生物药剂学特性概述范文

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1药物纳米结晶在体内的吸收特性

一般认为，纳米结晶技术可极大地提高难溶性药物的溶解度，进而提高其体内生物利用度。Fu等报道尼莫地平纳米结晶在药物浓度为2µg/ml时以溶液状态存在，而当药物浓度为200µg/ml时只有部分能溶解[4]。因此推测溶解的尼莫地平以分子形式通过被动扩散被吸收，而未溶解的尼莫地平纳米结晶则是通过特定吸收通路直接被吸收。虽然药物纳米结晶与胶体载体有一些共同点，但它们在机体内的吸收及转运方式却不尽相同[5]。Rejman等认为纳米结晶主要是通过提高难溶性药物的溶解性，从而提高药物在体内的药效[6]。而Müller等研究证实药物纳米结晶在体内还存在特殊的转运方式，因此具有与其他纳米制剂不同的生物药剂学特性[7]。药物纳米结晶的吸收部位更多地是在空肠而非回肠，提示药物纳米结晶在体内可能存在特殊的吸收机制。Pantic得到的研究结果与Müller等的报道相似，其研究表明一定尺寸的纳米微粒可直接进入细胞，进而干扰免疫系统的正常工作[8]。细胞旁路通道转运可能是药物纳米结晶进入机体的潜在方式之一，但尺寸较大(>100nm)的纳米药物颗粒很难直接通过细胞间隙(<100nm)。Sakai等认为加入表面活性剂(如脱氧胆酸钠)能扩大细胞间隙，从而促进药物纳米结晶从细胞旁路通道转运[9]。有些药物纳米结晶是通过网格蛋白和非网格蛋白介导的内吞作用、胞饮作用及吞噬作用等直接进入细胞。为研究网格蛋白介导的内吞作用，Zhang等使用氯丙嗪破坏细胞的网格蛋白，结果表明细胞失去网格蛋白后对药物纳米结晶的吸收率显著下降，这一结果支持了网格蛋白在药物纳米结晶内吞过程中有协助作用的假说[10]。进一步研究表明，与37℃时相比，细胞在4℃时对纳米结晶的吸收量减少，因为纳米结晶的细胞内吞作用需要ATP提供能量，因此推测该现象可能是较低温度下纳米结晶的内吞作用减弱的结果。这些试验结果表明细胞对药物纳米结晶的吸收是主动转运的过程。由于血管上皮细胞间的孔隙很小(约3nm)，被内吞的纳米结晶主要由淋巴系统转运，而非静脉吸收。也有研究认为药物纳米结晶可通过M细胞以主动转运的方式直接到达淋巴细胞和组织，但由于M细胞仅占小肠上皮细胞的1％，因此该途径的转运效率较低[11]。尽管已经有很多研究提出药物纳米结晶的各种吸收机制及代谢、排泄途径，但这些理论尚不够完备。未来还需要设计更多的体内试验对药物纳米结晶的体内生物药剂学过程进行深入细致的研究，以期为其临床用药提供更好的支持。

2不同给药方式对药物纳米结晶生物药剂学特性的影响

药物纳米结晶可通过各种途径给药，包括口服、注射、经眼和经肺等，这增加了纳米结晶的应用范围。不同给药方式也会对药物纳米结晶的体内行为产生影响，因此本文综述了药物纳米结晶经口服、静脉、吸入等方式给药后的生物药剂学特性。

2.1口服给药口服给药一直是最安全、最方便的给药途径。对于口服制剂而言，溶解度决定了药物的生物利用度。将药物制成纳米结晶后，其溶解度增加，对黏膜的吸附能力增强，同时可延长药物在胃肠道的滞留时间，从而显著提高难溶性药物的生物利用度，还可实现药物对淋巴介导疾病的靶向给药。有临床研究表明，胃肠道淋巴组织的派伊尔结(Peyer'spatches)中巨噬细胞所摄取的纳米结晶药物可通过肠系膜淋巴管转运至胸导管，从而进入全身血循环，这样可有效地避免常规口服给药的首过效应，并可实现靶向治疗淋巴介导的疾病[12]。有研究者指出，口服药物纳米结晶一旦被胃肠道吸收，就会很快通过门静脉转运到肝脏并被代谢，从而影响其生物利用度[13]。参与体循环的纳米结晶可能通过多种途径排泄，但主要是肾排泄。肾脏组织切片及尿液成像结果显示，纳米结晶颗粒越小，越易通过泌尿系统排出体外[14]。西罗莫司纳米结晶是由惠氏制药在2000年推出，经美国FDA批准的首个口服纳米结晶药物。与西罗莫司口服液相比，其纳米结晶的生物利用度提高了21％[15]。纳米结晶的尺寸效应已成功用于改善阿瑞匹坦(Emend®)的体内生物药剂学特性，口服阿瑞匹坦纳米混悬液比普通混悬液的生物利用度高了2.1倍[16]。有研究表明，难溶于水的非诺贝特在进食和空腹条件下的生物利用度差异较明显，主要原因是胆汁和餐后分泌的表面活性物质能促进吸收。而非诺贝特被制成纳米结晶后，溶解度增大，在任意状态下服用都不影响其生物利用度[17]。

2.2静脉给药静脉给药具有起效快、给药剂量小及生物利用度高等优点。但难溶性药物在制备过程中常需要使用一些可能会引发严重不良反应的溶剂及辅料，这极大地限制了难溶性药物静脉给药制剂的应用[18,19]。药物纳米结晶在制备过程中无需添加辅料，安全性高、不良反应少，尤其适合静脉给药。设计药物纳米结晶静脉注射制剂时，须考虑网状内皮细胞及肝脏、脾脏中肝巨噬细胞吞噬作用的影响。一般尺寸较小(<100nm)的药物纳米结晶不易被免疫系统识别和捕获，静脉给药后cmax及AUC与普通制剂相比均有大幅提高，起效更快、药效更强。粒径小于100nm的药物纳米结晶表现出类似真溶液的性质，而大于500nm的纳米结晶则主要积累在肝脏中。纳米结晶的这些特性可用于制备特定的靶向药物[20]。已有多种难溶性药物，如冬凌草甲素、伊曲康唑和姜黄素等已被制成纳米结晶用于静脉注射。

2.3吸入给药肺部的表面积很大，约有100m2。药物吸入肺部后，能迅速进入体循环，起效较快。有研究证实，黄芩苷纳米结晶肺部给药产生的药效与静脉注射相当[21]。由于长期暴露于外部环境中，肺部较易通过呼吸道接触到致病源、过敏原和病原体，因此呼吸道的纤毛会将吸入的大颗粒及时清扫出体外。与传统的气雾剂和粉雾剂不同，药物纳米结晶粒径小，生物黏附性强，不易受呼吸道清扫作用的影响，药物能更好地吸收。有研究表明，药物纳米结晶雾化后与吸入式粉末分散体相比，生物利用度显著提高。治疗慢性哮喘的布地奈德溶解度差，普通干粉吸入剂生物利用度较低，将其制为纳米混悬型气雾剂后，起效时间由14.4min缩短至8.4min，半衰期由5.4h延长至6.6h，最大血药浓度提高了1.8倍。此外，一定尺寸的药物纳米结晶进入肺泡后可被巨噬细胞吞噬而富集，该现象可用于治疗因肺泡巨噬细胞感染而引起的疾病。

2.4眼部给药由于眼部存在复杂的血眼屏障，眼部给药一直是一种难度很高的给药方式，大多数药物是以溶液或悬浮液的形式给药。传统制剂用于眼部给药时，眼球转动(眨眼)及流泪会快速降低给药部位的药物浓度，导致生物利用度低，往往须重复给药才能达到治疗剂量。为延长眼部给药的作用时间，将药物直接注入眼球或使用凝胶制剂是常用方法，但疗效并未显著提高，并可能导致视力模糊和局部刺激等不良反应。药物纳米结晶有较大的表面积，在眼部具有一定的黏附性，可提高药物的吸收程度，延长作用时间。Ali等利用纳米沉淀和湿法研磨组合技术制备了氢化可的松纳米结晶，结果显示，与氢化可的松普通制剂相比，药物纳米结晶在兔眼部的作用时间延长，生物利用度显著提高。有研究将毛喉素(降眼内压药)制成纳米结晶，与普通混悬剂作用时间(4～6h)相比，其降压作用时间可延长至12h。

2.5透皮给药药物在角质层的渗透率决定了透皮给药的生物利用度。由于药物纳米结晶的尺寸较小，能通过角质层间隙，透皮能力大大增强。分散后的药物纳米结晶还能长时间停留在局部皮肤上，缓慢释药，从而延长作用时间。将L-抗坏血酸制成亲脂性长效纳米制剂用于透皮给药，可显著提高生物利用度[31]。

3药物纳米结晶的生物药剂学特性在体内靶向性研究中的运用

药物选择性差会降低疗效，同时增加不良反应。如目前临床使用的抗肿瘤药多为非选择性药物，其对肿瘤细胞的杀伤作用虽然很强，但由于体内分布广泛，常规治疗剂量对正常组织器官也会产生显著的不良反应。因此，设计具有靶向机制的药物传输系统具有重要意义。靶向给药系统可使药物选择性分布于病变部位，使病变组织的药物浓度增大，提高药物疗效，同时降低对正常组织的毒性。近年来，越来越多的研究人员着力于开发靶向药物纳米结晶以拓宽药物的应用前景。如bupravaquone[用于治疗感染卡氏囊虫的艾滋病(HIV)患者]制成纳米结晶后表现出更好的靶向性和稳定性，与微粉化制剂相比，生物利用度提高至40％，疗效提高了2.5倍，且治疗剂量大大降低。用表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)涂覆的阿托伐醌纳米结晶与微粉化阿托伐醌悬浮液(Wellvone®)相比，其血脑屏障透过率提高了30％，对小鼠脑中弓形虫的杀灭作用增强了60％。研究表明，大鼠静脉给药后，相比于单纯药物，纳米结晶药物在脑、肝、脾等部位的蓄积量显著增高。纳米结晶的表面改性可使其具有靶向于特定目标组织细胞的特性。用荧光标记物对纳米结晶进行表面标记的方式已被广泛用于诊断研究中，如通过连接荧光素-5-马来酰亚胺的硅烷来改变硅羟基磷灰石纳米结晶的表面性质以适应实时生物细胞的运输，结果观察到前成骨细胞中的羟基磷灰石纳米结晶发出荧光长达24h。有人还预测，纳米结晶可能会实现生长因子的细胞内传递。与正常组织相比，肿瘤组织中血管丰富、血管壁间隙较宽、结构完整性差，淋巴回流缺失，这使得大分子物质和纳米结晶微粒具有选择性高通透性和滞留性，这种现象被称作实体瘤组织的高渗透和长滞留(EPR)效应。药物纳米结晶由于其独特的尺寸效应，在机体内可实现与普通微粉化药物相迥异的生物分布特征，在实体瘤EPR效应的影响下产生被动靶向作用，从而降低化疗药物对正常细胞的毒性，增强其抗肿瘤效果。研究表明，与普通的喜树碱溶液相比，喜树碱纳米结晶在肿瘤部位的蓄积量提高了5倍，对肿瘤的抑制作用更为明显。有研究表明，和冬凌草甲素溶液相比，冬凌草甲素纳米结晶对前列腺癌PC-3细胞系和SMMC-7721细胞的体内抑制性更好，显示出较强的凋亡活性。多西他赛纳米结晶静脉给药后在肿瘤部位的蓄积量较多西他赛注射剂更高，对肿瘤生长的抑制作用更强，不良反应也更轻。治疗抗性是肿瘤细胞抵消被动靶向的一种自适应策略。这会导致细胞通透性和血液供应的改变，导致纳米结晶的EPR效应和被动靶向性降低。要解决这些问题，需将能靶向于肿瘤细胞上过度表达活性受体的配体连结到纳米结晶上。Liu等报道相对于没有连接叶酸共轭稳定剂的紫杉醇纳米结晶，连接了叶酸共轭稳定剂的纳米结晶在高表达叶酸受体的KB细胞中优先摄取，从而增加了其体外细胞毒性。在另一项研究中，使用泊洛沙姆共轭叶酸修饰的PIK75纳米结晶可靶向于叶酸受体，药物在肿瘤中的蓄积量增加了10倍。

4结语

药物纳米结晶能有效地提高药物的生物利用度，并可通过多种给药途径给药，特别适用于难溶性药物的剂型开发，且其制备技术已日趋成熟，有多种纳米结晶药物已经开发上市。但受粒径等多方面因素的影响，药物纳米结晶的生物药剂学特性与普通药物存在较大差别。深入了解药物纳米结晶的生物药剂学特性，就可以在其制备过程中有针对性地对其粒径和给药方式等进行适当的调整，有利于提升药物纳米结晶的治疗效果。如将药物纳米结晶表面饰以功能化的配体还可实现靶向作用。总之，药物纳米结晶的临床应用前景广阔，其生物药剂学特性值得深入研究。

作者：高天婴 王永禄 李学明 单位：南京工业大学药学院