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5.1.5 靶向给药系统
靶向制剂是一类利用人体生物学特征,如胃肠道内的pH梯度、毛细血管的直径差异、免疫防卫系统、特殊酶降解、受体反应、病变部位的特殊化学环境和一些物理手段,将药物传送到病变器官、组织或细胞的靶向给药系统的统称。
5.1.5.1 脂质体
脂质体最初是由英国科学家Bangham和Standish将磷脂分散在水中进行电镜观察是发现的。磷脂分散在水中形成微型囊泡,每层囊壁均为脂质的双分子层;囊泡中央和各层之间被水相隔开,双分子层厚度约4nm,后来将这种类似于生物膜结构的小囊泡称为脂质体。
脂质体根据其结构中所包含的双层分子磷脂膜层数可分为单室脂质体和多室脂质体。含有单层双分子磷脂膜的囊泡称为单室脂质体;含有多层双分子层磷脂膜的囊泡称为多室脂质体。一般粒径<200nm的称为小单室脂质体,粒径在200~1000nm之间的单室脂质体称为大单室脂质体,多室脂质体的粒径在1~5μm之间(图5-2)。
图5-2 脂质体的组成材料与结构
20世纪60年代末,Rahman等人首先将脂质体作为药物载体应用。近年来脂质体作为药物载体的研究越来越受到重视,研究进展非常迅速。1988年,第1个脂质体包裹的药物在美国进入临床试验。至今FDA已批准下列产品上市,如多柔比星脂质体、柔红霉素脂质体和两性霉素B脂质体等。我国临床中常用的脂质体有多柔比星脂质体和两性霉素B脂质体等。
脂质体的作用特点:由于脂质体的结构特殊,作为药物载体应用于药剂时有以下突出特点。
(1)脂质体的靶向性:
靶向性是脂质体作为药物载体最突出的特征。脂质体的靶向性有如下几种类型:
1)被动靶向性:
这是脂质体静脉给药时的基本特征,是由于脂质体进入体内即被巨噬细胞作为外界异物吞噬的自然倾向产生的靶向性。
2)物理和化学靶向性:
这种靶向性是在脂质体的设计中,应用某种物理因素或化学因素的改变,例如用药部位的pH、病变部位的温度等的改变而明显改变脂质体膜的通透性,引发脂质体选择性地释放药物。目前利用物理靶向性设计最成功的例子是温度敏感脂质体,这种脂质体是使用具有一定的相变温度的脂质体混合物作为膜材,在肿瘤局部热疗机的作用下,当温度敏感脂质体进入肿瘤区的毛细血管床时,脂质体达到液晶态相变温度,导致脂质体迅速释放药物。
3)主动靶向性:
这种靶向性是在脂质体上连接一种识别分子,即所谓的配体。同过配体分子的特异性专一的与靶细胞表面的互补分子相互作用,而使脂质体在靶区释放药物。配体有以下不同的类型:糖、植物凝血素、肽类激素、小半抗原、抗体和其他蛋白质。连接不同配体的脂质体,对不同的受体细胞有专一的靶向性。
(2)脂质体的长效作用(缓释性):
脂质体作为药物载体还具有长效作用。体内动力学研究指出,不同的脂质体药物在体内的存留时间,可以从几分钟到几天。
(3)脂质体降低药物毒性:
药物被脂质体包封后主要被单核吞噬细胞系统的吞噬细胞所摄取,在肝、脾和骨髓等网状内皮细胞较丰富的器官中集中,而药物在心脏和肾脏中的累积量比游离药物低得多。因此,如将对心脏、肾脏有毒性的药物,尤其是对正常细胞有毒性的抗肿瘤药物包封成脂质体可以明显降低药物的毒性。例如,多柔比星是常用的抗癌药,但是它具有心脏毒性,常引起心律失常、心肌损害,甚至心功能不全;经脂质体包封后,在提高治疗指数的同时对心脏的毒性有明显降低。
(4)提高药物稳定性:
实验证明,将一些不稳定、易氧化的药物包封在脂质体中,药物因受到脂质体双层膜的保护,在很大程度上提高了药物的稳定性,同时脂质体也增加了药物在体内的稳定性。这是由于药物进入靶区前被包在脂质体内,使药物免受受体酶等因素的分解;进入靶区后,脂质体和细胞相互作用或被细胞内吞,或经溶媒体的作用使脂质体解体,并释放出药物。
(5)脂质体的细胞亲和性与组织相容性:
因脂质体是类似于生物膜结构的囊泡,对正常细胞和组织无损害与抑制作用,有细胞亲和性与组织相容性,并可长时间吸附于靶细胞周围,使药物能充分向靶细胞、靶组织渗透,脂质体也可通过融合进入细胞内,经溶酶体消化释放药物。
脂质体作为药物载体的应用: (1)抗肿瘤药物的载体:
脂质体作为抗癌药物载体具有能增加与癌细胞的亲和力、克服耐药性、增加药物被癌细胞的摄取量、降低用药剂量、提高疗效和降低毒副作用的特点。Eric等人研究了多柔比星脂质体的心脏毒性、肾毒性和抑癌作用。实验证明,脂质体包裹的多柔比星比游离药物的毒性降低50%~70%,在抑癌活性上脂质体剂型比游离药物高得多,使用多柔比星脂质体多次治疗可增加荷瘤动物的存活时间,而使用游离药物多次注射并不增加存活时间,因为注射游离药物3次可观察到明显的毒性,而使用多柔比星脂质体注射3次后可以找到接近于痊愈的动物。
(2)抗菌药物载体:
利用脂质体与生物细胞膜亲和力强的特性,将抗生素包裹在脂质体内可提高抗菌效果。两性霉素B是治疗全身性真菌病的抗生素,但其肾毒性较大。Mehta报道,将两性霉素B包封成脂质体能显著降低对小鼠的毒性,但保持了药物的抗真菌活性。脂质体提高两性霉素B治疗指数的机制是脂质体作为药物载体,能有选择性地将两性霉素B释放于真菌细胞,而游离药物则作用于红细胞,导致溶血作用。
此外,经过不断研究结合脂质体的特点,在很多种类的药物中有所应用,如作为抗寄生虫药物载体、激素类药物载体、酶的载体、作为解毒药物的载体、作为免疫激活剂和抗肿瘤、抗结核药物的载体等。
5.1.5.2 受体靶向
脂质体(或纳米药物颗粒)的表面以共价键与抗肿瘤细胞表面抗原的单克隆抗体结合,使脂质体在肿瘤中大量结合,提高肿瘤药物的选择性。
为了避免遭受单核吞噬细胞系统的清除,药物载体改为可溶性大分子,如天然的蛋白质或化学合成的聚合物。蛋白质及聚合物易于被胞饮,使药物进入所靶向的细胞内。具有疏水性的基团可促进胞饮,这是非特异性吸附胞饮、由受体传递的胞饮。如肝实质细胞上的受体,对糖蛋白上具有终末半乳糖残基或6-磷酸甘露醇分子,可大大加速肝细胞对此种大分子的胞饮。
靶向性效果很大程度上取决于抗原与抗体配基的属性。抗体导向肿瘤细胞的靶向给药是一个十分复杂的问题,体外实验很成功,而体内试验的结果尚不理想。
通过特异性胞饮,可增加抗癌药物的局部浓度。载体的大分子在体内易于堆积,它不能被排出,是它的最大缺点。
给药的靶向性尚可分正性及负性。负性是结合载体后,可选择性地减轻某一不良反应。如多柔比星-白蛋白结合后,对心脏的毒性明显地低于游离药物。
用单克隆抗体与毒素的共价结合,常用的毒素之一是蓖麻毒。向胸腹腔内注射药物治疗恶性肿瘤,如卵巢癌,临床疗效确切。对实验性裸鼠接种人类肿瘤后疗效亦好。