肝素-泊洛沙姆407新材料应用进展*

任少琳，符馨尹，裔文静

(海南医学院第一附属医院药学部，海口 570203)

泊洛沙姆，商品名Pluronic F127，是一种温敏型即位凝胶的赋形剂，其系列产品在多种领域有着广泛的应用，随着对泊洛沙姆的研究不断深入，以泊洛沙姆作为赋形剂的温敏型材料也得到了多方面发展[1]。肝素-泊洛沙姆407是目前新兴的具有高亲和性、缓释、定点释放等多种功能为一体的多聚物材料。该材料不仅具有肝素的抗凝溶栓特性，还结合了温敏特质，提高血管缝合术的成功率[2]。随着研究进展，肝素-泊洛沙姆作为一种高分子共聚物材料在靶向及定点释放等方面也有所涉及。笔者就肝素-泊洛沙姆407的研究应用进行综述。

1 肝素-泊洛沙姆407材料的结构及合成

泊洛沙姆407(poloxamer 407，Pluronic F127) 是由不同比例的聚氧乙烯和聚氧丙烯组成的非离子型表面活性剂，平均相对分子质量约为12 600。泊洛沙姆具有特殊的反向热胶凝作用，即低温时(4～5 ℃)为液体，体温(37 ℃)下转变为凝胶[3]。肝素及低分子肝素是一种敏感的氨基葡聚糖，常与蛋白或其他肽类物质结合，具有缓释及靶向作用。目前文献报道的肝素-泊洛沙姆407材料合成方法的核心为将低分子肝素或普通肝素粉制备成单端胺基肝素后，与泊洛沙姆407在24 h室温条件下经EDC/NHS催化合成具有新结构的物质，并经过滤膜透析3 d，保留相对分子量在14 000内的化合物后冷冻干燥[4]。化合物粉末经红外光谱和磁共振同时鉴定，可发现该化合物不仅具有肝素和泊洛沙姆407的特征峰，也有因PPO基团上-CH3、-CH，-CH2和PEO基团上-CH2的特征性化学位移产生的新特征吸收峰。经验证，合成后的肝素-泊洛沙姆407材料不仅具备60%低分子肝素的活性，还具有泊洛沙姆的温敏性，即低于体温(37 ℃)为液体，高于体温(40 ℃)转变为凝胶体。同时肝素与泊洛沙姆407的合成也促进了其与多种生物活性物质的亲和力，结合力相较泊洛沙姆407更强。这样的特性使肝素-泊洛沙姆407可广泛应用于医疗中，例如辅助血管缝合、作为多种疾病治疗药物的载体起到靶向及缓释作用。

2 肝素-泊洛沙姆407材料的应用进展

2.1血管缝合术中的应用 血管缝合术是各种血管手术的关键步骤。传统的手工缝合技术要求较高，且许多因素如血管再狭窄、血管内膜的增生、血栓的形成以及外来物质的干扰等也给手术的操作带来了挑战，也不适于小血管及微血管的吻合[5]。斯坦福大学医学院的研究者提出应用泊洛沙姆407 凝胶结合医用黏合剂使用，可以解决显微血管吻合术黏合法的瓶颈问题[6]。泊洛沙姆有一种独特性质，在低温下是液体，受热后变成固体，过程是可逆的，将泊洛沙姆407加热到高于体温，使它变成固体，用于撑开血管。温度下降后泊洛沙姆407变成液体，不会阻塞血管，但还是存在必须合用白蛋白来控制胶凝温度、辅以抗凝剂防止栓塞形成等缺陷[7]。然而肝素-泊洛沙姆407既改进泊洛沙姆407凝胶的不足，又能克服传统吻合方法存在的吻合口狭窄和栓塞等问题，是目前研究的热点。王艳等[8]研究显示肝素-泊洛沙姆超声微泡可以增强肝素的溶栓作用，同时减少肝素有效溶栓的剂量，减少不良反应的发生，这提示肝素-泊洛沙姆可能有助于解决血管吻合术中出现的困难。同时 ÖZER等[9]研究也显示，在泊洛沙姆407中加入肝素，该凝胶的温敏现象可在体温时呈固态，在断口处撑开血管，加快了微血管缝合手术时间，1周后，加入了肝素的泊洛沙姆407组血管壁更薄，血流通畅度更高。提示了该种复合物质对无缝合线血管缝合手术益处较大。ZHAO等[4]研制出了肝素-泊洛沙姆407原位凝胶，并将其应用于兔颈静脉血管吻合术中，该凝胶具有与泊洛沙姆407不同的温敏特性，在高于体温时呈现固态，注射在血管断口处可利于撑开血管，同时缝合后撤离热源，凝胶降至体温时呈现液态，不堵塞血管。影像学及病理检查结果显示肝素-泊洛沙姆407辅助缝合术较传统的手工缝合技术更高效，同时还可显著改善兔颈静脉血管缝合处内皮损伤，溶解断口处形成的血栓，促进血管功能的恢复。

2.2药物载体的应用

2.2.1抗癌药物的靶向作用 肝素-泊洛沙姆407凝胶具有靶向作用，与抗癌药物结合能起到靶向治疗癌症、减小不良反应的作用。CHOI等[10]自组装了肝素-泊洛沙姆407纳米凝胶，并与核糖核酸酶A(ribonuclease A，RNase A) 结合用于抗癌治疗。结果显示RNase A与肝素-泊洛沙姆407凝胶结合力强，具有良好的载药率。同时肝素-泊洛沙姆407纳米凝胶细胞内吞及肝素的细胞核渗透能力显著，可浓集于人宫颈癌细胞质及细胞核内。在细胞毒性方面，肝素-泊洛沙姆407因肝素与泊洛沙姆407发生化学耦联后作用减弱，自身几乎无细胞毒性，而随着纳米凝胶内RNase A浓度的增加，细胞活性逐渐减弱，显示出了细胞毒性。TONG等[11]将顺铂与肝素-泊洛沙姆407纳米凝胶结合，结果显示该凝胶具有较高的载药率(42.5%)，同时具有抑制人肺腺癌细胞NCI-H460的作用。另外，该顺铂-肝素-泊洛沙姆407纳米凝胶较之单纯的顺铂具有释放更缓慢及降低细胞毒性的作用。上述研究提示，肝素-泊洛沙姆407是一种安全性高、载药率高、结合能力强的靶向药物载体，可用于癌症靶向治疗。

2.2.2血管修复作用 药剂学研究领域针对肝素-泊洛沙姆407与生长因子的释放过程及原理进行了探索。 YOON等[12]及CHOI等[13]将碱性成纤维细胞生长因子(b-fibroblast growth factor，bFGF)加入肝素-泊洛沙姆407复合物及肝素-泊洛沙姆/壳聚糖中，发现加入复合物中的生长因子较与加入单纯的泊洛沙姆中的生长因子释放速度更缓慢，且无爆释现象，其原理与肝素中有bFGF的特异结合位点，可形成相互作用有关。其释放生长因子的速度不仅受游离及结合的bFGF浓度影响，还与肝素同泊洛沙姆及壳聚糖的结合有关。带负电荷的肝素与带正点的聚合物间可形成较强的静电力，使bFGF/肝素释放缓慢，而单纯的bFGF与聚合物则结合较弱，释放速度增加。同时bFGF-肝素-泊洛沙姆407凝胶及bFGF-肝素-泊洛沙姆407-壳聚糖凝胶通过体内及体外药效学实验验证，其增殖细胞及毛细血管数量的能力均显著强于bFGF-泊洛沙姆407组，且该凝胶皮下移植进背部后作用可持续15 d，起到长效组织修复的作用。

YANG等[14]将bFGF及血管内皮生长因子(VEGF)165质粒DNA与肝素-泊洛沙姆407结合制成超分子纳米凝胶，并将其注入人内皮祖细胞中，结果显示该凝胶能在体外促进人内皮祖细胞增殖分化成内皮细胞，同时给下肢缺血小鼠模型肌内注射凝胶后，同样促进了小鼠下肢血管的生成。 WU等[15]使用C57BL/6小鼠进行全层皮肤切除处理后分别将与肝素-泊洛沙姆结合的酸性成纤维细胞生长因子(a-fibroblast growth factor，aFGF)和bFGF在伤口上涂抹给药。结果显示肝素-泊洛沙姆结合的aFGF和bFGF均可促进小鼠伤口愈合，并促进血管的生成使组织再上皮化。但是介于aFGF和bFGF表面所带电荷的不同，带正电荷的bFGF与肝素-泊洛沙姆凝胶结合更强，导致其较aFGF更难释放，治疗作用稍差。

2.2.3脊髓修复靶向作用 肝素-泊洛沙姆407材料目前的研究热点还集中在脊髓损伤的修复中。在现有治疗脊髓损伤的方法中生长因子发挥着重要作用，可显著促进神经的恢复。然而，因为其口服生物利用度低，停留时间短，且通过血脊髓屏障量小等问题也限制了其使用[16]。

将肝素-泊洛沙姆407凝胶与神经生长因子(nerve growth factor，NGF)及胶质源性神经营养因子(glial cell-derived neurotrophic factor，GDNF)结合后，运用体外PC12细胞测定NGF的细胞摄取率和细胞毒性，结果显示在肝素-泊洛沙姆407中，NGF及GDNF具有完整的形态并发挥稳定的生物活性，肝素-泊洛沙姆407增强了NGF及GDNF细胞摄取率，对细胞几乎无毒性[17-18]。为进一步探索其神经元修复作用，将NGF及GDNF-肝素-泊洛沙姆407凝胶在脊髓损伤大鼠中进行损伤部位的原位注射，结果显示，NGF及GDNF-肝素-泊洛沙姆407组较之单纯的NGF及GDNF组和肝素-泊洛沙姆407组更具有神经元功能及形态的修复作用，有效抑制了胶质瘢痕的形成和内质网诱导的细胞凋亡。同时GDNF-肝素-泊洛沙姆407凝胶在体外神经细胞损伤模型中也具有较好的细胞摄取率及细胞突触修复作用，并具有剂量依赖性。以上实验结果提示肝素-泊洛沙姆407作为载体可显著发挥NGF及GDNF的治疗作用。

WANG等[19]将肝素-泊洛沙姆407凝胶与aFGF结合，并对脊髓损伤大鼠进行原位注射，实验结果表明相较于单纯的NGF组和肝素-泊洛沙姆407组，NGF-肝素-泊洛沙姆407凝胶可显著改善血脑脊髓屏障，减少神经细胞凋亡，促进髓鞘及轴突复原，减少因脊髓损伤造成的反应性胶质化现象，抑制炎症细胞扩散及内质网通路破坏，促进运动功能恢复。另外，相比单纯的泊洛沙姆凝胶，肝素的-SH键可增加凝胶与生长因子的结合率，同时具有缓释作用。同时肝素-泊洛沙姆这种温敏性凝胶还可在体温时呈现液态，原位注射时能保护生长因子不被体内的酸、酶等物质破坏及热灭活，同时不影响血管的生理功能。

目前对于治疗脊髓损伤的研究热点开始集中在细胞因子与一种非细胞脊髓骨架结合后，再加入肝素-泊洛沙姆407凝胶中，形成生物复合凝胶，该种凝胶较原先单纯的生长因子-肝素-泊洛沙姆407凝胶释放更为缓慢，更能有效集中于受损脊髓部位，达到长效的治疗效果。XU等[20-21]将细胞因子纤维生长因子-2(fbroblast growth factor-2，FGF-2)及bFGF通过冷处理方式与脊髓非细胞基质或骨架结合后，再加入肝素-泊洛沙姆407形成FGF-2- dscECM-HP和bFGF-ASC-HP新型复合凝胶。该凝胶不仅具有肝素-泊洛沙姆407的温敏特征和原有生长因子-肝素-泊洛沙姆407凝胶的神经元修复及抗氧化还原的作用，同时该种复合基质还为肝素-泊洛沙姆407提供了微小的储存位点，使得生长因子能在体内储存并且能够更持久、集中释放于脊髓损伤部位。肝素-泊洛沙姆407与多种生物基质结合形成的复合基质将是未来研究的热点。

2.2.4宫腔靶向及缓释治疗作用 17β-雌二醇作为雌激素可有效提高子宫内膜修复作用，恢复子宫腔功能，但该药生物利用度低，选择性低，不仅限制了药物的应用，也增加了血栓及恶性肿瘤发生的风险[22]。ZHANG等[23]将肝素-泊洛沙姆407作为载体与17β-雌二醇结合，不仅克服了17β-雌二醇溶液低生物利用度及低选择性的缺点，同时释放更为缓慢，起到缓释作用。将17β-雌二醇-肝素-泊洛沙姆407注射进入右侧宫腔部位，结果显示该凝胶可显著改善宫腔黏连大鼠的宫腔腺体数量及纤维化面积，通过发挥PI3K/Akt和ERK1/2通路作用达到靶向治疗疾病的效果。

近年来，细胞因子对子宫损伤的修复作用也引起了广泛关注。XU等[24]研究显示，将角化细胞生长因子(keratinocyte growth factor，KGF)加入至肝素-泊洛沙姆407凝胶结合后进行子宫腔内注射，结果显示该凝胶相较于单纯细胞因子溶液更能缓慢集中释放于受损的子宫内膜部位，KGF-肝素-泊洛沙姆407凝胶可通过促进子宫内膜腺管上皮细胞及子宫腔上皮细胞的增殖及自噬作用，促进子宫血管生成和受损子宫修复。两者结合起到了增强药效的作用。另外，该学者研究证实，将带有负电荷的肝素-泊洛沙姆407与带有正电荷的ε-聚赖氨酸(ε-polylysine)结合形成复合凝胶后与KGF结合，该复合凝胶较之单纯的肝素-泊洛沙姆407凝胶具有更好的生物膜附着力，同时因为削弱了肝素-泊洛沙姆407的负电荷对生长因子的结合力，改变生长因子释放速率，导致KGF释放速率加快，能在凝胶黏附时迅速释放药物起到修复子宫内膜的作用[25]。

3 结束语

肝素-泊洛沙姆407是一种新型温敏型高分子材料，研究者在多种实验中探索该材料的用途，其中肝素-泊洛沙姆在血管外科吻合术中的应用成为研究的热点，其温敏特质和对断口处的恢复作用将使之成为外科辅助治疗的新手段。同时，作为药用载体，肝素-泊洛沙姆可与多种生长因子、核糖核酸及激素结合，在维持治疗剂量的同时，具有缓释及靶向作用。现有实验已报道了肝素-泊洛沙姆407材料具有较低的细胞毒性，未来可能对肝素-泊洛沙姆407材料的安全性及其与生长因子结合的制剂用于外科手术，及与其他材料结合形成复合制剂用于靶向治疗疾病作进一步研究。