相Capryol 90、表面活性剂Tween-80和助表面活性剂1,2-丙二醇,混合置于锥形瓶中,于45 ℃ 恒温搅拌至全溶,称取适量姜黄素原料药,搅拌至原料药完全溶解于上述体系中,冷却至室温后向体系中缓慢滴加蒸馏水至体系变为透明均匀的液体,即得姜黄素纳米乳,测得载药量为0.919 mg/g。对姜黄素纳米乳进行特性表征,结果表明所制备的纳米乳粒径分布范围窄且呈正态分布,平均粒径为(123.5±1.2)nm,PDI为(0.204±0.07),表明该制剂的粒径分布及均匀性均符合纳米乳制剂要求。最优处方制备的纳米乳的透射电镜如图1所示。结果表明,纳米乳呈圆整均一的球体或类球体,具明显层状结构,粒径大小约为123.5 nm。
2.2 血浆中姜黄素的LC/MS含量测定方法的建立
2.2.1 色谱质谱条件[8]
色谱条件:色谱柱:Dikma Inspire C18柱(2.1 mm×100 mm,3 μm);流动相:乙腈-0.1 %(V/V)甲酸水溶液(70∶30);流速:0.3 ml/min;进样量:5 μl;柱温:35 ℃。
质谱条件:ESI离子源,正离子化模式,扫描方式为多反应监测(MRM模式),干燥气温度:350 ℃,干燥气流速:10 L/min,雾化压力:35 psi,裂解电压145eV,碰撞能量30 eV,定量离子对为m/z=369.3→286.4和m/z=369.3→177.0。
2.2.2 方法学考察
取7份大鼠空白血浆,每份600 μl,分别加入各浓度姜黄素标准品溶液 600 μl,涡旋震荡2 min,再加入1 000 μl甲醇及2 000 μl乙腈沉淀蛋白,涡旋震荡5 min,于4 ℃ 12 000 r/min离心15 min。上清液用氮气吹干,1 000 μl甲醇复溶,过0.22 μm针式微孔滤膜,所得滤液即加药血浆样品。同法处理空白血浆。按2.2.1项下条件进样测定,记录色谱图及峰面积。方法学考察表明,血浆中姜黄素在2.00~500.00 ng/ml浓度范围内线性关系良好,回归方程为:Y = 411.32 X+2071.88(r= 0.999 9)。专属性考察结果表明,血浆内源物质对姜黄素的含量测定没有干扰,方法专属性良好(结果如图2)。低、中、高3个浓度的姜黄素-血浆溶液的日内精密度分别为0.54 %、1.21 %、0.93 %,日间精密度分别为0.91 %、0.76 %、0.42 %。3个浓度血浆中的姜黄素提取回收率分别为72.9.2%、78.3%、80.2%,表明该方法可用于血浆中姜黄素的含量测定。
2.3 姜黄素纳米乳的药动学研究
2.3.1 给药方案
18只大鼠随机分为3组(姜黄素原料药组、姜黄素片剂组、姜黄素纳米乳组),每组6只,适应性饲养3 d后,禁食不禁水12 h。3组大鼠分别给予姜黄素原料药混悬液(62.8 mg/kg,以姜黄素含量计算)、姜黄素片剂粉末混悬液(62.8 mg/kg,以姜黄素含量计算)各1 ml,姜黄素纳米乳(31.4 mg/kg,以姜黄素含量计算)2 ml。于灌胃给药后的0、1、2、4、8、12、16、24、30、36 h时眼球后静脉丛取血1 ml,置预肝素化离心管中,上下颠倒混匀后3 000 r/min离心15 min,上清液即为含药血浆样品。吸取含药血浆样品600 μl,照“2.2.2”项下方法处理,上清液照“2.2.1”项下色谱条件进样测定。
2.3.2 药动学参数计算
药动学参数计算通过软件Kinetica 5.0对数据进行分析处理得到,计算结果如图3及表1所示。结果表明,与原料药相比,片剂的相对生物利用度为112.10 %,纳米乳的相对生物利用度为313.47 %。与纳米乳组相比,原料药组的cmax为201.48 %,片剂组的cmax为193.02 %,且平均滞留时间(MRT)比原料药组及片剂组更高(为原料药组的183.52 %,是片剂组的154.21 %),表明纳米乳组具有延缓药物吸收的效果,从而在更大程度上发挥稳定血药浓度,提高药物生物利用度的作用。
表 1 各给药组姜黄素的药动学参数($\bar x $ ±s,n=6)原料药组 片剂组 纳米乳组 cmax (ng/ml) 116.18±11.33 121.27±12.12 234.08±17.55 Tmax (t/h) 2.00±0.00 2.00±0.00 4.00±0.00 AUC0→36(ng·h/ml) 1151.12±125.77 1341.34±103.59 2914.42±323.15 AUC0→∞(ng·h/ml) 1202.71±115.28 1348.77±131.39 3770.15±333.28 t1/2 (t/h) 6.66±0.33 7.52±0.51 12.17±0.35 MRT(t/h) 9.89±0.59 11.77±0.31 18.15±0.38 2.4 药效学研究
2.4.1 动物分组、造模及给药
取SD大鼠56只,进行为期一周的适应性饲养后随机分为空白对照组(n=8)和模型组(n=48),空白组饲喂正常饲料,模型组饲喂定制高脂饲料(饲料含2-硫氧嘧啶0.2 %,可可脂17.18 %,胆固醇1.25%,蔗糖12.5 %,胆盐0.22 %)。整个造模周期为16 d,造模期间每日观察各组大鼠的精神、活动、食量、排便量变化等。结束造模后,所有大鼠禁食不禁水12 h,于眼球后静脉丛取血1 ml,室温静置30 min,3 000 r/min离心20 min,取上层血清检测各项生化指标(TC、TG、HDL-c、LDL-c)[9,10]。
造模成功后将上述模型组大鼠再随机分为模型组、姜黄素片剂组、阳性药(SV)组和姜黄素纳米乳低、中、高剂量组,每组8只。空白组(A组)及模型组(B组)给予生理盐水5 ml/ (kg·d);阳性药组(C组)给与辛伐他汀20 mg/ (kg·d)(以辛伐他汀含量计);姜黄素片剂组(D组)给与姜黄素片 62.8 mg/ (kg·d)(以姜黄素的含量计);姜黄素纳米乳低(E组)、中(F组)、高(G组)3组给药剂量分别为15、30、60 mg/ (kg·d)(以姜黄素的含量计),连续21天灌胃给药。第21天给药结束后,各组大鼠禁食不禁水12 h,于第22天眼球后静脉丛取血1 ml离心取血清待测。
2.4.2 统计学处理
实验所得数据采用SPSS Statistics 22.0统计软件进行处理,方差齐性检验后,采用单因素方差分析,其中组间比较采用LSD法,两两比较采用独立样本t检验;若方差不齐,采用非参数检验。实验结果均以(
$\bar x $ ±s)表示,P<0.01表示具极显著性差异,P<0.05表示具显著性差异。采用 GraphPad Prism 6 绘制图表。2.4.3 肝脏指数
大鼠颈椎脱臼处死,称定体重后解剖取肝脏,冰PBS洗净血迹,称定肝脏湿重并记录,计算肝脏指数;肝脏指数=肝脏湿重/体重×100 %。
图4为给药前后各组大鼠的体重变化。结果表明,给药3周后,与空白组相比,各组均存在极显著性差异(P<0.001)。给药的前2周纳米乳组的体重均表现出正向增长趋势,而模型组、阳性药组以及姜黄素片剂组体重则呈现负增长情况;给药第3周时,仅姜黄素纳米乳高剂量组的体重出现正向增长,阳性药组以及姜黄素纳米乳低、中剂量组大鼠体重降低幅度略有缩小但仍呈下降趋势。
实验结束后剖取大鼠肝脏,肉眼观察到空白组大鼠的肝脏呈现出鲜红色且有光泽,边缘清晰锐利,质地软,与周围组织无明显黏连;模型组大鼠的肝脏肥大,色泽偏黄,边缘圆钝,质地稍硬,且表面的白色沉积明显,与周围组织黏连明显。各给药组大鼠的肝脏比空白组略大,颜色呈不同程度的泛黄白带红,其中以姜黄素纳米乳中剂量组肝脏的颜色与空白组最为接近。
肝脏湿重:如图5所示,除空白组外,各给药组与模型组间均无显著差异,但各给药组肝脏湿重与空白组均具极显著性差异(P<0.001);
肝脏指数:如图5所示,除姜黄素纳米乳低剂量组外,其他各给药组与模型组之间均存在显著性差异,表明肝脏指数的降低与药物剂量间存在依赖性。阳性药组和片剂组肝脏指数尚未恢复到正常水平,推测原因可能是阳性药和片剂的给药周期还不能完全抵消造模导致的肝脏增重所致。
2.4.4 HE染色、油红O染色及病理切片
取肝脏左、右外叶上端分别于多聚甲醛中固定,脱水,切片,染色后置于光镜下观察。图6为肝脏的HE染色切片。其中A组肝细胞排列整齐,呈索状,内壁边界清晰,无中性粒细胞浸润,仅有零星小泡性脂肪病变;B组视野内可见明显的弥漫性大泡性脂肪病变,肝细胞肿胀,胞浆基质疏松,淡染,存在严重的气球样病变,可见Mallory小体,肝小叶边界不清,汇管区肿大,呈现中性粒细胞浸润,存在重度的肝细胞脂变率;C组和D组以中轻度脂肪病变为主,脂肪细胞占比显著减少;E组汇管区细胞排列比C、D两组更为整齐,肝细胞整体肿胀程度减轻,大泡性脂肪病变仅存在于Ⅲ带,炎性浸润程度减轻,水样病变减轻;F组和G组以小泡性脂变为主,少见大泡性脂变。
图7为油红O染色切片。A组大鼠肝细胞结构完整,细胞核颜色明显;B组肝细胞存在大片鲜艳脂滴,细胞核萎缩、色浅,存在重度脂肪病变;C组和D组仍存在大片连续脂滴,但汇管区附近脂滴颜色明显变淡;E组Ⅲ带脂滴色浅且小;F组和G组视野内所见均为浅色小脂滴,细胞核体积趋向空白组细胞核体积。
2.4.5 血清中TC、TG、HDL-c、LDL-c的表达水平
第21天给药结束后,所有大鼠禁食不禁水12 h,于第22天眼球后静脉丛取血1ml,室温静置2 h后3 000 r/min离心15 min取血清,按试剂盒操作说明检测血清中TC、TG、HDL-c、LDL-c的表达水平。
给药3周后,大鼠血清中各生化指标变化如表2所示。与模型组相比,姜黄素纳米乳低、中、高3个剂量组对TC降低效果均有统计学意义(P<0.001),其中,以中剂量组为佳,低剂量组对LDL-c的改善效果更为明显。对于血清中TG、TC的改善情况,与阳性药组相比,纳米乳低、中、高3个剂量组之间差异无统计学意义(P<0.05);中、高剂量组TC与HDL比值的降低具有统计学意义(P<0.05),表明血脂比存在纳米乳剂量依赖性。
表 2 大鼠血清中TG、TC、HDL-c、LDL-c的表达水平及TC/HDL-C的变化趋势($\bar x $ ±s,n=8)组别 TG(mmol/L) TC(mmol/L) HDL-c(mmol/L) LDL-c(mmol/L) TC/HDL 空白组 1.34±0.09 2.90±0.44 0.31±0.10 1.88±0.17 9.35±0.41 模型组 2.88±0.51 12.45±0.13 1.84±0.10 3.56±0.66 6.77±1.14 阳性药组 1.41±0.25## 10.81±0.36## 3.03±0.53# 2.87±0.20## 3.57±0.47 姜黄素片剂组 1.79±0.22## 11.24±1.21 3.42±0.42# 4.08±0.32 3.29±0.89 姜黄素纳米乳低剂量组 1.29±0.20## 8.88±0.73## 2.39±0.62## 2.85±0.33# 3.72±0.57# 姜黄素纳米乳中剂量组 1.44±0.04## 7.68±0.34## 1.94±0.78## 2.57±0.82 3.96±0.36# 姜黄素纳米乳高剂量组 1.38±0.28## 8.89±0.64## 1.83±0.34## 2.85±0.67 4.86±0.49## *P<0.05, **P<0.001,与空白组比较;#P<0.05,##P<0.001,与模型组比较 2.4.6 肝脏中TC、TG、MDA、SOD的表达水平
将肝脏分为4份,一份置于−80 ℃冷冻保存,一份按如下步骤处理后待测:冰PBS冲洗肝组织表面血迹→研磨后制成10 %匀浆→离心→取上清液→测定各生化指标。
给药3周后大鼠肝脏匀浆中各生化指标表达水平如表3所示。结果表明,模型组肝脏匀浆中TG、TC表达水平的增幅与空白组相比具有统计学意义(P<0.001);给药3周后,阳性药组和纳米乳低、中剂量组的TG、TC表达水平与模型组相比均有统计学差异(P<0.001),姜黄素纳米乳低、中、高3个剂量对大鼠肝脏中TG、TC表达水平的降低均具有统计学意义(P<0.05),其中,低剂量组效果最佳,这也与血清中TC水平变化趋势相一致。
表 3 大鼠肝脏匀浆中TG、TC、SOD以及MDA的变化趋势($\bar x $ ±s,n=8)组别 TG(mmol/L) TC(mmol/L) SOD(U/mgprot) MDA(nmol/mgprot) 空白组 0.42±0.16 0.11±0.03 956.31±142.64 0.47±0.06 模型组 0.69±0.05** 0.09±0.02** 769.26±141.64**## 1.98±0.26** 阳性药组 0.50±0.11*## 0.7±0.01*## 988.25±168.90## 0.64±0.15*## 姜黄素片剂组 0.66±0.10**# 0.04±0.01*## 933.99±103.39# 0.79±0.11** 姜黄素纳米乳低剂量组 0.64±0.07**## 0.06±0.02*## 972.23±142.10## 0.80±0.03**# 姜黄素纳米乳中剂量组 0.58±0.05**## 0.07±0.02**## 916.55±117.32# 0.59±0.09## 姜黄素纳米乳高剂量组 0.54±0.13## 0.10±0.03** 799.81±121.85** 0.70±0.23*## *P<0.05, **P<0.001,与空白组比较;#P<0.05,##P<0.001,与模型组比较 超氧化物歧化酶(SOD)是机体内重要的抗氧化酶,能催化自由基清除反应,保护细胞免受自由基的攻击,明显改善肝肾等组织的氧化损伤,能直观的反映体内抗氧化酶的活性[11]。MDA是脂质过氧化反应的产物,反映了自由基的活跃程度,可用于评价机体内脂质过氧化的程度[12]。因此,选择SOD和MDA作为评价高脂血症大鼠肝功能损伤程度的指标。
给药3周后,与模型组相比,阳性药组及姜黄素纳米乳低剂量组均能够上调大鼠肝脏中SOD的表达水平(P<0.001),姜黄素纳米乳中剂量组对其表达水平也有正向影响(P<0.05);此外,实验中发现,与姜黄素纳米乳低、中剂量组相比,高剂量组对体内SOD的表达呈现出抑制,推测此现象与姜黄素的双向调节机制有关;对于MDA的表达水平,与模型组相比,阳性药组和姜黄素纳米乳各剂量组对其表达的抑制作用均具有统计学意义(P<0.001),但效果仍以中剂量组为佳。
3. 讨论
姜黄素是一种被广泛研究的中药多酚类物质,具有抗氧化、抗炎和降血脂的药理活性。已有报道将他汀类与姜黄素对于改善血脂的功效进行了比较。他汀类药物是治疗高胆固醇血症和高脂血症的一线药物。研究表明,姜黄素在降低甘油三酯(TG)方面最有效,而他汀类药物在降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)方面最有效。姜黄素影响血浆脂质改变的途径与他汀类药物相似[13]。几乎所有胆固醇运输的途径都会受到药物制剂的影响,包括胃肠道对膳食中胆固醇的吸收、肝细胞对血浆胆固醇的清除、胆固醇逆向运输的介质以及从外周组织中清除胆固醇。此外,姜黄素的活性氧(ROS)清除能力降低了脂质过氧化的风险,而脂质过氧化会引发炎症反应,导致心血管疾病(CVD)和动脉粥样硬化[14]。综上所述,姜黄素或可作为一种安全且耐受性良好的他汀类药物辅助药物,更有效控制高脂血症。
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表 1 FDA近年批准上市在售的皮肤外用类喷雾剂列表
分类 商品名 有效成分 首次批准日期 适应证 皮质类固醇药物 Triamcinolone Acetonide 曲安奈德 2015/04/13 局限性瘙痒症、神经性皮炎、接触性皮炎、
脂溢性皮炎以及慢性湿疹等Clobetasol Propionate 丙酸氯倍他索 2019/10/02 Desoximetasone 去羟米松 2018/03/16 Sernivo 丙酸倍他米松 2016/02/05 抗真菌类药物 Lamisil At 盐酸特比萘芬 2000/03/17 皮肤科真菌感染治疗 性激素药物 Evamist 雌二醇 2007/07/27 治疗因绝经期雌二醇下降引起的血管舒缩性症状 表 2 单次触发喷雾不同阶段液滴粒径特点
时期分段 特点 形成期 液体自喷雾泵口流过,压力较低,流速较低,液滴粒径较大 稳定期 压力和流速逐渐增加,进入平台期,液滴粒径较小且稳定 消退期 压力和流速降低,雾化不稳定,液滴粒径大小不一,可出现大粒径液滴 -
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