用于增加低渗透性药物的生物利用率的壳聚糖/海藻酸钠磁性核壳微球的性能外文翻译资料

 2022-01-12 10:01

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用于增加低渗透性药物的生物利用率的壳聚糖/海藻酸钠磁性核壳微球的性能

Anjali Seth, David Lafargue , Ceacute;cile Poirier, Jean-Manuel Peacute;an, Christine Meacute;nager

摘要

这项工作报告了壳聚糖/海藻酸钠磁性核壳微球的合成和性能，能用于口服小分子以提高其生物利用度。为此，我们设计了适用于口服递送的磁性核壳微球，其在酸性介质（胃pH），粘膜粘附剂中具有抗性，表现出超顺磁性和非常高的包封率。在尤斯室中进行离体实验，以强调磁性积累的影响。使用我们的新型药物递送系统，透过膜的药物量增加了三倍。根据相关定律，我们的离体模型显示，我们的离体模型显示，当使用磁性保留系统时，预期在人体中的吸附部分（FA）达到70％，与对照相比这是一个很大的改进（FA = 20％）。

1.引言

为了给患者提供更好的舒适度和降低的治疗成本，口服给药仍然是大多数药物剂型的选择。美国食品和药物管理局（FDA）引入了生物制药分类系统，根据药物的溶解度和肠道通透性对药物进行分类。低渗透性类药物在体内表现出差的吸收性，这意味着它们在血液中的浓度非常低，因此大多数生物利用率较低。许多常见的药物，如抗病毒药物（阿昔洛韦），抗糖尿病药物（二甲双胍）或GABA类似物（加巴喷丁，巴氯芬）都属于这一类。因此，确实需要开发新的方法以解决用于口服给药的在体内渗透性低的问题。大多数这些药物具有位于上部小肠的吸收窗口。然而，由于胃肠道转运，通过该区域的速度很快，因此限制了该部位的吸收。因此，最近已有研究人员通过生物粘合剂，增大尺寸和浮动递送系统来延长药物的胃停留时间。这些改善药物生物利用度的方法基于含有药物的制剂在胃中的保留。这导致药物的制剂在胃粘膜上，在胃内容物上以及在小肠的幽门连接处的停留时间增加。有一种替代方法可以利用磁场将输送系统维持在其目标区域附近，这种方法已经在体内用于在大鼠小肠中定位含有磁体的药丸，该系统还用于监测药丸的胃肠道转运。其他实验室采用磁性聚合物微粒来改善药物吸收。经证明，这种改善是增加停留时间而不是增加吸收效果。事实上，该药物能够在延长其到达肠道吸收部位的时间，但药物通过膜的吸收率没有改善，只是释放时间更长，因此输送的药物总量增加。在这项工作中，我们决定使用磁性保留，以提高低渗透性药物穿过肠膜的生物利用度。为此我们设计了适用于口服递送的磁性核壳微球，因为它们在酸性介质（胃部pH）、粘膜粘附剂中都具有抗性并且表现出非常高的药物负载率。我们研究的模型药物是一种抗糖尿病分子，由于其生物利用度低，迄今为止没有应用。离体实验表明，与游离药物和其他对照相比，磁性包埋使药物表观渗透性提高了三倍。已经证明该系统可以在不改变膜的情况下提高药物的吸收。此外，根据相关定律，与使用其他文献中的负载系统相比，人体药物的预测吸附分数将得到显着改善并达到非常高的值。这为大量尚未使用的具有很高的临床潜力，但受血液流动限制的药物开辟了新的前景。

2.材料和方法

2.1. 材料

所有化学试剂均购自法国Sigma-ldrich。 本研究中使用的模型药物由Technologie Servier合成并提供。 物理化学性质如下：Mw = 769g / mol; pKa = 7.4和3.5; 分配系数：LogP = 1.11，LogD在pH 7.4 = 1.4;磷酸盐缓冲液为pH6 = 12mg / mL，25℃。从德国Supermagnete购买平行六面体钕磁体（NdFeB，3030plusmn;15mm）。

2.2磁性核壳微球的合成

2.2.1磁性纳米粒子（MNPs）的合成

超顺磁性颗粒根据Massart的方法合成。通过在碱性溶液（NH4OH，7mol）中碱性共沉淀FeCl3（1.5mol）和FeCl2·4H2O（0.9mol）盐来制备磁铁矿（Fe3O4）纳米晶体。为了从磁铁矿中完全氧化成磁赤铁矿(c-Fe2O3)，将固相与上清液分离并浸入硝酸铁的沸腾溶液（0.8mol，0.8L，30分钟，90℃）中。 在丙酮和二乙醚中洗涤以除去过量的离子后，纳米颗粒易于分散在水中并形成真正的磁赤铁矿纳米颗粒组成的磁流体。在pH为1.2和1.7之间的稀HNO3溶液中，由于在酸性介质中吸附质子，氧化铁表面带有正电荷。在微观尺度上，这种磁赤铁矿纳米颗粒的胶体悬浮液通过振动样品磁力测定法（VSM）测量，显示出直径的Log-Normal分布，参数为d0 = 7.5nm和r = 0.35。通过火焰光谱法检测最终的铁含量（CFe = 1.1mol / L）。 胶体悬浮液即可使用并在室温下稳定保持常年稳定。

2.2.2．壳聚糖/海藻酸钠磁性核壳微球的制备

使用标准挤出交联方法制备含有药物模型的壳聚糖/海藻酸钠磁性核壳微球。 通过将250mg壳聚糖溶解在5mL含有5％乙酸（AA）（v/v）和10％磁性纳米颗粒（MNP）的去离子水中，在磁力搅拌下来制备壳聚糖溶液（5％w/v）。 再加入250mg药物模型（5％w/v）加入后需混合物搅拌30分钟。通过注射器针头（内径0.45毫米）将得到的溶液滴加到含有200mg三聚磷酸钠（TPP）（2％w/v）和100mg海藻酸钠（AL）（1％w/v）的温和搅拌的水浴（10mL）中。珠子的尺寸由注射器针头的直径（0.45G）和注射器泵的流速（10mL / min）控制，注射器泵内部插入含有壳聚糖混合物的注射器。使用30cm的最佳高度来获得球形珠粒。然后使珠子在温和的磁力搅拌下在30分钟内交联，通过磁力倾析收集并在去离子水中漂洗。将珠子保持在5℃。准备网状浴和洗涤水用于进一步分析负载效率。使用相同的程序合成不含磁性纳米颗粒的对照珠粒，不同之处在于用水代替MNP的体积。 将5％w/v的壳聚糖和5％w/v的药物在含有AA 5％v/v的水中的混合物滴加到TPP 2％和AL 1％的网状浴中。 其他生物聚合物磁珠以相同的方式合成，使用挤出交联方法并含有相同量的磁性纳米颗粒和药物。使用相同的步骤合成不含磁性纳米颗粒的对照珠粒，不同之处在于用水代替MNP的体积。 将5％w/v的壳聚糖和5％w/v的药物模型在含有AA 5％v/v的水中的混合物滴加到TPP 2％和AL 1％的网状浴中。其他生物聚合物磁珠以相同的方式合成，使用挤出交联方法并含有相同量的磁性纳米颗粒和模型药物。制作裸露的壳聚糖微球，将含有AA 5％v/v的5％w/v壳聚糖，10％v/v MNPs和5％w/v药物的混合物滴加到TPP 2％的网状浴中，无需海藻酸钠。 制作裸露的海藻酸钠微球，将2.5％w/v的海藻酸钠混合物，10％v/v的MNP和5％w/v的药物在水中逐滴加入到5％w/v的氯化钙（CaCl2）的网状浴中。制作海藻酸钠壳聚糖微球，将2.5％w/v海藻酸钠混合物，10％v/v的MNP和5％w/v的药物在水中逐滴添加到氯化钙（CaCl2）5％w/v和壳聚糖（1％w/v）的网状浴中。

2.3.微球的表征

2.3.1.用于SEM分析的细胞制备

在临界点干燥（CPD 7501，Quorum Technologies）之前，通过梯度浓度的乙醇（30-50-70-96-100％）使样品脱水。 将样品直接安装在短柱上，或在快速插入液氮中然后进行金溅射（Scancoat Six，Edwards）后手动冷冻断裂。在15kV下操作的SEM进行常规观察（Cambridge Stereoscan S260）。

2.3.2 HPLC样品分析

通过HPLC（Waters）在240nm的波长下分析药物的浓度。 固定相是Zorbax Eclipse XBD Phenyl，150 4.6 mm，5mu;m柱，流动相由水相/乙腈70/30（v/v）混合物构成。用超纯水制备水相，用三乙胺（0.2％v/v）实施，并用磷酸在pH3.5下平衡。

2.3.3药物含量测量

通过间接滴定法测量珠中的药物包封效率。通过磁性倾析回收磁珠。保留上清液用于分析。使用标准HPLC滴定方法，通过HPLC在交联上清液中测量未能包封到珠子中的游离药物的量。然后可以用以下等式计算包封效率。

EE(％)=(总药物量-上清液中游离药物的量)/总药物量

2.3.4体外释放研究

为了进行体外释放研究，将10个珠子置于pH6.8的3mL Krebs Ringer培养基中，培养基通过将缓冲粉末溶解在1L蒸馏水中，在37℃的受控温度下在水槽条件下（体积高9倍）制备。测量药物浓度2小时。在预定的15分钟时间间隔，取出750mu;L培养基含量，并使用HPLC测定药物浓度。加入750mu;L新鲜培养基溶液以保持总体积。如前所述，通过HPLC方法测定药物含量。所有实验一式三份进行。

2.3.5铁滴定

在沸腾的HCl（35％）中降解磁珠后，用Perkin-Elmer Analyst 100装置通过原子吸收光谱法（AAS）测定总铁浓度（mol/L）。 氧化铁的体积分数由c-Fe2O3的摩尔质量（159.7g/mol）和质量密度（5.1g/cm3）推断，即磁性纳米粒子的数量体积分数theta;（％v / v）= 1.577 [Fe]（mol / L）。

2.4.离体实验测定

2.4.1.动物护理

将雄性Wistar大鼠（10-12周龄和约300g重量）饲养在施维雅实验动物中心的屏障环境中。将所有大鼠保持在空调房间中并进行12小时黑暗/光照循环。根据施维雅动物护理委员会的指导方针处理动物。

2.4.2.用于离体实验的磁场梯度的校准

使用平行六面体钕磁体（NdFeB，30 30 15mm，Supermagnete，Germany）进行离体实验。使用来自磁体中心的霍尔效应传感器测量磁场强度，距离范围为0至10cm（图1）。磁场强度从与磁体接触时的3800高斯降至3.5厘米处的300高斯（30 mT），这是所有实验中使用的距离。30 mT是使用放置在目标区域附近的皮肤上的较小磁铁可以在体内容易地获得的值。

2.4.3离体尤斯室实验

大鼠空肠用作肠模型膜。将体重300g且年龄约11周的空腹雄性Wistar大鼠用于离体研究。在异氟醚麻醉并通过放血处死后，立即取出空肠并保存在pH 6.8的Krebs Ringer（KRB）培养基中。将空肠切成2cm用KRB缓冲液冲洗掉没有粘膜内容物的条带，并移除第一组肌肉层用于第一组实验。在使用未剥离的肠的第二组实验中，使用空肠而不移除任何肌肉层。然后沿着肠系膜边缘打开空肠，并在Ussing室中的两半丙烯酸室（暴露面积= 1cm 2）之间安装平板。将供体和接收室紧密连接。将培养的KRB培养基（pH6.8）以3mL的量加入室中。将整个组件保持在水浴循环系统中以将室内温度保持在37℃。在整个实验期间，KRB缓冲液用95％O 2和5％CO 2气体混合物连续氧化。每组实验使用四个室。在第一个中，引入10个磁珠，同时将磁体放置在受体室外。其他三个腔室用于控制。所有运输研究均在顶端（供体;代表肠腔）至基底外侧（接收器;代表血液循环）方向进行。在预定的15分钟时间间隔下2小时，取出750mu;L基底外侧内容物，并使用HPLC测定药物浓度。将750mu;L新鲜培养基溶液添加到接收室中以维持总体积。整个实验进行七次。

2.4.4.人类相关曲线中的吸收分数

已经建立了人体吸收分数（FA）（生物利用度）与最常用药物的离体表观渗透性（Papp）之间的相关曲线。对于FA众所周知的几种分子，已经进行了使用大鼠空肠作为模型膜的累积转运实验（表1）。每种药物的这些Papp值可以与它们在人体中的FA相关联，从而得到相关图。该图证明了尤斯室中离体测量的表观渗透率（Papp）与人体中药物吸收分数（FA％）之间的相关函数。

3.结果与讨论

3.1. 壳聚糖/海藻酸钠磁性核壳微球的制备和表征

使用交联过程设计毫米大小的壳聚糖/海藻酸钠磁性核壳微球（图2a和3）。将5％w/v的壳聚糖，10％v/v的磁性纳米颗粒（MNP）和5％w/v的模型药物溶解在5％v/v乙酸溶液中。将该混合物通过注射器针头注入含有2％w/v的三聚磷酸盐（TPP）和1％w/v的藻酸盐的交联溶液中。TPP离子使得壳聚糖核心网状化，而藻酸盐在壳体中沉淀，因为它在酸性pH值下具有低溶解度。通过扫描电子显微镜（SEM）清楚地观察到海藻酸钠壳（30mu;m厚）（图2b-d）。与具有这种类型的生物聚合物的其他制剂相比，在微球中获得的药物的包封效率非常高，EE％= 75％。 每个珠子的平均组成是水（89.75％），生物聚合物（5.0％），药物（3.75％）和MNP（1.5％）重量。该设计适用于体内实验。由于该生物聚合物在酸性pH下强烈不溶，因此预期海藻酸钠在通过胃区时防止珠子降解。一旦磁保留现象发生，壳聚糖的粘膜粘附特性将有助于磁珠粘附在肠膜上（图4）。此外，壳聚糖微球海藻酸钠涂层允许药物释放在2小时内遵循线性动力学曲线，并且被发现是用于离体实验的最佳匹配制剂。已将该曲线与以相同方式合成的其他磁性生物聚合物珠粒进行比较; 海藻酸钠裸珠，壳-壳聚糖海藻酸钠微球和壳聚糖微球，其表现出更快的释放（分别在30,45和60分钟后100％）（图5）。在整个实验时间内没有发生磁性纳米颗粒的释放，并且药物释放仅仅是由于被动扩散。在每次实验结束时，在释放的缓冲液中滴定铁浓度，以了解是否有一些MNP从生物聚合物基质中释放出来。在实验期间，在培养基中未检测到铁。

3.2尤斯室渗透研究

3.2.1.使用磁性保留的药物累积运输

使用大鼠空肠作为模型膜在尤斯室中进行离体

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资料编号：[1474]

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