醇质体及其二次制剂在经皮给药中的应用研究进展
2021-04-16马云淑
朱 煜,马云淑
(1.云南中医药大学中药学院,昆明 650500;2.云南省第三人民医院,昆明 650011;3.云南省高校外用给药系统与制剂技术研究重点实验室,昆明 650500;4.云南省傣医药与彝医药重点实验室,昆明 650500)
经皮给药系统(TDDS)是有别于口服和注射的无创性给药方式,方便在皮肤表面进行贴敷和揭除,具有药效时间长、血药浓度稳定、生物利用度高、胃肠道免受刺激、方便患者自行用药或迅速终断给药等独特优点[1-4],为慢性病或癌痛患者提供了安全、简单、有效的给药方式。
传统中药外用制剂大多促渗方式单一,透皮效率较低,而采用药剂学促渗透技术可以解决传统制剂应用受限的问题。其中醇质体作为新一代的脂质体,是由磷脂、高体积分数(20%~50%)乙醇(或丙二醇等)和水组成的具有囊泡结构的纳米给药载体,易于携带药物透过皮肤角质层[5-7],在局部和全身治疗方面具有良好的应用前景。本文对醇质体的性质、促渗透机制及其二次制剂在经皮给药系统中的应用进行综述。
1 醇质体的特性
1.1微观形态 醇质体的微观形态一般为球形或类球形的囊泡,具有单室或多室结构。在电场发射扫描电镜(FETEM)和高分辨透射电镜(RHSEM)下观察到盐酸雷洛昔芬醇质体为粒径分布均匀的多层、圆球形囊泡[8]。在透射电镜(TEM)下观察到盐酸托烷司琼醇质体呈单层球形[9]。
1.2粒径 一般来说,当乙醇体积分数较高时醇质体粒径相对较小,磷脂质量分数高时粒径相对较大。在制备拉米夫定醇质体时发现,当乙醇体积分数为15%时,囊泡粒径为(207±19) nm,当乙醇体积分数增至60%时,囊泡粒径则降至(72±11) nm[10],这可能是因为高体积分数乙醇使囊泡更柔软,使磷脂双分子结构容易遭破坏而导致粒径减小。在制备酮洛芬醇质体时发现,囊泡的大小随着卵磷脂质量分数从1%到3%的增加而增加,而乙醇反之[11]。
1.3Zeta电位 通常Zeta电位越低,微粒体系相对越稳定[12]。醇质体中由于乙醇的加入,改变了微粒表面的电荷性质和带电量,所产生的静电排斥作用有利于囊泡的均匀分布和体系稳定。通常健康皮肤表面带负电,通过电荷间的亲和作用可以增加药物透皮效果[13]。制备盐酸雷洛昔芬醇质体时,当乙醇体积分数由20%增至40%时,Zeta电位由(54.73±0.05) mV降至(36.93±2.17) mV[8]。在制备拉米夫定醇质体时,当乙醇体积分数由15%增至45%时,Zeta电位则降低3.75倍[10]。
1.4包封率 醇质体对亲脂性和两亲性药物的包封率高于普通脂质体[7]。以优化处方制备的拉米夫定醇质体包封率是其脂质体的1.38倍[10]。同样,硝酸益康唑醇质体的包封率高于其脂质体近2倍[14]。用注入-超声法制备盐酸特比萘芬醇质体时发现,当乙醇体积分数由40%增至50%时,包封率随之增高,但当乙醇体积分数由50%继续增至60%时,包封率从64.61%±2.13%降至55.33%±1.32%[15]。用注入法制备非布司他醇质体时发现,当磷脂质量分数不变,乙醇体积分数由20%增至35%时,包封率由50.12%增至55.72%,但当乙醇体积分数继续增加到50%时,包封率则下降至48.35%[16],说明包封率在一定范围内随着乙醇体积分数的增加而升高,但当乙醇体积分数增加到一定范围时,可能使囊泡流动性过大,反而使药物易泄露,导致包封率降低。
1.5稳定性 将盐酸雷洛昔芬醇质体于2~4 ℃下放置90 d,每30 d测定1次平均粒径、粒径分散指数和Zeta电位,结果显示,粒径分散指数均小于0.3,平均粒径和Zeta电位基本保持不变[8]。丹皮酚醇质体分别在(4±1)、(25±1) ℃条件下储存30 d,每隔10 d测定1次粒径、Zeta电位和包封率,并与0 d的数据进行比较,发现所有指标均无明显变化,说明该醇质体物理性质稳定[17]。
1.6皮肤安全性 将甲氧沙林醇质体水凝胶和氟比洛芬醇质体凝胶分别进行体外透皮实验,对皮肤组织切片进行病理学检查,并与其常规乳膏相比,发现几乎无光毒性和红斑[18-19],有望提高患者的适应性。将生理盐水、醋氯芬酸醇质体凝胶及其普通凝胶涂于小鼠背部,连续给药7 d后处死小鼠,取出皮肤进行防腐和染色后于显微镜下观察,发现醇质体凝胶和生理盐水组均无皮肤刺激现象,而普通凝胶组可见明显皮肤炎症,这可能是因为普通凝胶中醋氯芬酸的游离羧基会引起皮肤刺激,而用醇质体将醋氯芬酸包载后正好避免了皮肤与药物的直接接触,同时醇质体中磷脂的加入也增强了制剂的生物相容性,提高了皮肤安全性[20]。
1.7膜的流动性 用差示扫描量热法(DSC)对辣椒素醇质体进行分析,结果发现,可能是由于乙醇的存在,磷脂的相变温度由327.13 ℃降至111.63 ℃[21]。将依托度酸醇质体和其脂质体进行DSC分析,发现醇质体有较低的相变温度值,表明醇质体比脂质体更柔软、渗透性更好[22]。在不同压力下考察维生素E醇质体与其脂质体的变形性,结果显示,维生素E醇质体的变形能力约是维生素E脂质体的3~6倍,这是因为高体积分数乙醇可以增加囊泡的弹性[23]。
1.8透皮吸收性能
1.8.1透皮量和皮肤滞留量 将姜黄二酮醇质体凝胶及其普通凝胶、乳膏分别进行小鼠体外扩散实验,发现其稳态透皮速率和皮肤滞留量排序均为:醇质体凝胶>乳膏>普通凝胶,表明姜黄二酮醇质体凝胶的透皮性能显著高于传统凝胶剂和乳膏剂,在活血止痛新药的开发方面具有应用前景[24]。
丹皮酚醇质体在体外渗透实验中表现出比体积分数为25%的丹皮酚乙醇溶液高2.5倍的皮肤滞留量和1.6倍的累积渗透量,可能是因为丹皮酚醇质体在皮肤上形成了一个微型缓释药物储库,延缓了释放并增强了皮肤滞留力[17]。
在依托度酸醇质体及其脂质体体外释放实验中,24 h释放率分别为99.3%、86.6%,在体外透皮渗透实验中,醇质体和脂质体的最高透皮量分别可达9.1×10-3、7.9×10-3mg·cm-2·h-1[22],醇质体的释放率和透皮量均明显高于脂质体。
1.8.2透皮深度 在激光共聚焦显微镜(CLSM)下观察给药6 h后骆驼蓬碱醇质体(HLE)在裸鼠皮肤中的渗透效率,并与骆驼蓬碱脂质体(HLL)和骆驼蓬碱溶液(HS)进行比较,结果发现,荧光强度顺序为:HLE>HLL>HS,且HLE可以穿透整个皮肤,并在真皮层均匀分布,而HLL和HS仅停留于表皮层,且分布不均匀[25]。在酮洛芬醇质体贴剂经皮渗透实验中以罗丹明123为荧光标记,用CLSM可观察到在皮肤下30~40 μm处有明显荧光,远大于其乙醇溶液的经皮渗透深度[11]。
2 醇质体透皮促渗机制
醇质体的高通透性与高体积分数乙醇密切相关,乙醇可以紊乱角质层脂质结构,使角质层活性变强、细胞间隙变大[26],使磷脂层的柔韧度和流动性增强。由于高体积分数的乙醇还可改善药物溶解度,加上被动扩散和毛细管的吸力作用,利用醇质体自身良好的变形性,被包封药物便可游离到皮肤深层组织[27]。
有研究指出,醇质体经皮吸收有2条途径:经毛囊和经角质层。在醇质体与脂质发生相互作用时,囊泡可能会在途经皮肤浅层时破裂,释放其包载的药物,而磷脂停留于表皮上,药物却可继续单独渗透到皮下组织[28]。有研究认为,醇质体中的磷脂可提高生物相容性,脂质囊泡可以与生物膜相融合,直接将药物递送至细胞内[29]。许多研究均发现,醇质体的透皮渗透性能远高于其单纯乙醇溶液,这说明皮肤通透性的增加不仅仅是靠乙醇发挥作用,而是囊泡、乙醇、皮肤脂质协调配合的结果。
3 醇质体二次制剂的应用
3.1递送抗真菌药物 真菌性皮肤病具有传染性和易复发性[30],口服抗真菌药物可能会出现肝毒性和肾损伤。而以醇质体作为局部治疗输送载体治疗真菌性皮肤感染,可直接针对局部皮肤感染和消除药物因全身吸收引发的不良反应。
长期使用传统硝酸益康唑(EN)药膏常引发局部皮肤的刺激和灼热感。通过冷法制备的EN醇质体,掺入卡波姆934二次制备成凝胶,能够在大鼠皮肤体外经皮渗透实验中12 h内控速释放,透皮速率最高达(0.46±0.22) μg·cm-2·h-1,透皮量显著高于其脂质体凝胶;在CLSM下观察到醇质体凝胶中的EN可以渗透到表皮的最深处基底层;EN醇质体经过180 d的稳定性评估,发现该制剂几乎无囊泡粒径变大和聚集的现象;同时还发现EN醇质体凝胶的体外抗真菌活性强于其脂质体凝胶,这是因为醇质体强大的扩散作用有利于EN进入细菌细胞壁,以便有效抑制麦角固醇合成,从而达到很好的抑菌效果[14]。由于该制剂不添加任何乳化剂、防腐剂和表面活性剂,且储存稳定性高,可降低不良反应。
将盐酸布替萘芬醇质体凝胶与市售盐酸布替萘芬软膏分别进行小鼠体外经皮渗透实验,发现醇质体凝胶24 h透皮量达240.82 μg·cm-2,而软膏仅为5.99 μg·cm-2,可见醇质体凝胶可减少给药次数并缩短治疗周期[31]。
卢立康唑醇质体凝胶体外抗白色假丝酵母菌的最小质量浓度为0.021 μg·mL-1,而市售乳膏的最小抑菌质量浓度是它的2.5倍;在经皮渗透实验中,醇质体凝胶同样表现出更突出的渗透性和皮肤沉积性[32]。
3.2递送非甾体抗炎药(NSAIDs) 由于大部分传统NSAIDs会非选择性地抑制环氧合酶-1和环氧合酶-2,常出现胃溃疡、肝损伤、肾损伤和心肌梗死等不良反应[33]。目前已有选择性抑制环氧合酶-2的NSAIDs上市,即使胃肠道不良反应有所减少,但仍有心血管系统发生风险的可能[34]。而NSAIDs外用制剂可以直接作用于发生炎症或损伤的皮肤局部,既产生了相当于口服制剂提供的镇痛抗炎效力,又极大地避免了因药物浓度过高引起的全身不良反应[35]。见表1。
表1 几种NSAISDs醇质体二次制剂的优势Tab.1 Advantages of several NSAISDs ethosomal secondary preparations
3.3递送治疗慢性病的药物
3.3.1递送抗高血压药物 口服卡维地洛的生物利用度仅为25%~30%,且受肝脏消除的影响较大,故采用减压薄膜分散法制备卡维地洛醇质体,再与丙基甲基纤维素K4、羧甲基纤维素钠和卡波姆940按比例混合制备成凝胶,与其普通凝胶相比,体外经皮渗透实验结果显示,卡维地洛醇质体凝胶具有较高的稳态透皮量和皮肤药物保留量,在体外药效学研究中可持续、缓慢降低大鼠平均动脉压直到6 h后,有长期平稳控制高血压的潜能[43]。
缬沙坦的绝对生物利用度约为25%,将缬沙坦制备成醇质体凝胶并进行大鼠体外药效研究,发现其可以在48 h内显著降低大鼠血压,血压下降率达34.11%,且未发现任何皮肤刺激现象,说明缬沙坦醇质体凝胶降压效果恒定且安全[44]。
尼索地平的生物利用度较低,约为5%,且肝脏首过效应明显,用乙醇注入-匀质法制备尼索地平醇质体,再二次制备成贴剂,在体外经皮渗透实验中发现它可以持续释放24 h,在体内药动学研究中发现醇质体贴剂的相对生物利用度可显著提高至242.32%,与普通尼索地平口服片剂相比,其醇质体贴剂血药浓度达峰时间tmax延后,血药浓度更平稳,药效持续时间更长,很好地避开了口服给药的波峰波谷现象[45]。
3.3.2递送抗糖尿病药物 瑞格列奈的半衰期约为1 h,平均绝对生物利用度约为56%。优选处方制备的瑞格列奈醇质体凝胶在体外经皮渗透实验中显示,其24 h的透皮率为96.96%±0.18%,平均透皮速率为2.16 μg·cm-2·h-1,远高于其水溶液和醇溶液;瑞格列奈醇质体凝胶可以在24 h内显著降低大鼠血糖至(97.3±3.5) mg·dL-1,很好地克服了口服给药的缺陷[46]。
3.3.3递送调脂药物 辛伐他汀醇质体凝胶在室温下放置12个月后,发现其外观无明显变化。体外经皮渗透实验表明,辛伐他汀醇质体凝胶的透皮量和皮肤沉积量明显高于其含薄荷脑的普通凝胶,说明醇质体在将辛伐他汀递送入皮的过程中起到关键性作用,其促渗作用不亚于薄荷脑。辛伐他汀经口服后在肝脏有高度分布,而外用辛伐他汀正好能减轻患者的肝脏负担[47]。
3.3.4递送抗痛风药物 非布司他是一种生物利用度约为49%的抗痛风药。采用冷法制备非布司他醇质体,再掺入羟丙基甲基纤维素制备成凝胶,在体外经皮渗透实验中,非布司他醇质体凝胶的透皮率最高达82.14%±5.8%,透皮速率最高达28 μg·cm-2·h-1,是普通凝胶的1.66倍;体内药效学研究表明,非布司他醇质体凝胶的药物峰值浓度Cmax和达峰时间tmax分别是市售口服片剂的1.74倍和2倍[16]。
3.4递送中药提取的单体 由于传统中药剂型不能完全满足现代个体化用药需求,因此将中药提取的单体制备成醇质体复合制剂,为新药的开发提供参考。见表2。
表2 几种中药提取的单体醇质体二次制剂的优势Tab.2 Advantages of several ethosomal secondary preparations of Chinese medicine monomers
3.5递送其他药物 胸腺素-4(Tβ-4)是一种高分子蛋白类创伤修复药,口服给药很容易在胃肠道遭到结构破坏。将Tβ-4包裹到醇质体中做成凝胶,并考察其体外透皮释放性能,结果发现,Tβ-4醇质体凝胶5 h累积透过量是其普通凝胶的1.67倍;在考察小鼠体内药效学时发现,Tβ-4醇质体凝胶组的皮肤烫伤创面愈合时间仅为其普通凝胶组的一半,疤痕愈合时间也明显短于空白凝胶组,表明该醇质体制剂不仅促进了大分子蛋白药物的经皮吸收,还缩短了创面愈合时间,为大分子蛋白肽类药物的经皮递送提供了良好方案[60]。
维莫德吉(Vismodegib)是全球首个口服治疗皮肤基底细胞癌的药物,其主要不良反应有脱发、味觉异常及肌肉痉挛等。将Vismodegib制成的二元醇质体凝胶外用于乳头瘤小鼠,进行抗肿瘤实验,并与口服Vismodegib比较,发现Vismodegib二元醇质体凝胶表现出显著的抗肿瘤作用,且不良反应较小,Vismodegib二元醇质体凝胶外用给药在未来可能替代皮肤基底细胞癌口服疗法[61]。
将雄激素十一酸睾酮以二元醇质体包载,再制备成凝胶剂,与其二元醇质体相比,雄激素十一酸睾酮二元醇质体凝胶在大鼠体内药动学研究中得到了更高的血药浓度和生物利用度[62]。
4 小结
醇质体作为一种包封率高、变形性佳、渗透性能良好、皮肤安全性高的囊泡结构载体,比传统脂质体具备更多的优点。但由于醇质体通常都是溶液,经皮给药和长期储存不便,因此很适合将醇质体掺入凝胶基质、贴剂基质,借助凝胶的网状结构和贴剂的骨架结构,二次制备成新型复合制剂,使其生物黏附性更好。目前醇质体二次制剂还停留在制备工艺、质量评价、动物体外释放规律、动物体外经皮渗透性能的研究阶段,少数研究对动物体内外药效学、醇质体的渗透深度、促透机制进行了研究,但更深层次的微观促渗透机制研究和临床疗效还有待进一步证实。大多数研究为一元醇质体,仅包载了1种化学药或1种中药单体,少数包载了1种化学药和1种中药单体或提取物,有的还包载了2种中药单体,但极少见中药复方醇质体二次制剂,这可能是因为中药本身成分复杂,制剂的质量控制和指标成分的确定还不够科学合理。未来可以充分利用中医药瑰宝,深入研究中药“七情”理论,做好增效减毒的配伍,为设计开发中药复方醇质体二次制剂提供思路。