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紫杉醇棕榈酸酯的合成及其脂质体的制备与处方研究

陈炳辰 王思真 郭贝贝 杨峰

李莹, 钱皎, 朱全刚. 临床药师参与心脏瓣膜置换术后患者的药学服务实践与体会[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(4): 255-258. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202201087
引用本文: 陈炳辰, 王思真, 郭贝贝, 杨峰. 紫杉醇棕榈酸酯的合成及其脂质体的制备与处方研究[J]. 药学实践与服务, 2024, 42(9): 379-384, 410. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202404062
LI Ying, QIAN Jiao, ZHU Quangang. Practice and experience of clinical pharmacists participating in pharmaceutical care for patients after heart valve replacement[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(4): 255-258. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202201087
Citation: CHEN Bingchen, WANG Sizhen, GUO Beibei, YANG Feng. Synthesis of paclitaxel palmitate and the formulation optimization of its liposomes[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2024, 42(9): 379-384, 410. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202404062

紫杉醇棕榈酸酯的合成及其脂质体的制备与处方研究

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202404062
基金项目: 国家自然科学基金(82304455);海军军医大学校级课题(2023MS009)
详细信息

Synthesis of paclitaxel palmitate and the formulation optimization of its liposomes

  • 摘要:   目的  通过对紫杉醇(PTX)的结构改造联合相应脂质体的构建,改善肿瘤细胞摄取,增加药物疗效。  方法  通过酯化反应制备了紫杉醇前药PTX-PA,并建立含量方法学研究。采用单因素筛选,结合粒径、包封率等指标评价不同方法、条件下制备的PTX-PA/Lip,确定其最佳处方和制备工艺。  结果  通过酯化反应成功制备PTX-PA,且建立的HPLC定量分析方法符合方法学要求。利用单因素筛选,确定了PTX-PA/Lip的最佳处方和制备工艺,通过最优处方制备的PTX-PA/Lip纳米粒径为(2.75±1.81) nm,PDI为(0.076±0.020),药物包封率达到90%以上。  结论   基于纳米技术成功制备出棕榈酸修饰的紫杉醇脂质体,增强了紫杉醇在靶细胞的递送,为PTX-PA的药效学研究奠定基础。
  • 心脏瓣膜病为由多种病因引起的瓣膜狭窄或/和关闭不全所致的心脏病,是引起心力衰竭甚至心源性猝死的一个重要原因。人工瓣膜置换术是中-重度心脏瓣膜病的主要治疗手段之一,获得了良好而持久的临床结果,可有效改善患者心脏功能,提高生活质量[1]。人工心脏瓣膜分为机械瓣和生物瓣两大类。机械瓣具有较高的耐力和持久性,临床应用广泛,但最大的难题是患者必须终身抗凝且易发生血栓栓塞和出血,给患者的工作、生活带来诸多不变;生物瓣置换患者不必终身抗凝,但生物瓣寿命问题未获得满意解决,多数患者需面临二次手术。由于心脏瓣膜置换术后患者易出现血栓、感染、应激性溃疡(SU)等多种并发症,需同时使用多种药物,药物相互作用复杂[2]。患者术后需服用华法林进行抗凝治疗,该药个体用药差异大,需根据凝血指标调整剂量。尤其对于机械瓣膜置换者更要终身进行抗凝治疗,患者常因对抗凝治疗认识不足而影响用药依从性。鉴于此,临床药师通过协助医生对该类患者进行用药方案的制订、调整,及时发现患者出现的并发症、药物不良反应,对患者进行药学监护及抗凝治疗的用药教育对保证患者治疗的有效性及安全性具有重要意义。本文结合典型案例,提出临床药师参与心脏瓣膜置换术后患者药学服务的5个切入点,为临床提供参考。

    心脏瓣膜置换术后患者需服用抗凝药物华法林,临床药师应协助医师根据凝血酶原时间(PT)和国际标准化比值(INR)监测值对华法林的剂量进行调整,并对患者进行密切的药学监护。关于此类患者的INR目标范围,参考国际相关标准并结合当前我国抗凝研究结果,我们建议:对于机械瓣置换患者的INR监测值,主动脉瓣单瓣置换为1.8~2.2,二尖瓣单瓣置换为2.0~2.5,主动脉瓣与二尖瓣双瓣置换为2.0~2.5,三尖瓣机械瓣置换为2.5~3.0;生物瓣置换患者为1.8~2.2[3-4]

    病例1:患者,男,50岁,因主动脉瓣钙化伴重度狭窄入院后行主动脉瓣置换(机械瓣)+升主动脉成形术,术后予华法林进行抗凝治疗,临床药师协助医师根据PT及INR值监测结果对华法林剂量进行调整。患者主动脉瓣机械瓣置换术,INR目标范围为1.8~2.2,术后PT、INR监测结果及华法林用量见表1。患者术后5天INR为1.04,医师予华法林片4.5 mg qd。根据《华法林抗凝治疗的中国专家共识》[5],中国人华法林的初始剂量为1~3 mg,而该患者初始给予4.5 mg的负荷剂量,初期可能会因过度抗凝而加大栓塞风险,临床药师建议给予华法林片3 mg qd,医师接受。华法林作用发生缓慢,当日PT及INR复查结果反映的是2天前服药的效果,应根据凝血指标监测结果及时调整华法林剂量,INR<目标值下限:华法林加量,每次增加1/4片;INR>目标值上限:华法林减量,每次减少1/4片。该患者术后9天时INR2.65,超过目标值上限,临床药师建议医师将剂量减为2.25 mg qd,继续监测PT和INR,嘱患者住院期间出现皮下瘀斑、紫癜、牙龈出血、鼻衄、便血、黑便等症状及时告知医师及药师,并密切关注患者粪隐血、粪转铁蛋白、血小板计数、血红蛋白含量等化验指标的变化情况。患者术后11天INR2.79,仍未达标,华法林片继续减量至1.5 mg qd,患者术后13天INR2.01达标,抗凝治疗期间未出现出血相关症状。

    表  1  病例1凝血功能监测及华法林剂量调整情况
    术后天数剂量(m/mg)PT(t/s)INR
    d54.513.81.04
    d63
    d7321.01.85
    d83
    d92.2527.92.65
    d102.25
    d111.528.62.79
    d121.5
    d131.522.52.01
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    病例2:患者,女,69岁,因三尖瓣重度关闭不全;二尖瓣置换术后入院拟行介入下三尖瓣置换术。患者12年前行二尖瓣机械瓣置换术,入院前长期服用华法林抗凝,考虑到此次入院计划行三尖瓣置换术,故入院后停用华法林,根据《华法林抗凝治疗的中国专家共识》[5],行外科手术患者可不采用桥接,华法林停药后术前INR可恢复至接近正常范围(INR<1.5),患者查INR为1.89,因计划次日手术,为减少患者出血风险临床药师建议临时给予维生素K120 mg im,降低INR,医师接受。患者次日行经导管三尖瓣介入置换术,术后予华法林进行抗凝治疗,患者术后PT、INR值监测结果及华法林用量见表2。患者三尖瓣介入置换术,INR目标范围为2.5~3.0,术后8天INR2.19,华法林1.5 mg qd,已使用4 d,仍在目标值下限,临床药师建议医师华法林加量0.75 mg,医师接受,予华法林2.25 mg qd,继续监测PT、INR值及患者抗凝过程中可能出现的出血症状及指标。患者术后10天INR达3.38,考虑到INR>3.0,临床药师协助医师调整抗凝治疗方案:停用华法林2 d,拟于第3天减量0.75 mg,医师按照此方案给药。患者于术后16天INR2.70达标,继续予以华法林1.5 mg qd,至术后18天患者INR维持在目标范围内,患者出院继续予华法林抗凝治疗。

    表  2  病例2凝血功能监测及华法林剂量调整情况
    术后天数剂量(m/mg)PT(t/s)INR
    d41.513.61.04
    d51.5
    d61.515.01.17
    d71.5
    d82.2524.32.19
    d92.25
    d102.2528.22.67
    d112.25
    d1235.03.38
    d13
    d141.515.51.22
    d151.5
    d161.528.52.70
    d171.5
    d181.528.02.65
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    心脏瓣膜置换术后患者感染预防与控制至关重要,临床药师可从以下几方面进行监护:① 围手术期抗菌药物的合理应用:心脏瓣膜置换术围手术期应预防性应用抗菌药物,可能的污染菌为凝固酶阴性葡萄球菌或金黄色葡萄球菌[6],临床药师应提醒医生于术前0.5~1 h应用第一、二代头孢菌素,预防用药疗程要覆盖整个手术过程,可根据情况延至术后一段时间,如48 h[6]。②术后感染监测:心脏瓣膜置换术后患者易发生肺部感染、手术切口感染、心内膜感染等感染[7],临床药师应关注患者是否有咳嗽、发热、创面脓性分泌物及白细胞、中性粒细胞升高等提示感染发生的症状及指标,及时提醒医师进行相关标本微生物送检、胸部X线等检查,发生感染时在抗菌药物治疗方案制订与调整方面为医师提供建议。③注意抗菌药物联用的影响:某些抗菌药物与华法林合用可能会存在相互作用,如头孢哌酮、红霉素、甲硝唑、喹诺酮类抗菌药可增强华法林的抗凝作用;利福平可抑制其抗凝作用[8],因此临床药师应对患者进行全面的药学监护,减少抗菌药物与华法林联用对抗凝治疗的影响,同时注意应用抗菌药物可能出现的胃肠道反应、皮疹、肝酶升高等不良反应。

    病例3:患者,男,60岁,因主动脉瓣重度狭窄入院后行主动脉瓣置换术。患者心脏瓣膜置换术术前1 h,使用第二代头孢菌素类抗菌药物头孢呋辛钠注射剂1.5 g预防感染,围手术期抗菌药物种类选择及给药时机合理。术后1天患者体温37.5 ℃,双肺呼吸音清晰,血白细胞计数18.76×109/L、中性粒细胞计数17.86×109/L、中性粒细胞95.2%,怀疑感染可能,取血、痰标本培养,继续予头孢呋辛钠注射剂1.5 g bid ivgtt。术后3天体温37.8 ℃,血白细胞计数22.65×109/L,中性粒细胞96.8%,考虑头孢呋辛钠已用3 d,白细胞计数、中性粒细胞等指标仍较高,协助医师调整治疗方案,换用头孢美唑钠注射剂1 g bid ivgtt联合盐酸莫西沙星氯化钠注射液0.4 g qd ivgtt,患者术后应用华法林抗凝,临床药师提醒医师盐酸莫西沙星可增强华法林的抗凝作用,需严密监控患者的PT/INR值,同时密切监测患者的感染相关症状及指标变化。术后5天患者体温36.6 ℃,痰培养、血培养结果无致病菌生长,血白细胞计数18.61×109/L、中性粒细胞85.7%,指标有所下降,继续原用药方案。术后6天体温36.6 ℃,血白细胞计数17.97×109/L、中性粒细胞80.4%。术后9天体温36.5 ℃,血白细胞计数9.17×109/L、中性粒细胞64.0%,指标正常。抗菌药物应用期间临床药师对药物不良反应进行监测,同时注意对华法林的抗凝作用的影响,并根据患者情况协助医师适时停用抗菌药物。患者术后13天(出院)无相关感染症状,血常规正常,期间未出现相关不良反应。

    心脏瓣膜置换术围手术期气道管理可减少并发症、缩短患者住院时间,布地奈德等糖皮质激素雾化吸入给药是常用药之一,与支气管舒张剂联用可协同增效,推荐术前3~7 d、术后3~7 d应用[9]。临床药师应对患者进行用药教育:吸气时手指按住出气口并紧闭口唇以使药液尽可能进入肺部,用力深吸气并屏气3~5 s以吸入完全;呼气时手指从出气口移开,并将喷气口移开口唇以减少痰液喷射到药液中,缓慢呼气。雾化吸入糖皮质激素可能导致患者出现口腔真菌感染、声音嘶哑,临床药师应教育患者注意用药后漱口以减少不良反应的发生。

    应激性溃疡(SU)为机体在严重创伤,各种困难、复杂的手术,危重疾病等应激状态下发生的急性胃肠道黏膜溃疡病变,严重者可并发消化道出血、甚至穿孔,使病死率增加。机械通气超过48 h或接受体外生命支持、凝血机制障碍或使用抗凝或抗血小板药、原有消化道溃疡或出血病史、大剂量使用糖皮质激素或合并使用非甾体类抗炎药、急性肝肾功能衰竭等危险因素会增加SU发生及并发出血的风险[10]。心脏瓣膜置换术属于复杂手术,且涉及到接受体外生命支持、机械通气超过48 h、使用抗凝药等危险因素,因此心脏瓣膜置换术后患者应进行SU预防,制定合适的SU预防用药方案、及时判断消化道出血发生并选择有效治疗措施是临床药师关注的重点。SU预防方案建议将质子泵抑制剂(PPI)作为首选预防药物,在原发病发生后应用标准剂量,q12h,ivgtt,至少连续3 d[11]。临床药师应嘱患者留意是否有呕血、黑便等消化道出血症状发生,并监测血常规、大便常规等,及时发现消化道出血等提示SU并发出血的情况,以采取及时有效的措施治疗,同时协助医师权衡患者出血及不良事件风险,把握停药指征,避免过度使用SU预防药物。

    病例4:患者,男,53岁,因二尖瓣关闭不全入院行二尖瓣置换术+三尖瓣成形术。术后返回监护病房,予注射用泮托拉唑钠40 mg bid ivgtt预防SU。临床药师叮嘱护士注意泮托拉唑钠溶解和稀释后应在4 h内用完,滴注时要求15~60 min内滴完。术后3 d,患者一般情况可,转入普通病房,临床医师继续予注射用泮托拉唑钠40 mg bid ivgtt。根据相关文献及指南,当患者病情好转或转入普通病房,可耐受肠内营养或已进食,应将SU预防药物静脉给药换为口服给药,并逐渐停药[10,12]。考虑到该患者病情平稳,已转至普通病房,能正常进食,经前期监护患者未出现提示SU并发出血的情况,临床药师建议医师将PPI由静脉用药调整为口服用药,医师接受,更改医嘱:停用泮托拉唑钠注射剂,予雷贝拉唑钠肠溶片20 mg qd po,继续监测出血相关症状及指标,至患者出院情况稳定。

    心脏瓣膜置换术后患者需长期服用华法林,华法林与多种药物、食物存在相互作用,其抗凝作用的个体差异也与患者的依从性相关[8],临床药师对患者进行详尽的用药教育有助于提高患者华法林的正确使用及自我监测意识,可从以下几方面进行教育:①使患者了解术后长期服用华法林抗凝的重要性,强调每天需按时服用华法林,如忘记,当晚12:00之前想起可补吃,若第2天想起则不可再吃。②告知患者需定期监测PT和INR值使其保持在目标范围内,出院后第一周每3天检查一次,以后每周检查一次,结果连续3次在目标范围内可再延长至每2周一次,以此类推,最长不可超过3个月检查一次,若不在目标范围应咨询医师或药师进行剂量调整。③叮嘱患者日常留意是否出现牙龈易出血、皮肤瘀斑、黑便等出血症状及无缘由剧烈头痛、四肢麻木、肢端水肿等血栓症状,如出现上述症状应立即复查PT、INR,并向医师或药师咨询。④使患者知晓华法林与多种药物有相互作用,出现其他疾病需用药时应咨询医师或药师进行药物选择;叮嘱患者避免大量摄入菠菜、西芹、卷心菜、动物肝脏等富含维生素K的食物而影响华法林的抗凝效果。⑤使患者知晓外伤、感染、发热、呕吐、腹泻等异常的生理状态会影响华法林的治疗,若发生上述情况需及时就诊;如需行创伤性手术或检查(如拔牙、胃镜等)需告知医生正在服用华法林。

    总之,心脏瓣膜置换术后患者需同时使用多种药物,且华法林等药物个体用药差异大、需根据监测指标调整剂量,临床药学服务十分必要。临床药师可从心脏瓣膜置换术患者PT、INR值监测及华法林的剂量调整,感染监测及抗菌药物的合理应用,围手术期气道管理,应激性溃疡预防与药学监护,出院患者华法林用药教育等方面入手,加强与医生、患者的沟通,对患者进行个体化的药学服务,以促进药物的合理使用,保障患者用药安全、有效。

  • 图  1  PTA-PA的全波长扫描的吸收谱图

    图  2  PTX-PA的HPLC专属性图谱

    A. 空白溶液;B.对照品溶液;C.供试品溶液

    图  3  PTX-PA/Lip纳米给药系统的粒径及其分布

    表  1  PTX-PA的精密度考察结果(n=5)

    理论浓度(μg/ml) 实测浓度(μg/ml) RSD(%)
    日内 5.00 4.98±0.13 2.65
    25.00 25.30±0.55 2.18
    100.00 99.66±1.11 1.11
    日间 5.00 4.99±0.11 2.31
    25.00 25.50±0.57 2.23
    100.00 100.65±1.38 1.37
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    表  2  PTX-PA的加样回收率测试结果(n=5)

    理论浓度(μg/ml)检测浓度(μg/ml)回收率(%)RSD(%)
    55.02±0.12100.42.39
    2524.98±0.4599.921.80
    5050.01±1.17100.022.34
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    表  3  3种常规制备方法对PTX-PA/Lip粒径、粒径分布、包封率的影响

    制备方法 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
    薄膜分散法 76.76±3.39 0.104±0.02 79.38±2.00
    高压均值法 125.11±5.32 0.139±0.03 78.87±2.00
    挤出法 128.87±4.92 0.239±0.05 81.38±1.11
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    表  4  磷脂种类对脂质体的外观形态、颗粒大小、药物包封率的影响

    磷脂种类 外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
    PC98-T 半透明 76.76±3.39 0.104±0.02 79.38±2.00
    HSPC 有沉淀 177.86±5.39 0.532±0.08 59.06±1.32
    EPCS 半透明 135.12±5.65 0.108±0.03 73.23±1.15
    DPPC 有沉淀 158.26±4.11 0.669±0.05 53.27±2.68
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    表  5  磷脂和药物质量比对脂质体的外观澄明度、颗粒大小、对药物包封率的影响

    磷脂∶药物 外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
    5∶1 略透明 134.62±2.95 0.364±0.04 58.15±1.73
    10∶1 有沉淀 90.29±4.66 0.151±0.04 71.56±1.60
    20∶1 半透明 84.58±1.33 0.11±0.02 83.50±0.92
    30∶1 半透明 86.06±2.71 0.09±0.05 73.44±4.44
    40∶1 有沉淀 88.86±1.91 0.199±0.05 68.37±11.08
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    表  6  磷脂和胆固醇质量比对脂质体外观澄明度、颗粒大小、对药物包封率的影响

    磷脂∶胆固醇 外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
    4∶0.05 半透明 115.37±4.48 0.200±0.07 71.57±1.28
    4∶0.1 半透明 160.16±3.15 0.251±0.01 61.08±3.13
    4∶0.2 半透明 182.75±2.43 0.217±0.04 54.97±0.95
    4∶0.3 乳白色 241.90±12.09 0.697±0.12 54.11±1.64
    4∶0.4 乳白色 255.33±8.27 0.700±0.138 48.84±0.78
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    表  7  PTX-PA和DSPE-PEG2000的质量比对脂质体外观、粒径、药物包封率的影响

    药物∶DSPE-
    PEG2000
    外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
    2∶1 半透明 82.86±2.15 0.107±0.01 90.48±0.49
    1∶1 半透明 78.16±2.05 0.351±0.38 90.41±0.34
    1∶1.5 半透明 72.23±2.60 0.110±0.02 89.66±1.25
    1∶2 半透明 74.64±1.81 0.140±0.04 90.90±2.93
    1∶2.5 半透明 75.38±2.10 0.097±0.04 89.48±0.67
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    表  8  温度对PTX-PA/Lip外观、粒径、包封率的影响

    温度(T/ ℃) 外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
    35 略透明 159.42±2.42 0.545±0.08 54.94±1.85
    40 半透明 105.93±6.13 0.269±0.03 73.98±1.60
    45 半透明 76.97±2.50 0.105±0.049 91.13±1.45
    50 半透明 91.93±2.60 0.181±0.05 80.27±2.13
    55 半透明 112.23±6.37 0.233±0.06 74.15±2.12
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    表  9  超声处理对脂质体的外观澄明度、颗粒大小、对药物包封率的影响

    超声时间(t/s) 外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
    30 沉淀 278.09±4.73 0.857±0.10 42.83±2.76
    60 半透明 113.21±11.16 0.485±0.04 54.96±2.41
    90 半透明 78.13±2.78 0.055±0.02 92.74±0.77
    180 半透明 123.17±8.39 0.430±0.08 76.29±1.76
    240 沉淀 261.85±4.94 0.915±0.20 50.42±2.74
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-04-17
  • 修回日期:  2024-07-18
  • 网络出版日期:  2024-09-20
  • 刊出日期:  2024-09-25

紫杉醇棕榈酸酯的合成及其脂质体的制备与处方研究

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202404062
    基金项目:  国家自然科学基金(82304455);海军军医大学校级课题(2023MS009)
    作者简介:

    陈炳辰,硕士,Email: cbc_kjsmmu@163.com

    通讯作者: 杨 峰,博士,教授,研究方向:纳米给药系统,Email: yangfeng1008@126.com

摘要:   目的  通过对紫杉醇(PTX)的结构改造联合相应脂质体的构建,改善肿瘤细胞摄取,增加药物疗效。  方法  通过酯化反应制备了紫杉醇前药PTX-PA,并建立含量方法学研究。采用单因素筛选,结合粒径、包封率等指标评价不同方法、条件下制备的PTX-PA/Lip,确定其最佳处方和制备工艺。  结果  通过酯化反应成功制备PTX-PA,且建立的HPLC定量分析方法符合方法学要求。利用单因素筛选,确定了PTX-PA/Lip的最佳处方和制备工艺,通过最优处方制备的PTX-PA/Lip纳米粒径为(2.75±1.81) nm,PDI为(0.076±0.020),药物包封率达到90%以上。  结论   基于纳米技术成功制备出棕榈酸修饰的紫杉醇脂质体,增强了紫杉醇在靶细胞的递送,为PTX-PA的药效学研究奠定基础。

English Abstract

李莹, 钱皎, 朱全刚. 临床药师参与心脏瓣膜置换术后患者的药学服务实践与体会[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(4): 255-258. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202201087
引用本文: 陈炳辰, 王思真, 郭贝贝, 杨峰. 紫杉醇棕榈酸酯的合成及其脂质体的制备与处方研究[J]. 药学实践与服务, 2024, 42(9): 379-384, 410. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202404062
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Citation: CHEN Bingchen, WANG Sizhen, GUO Beibei, YANG Feng. Synthesis of paclitaxel palmitate and the formulation optimization of its liposomes[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2024, 42(9): 379-384, 410. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202404062
  • 结直肠癌(CC)发生率占所有肿瘤发生率的第3位,病死率仅次于肺癌,属于下消化系统恶性肿瘤[1]。目前,结肠癌的治疗主要采用多学科的综合治疗模式[2]。包括5-氟尿嘧啶、奥沙利铂与贝伐珠单抗等的组合[3-5]。然而,这些常规的化疗方案可能造成患者不耐受以及骨髓等的抑制。因此,寻找新的有效的药物对于现今结肠癌治疗具有重要意义。

    紫杉醇(PTX)是一种广谱抗肿瘤活性的化疗药物,来源于太平洋紫杉树皮(红豆杉)[6,7]。临床试验结果表明,PTX在几种癌症治疗中有较好的活性,包括:乳腺癌、皮肤恶性肿瘤、非小细胞肺癌以及卵巢癌等[8,9]。然而,由于结肠癌中过表达的P糖蛋白(P-gp)引起了多重耐药性(MDR),导致PTX对结肠癌临床治疗效果不甚理想[10]。此外,PTX生物半衰期短,其一代药物Taxol以聚氧乙烯蓖麻油为表面活性剂,具有引起患者过敏反应的风险,从而限制了PTX临床疗效的发挥[11]。因此,迫切需要对PTX进行结构改进与剂型设计,改善其药物递送效率,提高生物利用度[12]

    脂肪酸作为生物膜和生物信号分子的重要成分,参与了细胞能量产生、代谢的过程。由于肿瘤细胞增殖快速,需要大量的细胞合成物质和能量的供应,因此,患有恶性肿瘤的患者其脂肪酸合成也较快。其中,肿瘤细胞因为迅速繁殖对含有16个碳原子的棕榈酸(PA)为主的脂肪酸需求量大,因此利用PA进行修饰有利于药物被肿瘤细胞摄取[13,14]。再者,研究发现,由PA修饰的紫杉醇,能降低其对P-gp的亲和力,避免了PTX进入肿瘤细胞后的外排,提高紫杉醇对于结肠癌治疗的有效性[15]

    此外,作为一种成熟的药物载体,脂质体(Lip)在体内可被降解、无毒性和免疫原性,能够增强药物在体内的稳定性,从而可以减少给药剂量、降低毒副作用,并且其表面具有可修饰性[16],例如,采用聚乙二醇磷脂(PEG-DSPE)修饰的脂质体因其空间位阻效应可延长其在体内的循环时间[17]。同时结合肿瘤组织的增强通透性和滞留效应(EPR),使药物通过被动靶向递送到靶部位[18]

    结合以上背景,本研究首先通过棕榈酸酯与紫杉醇共价键结合构建紫杉醇棕榈酸酯(PTX-PA),并建立基于高效液相(HPLC)的定量分析方法,旨在降低其对P-gp的亲和力,避免PTX进入肿瘤细胞后被外排,从而改善紫杉醇毒性较大、生物半衰期短、成药性差等问题,提高紫杉醇对于结肠癌治疗的有效性。其次,我们将PTX-PA包载进PEG修饰的脂质体构建紫杉醇棕榈酸酯的脂质体(PTX-PA/Lip),以实现其长循环,增加PTX的疗效、降低其毒副作用。最后,采用工艺筛选与单因素处方优化的方法制备最佳PTX-PA/Lip,为PTX-PA的制剂学研究奠定基础[19]

    • 高效液相色谱仪(安捷伦科技有限公司,美国);十万分之一电子天平(MS105DU,梅特勒托利多公司,瑞士);超滤管(30 kD,密理博公司,美国);低温高速离心机(Eppendorf-200,艾本德公司,德国);高压均质机(NanoGenizer,美国);Zeta-sizer Nano粒度仪(Nano-ZS,马尔文公司,英国)。

    • 紫杉醇购自江苏红豆杉生物科技股份有限公司,纯度≥98%;棕榈酸购自中国医药集团上海化学试剂公司,纯度≥99%;蛋黄卵磷脂(PC98-T)、胆固醇、DSPE-PEG 2000均购自上海艾韦特医药科技有限公司;1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、乙酸乙酯、二氯甲烷、无水乙醇、石油醚均购自中国医药集团上海化学试剂公司,分析纯;乙酸乙酯、PC-98T蛋黄卵磷脂(上海艾韦特医药科技有限公司);胆固醇(上海艾韦特医药科技有限公司);二氯甲烷、DSPE-PEG 2000(上海艾韦特医药科技有限公司);无水乙醇、石油醚购自中国医药集团上海化学试剂公司;甲醇购自美国默克公司,色谱纯。

    • PTX-PA前药由PTX与PA发生酯化反应合成,其合成过程如下[20,21]:精密称取PTX 0.85 g,加入无水二氯甲烷 30 ml。依次加入精密称取的EDC 0.19 g、DMAP 0.15 g和PA 0.31 g,在氮气保护下室温搅拌反应12 h。反应结束后,用5%柠檬酸水溶液、饱和食盐水洗涤3遍,旋蒸除去有机溶剂,即得PTX-PA粗品。采用石油醚和乙酸乙酯通过柱层析法对PTX-PA进行分离、纯化。洗脱完成后,将产物旋蒸去除有机溶剂,得到的白色固体即为PTX-PA,样品经核磁共振氢谱、碳谱确定为PTX-PA,样品纯度98.5%。

    • 精密取适量的PTX-PA粉末,采用甲醇溶解,定容,通过全波长(190~400 nm)扫描测定其紫外最大吸收波长λmax

      本实验采用Agilent Eclipse plus C18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5 μm),流动相采用甲醇/水(95∶5,V/V),进样量20 μl,流速1.0 ml/min。

    • 空白溶液的配制:精密量取不含药的空白脂质体1 ml加入适量的甲醇溶液,超声,用甲醇定容至25 ml,0.45 μm的微孔滤膜过滤,滤液即为空白溶液。

      对照品溶液的配制:精密称取PTX-PA 粉末50 mg,用甲醇溶解并定容至50 ml,过滤,即得PTX-PA对照品储备溶液。

      供试品溶液的配制:精密量取1 ml PTX-PA/Lip,加入适量甲醇溶解、超声破乳、定容至25 ml,过滤,滤液即为供试品溶液。

    • 分别取适量空白溶液、对照品溶液和供试品溶液,用流动相稀释至适当的浓度后,按照“色谱条件”中建立的高相液相参数进行进样分析。

    • 精密量取适量PTX-PA对照品储备液依次稀释为浓度1、5、10、25、50、100 μg/ml的PTX-PA系列浓度。按照“色谱条件”中的高效液相参数进行进样分析(n=5),并记录不同浓度的PTX-PA的色谱峰面积。以浓度(C)为X轴、峰面积(A)为Y轴进行回归。

    • 日内精密度考察:精密吸取3种不同浓度(5、25、100 μg/ml)的 PTX-PA对照品溶液,对同一浓度溶液连续进样5次,每次10 µl,按照“2.2.1”项下色谱条件进行分析,记录各个浓度吸收峰面积。

      日间精密度考察:精密吸取3种不同浓度(5、25、100 μg/ml)的 PTX-PA对照品溶液,对同一浓度溶液连续进样5 d,每天1次,每次10 µl,按照“2.2.1”项下色谱条件进行分析,记录第0、1、2、3、4天的吸收峰面积,计算样品浓度,考察仪器的日间精密度。

    • 空白脂质体超声破乳,配制成3种不同浓度(1、10、100 μg/ml),连续进样5次,每次10 µl,记录各吸收峰面积,考察重复性。精密吸取浓度为50 μg/ml的 PTX-PA供试品溶液,于0、2、4、6、8、12、24 h进样测定,每次进样10 µl,记录各紫外吸收峰面积,考察样品的稳定性。

    • 空白脂质体超声破乳,分别加入浓度为1 mg/ml的PTX-PA溶液0.5、2.5、5 ml,采用流动相稀释定容至100 ml,分别进样,并结合PTX-PA的理论浓度(5、25、50 μg/ml)进行加样回收率的计算与分析。

    • (1) 薄膜分散法

      精密称取PTX-PA 20 mg、蛋黄卵磷脂350 mg、胆固醇5 mg和DSPE-PEG2000 25 mg,加入适量的二氯甲烷使其充分溶解。然后旋蒸除去有机溶剂,使圆底烧瓶底部形成一层均匀透明的薄膜,再加入预热至同等温度的重蒸水10 ml,震荡、水化,得PTX-PA/Lip粗品。将得到的粗品经探头超声(1 min)、过滤处理后,即得PTX-PA/Lip纳米给药系统[19]

      (2) 高压均质法

      将薄膜分散法制得的PTX-PA/Lip粗品置于高压均质机中,经3次均质处理后(均质压力12 000 psi),即得PTX-PA/Lip纳米给药系统[23,24]

      (3)挤出法

      将薄膜分散法制得的PTX-PA/Lip粗品置于挤出器中,使分别经过孔径为0.2、0.1、0.05 μm的聚碳酸酯膜,即得PTX-PA/Lip纳米给药系统[25-27]

    • (1)磷脂种类的选择

      采用薄膜分散法考察不同磷脂制备的PTX-PA/Lip,包括:氢化磷脂(HSPC)、蛋黄卵磷脂(PC98-T)、蛋黄磷脂(EPCS)、二棕榈酸磷脂酰胆碱(DPPC),以形态、粒径、包封率为指标进行评价。

      (2)磷脂和药物/胆固醇比例的考察

      分别以磷脂和药物的质量比(5∶1、10∶1、20∶1、30∶1、40∶1)/PC98-T和胆固醇的质量比(4∶0.05、4∶0.1、4∶0.2、4∶0.3、4∶0.4、4∶0.5)为自变量制备PTX-PA/Lip脂质体,考察不同处方的粒径、粒径分布、包封率,确定处方中磷脂与药物/胆固醇的质量比。

      (3)药物和DSPE-PEG2000比例的考察

      以PTX-PA和DSPE-PEG2000的质量比(1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5)为自变量,考察其用量对制剂的外观澄明度、纳米粒子大小等是否产生影响。

      (4)薄膜蒸发法的温度考察

      将旋转蒸发仪温度分别设置为35、40、45、50、55 ℃,考察薄膜蒸发过程中温度对PTX-PA/Lip形态、粒径、包封率等的影响。

      (5)探头超声时间的考察

      以探头超声PTX-PA/Lip粗品的时间为自变量,考察不同超声时间(30、60、90、180、240 s)对PTX-PA/Lip纳米制剂形态、纳米粒子大小的影响。

    • 数据采用IBM SPSS Statistics 27.0进行统计分析,采用单因素方差分析ANOVA进行显著性检验与评价。

    • 实验结果如图1所示,选用PTX-PA的最大吸收波长为228 nm为测定波长。

      图  1  PTA-PA的全波长扫描的吸收谱图

    • 图2所示,本章所建立的色谱条件对PTX-PA检测具有专属性,溶剂以及样品中的辅料对PTX-PA的检测不产生干扰。

      图  2  PTX-PA的HPLC专属性图谱

    • 按照2.2.4方法进行回归,得PTX-PA的吸收峰面积-浓度在1~100 μg/ml的浓度范围内为线性方程:A=15.14 C+10.81(r=0.999 8)。

    • 按照2.2.5方法进行精密度考察,结果如表1所示,日内与日间精密度各时间点峰面积的RSD均小于3%,表明仪器的日内与日间精密度符合测定要求。

      表 1  PTX-PA的精密度考察结果(n=5)

      理论浓度(μg/ml) 实测浓度(μg/ml) RSD(%)
      日内 5.00 4.98±0.13 2.65
      25.00 25.30±0.55 2.18
      100.00 99.66±1.11 1.11
      日间 5.00 4.99±0.11 2.31
      25.00 25.50±0.57 2.23
      100.00 100.65±1.38 1.37
    • 按照2.2.6方法进行研究,精密吸取3种不同浓度的 PTX-PA溶液,连续进样5次并记录各吸收峰面积。各浓度峰面积RSD均<3%,表明仪器符合检测检测要求。此外,稳定性结果表明,样品溶液峰面积的RSD为0.81%,表明制备的PTX-PA溶液在24 h内稳定。

    • 按照2.2.7方法计算加样回收率,结果如表2所示:低、中、高3个浓度的加样回收率均在95%~105%之间,且RSD分别为2.39%、1.80%、2.34%,表明本实验建立的高效液相色谱定量方法可用于PTX-PA的含量测定。

      表 2  PTX-PA的加样回收率测试结果(n=5)

      理论浓度(μg/ml)检测浓度(μg/ml)回收率(%)RSD(%)
      55.02±0.12100.42.39
      2524.98±0.4599.921.80
      5050.01±1.17100.022.34
    • 采用不同方法制备的PTX-PA/Lip表征结果如表3所示,按照2.4方法进行统计学分析,3种制备方法的包封率无显著性差异,但采用薄膜分散法制备的PTX-PA/Lip粒径与PDI更小。因此,本研究优选薄膜分散法来构建PTX-PA/Lip。

      表 3  3种常规制备方法对PTX-PA/Lip粒径、粒径分布、包封率的影响

      制备方法 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
      薄膜分散法 76.76±3.39 0.104±0.02 79.38±2.00
      高压均值法 125.11±5.32 0.139±0.03 78.87±2.00
      挤出法 128.87±4.92 0.239±0.05 81.38±1.11
    • (1)磷脂种类的选择

      按照2.3.2(1)制备的PTX-PA/Lip表征结果如表4所示,以PC98-T为膜材制备的纳米给药系统粒径小、外观澄明、粒径分布均匀、包封率较高,因此选择PC98-T作为本研究中的磷脂。

      表 4  磷脂种类对脂质体的外观形态、颗粒大小、药物包封率的影响

      磷脂种类 外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
      PC98-T 半透明 76.76±3.39 0.104±0.02 79.38±2.00
      HSPC 有沉淀 177.86±5.39 0.532±0.08 59.06±1.32
      EPCS 半透明 135.12±5.65 0.108±0.03 73.23±1.15
      DPPC 有沉淀 158.26±4.11 0.669±0.05 53.27±2.68

      (2)磷脂和药物比例的考察

      按照2.3.2(2)项下确定处方中药物和磷脂的用量,其结果如表5所示,磷脂PC98-T和药物的质量比大于10时,制备的PTX-PA/Lip外观澄明度、粒子大小、粒径分散系数等参数无显著性差别。随着磷脂浓度不断增加,药物的包封率不断增加,当PC98-T和PTX-PA的质量比为20∶1时,脂质体对药物的包封率最高,后期考虑到经济成本,将PC98-T和PTX-PA的质量比定为20∶1。

      表 5  磷脂和药物质量比对脂质体的外观澄明度、颗粒大小、对药物包封率的影响

      磷脂∶药物 外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
      5∶1 略透明 134.62±2.95 0.364±0.04 58.15±1.73
      10∶1 有沉淀 90.29±4.66 0.151±0.04 71.56±1.60
      20∶1 半透明 84.58±1.33 0.11±0.02 83.50±0.92
      30∶1 半透明 86.06±2.71 0.09±0.05 73.44±4.44
      40∶1 有沉淀 88.86±1.91 0.199±0.05 68.37±11.08

      (3)磷脂和胆固醇比例的考察

      按照2.3.2(2)方法研究,结果如表6所示,随着胆固醇用量增多,制剂变浑浊,粒径增大,载药量显著降低。因此,胆固醇不加入本制剂的处方中。

      表 6  磷脂和胆固醇质量比对脂质体外观澄明度、颗粒大小、对药物包封率的影响

      磷脂∶胆固醇 外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
      4∶0.05 半透明 115.37±4.48 0.200±0.07 71.57±1.28
      4∶0.1 半透明 160.16±3.15 0.251±0.01 61.08±3.13
      4∶0.2 半透明 182.75±2.43 0.217±0.04 54.97±0.95
      4∶0.3 乳白色 241.90±12.09 0.697±0.12 54.11±1.64
      4∶0.4 乳白色 255.33±8.27 0.700±0.138 48.84±0.78

      (4)药物和DSPE-PEG2000比例的考察

      按照2.3.2(3)方法研究,其结果如表7所示,DSPE-PEG2000对包封率没有显著性影响,但当DSPE-PEG2000含量不断增加时,纳米粒子的颗粒大小先降低,当药物与DSPE-PEG2000质量比小于1∶1.5时,粒径无显著性变化,因此,药物与DSPE-PEG2000的质量比选择1∶1.5。

      表 7  PTX-PA和DSPE-PEG2000的质量比对脂质体外观、粒径、药物包封率的影响

      药物∶DSPE-
      PEG2000
      外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
      2∶1 半透明 82.86±2.15 0.107±0.01 90.48±0.49
      1∶1 半透明 78.16±2.05 0.351±0.38 90.41±0.34
      1∶1.5 半透明 72.23±2.60 0.110±0.02 89.66±1.25
      1∶2 半透明 74.64±1.81 0.140±0.04 90.90±2.93
      1∶2.5 半透明 75.38±2.10 0.097±0.04 89.48±0.67

      (5)薄膜蒸发法的温度考察

      按照2.3.2(4),采用不同温度制备纳米制剂表征结果如表8所示,在筛选的5个温度中,当温度为45 ℃时,脂质体粒径最小、粒径分散性好、包封率最高,因此,本研究选用45 ℃作为薄膜蒸发温度。

      表 8  温度对PTX-PA/Lip外观、粒径、包封率的影响

      温度(T/ ℃) 外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
      35 略透明 159.42±2.42 0.545±0.08 54.94±1.85
      40 半透明 105.93±6.13 0.269±0.03 73.98±1.60
      45 半透明 76.97±2.50 0.105±0.049 91.13±1.45
      50 半透明 91.93±2.60 0.181±0.05 80.27±2.13
      55 半透明 112.23±6.37 0.233±0.06 74.15±2.12

      (6)探头超声时间的考察

      按照2.3.2(5)方法进行研究,结果如表9所示:处理时间较短时,纳米粒径较大,颗粒大小分布不均匀;随着超声处理的延长,粒径减小,包封率也提高;超声时间过长,脂质体结构破坏,导致药物泄露、包封率降低。因此将探头超声处理时间定为90 s。

      表 9  超声处理对脂质体的外观澄明度、颗粒大小、对药物包封率的影响

      超声时间(t/s) 外观 粒径(l/nm) PDI 包封率(%)
      30 沉淀 278.09±4.73 0.857±0.10 42.83±2.76
      60 半透明 113.21±11.16 0.485±0.04 54.96±2.41
      90 半透明 78.13±2.78 0.055±0.02 92.74±0.77
      180 半透明 123.17±8.39 0.430±0.08 76.29±1.76
      240 沉淀 261.85±4.94 0.915±0.20 50.42±2.74
    • 综上研究,采用的最优处方和制备工艺如下:精密称取PTX-PA 20 mg、PC98-T 400 mg、DSPE-PEG2000 30 mg,加入适量二氯甲烷溶解,接着45 ℃旋蒸去除有机溶剂,再向圆底烧瓶底部薄膜中加入10 ml重蒸水(预热至同等温度),震荡、水化,得PTX-PA/Lip粗品,最后粗品探头超声(90 s)、过滤(0.22 μm),得最终样品PTX-PA/Lip纳米给药系统。

      采用Zeta-sizer Nano粒度仪测定最优PTX-PA/Lip的粒径、PDI与zeta电位。结果如图3所示,制备的PTX-PA/Lip脂质体粒径大小为(62.75±1.81) nm,PDI为(0.076±0.020),Zeta电位为(−15.9±0.21) mV,表明制备的PTX-PA/Lip纳米给药系统粒径较小、分布均匀、具有良好的分散性。

      图  3  PTX-PA/Lip纳米给药系统的粒径及其分布

    • 本实验合成紫杉醇前药——紫杉醇棕榈酸酯PTX-PA,建立PTX-PA的HPLC定量测定方法,经一系列方法学验证,表明其符合PTX-PA定量分析要求,为后续试验奠定了基础。本实验采用薄膜分散法制备PTX-PA脂质体,工艺简便,技术成熟,并通过单因素筛选对PTX-PA脂质体进行处方优化。本文基于纳米技术成功制备出棕榈酸修饰的紫杉醇脂质体,增强了紫杉醇在靶细胞的递送,为PTX-PA后续的药效学研究奠定基础。

参考文献 (27)

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