氟尿嘧啶新型给药系统研究进展

仵文英，赵暖暖

(1.西安交通大学医学院第二附属医院药剂科，西安 710004；2.西安交通大学医学院药学系，西安 710061)

氟尿嘧啶新型给药系统研究进展

仵文英1，赵暖暖2

(1.西安交通大学医学院第二附属医院药剂科，西安 710004；2.西安交通大学医学院药学系，西安 710061)

介绍抗肿瘤药物氟尿嘧啶缓/控释给药系统的研究进展。其药物载体主要有天然高分子如壳聚糖和清蛋白等,以及合成高分子如脂肪族聚酯类和聚氰基丙烯酸酯等。阐明不同载体所制备制剂的特点,存在的问题。缓/控释给药系统是抗肿瘤药物理想的给药体系,广泛应用于临床,但该类剂型尚有许多问题有待解决。

氟尿嘧啶；缓控释给药系统；癌症

氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)自问世以来,广泛应用于临床,是用于治疗消化道癌症的首选药物,临床上主要用于治疗胃癌、肝癌、肠癌等多种癌症［1］。多年的临床实践证明,无论是单独使用还是与其他抗肿瘤药物联合使用,5-FU的抗肿瘤疗效确切。但5-FU在体内半衰期短、脂溶性低、口服吸收不完全、生物利用度低等对临床疗效有一定影响。近年来,国内外学者通过化学修饰或将5-FU包裹于不同载体材料,对5-FU纳米粒给药体系进行了大量的研究,使其靶向于病灶部位并降低毒副作用。笔者对近年来国内外载5-FU纳米粒的应用研究综述如下。

1 以天然高分子为载体材料制备5-FU纳米粒

天然高分子材料是人类最早使用的医用材料,具有良好的生物相容性、生物可降解性、生物多功能性；来源丰富,价格低廉,是医用材料中不可缺少的组成部分,常用的有壳聚糖、明胶、清蛋白等。

1.1 以壳聚糖为载体 孔璐等［2］运用聚合物交联法制备了壳聚糖载5-FU纳米粒,粒径为120～150 nm,分散性良好,载药量(31.000±0.001)%；将纳米粒注入兔体内后,初期突释约在1.5 h,随即进入缓释相,时间长达48 h；半衰期为66.9 min,与5-FU注射液(5.6 min)相比明显延长。表明壳聚糖可改变5-FU的体内药动学行为,具有良好的缓释作用。张丹瑛等［3］在制备载药纳米粒时加入了聚天冬氨酸,通过离子凝胶化反应制得壳聚糖-聚天冬氨酸-5-FU纳米粒,并比较了与5-FU原药在小鼠肝脏中的药物浓度。结果显示,原药组在肝脏中的峰浓度(Cmax)出现在灌胃后约2 h,载药纳米粒组经小鼠灌胃后,肝脏中药物质量浓度呈现出三峰型,在0.25 h即达到一个Cmax,此后Cmax分别约出现于4 h和16 h,16 h时达最高峰；壳聚糖-聚天冬氨酸-5-FU纳米粒的肝脏中Cmax降低,肝脏中浓度-时间曲线下面积明显增加。结果说明壳聚糖-聚天冬氨酸-5-FU纳米粒能延缓5-FU在肝脏内的分布。

YAN等［4］采用乳化溶剂扩散法制备的N-琥珀酰壳聚糖包载5-FU(5-FU-Suc-Chi)纳米粒,24 h内释放量达61%,血浆半衰期短。体内试验显示,5-FU-Suc-Chi纳米粒对小鼠实体瘤S180的肿瘤增长有明显的抑制作用。在荷瘤小鼠中的组织分布结果显示,药物主要浓集于肿瘤组织和肝脏,少量存在于肾脏和脾脏中,心和肺中有微量药物,大大减少了对心和肺的毒性。CHENG等［5］合成了载5-FU半乳糖化壳聚糖纳米粒,结果显示,5-FU和GC的质量比为10∶1时,纳米粒的包封率最大,为(81.82±5.32)%,载药量为(6.12±1.36)%,粒径为(35.19±9.50)nm,Zeta电位为+(10.34±1.43)mV。GC/5-FU纳米粒为持续释放体系,具有剂量和时间依赖性,与其他类型的细胞相比对肝癌细胞有更高的细胞毒性。GC/5-FU的体内分布显示在肝癌组织中累积量最大,分别为正常肝、肾、心脏和血液组织的8.69,23.35,79.96,85.15倍,表明肝癌细胞为纳米粒的主要作用靶点。研究表明GC/ 5-FU纳米粒对小鼠原位肝癌实体瘤具有明显的生长抑制作用。

1.2 以清蛋白为载体 WILSON等［6］采用凝聚法制备了基于清蛋白的5-FU纳米粒。调整5-FU与聚合物不同的投料比,载药量可达19.8%。平均粒径141.9 nm,表面电荷为-30.3 mV。载药纳米粒的体外释放为双相模型,不同的药脂比,24 h累计释放量范围为75.12%～97.24%。对Hela细胞进行噻唑蓝实验显示,与游离药物相比,载药纳米粒表现出较强的细胞毒性。MAGHSOUDI等［7］采用相分离法制备牛血清清蛋白载5-FU纳米粒,以包封率为指标,通过正交设计,纳米粒的最佳制备条件为(2 mg·mL-1)5-FU 2 m L,乙醇3.7m L,戊二醛176μL,然后加入牛血清清蛋白(albumin from bovine serum,BSA)200 g,pH为8.4,孵育30 min。实验发现pH对药物包封率有显著影响,而对戊二醛的量无影响。最佳条件下制备的纳米粒粒径和Zeta电位分别为210 nm,-31.7 mV。5-FU-BSA纳米粒在实验条件下可持续释放20 h,所以这种胶态聚合物可以作为药物的缓释载体。

刘志超等［8］通过体内抑瘤试验研究了聚乙二醇(polyethlene glycol,PEG)修饰的5-FU磁性清蛋白微球(PEG-5-FU-MAMS)和5-FU磁性清蛋白微球(5-FUMAMS)对肝脏的被动靶向性,结果显示PEG-5-FUMAMS组和5-FU-MAMS组肝脏中药物浓度明显高于游离5-FU组(P<0.01),PEG-5-FU-MAMS组肝脏中药物浓度明显低于5-FU-MAMS组(P<0.05),说明经PEG修饰后纳米粒对肝脏的被动靶向作用明显减弱,有效地减轻了药物对肝脏的毒副作用。

2 以合成高分子为载体材料制备5-FU纳米粒

与天然高分子比较,合成生物可降解高分子具有更多的优点。合成材料通过控制条件,可大批量生产,通过简单的改性,可获得广泛的性能,因此合成生物可降解材料在生物医学领域中的应用更为广泛。

2.1 以脂肪族聚酯类为载体 王锡山等［9］采用复乳法将5-FU包裹于可生物降解性高分子聚合物聚乳酸-羟基乙酸共聚物(polylactic-co-glycolic acid,PLGA),并于其表面以亲水基团PEG修饰,以达到适于体内长循环的载药体系。制得的纳米粒平均粒径为310 nm,5-FU载药量15.4%,可缓释5 d。陈国广等［10］采用复乳化-溶剂挥发法结合高压均质法制备5-FU-PLGA纳米粒,制得圆整的类球形实体粒子,平均粒径为85.4 nm,载药量(12.4±0.7)%,包封率(64.1±5.3)%,体外释药符合Higuchi方程:Q=0.058 5 t1/2+0.087(r= 0.992 3)。表明所制5-FU纳米粒具有明显的缓释作用。

黄开红等［11］以聚乳酸(polylactic acid,PLA)作为基质材料,采用超声乳化-溶剂挥发法制备PLA包载5-FU的纳米微粒(5-FU-NPs)。电镜观察5-FU-NPs为表面光滑的球形微粒,粒径均值为191.1 nm,5-FUNPs载药率为15.2%。体外噻唑蓝试验显示5-FUNPs作用明显优于5-FU(P<0.05)。体内抑瘤试验表明5-FU-NPs疗效显著,量-效关系明显,且毒性降低。随后黄开红等［12］用抗VEGF单克隆抗体与已制备的5-FU聚乳酸纳米微粒(5-FU-NPs)以化学耦联法制备具有靶向功能的5-FU免疫纳米粒(5-FU-Ab-NPs),得规则球形纳米粒,粒径为(202±23)nm,5-FU-Ab-NPs具有免疫导向和缓释双重功能,有利于提高肿瘤局部药物浓度。胡云霞等［13］采用超声乳化法制备聚乳酸载药纳米微粒,并用O-羧甲基壳聚糖对微粒表面进行修饰。纳米微粒的平均粒径为50 nm,在磷酸盐缓冲溶液中释放时间可达12 d。PLA/O-CMC纳米微粒对胃癌、乳腺癌和结肠癌3种肿瘤细胞的抑制率分别可以达到72.8%,77.3%和75.6%。

LI等［14］采用乳化/溶剂蒸发法制备了O/W型羧基聚(ε-己内酯)载5-FU纳米粒,粒度分布均匀(平均粒径70～100 nm),Zeta电位分析表明,纳米粒的表面负电荷随羧基浓度的增加而增加。5-FU的最大载药量为14.39%,包封率为42%。体外释药可得到良好控释行为,稳定释药可达96 h。ORTIZ等［15］以界面配置法制备了聚-ε-己内酯包载5-氟尿嘧啶纳米粒(5-FU-PCL-NPs),并将其与噬菌体E基因相结合以增强5-FU在晚期或复发性结肠癌的疗效。结果显示,5-FU-PCL-NPs对结肠癌细胞的增长抑制率是原药的40倍,E基因与纳米粒联合后表现出强的协同抗增殖效应,体现了联合治疗的潜在应用价值。

2.2 以聚氰基丙烯酸酯为载体 吴恒等［16］采用透析法以生物可降解材料Pluronic P105-PAGA共聚物制备5-FU纳米粒,以包封率和载药量为指标优化处方,纳米粒平均粒径为175 nm,载药量为22.37%,包封率为95.26%,有突释现象,体外12 h累积释放率为80.4%。李湘斌等［17］以聚氰基丙烯酸正丁酯为载体,采用乳化法制得的载5-FU纳米微粒呈规则球形,平均粒径(86±15)nm,载药量为23.2%,包封率为51.6%。说明聚氰基丙烯酸正丁酯是一种极具潜力的抗肿瘤纳米药物。

李伟等［18］采用乳液聚合技术,制备了5-FU聚氰基丙烯酸正丁酯纳米球,载药量为41%,平均粒径为(181±17)nm,体外实验显示,纳米球体外释放呈两相特征,缓释相约9 h,表明α-氰基丙烯酸正丁酯纳米球能作为5-FU的缓释载体。

3 其他

梁春丽等［19］研究5-FU固体脂质纳米粒(5-FUSLN)腹腔内化疗对S180腹水瘤小鼠的抑瘤作用。与5-FU溶液组比较,5-FU-SLN组小鼠体质量有所增加,平均生存时间延长。5-FU-SLN腹腔化疗延长了荷瘤小鼠生存期,对腹腔内肿瘤细胞的抑制作用较持久,并能有效抑制肿瘤细胞的转移。

RAGAB等［20］以PluronicF68和β-环糊精为载体制备了包载5-FU的磁性纳米粒,优化处方后制得纳米粒的平均粒径为(293.00±14.65)nm,聚合物的组成和药物的初浓度对包封率的影响比较明显。体外释放研究发现,载药纳米粒释药近似符合Peppas释药模型,R2为0.85～0.99,具有一定的缓释效果。体外抑瘤实验结果显示,载药纳米粒对A549肺癌细胞系的杀伤作用呈剂量依赖性。

乔宏志等［21］采用平衡透析法制备氟尿嘧啶-聚酰胺-胺G5.0复合物(5-FU-PAMAM),研究PAMAM对5-FU的结合能力。结果显示,5-FU与PAMAM G5.0的物质的量比在250附近达到最大结合,制备的复合物粒径为(30.2±4.9)nm。大鼠灌胃给予复合物组的Ka和Cmax均较混悬液组有显著增加(P<0.01),AUC0-∞是混悬液组的1.37倍。研究表明PAMAM能显著增加5-FU的口服吸收,提高5-FU制剂的生物利用度。

4 结束语

根据近年的研究成果,5-FU纳米粒具有良好的缓/控释性、靶向性,并显现出良好的抗动物癌症模型等效果,但5-FU缓控释给药系统目前仅停留于体外和动物研究,尚不能应用于临床。其实际应用与基础研究存在一定距离,主要原因在于给药体系的载药量和包封率低,在体内环境中载体药物难以检测。因此,开发和制备有代表性的5-FU载体并深入探讨生物降解、药物持续定向传递和释放等问题,将成为5-FU新型给药系统的研究热点。

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DOI 10.3870/yydb.2014.01.022

R979.1;TQ460.6

A

1004-0781(2014)01-0076-03

2013-04-16

2013-07-09

仵文英(1954-),女,陕西西安人,主任药师,学士,从事药剂学和靶向制剂研究。电话：029-87679282,E-mail：wwy0413@126.com。