内耳鼓室内给药新剂型研究进展

蒋鸿彭炳新马秋燕张静鲁泊宏林华庆*

1广东药科大学/广东省药物新剂型重点实验室(广州510006)

2中山大学新华学院（广州510520）

目前内耳疾病治疗包括全身和局部给药，内耳给药方式的特点[1]见表1。传统全身给药方式（口服、静脉注射）存在的主要问题：首先是血-迷路(BLB)屏障使药物很难在内耳达到有效治疗浓度，其次是明显的全身副作用。相比全身给药，局部给药具有明显的优势：①目的性强，药物靶向性好；②降低药物对全身的不良反应；③药物避开血-迷路屏障直接进入内耳；④内耳内、外淋巴液的有效药物浓度较高[2-4]。内耳局部给药主要分成两类：鼓室内给药（药物注射至中耳）；耳蜗内或前庭给药（药物直接注射至内耳）。相比耳蜗内给药，鼓室内给药比较温和，对内耳的损伤程度较低，相对比较安全[1]。

鼓室给药的原理是利用中耳作为药物储库，药物经过圆窗膜途径渗透进入耳蜗鼓阶外淋巴液中，然后扩散至整个内耳间隙[5]，见图1。内耳由膜迷路和骨迷路组成，外淋巴液充满于膜迷路和骨迷路之间，内淋巴液充满于膜迷路内。内淋巴液与外淋巴液相隔，自成一封闭液体循环系统[6]，虽然内耳内外淋巴在结构上是相隔的，有屏障存在，但机体任何组织之间是相通的，有些物质可从内（外）淋巴进入外（内）淋巴，药物经圆窗膜途径渗透进外淋巴液中，再扩散至内淋巴液中。内耳局部给药载体可分为非基因和基因载体，主要包括原位凝胶载体、纳米粒载体、病毒载体等，在内耳基因治疗中后两种载体能将目的片段基因导入内耳[7]。现将经圆窗膜内耳给药转运机理及内耳局部给药新剂型的相关研究综述如下。

图1 药物通过圆窗膜途径由中耳进入内耳过程及内耳的结构示意图Fig.1 The routes of drug through the round window membrane from the middle ear to the inner ear and the structure of the inner ear[5]

1 纳米给药系统跨内耳圆窗膜转运机理

张丽萍等[8,9]系统地研究纳米粒跨越圆窗膜的转运路径，制备香豆素-6标记的聚乳酸羟基乙酸（PLGA）纳米粒，研究纳米粒在圆窗膜的通透性及转运机制。给豚鼠鼓室注射PLGA纳米粒30min后，豚鼠圆窗膜中发现大量的内吞与胞吐小泡，PLGA纳米粒跨越圆窗膜主要通过巨胞饮作用和小窝蛋白介导的内吞途径内化，内吞进入细胞的纳米粒进行囊泡转运，与不同的细胞器作用，经溶酶体和/或内质网/高尔基体介导纳米粒的胞吐释放；研究还制备载香豆素-6的壳聚糖纳米粒，观察给豚鼠鼓室注射壳聚糖后的圆窗膜，表明壳聚糖纳米粒可以跨细胞和细胞旁路两种方式进入圆窗膜。该研究首次直观证明纳米粒圆窗膜中的转运机理，为纳米粒载体的优化提供指导。

2 纳米载体

2.1 PLGA纳米粒

聚乳酸-羟基乙酸共聚物由乳酸及羟基乙酸单体随机聚合形成，是一种带负电、生物可降解的高分子共聚物，具有良好的生物相容性、降解可控性[10]和降解产物无毒[11]等特点，已被美国FDA批准作为药用辅料使用。Cai H等[12]考察于豚鼠内耳鼓室注射给药，研究表明PLGA可携带单一药物或复方药物经圆窗膜途径进入外淋巴液中，并显著提高包封药物的生物利用度。

2.2 脂质纳米囊

脂质纳米胶囊具有由刚性壳包围的亲脂性液体核，主要成分是水、亲水性表面活性剂(如溶质醇、吐温)、磷脂、油，通常还含氯化钠，为粒径小于100 nm、粒径尺寸窄分布的亚微米分散体[13]。Rudolf G等[14]在成年小鼠内耳的旋转细胞培养系统中，由LNCs包封的咯利普兰具有很好的药物释放效应，防止由顺铂在成年小鼠内耳中引起的细胞凋亡。

2.3 聚合物囊泡

聚合体使用两亲性合成嵌段共聚物制备聚合物囊泡以形成囊泡膜，其半径一般在50-1000nm之间,它们具有亲水性表面和疏水性核，因此在水溶液中易包封疏水性药物。Kim DK等[15]将聚（2-羟乙基天冬酰胺）（PHEA）聚合物囊泡应用于内耳局部给药系统，研究将同样数量的荧光染料尼罗红以两种方式注入小鼠中耳，分别装载至PHEA聚合物、稀释在乙醇中。结果表明：PHEA纳米粒装载的荧光染料对内耳的渗透性优于非纳米粒装载的荧光染料，更易进入内耳器官柯蒂氏器。

2.4 超顺磁性纳米粒

磁性纳米粒将磁性物质包载于纳米粒中，在体外磁场作用下，将载药微粒在体内定向移动、定位浓集，从而富集于病变部位发挥疗效。它可用作磁共振成像(MRI)造影剂；还能作为药物磁靶向载体,将药物有目的地递送至靶向病变部位，从而提高药物的生物利用度[16]。Lafond等[17]用氧化铁磁性纳米粒负载泼尼松龙递送至大鼠耳蜗，考察大鼠中耳组织颞骨病理学变化。研究证实氧化铁磁性纳米粒可以作为鼓室给药的给药载体，而不会对中耳局部组织造成有害影响。

表1 三种不同内耳给药方式的特点比较[1]Table 1 Three main different strategies comparison in inner ear drug delivery[1]

2.5 牛血清白蛋白纳米粒

血清白蛋白具有可生物降解、生物相容性好、缓释性等特点，可作为理想的药物载体[18]。Yu Z等[19]采用脱溶剂法制备牛血清白蛋白纳米粒(BSA-NP)，然后进行热变性。研究证实热变性纳米粒具有良好的细胞相容性，纳米粒可以粘附并渗透豚鼠圆窗膜；装载罗丹明B药物的BSA-NPs显示出优良释药曲线并可以粘附在骨螺旋板上。由于热变性BSA-NPs体积小、生物相容性好、载药量大、控释性优良，可用于局部给药治疗内耳疾病。然而白蛋白作为药物载体也有不足之处，如人血清白蛋白来源有限，而注射牛血清白蛋白会有轻度的免疫反应，并且白蛋白易变性等[18,20]。

2.6 脂质体

脂质体是将药物包封在类脂质双分子层中所形成的微型泡囊体,能与细胞膜融合进入内耳细胞释放药物后自动降解，具有无毒性、生物相容性好等特点[21,22]。Hou S等[23]设计脂质体系统来装载水溶性药物二甲胺四环素。研究人员使用线粒体为靶标的四肽SS-31来修饰脂质体的表面。研究结果阐释了在斑马鱼模型中，长期接触庆大霉素情况下，SS-31修饰、装载二甲胺四环素脂质体能够显著的增加毛细胞存活率。实验设计的药物能够维持毛细胞转导通道的活性，并且因此不会导致庆大霉素吸收任何的改变。研究还指出脂质体的保护效应是通过调节与细胞死亡相关的靶标来实现。研究表明，新的SS-31修饰脂质体能够改善二甲胺四环素对药物诱导听力损失的保护作用。

2.7 介孔二氧化硅纳米粒

介孔二氧化硅是一种孔径在2-50nm之间的多孔无机高分子材料，常用作无机纳米药物载体，具备比表面积大、生物相容性好、孔道均匀、孔容和孔径可调节等优点，并由于其表面硅羟基丰富而能进行表面修饰，还能偶联配体提高其靶向性[24]。Schmidt N等[25]研究将脑源性神经营养因子（BDNF）负载于直径约小于100nm的介孔二氧化硅纳米粒中，检测该无机纳米粒载体递送神经营养因子的有效性。当纳米粒表面经氨基基团修饰后，介孔二氧化硅纳米粒能够持续释放神经营养因子80天。

3 智能温敏凝胶载体

温敏型凝胶具有溶液剂和凝胶剂的特性，给药以溶液态后于用药部位发生相转化，形成半固体凝胶态，延长药物在用药部位的滞留时间，达到缓释及增加生物利用度等作用。常用温敏型原位凝胶的基质主要是壳聚糖和泊洛沙姆两大类[26]。

3.1 壳聚糖

壳聚糖(chitosan,CS)是制备温敏型原位凝胶最常用的材料。壳聚糖不具有温敏凝胶性能，而在其骨架上如连接带有异电荷的甘油磷酸钠，中和形成壳聚糖甘油磷酸钠温敏凝胶，即获得显著的温敏性能[27]。Murillo-Cuesta S等[28]采用CS/β-GP作为内耳给药载体，分别比较鼓膜造口术与鼓膜注射递送药物至小鼠内耳的方法。结果显示两种给药方法都适合输送药物至小鼠中耳，与鼓膜造口术给药相比，鼓室注射被证明侵入性更小。壳聚糖纳米粒能提高药物的稳定性、增加药物的靶向性及生物利用度等，已广泛用于如通过包载对比剂生物成像以及抗生素、蛋白质或肽、基因、生长因子递送等[29]。

3.2 泊洛沙姆

温敏凝胶基质中代表性辅料有泊洛沙姆407（P407）、泊洛沙姆188（P188）等。在24～25℃下，浓度20%的P407溶液就能形成凝胶，需将胶凝温度调至生理温度时，可加适量的P188，此时凝胶在室温下呈液态，注射进入中耳腔后经生理温度的刺激，迅速发生相变形成半固体状态的凝胶，从而与圆窗膜的接触时间延长，达到局部给药及药物缓释的效果。凝胶可通过生物降解或经咽鼓管排出的方式清除，所以P407可用于内耳局部短时间缓释给药的载体[30]。

Honeder C等[31]以豚鼠为模型，研究鼓室注射曲安奈德P407水凝胶的药动学特征和耐受性，体内释放动力学曲线显示豚鼠内耳外淋巴液中呈现很高的初始药物浓度，作用时间持续十天且无相关副作用，表明装载曲安奈德的P407水凝胶是内耳糖皮质激素持续高剂量递送的有效载体。原位凝胶具有毒副作用小、制备工艺简单、持续控制药物释放和微创给药等优势[32]，但药物进入内耳后的生物行为难以控制，对内耳细胞的靶向性差[21]。

4 纳米凝胶复合载体

纳米粒与凝胶系统结合构建的内耳复合释药系统，利用凝胶粘附特性能让药物在中耳腔延长滞留，药物与圆窗膜充分接触；利用纳米粒的控释靶向特性能增加药物的靶向性及生物利用度[33]。Naila等[34]给豚鼠鼓室注射透明质酸脂质体凝胶包载的地塞米松磷酸盐，发现该复合体系能延长药物在中耳的滞留，可使药物持续缓释入内耳，转化为活性形式(地塞米松)发挥疗效。

5 基因载体

基因载体包括病毒载体和非病毒载体，目前常用于内耳的病毒载体主要有腺病毒、腺相关病毒等[21]。非病毒载体主要包括阳离子脂质体、阳离子聚合物等。其中阳离子聚合物纳米载体具有携带力强、可修饰、低毒、无免疫原性等优势，阳离子聚合物基因载体主要有壳聚糖、环糊精等，因其高效低毒甚至无毒为内耳递药载体的选择提供新的途径。但仍存在如怎样减轻环糊精对内耳毛细胞和听力的损伤，怎样确定阳离子聚合物结构和基因转染效率之间的关系以及如何设计介导转运至内耳不同细胞的特异性靶向阳离子聚合物载体等问题[35]。目前不少报道称基因治疗能够恢复听力功能，但基因治疗大都处于基础研究阶段，难以转化为临床应用，主要面临的问题之一是缺乏有效的基因递送技术，能够将药物安全有效地靶向递送至内耳细胞，同时实现外源基因导入活体内耳后的持续作用[36]。

6 结语

综上所述，内耳局部给药的新剂型主要包括纳米载体和原位凝胶载体，基因载体。纳米载体技术在内耳的应用主要包括内耳药物递送、内耳的示踪研究及成像、内耳基因治疗[37,38]。纳米粒性质较稳定，可透过圆窗膜，通过修饰纳米粒表面而赋予靶向性；温敏凝胶能随环境温度改变而发生一定的相变，药物在温敏凝胶剂中具有缓释性，二者都是内耳疾病治疗的优良给药载体。研究将温敏凝胶和纳米粒、脂质体等相互结合，形成复合释药系统能整合两者的优点，增加药物的稳定性和溶解度，使药物持续稳定向内耳扩散。但现有的内耳局部给药方式仍然存在着诸多的不足之处，如药动学特征并不十分确切或未知，进入内耳的药物剂量难以精确地控制，可能损伤内耳如听觉和平衡功能。所以如何实现精确、定量、有效地给药是未来内耳局部给药治疗的研究重点及主要方向。