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发布时间:2020-06-29 08:19:01

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作者:孙维彤 著

出版社:化学工业出版社

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抗肿瘤药物脂质体研究

抗肿瘤药物脂质体研究试读:

前言

恶性肿瘤是严重危害人类健康的重大疾病之一,目前,化学药物治疗仍然是必不可少的治疗方法,但抗肿瘤药物的严重不良反应受到极大的关注。研究者们开发研究了多种新型药物传递系统,来解决抗肿瘤药物作用选择性不高,且具有不同程度不良反应的问题。脂质体可同时包裹脂溶性和水溶性药物,特别是难溶的抗肿瘤药物,显著降低抗肿瘤药物的不良反应,促进药物吸收,增加血药浓度并延长作用时间,明显提高抗肿瘤药物作用的靶向性。近年来,脂质体作为抗肿瘤药物载体的研究十分活跃,为抗肿瘤药物的治疗提供了新的思路。

目前,国内外已有一些脂质体技术在药物递送方面应用的著作,但鲜有专门介绍抗肿瘤药物脂质体的著作。随着脂质体、纳米技术的进步,以一种合理的方式阐述抗肿瘤药物脂质体的研究概况及进展,并结合成功研发的实例,介绍脂质体技术在抗肿瘤治疗方面的应用是很有必要的,这将便于药学、化学、生物医学工程、肿瘤学、医学等领域的人员的理解和应用。本书即是基于上述原因进行编撰的。

笔者在参考了大量国内外文献、著作的基础上,结合自己的研究成果与经验,介绍脂质体及其在抗肿瘤治疗领域的概况及进展,并重点论述了笔者关于脂质体技术在抗肿瘤药物应用领域的基础研究成果。主要内容如下:第一章和第二章为基础篇,主要概述脂质体的发展、形成原理、分类、理化性质、脂质体给药途径、抗肿瘤作用特点与作用机制等方面的内容,介绍脂质体在抗肿瘤药物领域的最新研究成果和研究现状;第三章主要结合科研实例,介绍抗肿瘤药物脂质体的制备方法、稳定性研究和质量控制等方面的内容,尤其引入笔者对鱼精蛋白凝聚法分离载药脂质体与游离药物的适用范围的初次探讨;第四章以笔者科研研究为主线,阐述抗肿瘤药物脂质体的处方与制备工艺的优化、体外释药机制、不同粒径脂质体体内动力学以及体内组织分布,并以肿瘤药物为主线,探讨药物脂质体口服促吸收机制等方面的内容。

脂质体技术在抗肿瘤治疗研究方面的发展日新月异,笔者尽管做了较大的努力,力图反映较新的理论和进展,但仍难以全面介绍。由于笔者水平和实际经验有限,书中疏漏在所难免,恳请广大同仁和读者批评指正。

本书得以出版,首先要感谢恩师山东大学药学院张娜教授,是先生指引我走向了科研之路;感谢佳木斯大学(药学院)药学学科及药学专业的支持。此外,本书在编写过程中还参阅了许多专家、学者、科研人员的研究论文,在此向各位同仁表示诚挚的谢意。著 者2015年5月第一章 脂质体概述

脂质体(liposome)最初是由英国学者Bangham和Standish将磷[1]脂分散在水中进行电镜观察时发现的。磷脂分散在水中自然形成多层囊泡,每层均为脂质的双分子层;囊泡中央和各层之间被水相隔开。后来将这种由脂质双分子层组成,内部为水相的闭合囊泡称为脂质体(见图1-1)。由于脂质体的结构类似生物膜,故又称为人工生物膜(artifical biological membrane),脂质体的大小从几十纳米到几十微米,在脂质体的水相和膜内可以包裹多种物质。由天然膜成分组成的脂质体,其脂质体膜的双层结构原则上与天然细胞膜一样,另外,脂质体还可以完全由人工合成的脂质组成,以改善它们的化学性质和[3]生物学性质。[2]图1-1 脂质体结构

脂质体研究是当前一个十分活跃的领域。脂质体最早是指天然脂质化合物悬浮在水中形成的具有双层封闭结构的泡囊,现在也可以由人工合成的磷脂化合物来制备。随着膜模拟化学的发展,人们在水溶液中用超声等方法处理表面活性剂分子,也获得了与脂质体结构相同的囊泡(vesicle),一般也称为类脂质体(niosome)。由于类脂质体与脂质体结构相似、性质相近,常与脂质体一起研究。当前,脂质体的研究主要集中在四个领域:模拟膜的研究;药物的可控释放和体内的靶向给药;基因及其他生理活性物质向细胞内的转运;皮肤及化妆品等日用工业品的基质。近年来,脂质体作为药物载体的研究愈来愈受到重视,这方面的研究进展非常迅速,有着非常吸引人的应用潜力[4]

。第一节 脂质体的组成与结构

脂质体系由主要成分磷脂为膜材及附加剂组成,磷脂为两亲性物质,其结构上同时含有亲水基团和亲油基团,如图1-2所示。[4]图1-2 磷脂分子结构一、脂质体的主要成分

脂质体的主要成分为磷脂,如磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺等,能独自或以一定的摩尔比形成脂质体。磷脂由一个亲水的头部和两个疏水的尾部组成(见图1-2)。头部由磷酸骨架与水溶性分子如胆碱、丝氨酸等酯化形成,可以溶于水;向下延伸的两条平行尾部是脂肪酸链,每条链有10~24个碳原子和0~6个双键,不溶于水。由于这种分子的头部是亲水(hydrophilic)部分,而尾部是疏水(hydrophobic)部分,所以被称为两亲分子或兼性分子(amphipathic molecules)。作为药物载体,水溶性药物可载入内水相,脂溶性药物溶于脂膜内,两亲性药物可插于脂膜上,同一个脂质体中可以同时包载亲水性药物和疏水性药物。可以通过PEG表面功能化赋予隐形和促进受体介导内吞作用,常见的配体主要有抗体、多肽、蛋白质、糖类和其他各种小分子等。

最简单的磷脂是磷脂酸(phosphatidic acid,PA),其二酸甘油酯的自由—OH基被酯化为磷酸。由于两条烃链的组成在不同的磷脂酸分子中可以是不相同的,所以磷脂酸一词指的是一类化合物,而不是指一种特异的化合物。细胞中最重要的磷脂是磷脂酸的衍生物(主要是L构型的),同时还有其他的物质,常为含氮的碱基连接于一个磷酸烃基上。连接于磷脂酸上的物质包括胆碱、乙醇胺、丝氨酸和肌醇等。

结构简式中常用的磷脂R(R')可以从C~C,X部分指一个1218含羟基的含氮化合物,如胆碱、乙醇胺等。目前用以制备脂质体的有天然磷脂(卵磷脂、豆磷脂)和合成磷脂(如二棕榈酰磷脂酰胆碱、二硬脂酰磷脂酰胆碱)等。上述磷脂均具有两条疏水链,不管其亲水基的结构如何,它们在水中均能自发地形成脂质双分子层。

由于这种典型的双亲分子特性使脂质体兼具有亲油和亲水性,因此,脂质体作为药物或其他物质的载体,其包裹范围是很广的,亲脂性物质、两性物质以及水溶性成分都可以被包裹。从某种角度上说,只有两类物质难以被囊化,一类是在水相和有机相均不溶解的物质;另一类是在水相、油相中的溶解度都很大的物质,由于它们极易渗漏,故亦难以被囊化。又因磷脂是生物膜的组成成分,生物体内存在有分解酶,很容易代谢,因而脂质体又具有生物降解性和生物相容性。大量的研究工作表明,脂质体进人体内主要被网状内皮系统(reticular endothelial system,RES)吞噬而激活机体的自身免疫功能,并改变被包封药物的动力学性质和体内分布,使药物主要在肝、脾、肺和骨髓等组织器官中累积,从而提高药物的治疗指数,减少药物的治疗剂量和降低药物的毒性。因此,脂质体在许多疾病尤其是癌症的治疗中显示了明显的优越性。

附加剂常用的有胆固醇、十八胺、磷脂酸等。胆固醇可以调节双分子层的流动性、通透性等;十八胺、磷脂酸可以改变脂质体表面电荷的性质。

胆固醇(cholesterol)也属于两亲物质,其结构上亦具有亲油和亲水两种基团。从胆固醇的结构来看,其亲油性较亲水性强。用磷脂与胆固醇作脂质体的膜材时,常常先将类脂质溶于有机溶剂中配成溶液,然后蒸发除去有机溶剂,在器壁上使成均匀的类脂质薄膜,此薄膜是由磷脂与胆固醇混合分子相互间隔定向排列的双分子层所组成的。磷脂与胆固醇的排列方式:磷脂分子的极性端呈弯曲的弧线,形似“手杖”,与胆固醇分子的极性基团相结合,故亲水基团上接有两个亲油基团,其中一个是磷脂分子中的烃基侧链,即磷脂结构简式中的R、R′基团,另一个是亲油基团,即胆固醇结构中的亲油基部分。

当薄膜形成后,加入磷酸盐缓冲液振荡或搅拌即可形成单室或多室的脂质体。在不断搅拌中,使水膜中容纳大量的水溶性药物,而脂溶性药物则结合于双分子层的亲油基部分。磷脂分子悬浮在水溶液中聚集形成脂质体时,它的两条疏水链一个挨一个地指向内部,头基在膜的内外两个表面上。磷脂双层构成一个个封闭的小室,内部包含着一定体积的水溶液。小室中的水溶液被磷脂双层包围而独立,磷脂双层形成的泡囊又被水相介质分开。脂质体可以是单层的封闭双层结构,称为单室脂质体结构;也可以是多层的封闭双层结构,称为多室脂质体结构。在显微镜下,脂质体的外形除了常见的球形、椭球形外,还会有长管状结构,直径变化从几纳米到零点几个毫米,而且各种大小、形状和结构的脂质体可以共存。[5,6]二、常用的脂质体材料

1.中性磷脂

磷脂酰胆碱(phosphatidyl choline,PC)是最常见的中性磷脂(neutral phosphalipids)。卵磷脂和大豆磷脂的组成成分主要以磷脂酰胆碱为主。磷脂酰胆碱有天然和合成两种来源,它们很容易从蛋黄和大豆中提取,从牛心脏和脊髓提取比较困难。磷脂酰胆碱是许多细胞膜的主要磷脂成分,它们也是脂质体的主要组成部分。与其他磷脂比较,它具有价格低、中性电荷、化学惰性等性质。天然来源的PC是一种混合物,每一种PC具有不同长度、不同饱和度的脂肪链。植物性PC的脂肪链具有高度不饱和性,而动物性PC的脂肪链大部分是饱和的。合成的磷脂酰胆碱有二棕榈酰磷脂酰胆碱(dipalmitoyl phosphatidyl choline,DPPC)、二硬脂酰磷脂酰胆碱(distearoyl phosphatidyl choline,DSPC)、二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(dimyristoyl phosphatidyl choline,DMPC)等。

除了PC外,其他中性磷脂还有鞘磷脂(sphingomyelin,SM)或烷基醚磷脂酰胆碱类似物。在鞘磷脂结构中,酰胺键和羟基基团之间形成氢键相互作用。因此,与PC相比,较鞘磷脂具有更高秩序的胶相。

另一种较常见的中性磷脂是磷脂酰乙醇胺(phosphatidyl ethanolamine,PE),这种脂质具有一个不可置换的胺基团,在中性pH条件下发生质子化。它与磷脂酰胆碱比较,有两个不同点:①它的头部基团比磷脂酰胆碱的小;②它在膜上与其邻近基团相互作用,发生氢键结合。饱和PE比PC的相变温度高20℃。非饱和PE与PC的相变温度相似,在低pH值情况下,由于PE的氮发生质子化,氢键结合减弱,因而饱和PE的相变温度亦与PC相似。PE由于头部基团小,容易形成非双层构型。PE分子形成长的圆柱状结构,头部基团朝向中心,这种结构被称为六角相(hexagonal phase)。所有的PE在主要的胶-液转换温度以上时转变成六角相。在室温下,所有合成的PE以及饱和的PE形成双层胶相,而非饱和的PE形成六角相(非脂质体)。非饱和的PE与其他磷脂如PC混合可以形成稳定的双层相,以防转换成六角相。然而如果稳定脂质的浓度低,形成双层后易发生相分离,在板层结构中形成六角相或反向胶束(inverted micelle structure)。在自然界,PE的酰基链的长度不同且呈高度不饱和状态,这提示PE参与了生物系统中膜脂质的非双层结构。

2.负电荷磷脂

负电荷磷脂(negatively-charged phospholipids)又称为酸性磷脂。制备脂质体常用的负电荷脂质有磷脂酸(phosphatidic acid,PA)、磷脂酰甘油(phosphatidyl glycerol,PG)、磷脂酰肌醇(phosphatidyl inositol,PI)、磷脂酰丝氨酸(phosphatidyl serine,PS)、双鲸蜡磷脂酸(dicetylphosphate,DCP)等。在负电荷(酸性)磷脂中,有三种力量共同调节双层膜头部基团的相互作用,这三种力即空间屏障、氢键和静电荷。这样,对于二棕榈酰磷脂酰甘油(dipalmitoyl phophatidyl giycerol,DPPG),在pH=7.0时,甘油基团与非质子化的静电斥力,使其相变温度低于二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)10℃,相反,二棕榈酰磷脂酸(dipalmitoyl phosphatidic acid,DPPA)在中性pH情况下,有一个小的头部基团和一个质子,像PE一样能发生氢键结合,引起纯的DPPA双层膜相变温度升高,在高和低pH值情况下,尤其在高pH值情况下,静电斥力使头部基团分开,相变温度降低。

3.正电荷脂质

制备脂质体所用的正电荷脂质(positivity-charged lipids)均为人工合成产品,目前常用的正电荷脂质有硬脂酰胺(sterylamine,SA)、胆固醇衍生物等。

正电荷脂质制备的脂质体在基因的传递系统中应用非常普遍。常用的带正电荷的胆固醇衍生物有3β-[N-(N',N'-二甲基氨乙基)氨基甲酰基]胆固醇{3β-[N-(N',N'-dimethylaminoethane)carbamoyl]cholesterol,DC-chol}、N-[l-(2,3-二油酰基)丙基]-N,N,N-三乙胺氯(DOTMA)、2,3-二油酰氧-N-[2-(精胺酸基酰胺)乙基]-N,N-二甲基-1-丙基-三氟乙酸铵(DOSPA)、1,2二油酰氧丙基-N,N,N-三甲基溴化铵(DOTAP)等。

4.胆固醇

胆固醇(cholesterol,Ch)是自然界膜中的另一类重要的组成成分。它是一种中性脂质,亦属于双亲性分子,但是亲油性大于亲水性。它在各类动物细胞的质膜中含量较高,而在植物细胞质膜中及细胞器的膜系中含量较少。由于胆固醇本身相聚合的能量较大,故常不与蛋白质结合,而主要与磷脂相结合,阻止磷脂凝集成晶体结构。它趋向于减弱膜中脂质与蛋白质复合体之间的连接,它像缓冲剂一样,起着调节膜结构流动性的作用。胆固醇掺入脂质体脂双层引起囊泡性质变化。胆固醇本身不形成脂质双层结构,但它能以高浓度的方式掺入磷脂膜。在天然膜中,胆固醇与磷脂的分子数比例从0.1~1依赖于解剖和细胞定位。胆固醇作为两性分子,能镶嵌入膜,羟基基团朝向亲水面,脂肪族的链朝向并平行于磷脂双层中心的烃链。当胆固醇达到一定的浓度,酰基链和胆固醇结合占领膜的部分大于或等于PC头基团占领的部位,这样含有高浓度胆固醇的PC膜并不出现链的倾斜。在PC膜上加入胆固醇对相变温度具有限定作用,在DPPC中加入33%胆固醇,相变温度从41℃升到44℃,然而随着胆固醇浓度的增加,胆固醇可以使相变温度变化为零。摩尔分数为50%的胆固醇可以改变接近相变温度时的膜的流动性,在相变温度以下,有序的胶相流动性增加,在相变温度以上时,降低酰基链的自由度使脂质双层排列紧密,引起膜流动性降低。这种流动性变化与膜的通透性变化相平行,在温度高于相变温度时膜的通透性降低,低于相变温度时膜的通透性增加。

在脂质混合物组成的膜中加入胆固醇与单一脂质的情况一样,以同样的方式改变通透性和流动性特征,在混合物中产生相分离,胆固醇主要与具有低相变温度的成分相互作用,胆固醇对某些脂质的作用大于另一些脂质的机制尚未明了。

5.大豆甾醇及其葡萄糖苷

大豆甾醇葡萄糖苷(SG)是从经提炼豆油的大豆残渣中分离出来的甾醇葡萄糖苷的混合物,SG主要是由β-谷甾醇(β-sitosterol 3-β-D-glucoside)、菜油甾醇(campesterol β-D-glucoside)、豆甾醇(stigmasterol β-D-glucoside)及菜籽甾醇(brassicasterol β-D-glucoside)的D-葡萄糖苷组成的。大豆甾醇(sovbean sterol,SS)是SG去葡萄糖残基的水解产物。SS与Ch的结构相似,SS能提高脂质体膜的稳定性,其膜的稳定性作用大于Ch;SG能提高脂质体的肝脏靶向性。SS、SG为纯天然产物,较安全,来源丰富,价格便宜。

6.非磷脂

1989年,Micro-Vcsicular System(MVS)公司发明了一种称为novasome的新型脂质体,其脂双层主要成分为聚氧乙烯脂肪醇醚类的表面活性剂,商品名为苄泽(brij)。由于是非磷脂(non-phospholipid)组成的脂质体,统称为非磷脂脂质体(non-phospholipsomes),组成非磷脂脂质体的表面活性剂称为非磷脂。第二节 脂质体分类

脂质体的粒径介于20nm到几微米之间,其膜厚度约为5nm。纽约科学委员会(The New York Academy of Science)在1977年根据脂质的粒径和脂质膜层数将脂质体分为小单层脂质体(small unilamellar vesicles,SUV)、大单层脂质体(large unilamellar vesicles,LUV)、多层脂质体(multilamellar large vesicles,MLV)[7]三类。目前,其定义的内涵业已有所拓展。一、按脂质体的结构类型分类

1.单层脂质体

单层脂质体(unilamellar vesicles)是由一层双分子脂质膜形成的囊泡,又分为小单层脂质体(small unilamellar vesicles,SUV)和大单层脂质体(large unilamellar vesicles,LUV)。

SUV的最小直径约为20nm。由于水溶液中的离子强度和膜的脂质组成不同,最低限度略有差异。由于脂质体的粒径小,包封容积(每摩尔脂质形成的囊泡中包裹的水相体积,单位为L/mol或μl/μmol)相对较低;而且小单层脂质体的平均直径小于50nm,与其他类型脂质体的区别在于其膜的高曲率及其形成的高张力。用蛋卵磷脂以超声波法制备的脂质体可能是目前最小的单层脂质体,平均粒径为23nm,其双分子层膜外面一层的脂质大约是内层脂质的两倍。脂质双分子层的体积大约是内部水相体积的4.5倍。

由于小单层脂质体上述的这些性质,以其作为膜模型来讨论尚有一定的局限性。脂质体的变形性导致膜的亚稳态,使膜有相互融合的趋势、与大分子相互作用的趋势,同时,膜对亲水分子的通透性较高。单室脂质体内部水相体积很小的直接结果是对水溶性分子的包封率低,而且小的直径,造成脂质在膜内外的分布不均匀,酰基链暴露部分较多,易发生脂质的融合和聚集,因而作为药物载体受到限制。然而,作为药物载体,体积较小的单层脂质体具有较好的组织器官分布优势。体积大的脂质体注射进入体内后,通常被肝脏、脾脏等器官摄取,器官中的毛细血管内皮呈网状(网状内皮系统),内皮细胞间有100~1000nm的孔,小单层脂质体可以部分地从毛细血管中穿过或从其他器官的内皮细胞间隙通过,进入周围组织中。而且,由于SUV的粒径小,网状内皮系统(RES)的捕获相对较少,一定程度上会延长脂质体在体内的循环时间。

LUV的直径一般大于100nm,LUV与SUV相比,对水溶性药物的包封率高,包封容积大。直径大,几乎没有膜张力,因此,显示出较高的储藏稳定性。采取适当的制备方法,可以制得粒径均匀的脂质体,加之只有一层双分子层,使大单室脂质体成为生物膜的合适模型。内部水相与脂相相比,具有较高的体积比,其对水溶性药物的包封总量[8]也较脂溶性药物的比例高。

2.多层脂质体

多层脂质体(multilamellar large vesicles,MLV)是双分子脂质膜与水交替形成的多层结构的囊泡,为洋葱结构,一般由5层或更多层组成,仅仅由较少层数的同心板组成的囊泡(2~4层的多层脂质体)又称为寡层脂质体(oligo-lamellar vesicles,OLVs)。MLV的直径一般为100nm~5μm,包封容积相对较低(1~4L/mol)。

3.多囊脂质体[9]

1983年,研究者用复乳法制备了一种不同于传统脂质体结构的新型脂质体,命名为多囊脂质体(multivescular liposomes,MVL)。制备多囊脂质体的膜材中除了传统的磷脂和胆固醇外,还需添加中性脂材,如三油酸甘油酯。多囊脂质体由许多非同心囊泡构成,每个囊泡中包裹着被装载药物的水溶液。这些不连续的囊泡被连续的脂质双分子磷脂膜所分隔,具有更多的包封容积。在这些多囊脂质体中,被包裹的药物水溶液的体积占95%。多囊脂质体典型的粒径范围为5~50μm,比传统的单层脂质体和多层脂质体的粒径大。多囊脂质体适用于包裹水溶性物质,其载药量比传统的单层脂质体和多层脂质体要高得多。多囊脂质体具有缓释作用。单层脂质体和多层脂质体都为同心囊结构,膜一旦破裂,药物即漏出;而多囊脂质体(MVL)具有不连续的药物溶液囊泡,这些囊泡被连续的非同心的类脂双分子磷脂膜所分隔,当某个囊泡破裂时,药物只从破裂囊泡释出,完整的[10]囊泡仍然可以保持原状,因而有很好的缓释效应。Katre等运用复乳法制备蛋白质和多肽类药物(如胰岛素等)的多囊脂质体,结果显示,用该法制备的蛋白多肽类药物的多囊脂质体具有高的载药量和高的包封率,而且在制备过程中对药物性质的影响很小;在人血浆中的释药行为显示这些处方可以缓释几天甚至几个星期,且释药速率可以调节,体内药动学实验结果也显示有明显的缓释效果。多囊脂质体制剂的给药方式多采用肌内注射、脑硬脂膜外给药等。[11,12]二、按脂质体荷电性分类

磷脂头部基团带有不同的电荷,带正电荷的脂质形成的脂质体为正电荷脂质体或阳离子脂质体;带负电荷的脂质形成的脂质体为负电荷脂质体或阴离子脂质体;不带电荷的脂质形成的脂质体称为中性脂质体。如PC不带电荷,PI、PG、PS、PA和心磷脂带负电荷,没有天然的带正电荷的磷脂。三、按给药途径分类

脂质体按照给药途径可分为以下类型:(1)静脉给药脂质体;(2)口服给药脂质体;(3)肺部吸入给药脂质体;(4)眼部用药脂质体;(5)黏膜给药脂质体;(6)外用脂质体、经皮给药脂质体;(7)肌注和关节腔、脊髓腔、肿瘤内等局部注射用脂质体。

另外,还可按用途分为以下几类:

①聚合膜脂质体 将具有聚合能力的官能团组入到类脂分子中作为单体以制备脂质体,然后在脂质体中使类脂分子聚合,发生这种聚合反应后的脂质体称之为聚合膜脂质体(polymerized liposomes)。这类脂质体膜的稳定性好,且有希望利用此膜制备控释脂质体和长循环脂质体(long-circulating liposomes)。

②气雾化脂质体 利用气雾剂结构装置的特点,将有机相(类脂)和水相分成两室,药物溶于有机相或水相。给药时,阀门装置使定量的有机相及水相在加压下在混合室中有机混合,最后产生的乳剂抛射到空气中成为气雾剂,包封率高达70%。用于治疗呼吸窘迫综合征有特别显著的效果。

③长循环脂质体 在制备脂质体时加入PEG等,以减少网状内皮系统的摄取,延长脂质体在体内的循环时间,以便脂质体在肝脏等以外的部位发挥作用。

④其他 静脉滴注脂质体,口服给药脂质体,眼科用药脂质体,黏膜给药脂质体,外用脂质体,肌注和关节腔、脊髓腔、肿瘤内等局部注射用脂质体,免疫诊断用脂质体,基因工程、生物工程用脂质体以及农药、化妆品用脂质体和仪器记录纸用脂质体等,不一一赘述。四、按脂质体性能分类

1.普通脂质体

普通脂质体是指未经任何修饰的脂质体,主要成分为磷脂和胆固醇,其包裹药物注入体内后主要集中在肝、脾、肺、淋巴结、骨髓等网状内皮系统(RES)丰富的部位,而且在炎症、感染和某些实体瘤部位亦有较多聚集,具有被动靶向性。普通脂质体体内行为主要受4种因素的影响:磷脂组成及含量、胆固醇含量、粒径大小、表面电荷。因此,通过筛选和优化脂质体处方,可以作为不同抗肿瘤药物的载体,使药物在血液中的浓度较低,而在肿瘤病变部位有较高的浓度,达到提高抗肿瘤作用、降低毒性及保护敏感组织免遭药物的毒性损害。

普通脂质体作为药物载体,尽管具有以上优点,但仍存在靶向分布不理想、稳定性欠佳等缺点,因此限制了脂质体在肿瘤化疗中的应用。为了使脂质体专一作用于靶细胞并提高其稳定性,人们开始研究经过修饰的新型脂质体,主要有长循环脂质体、免疫脂质体、温度敏感脂质体和pH敏感脂质体等。

2.长循环脂质体

普通脂质体包裹药物能减少药物毒性,但在许多时候会使药物分子失去生物活性,因而虽然降低了药物毒性,但是严重影响其疗效。一些学者甚至认为肿瘤治疗中不能应用普通脂质体。但研究证实较小、稳定的脂质体制剂对不同的肿瘤均有效。尽管如此,为了提高抗肿瘤药物的疗效,克服普通脂质体容易吸附血浆蛋白及在网状内皮系统(RES)丰富的肝、脾等器官被较快速清除的不足,人们对普通脂质体进行修饰得到了长循环脂质体。长循环脂质体是指含有神经节苷脂(GM-1)或聚乙二醇衍生物等能延长脂质体体内循环时间的成分的脂[13]质体,也叫做隐形脂质体(stealth liposomes)。

长循环脂质体延长药物疗效的关键在于延长了血循环时间,目前,长循环脂质体多为PEG及其衍生物修饰的脂质体(PEG化脂质体)。PEG化脂质体延长血循环时间的机制目前还不完全清楚,初步认为有以下两种因素。

①立体位阻假说 PEG及其衍生物在脂质体表面呈部分延展的构象。PEG5000能产生约2nm厚度的立体位阻层,PEG1900能产生6nm厚度的立体位阻层。这一立体位阻层犹如一“刷子”,将靠近的大分子或脂蛋白复合物推离脂质体,从而减弱血中各种成分的作用,特别是血浆蛋白的调理作用,以及随后的RES摄取作用,同时,脂蛋白的[14]交换、磷脂酶的水解等均受到有效抑制。

②提高膜表面亲水性 PEG及其衍生物有很长的极性基团,能提高脂质体表面的亲水性,从而提高了单核吞噬细胞系统(MPS)对其吸收破坏作用的能垒,有效阻止了脂质体表面与血白蛋白的调理作用,并降低了脂质体与MPS的亲和作用。

一般认为,上述两种因素同时存在,共同作用,使PEG化脂质体成为一种长效脂质体。

由于PEG层的存在,脂质体的体内外稳定性有了很大的改变,其[15~17]特点主要有:减弱脂质体长期储存的聚集,增加再分散性;延长了在体循环中的时间,提高了半衰期,从而可使脂质体有充分的时间能够被肿瘤组织和炎症部位所充分吸收;可减少被MPS摄取的速率和程度,并降低对这个主要宿主防御系统的不良反应;具有剂量非依赖性,即具有线性药动学特性;稳定性与胆固醇无关(胆固醇能降低双分子膜的流动性,提高普通脂质体的稳定性,而PEG化脂质体的体内循环时间与胆固醇含量无关)。

3.pH敏感脂质体

pH敏感脂质体(pH-sensitive liposomes)是一种对pH敏感的脂质体,其结构中的脂质双分子层的稳定性随环境pH值的变化而变化,同时也可称其为酸敏脂质体。在肿瘤间质液、局部缺血区域以及被感染或有炎症的区域,其pH值比周围正常组织明显偏低,出现异常酸化现象,基于病变组织生理环境pH值的改变,研究者开发了pH敏感脂质体。

目前研究的pH敏感脂质体主要集中于两大系统,第一大系统是采用pH敏感性类脂组成的,第二大系统则是采用pH敏感性的聚电解质结合在脂质体的表面而形成的。pH敏感脂质体在pH=7.4的中性环境时结构稳定,而在pH值较低的酸性环境下,可使脂肪酸羧基质子化,进而引起六方晶相的形成,促使其膜相互融合来释放药物。在细胞内酸性条件下,即pH值由中性降到酸性的时候,pH敏感脂质体膜的结构变成疏松的六方晶相,脂质体和溶酶体膜/核内体膜相互快速融合,将膜吸附、膜嵌入或者包封的物质输送到主动靶向的病变组织[18,19](见图1-3)。由此可见,pH敏感脂质体不仅能够在一定程度上减少溶酶体中的酶对药物的降解,还能使内容物的稳定性和摄取量提高,将药物有效地转运到胞质及病变组织中。[16]图1-3 第一类pH敏感脂质体的释药原理

而第二类pH敏感脂质体即具有聚电解质如聚乙基丙烯醇(poly ethyl allyl alcohol,PEAA)等的脂质体,当pH值发生变化时,这种连接于双分子层上的聚电解质链的构象也将发生变化,从而引发脂质双[20]分子层结构重排,继而将内容物快速并定量地释放出来(见图1-4)。图1-4 第二类pH敏感脂质体的释药原理

pH敏感脂质体的构建主要有以下几个类型。(1)pH敏感性化合物与脑磷脂组成的pH敏感脂质体

主要由pH敏感性化合物以及不饱和脑磷脂(phosphatidyl ethanolamine,PE)组成。其中常用于制备的不饱和脑磷脂是二油酰磷脂酰乙醇胺(dioleoyl phosphatidyl ethanolamine,DOPE)。pH敏感脂质化合物的亲水部分含有pH敏感性基团,这些基团多含有羧基,如油酸(oleicacid,OA)、胆固醇半琥珀酸酯(cholesteryl hemisuccinate,CHEMS)和棕榈酰同型半胱氨酸(N-Palmitoyl homocysteine,PHC)等。不饱和脑磷脂为圆锥形,头小身大(即亲水端小亲油端大),而pH敏感脂质化合物的羧酸基在中性条件下为倒圆锥形,头大身小(即亲水端大亲油端小),两者互补形成了脂质体双层膜并稳定地存在于中性环境中。当pH值降低为酸性时,羧酸基将会发生质子化,水端体积将会相对减小,于是在立体构象上不能与不饱和脑磷脂互补,从而导致脂质体不稳定。各种不同的pH敏感的脂质体可以通过调节脂质的组成比例或者改变膜材种类而获得。(2)pH敏感性蛋白与多肽修饰的脂质体

将融合肽或者融合蛋白插入磷脂双层是pH敏感脂质体的另一种制备方法。病毒膜上有一种特殊的蛋白质,使其能以融合的方式进入靶细胞,这种蛋白质在酸性环境下结构发生改变而活化。基于病毒蛋白的原理,用pH敏感性蛋白与多肽修饰脂质体,在pH=7.4时,此类pH敏感性蛋白或者多肽将不会活化;在pH降低为酸性时,此时的pH敏感性蛋白或者多肽的结构将会随之发生改变,促进脂质体膜和细胞膜的相互融合,使此方法构建的pH敏感脂质体中的内容物被释放。(3)pH敏感性高分子材料修饰的脂质体

pH敏感性高分子材料可以用来构建pH敏感脂质体,主要分为含有氨基和含有羧酸基的高分子材料两类。常通过将pH敏感性高分子材料修饰在脂质体外表面或者镶嵌在脂质体双层膜内而得到pH敏感脂质体,这类材料制得的脂质体的融合性能和pH敏感性都较高。具有氨基的高分子材料如聚组氨酸和聚赖氨酸需要与负电荷脂质体相融合才能构建pH敏感脂质体。将羧酸基和亲油基团引入聚乙二醇高分子修饰在脂质体外表面也可制成pH敏感脂质体。

有学者通过高分子插入的方法,采用被脂肪酰胺修饰的聚2-乙基丙烯酸pH敏感性高分子材料修饰而得到pH敏感脂质体,并对制成的pH敏感脂质体的释药性能进行实验。结果,当pH值为中性时较稳定,当pH=5时,80%荧光钙黄绿素从脂质体中释放,由此证明此方法所构建的pH敏感脂质体的pH敏感性较灵敏且具有较高的融合性。采用pH敏感高分子材料修饰的脂质体制备方法可控性较好,释药性能良[20]好且简便,将成为pH敏感脂质体研究中的重点。随着近年来生物技术的不断发展,基因、核酸、多肽、蛋白质等大分子越来越多地被运用于疾病的治疗中,而pH敏感脂质体作为其良好的载体无疑将成为药物制剂研究领域的重点。然而,pH敏感脂质体的研究开发等方面还有很多待解决的问题,如靶向性、包封率和稳定性等。

4.热敏脂质体

在研究的各种新型脂质体中,热敏脂质体(thermo-sensitive liposome,TSL)又称为温度敏感脂质体,是一个很有发展前途的分支,它有效利用了脂质体和热疗的双重优势来提高治疗效果,降低毒[21]副作用。自从Yatvin于1978年在“Science”上首次发表有关DPPC脂质体的温度敏感作用和将其作为热靶向药物载体的可能性以来,热敏脂质体一直是脂质体靶向研究领域的一个热点,并且从一开始它就和肿瘤热疗结合起来。应用温度敏感脂质体载药结合病变部位升温来实现药物的靶向投递成为一种全新的脂质体靶向策略。[20]

热敏脂质体的释药原理是在正常的体温下,脂质体膜呈致密排列的胶晶态,亲水性药物很难透过脂质体膜而扩散出来。当脂质体随血液循环经过被加热的靶器官时,局部的高温使磷脂分子运动加强,脂质体膜的结构发生变化,原来排列整齐致密的胶晶态磷脂双分子层在较高温度下变成疏松混乱的液晶态,膜的流动性也增大,这种结构的变化导致脂质体膜的通透性发生改变,脂质体内部包封的药物借助于跨膜浓度梯度而大量扩散到靶器官中,在靶部位形成较高的药物浓度,对周围的肿瘤细胞产生较强的杀伤作用,从而达到局部化疗的作用;而偏出相变温度时,药物释放则缓慢。因此,根据这个原理用相变温度较低的类脂制备的脂质体,在未加热的器官中药物浓度比较低,对正常细胞产生的杀伤作用很小,使化疗药物所致的恶心、呕吐等副作用明显降低,减轻了病人的痛苦,增加了用药的顺应性;而当机体全身或局部温度升高到41~42℃时,就可以引起脂质体迅速释放内含药物,可大大提高递送到肿瘤的药量,减少全身副作用,提高局部治疗效果。

热敏脂质体主要借助于不同温度时脂质体膜结构的变化来调节药物的释放,油溶性药物的跨膜扩散受脂质体膜结构变化的影响较大,因而只有水溶性或两亲性药物才适合于制备热敏脂质体。同时,最好选择适应证为能够进行热疗的各种肿瘤且对热稳定的药物来制备热敏脂质体。如果该药物与热疗有协同作用,则局部化疗与热疗结合,效果会更好。目前,受热疗设备及技术的限制,热疗主要用于消化道、呼吸道等自然腔道中的各种实体瘤和浅表瘤。

如何评价脂质体的热敏性是研究过程中的一个关键问题。常用的评价方法有差示扫描量热法(DSC)和热敏释放百分率等。差示扫描量热法通过分析各样品中的DSC曲线来考察热敏脂质体被加热时相转变的情况,该结果可以对脂质体药物的释放随温度的升高而增加的现象做出理论解释。而热敏释放百分率评价方法则是采用透析法或低压超滤、离心超滤等技术测定不同温度下脂质体的药物释放百分率来评价其热敏性的优劣。两者相比,后者更直观,且无需特殊设备。[22,23]

热敏脂质体也存在着一定的局限性:①热敏脂质体中的药物释放与粒径、膜材及药物等有关,大单层脂质体(LUV)、小单层脂质体(SUV)及多层脂质体(MLV)亦具有不同的相变温度,一般SUV的相变温度低,可能是高度弯曲的脂质双层张力较大的结果;②温度可以调节热敏脂质体的释药情况,但其靶向性较弱,难以躲避单核吞噬系统的作用;③局部高温虽可直接杀伤肿瘤细胞,但加热时间过长也可造成正常组织损伤。

磁性热敏脂质体是将磁性材料、药物包封于热敏脂质体中制成的一类脂质体。脂质体作为药物载体,能降低药物毒性,保护被包封药物,具有良好的天然的靶向性和通透性。当达到相变温度时,脂质体膜可以发生凝胶相和液晶相的转变,膜的流动性和通透性迅速增加,脂质体包封的药物快速渗漏或释放于周围环境中。磁性热敏脂质体在外磁场的作用下靶向分布到病变部位,它包含有磁性材料,磁性材料能强烈吸收电磁波能量,并且将吸收的外加电磁波能量高效地转化成热能,使磁性热敏脂质体的温度很快上升至相变温度,只要脂质体的相变温度合适(42℃左右),药物释放就可以通过局部加热的方式来控制,在肿瘤组织上发挥药效作用而对正常组织不造成热损伤。磁性热敏脂质体在肿瘤热化疗作用中具有广阔的应用前景。据研究,磁性热敏脂质体仍存在易于被网状内皮系统吞噬以及没有特异的细胞靶向性的缺点,因此,若能降低网状内皮系统对磁性热敏脂质体的识别和摄取,增加药物在细胞表面的浓度,进一步增加靶细胞对药物的摄取,而不降低磁性热敏脂质体的热敏性,磁性热敏脂质体可望成为一种理想的磁靶向给药系统,为肿瘤患者带来新的福音。

目前关于热敏脂质体的各类制剂仍未能应用于临床,主要原因有[24]:①当前的热敏脂质体膜材均以合成磷脂为主,价格比较昂贵,开发出天然磷脂为膜材的热敏脂质体可望解决此问题;②如何提高药物的包封率及体外稳定性,以制备适合临床使用的剂型;③提高药物释放的温度依赖性、加热局部的温度控制及疗效判定标准等都有待深入研究。随着热敏脂质体作为药物载体研究和生产工艺研究的深入,热敏脂质体终有一天会走出实验室,服务于临床,使其成为临床治疗的重要手段。

5.主动靶向脂质体

脂质体可将药物转运到靶组织,提高治疗指数,降低不良反应,但易被网状内皮系统的巨噬细胞吞噬而被迅速清除,难以达到靶组织,且其与靶细胞结合亲和力弱,靶组织中沉积量少,而主动靶向脂质体可提高药物的靶向性和与靶组织的结合亲和力,增加药物在靶组织中的沉积量。脂质体药物本身无特异靶向性,其主动靶向是指在脂质体双层装上抗体、糖残基、激素、受体配体等特异性归巢装置(homingdevices),使其靶向到特异性组织,或是通过改变脂质双层的磷脂组成,使脂质体在某些物理化学条件下不稳定,从而在特定的靶器官释放出包被物而产生作用。主动靶向脂质体相对于被动靶向脂质体的选择特异性强,把脂质体的病灶和器官靶向提高到了细胞水平,理论上可实现体内控释、选择性杀灭病变细胞,是提高疗效、降[25]低毒性的最佳药剂学方向。(1)免疫脂质体

主动靶向脂质体对靶细胞分子水平上的识别能力,取决于其表面所连接识别分子的结合特异性。免疫脂质体是指将单克隆抗体或者基因抗体共价结合到载药的脂质体上,依赖抗体与靶细胞表面的抗原或者受体的识别作用,将药物输送到特定的部位,减少用药剂量,降低不良反应,实现靶向治疗的目的。作为一种新型的药物载体,免疫脂质体表现出了很多优势,如:对肿瘤靶细胞的选择性杀伤,与游离药物和单纯脂质体输送药物相比,可以在病灶处达到较高的药物浓度,同时减少了药物在其他部位的扩散,因此,在增强药效的情况下还降低了各种毒副反应发生的概率。抗体或配体可以直接连接在脂质体表面,也可连接在修饰脂质体的PEG末端,而后者被证明所需抗体量较少(每个脂质体的PEG末端可连接10220个单抗分子),且更容易到达靶位。

免疫脂质体在药物输送方面大概经历了3个阶段:第一阶段是直接把抗体连接到脂质体的脂膜上,但当进入体内后会很快被免疫细胞作为异物吞噬掉,不能够到达病灶;第二阶段是在脂质体表面连接上一些亲水性大分子如聚乙二醇(PEG),降低抗原性,延长药物在体内的循环时间,但是由于这些大分子对脂质体表面抗体会起到屏蔽作用,也就降低了给药的靶向性;第三阶段是在前一阶段的基础上,将抗体连接到PEG等大分子的末端,不仅降低了脂质体被清除的可能,而且不会影响抗体的寻靶作用。根据靶向给药的原理不同,可将免疫[26]脂质体分为抗体介导与受体介导两大类。

1)抗体介导型免疫脂质体

抗体介导型免疫脂质体主要利用的是抗原与抗体的特异性免疫反应,根据病灶区过量表达的某种蛋白质,寻找其对应的单抗连接到脂质体上,实现靶向给药的目的。目前,抗体主要分为单克隆抗体和多克隆抗体,由于单抗对抗原识别的专一性,因此,使用更加广泛。随着生物技术改革的不断深入,如今可应用的单抗已经达到150种左右,且与人类自身抗体的同源性也在不断提高,为新型药物载体免疫脂质体的研究奠定了基础。近年来,国内外学者对免疫脂质体靶向于肿瘤细胞进行了大量的实验研究。由于外源型抗体在人体内仍属于异物,所以持续使用该类药物时仍然会引起患者的免疫反应。研究证明,抗体的抗原结合片段(fragment of antigen binding,Fab)产生的抗原性要低于完整的抗体,且抗体部分片段的性质更加容易控制,比完整抗体更容易进行优化,因此是进行靶向免疫脂质体修饰的不错选择。抗体的优点是载药量大,体内滞留时间长,又有专一靶向性,是当前受重视的释药系统。单抗的引进使得正电荷脂质体的靶向选择性和基因表达效率都有了显著提高,且业已成熟的人源化单克隆抗体技术可[27~29]以减轻单抗的免疫活性,推进了免疫脂质体的研究进展。

为了实现脂质体更高的靶向效率,通常会在其表面修饰识别基团和特定的靶细胞相作用,从而促进脂质体或者药物内化,达到“主动靶向”的效果。然而常常事与愿违,常用配体的受体都不只在一种细胞上表达,这也就意味着在脂质体长循环过程中,不仅会在靶细胞处积累,也有可能在其他非靶细胞处(off-target cells)积累并造成伤害。单靶头修饰的主动靶向载体也存在一些问题,如受体下调造成靶向效率下降。为了提高靶向效率,人们又对原先的单一基团修饰的脂质体进行了改进,采用两种不同类型的基团修饰主动靶向的脂质体。

两种抗体介导的双靶向免疫脂质体:用两种不同的单抗对脂质体进行修饰,可以在药物输送过程中起到协同靶向作用,增加脂质体对病灶细胞的特异性识别能力和药物输送能力。脂质体上连接上两种抗体后,至少会与细胞表面两种受体发生特异性免疫反应,间接地增加了受体的密度,从而更好地发挥靶向作用。有实验证明,双靶向免疫脂质体与受体的结合能力要明显好于分别由这两种抗体修饰的脂质体混合物,并表现出加和性或协同作用。

此外,除了关注修饰配体本身之外,对于脂质体亲水护盾材料的选择也会在PEG之外有更多可能。如透明质酸(HA)就是具有亲水性的同时又具有靶向性,并且很容易水解,是一种理想的长循环保护材料。再如泊洛沙姆,除了本身的亲水-疏水-亲水三嵌段结构之外,还具有一定的对抗多样耐药性的作用,所以也是一种可以发展的多功能的亲水护盾。而且未来会有更多的人工合成的多功能聚合物出现,提供更优质的修饰配体连结材料和脂质体长循环亲水护盾。

人们期待今后双重修饰的主动靶向脂质体的发展分为宏观和微观[30~32]两个方向。宏观上,脂质体在体内长循环过程的控制,一方面,配体连接在亲水大分子末端再插入脂质体,这在一定程度上降低了亲水大分子的保护作用,所以需要更好地把握修饰配体的量来实现亲水护盾和靶向结合之间的平衡;另一方面,脂质体在长循环过程中在非靶细胞处的积累可能会带来一定的副作用,如穿越血脑屏障的困难使得脂质体在外周器官中有着大量的积累,所以需要更精准地控制其集中到目标区域。微观上,对于脂质体和靶细胞结合时的具体细节的掌握将能够帮助人们设计出更加理想的载药体系。如靶向结合时脂质体和细胞膜的流动性影响,修饰配体之间和配体受体之间的相互作用,靶向结合在生物环境下如血流条件下对力的对抗,靶向结合的稳定性,脂质体亲水层对于药物释放的影响等,都值得进一步研究。如在低速条件下,双重修饰的微型囊泡和单一修饰的微型囊泡的黏附能力没有太大区别,而在高速条件下,双重修饰的囊泡尽管也有减少,但明显比单一修饰的囊泡的结合能力要好。人们期待着未来更多的修饰配体的发现和应用,期待着这些配体以更加巧妙的搭配组合和共同作用不会引起在血流中的清除,增加血流中的稳定性,可以很好地接近靶点,可以精准靶向和内化等,也期待更深入的生物技术的发展,这些都将帮助人们建立更加新颖的靶向载药体系。

2)受体介导的脂质体

受体介导的主动靶向脂质体借助受体与配基的特异性相互作用可将配基标记的脂质体靶向到含有配基特异性受体的器官组织或细胞,同时,受体与配基结合可促使脂质体内化进入细胞内。由于肿瘤细胞表面所含的受体种类和数目都远远高于正常细胞,所以近年来研究者已经研制出大量不同类型的受体介导脂质体靶向于肿瘤细胞的靶向脂质体。大致可分为两类:①蛋白质和多肽修饰的脂质体。蛋白质和多肽对于各种不同细胞膜受体的选择性高且亲和力强。体外试验结果证明,铁传递蛋白可成为一种配体靶向脂质体的理想配体。②酸修饰的脂质体。处于分裂期的肿瘤细胞分泌较正常细胞过量的叶酸受体,如叶酸修饰的脂质体通过受体-配体间的结合就可以靶向到肿瘤细胞。

大量的研究证明,主动靶向脂质体与传统脂质体相比,可明显增强药物对靶细胞的治疗效果。并且由于长循环脂质体的不断发展,目前主动靶向脂质体种类繁多,且新设计的主动靶向脂质体可以同时利用多种靶功能,各种主动靶向分子都与长循环分子结合,修饰脂质体,这样可使主动靶向脂质体更好地靶向于靶细胞,这些都将为靶向脂质体作为载体的应用展现更广阔的前景。但是,随着研究的深入,该方法表现出的一些问题也亟待解决,如通过受体介导的内吞作用将药物转运到细胞内后,药物被溶酶体所分解,从而不能起到预期的治疗效果;修饰脂质体所用的抗体一般多为鼠单克隆抗体,仍与人类自身抗体有一定的区别,所以长期用药仍会产生一定的副反应,所以合成纯的人源化单克隆抗体也是当务之急;此类药物在体内的半衰期短及肝毒性大等不足尚未克服。因此,期待通过科研工作者的大量研究,开发出更好的主动靶向给药系统,从而为抗肿瘤治疗提供更有效的临床[33]用药途径。(2)糖基修饰的脂质体

近几年,糖类对靶向给药载体的修饰受到研究人员的关注。药物载体经过糖类及其复合物修饰进入体内后,具有干扰糖蛋白之间相互作用的能力,能够阻止细胞-细胞识别和吸附过程,是改变脂质体组织分布的一种新方法,有望实现真正意义上的恶变组织器官主动靶向。在脂质体双分子层中掺入结合天然或人工合成的多糖或糖脂后,成为多糖(糖脂)被复的脂质体,又称掺入糖基脂质体。文献报道可以修饰脂质体的糖类:半乳糖、壳聚糖、甘露聚糖、胶淀粉、支链淀粉和葡萄聚糖等。可作为掺入糖基的物质有唾液糖蛋白、N-十八酰二氢乳糖脑苷、神经节苷岩藻糖、半乳糖、甘露(聚)糖衍生物、右旋[34]糖苷、支链淀糖、出芽短梗孢糖(CHP)等。

这类不同糖基可改变脂质体的组织分布。如表面带有半乳糖基的脂质体为肝实质细胞所摄取,带甘露糖残基的脂质体为K细胞所摄取,CHP被复的脂质体在血液中不易被吞噬细胞吞噬等。为使药物具有靶向肝细胞表面的作用,对脂质体表面进行糖基化修饰,可使脂质体很好地靶向于靶细胞,此种方法对于肿瘤靶向给药具有很好的发展前景。第三节 脂质体的理化性质一、相变温度

脂质体膜的物理性质与介质温度有密切关系。当升高温度时,脂质双分子层中酰基侧链从有序排列变为无序排列,这种变化引起脂膜的物理性质发生一系列变化,可由胶晶态变为液晶态。此时,膜的横切面增加,双分子层厚度减小,膜流动性增加。这种转变时的温度称为相变温度(phase transition temperature,T)。所有磷脂都具有特c定的T值,这依赖于极性基团的性质、酰基链的长度和不饱和度。一c般酰基侧链越长或增加链的饱和度,相变温度愈高,反之,链越短或饱和度越低,则相变温度愈低。如二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱的相变温度为24℃,而二棕榈酰磷脂酰胆碱及二硬脂酰磷脂酰胆碱的相变温度则分别为41℃和58℃。在相变温度以下时,由于磷脂分子的脂肪酰链为全反式构象,排列紧密,膜刚性和膜厚度都增加,膜结构处于胶晶态;当在相变温度以上时,由于脂肪酰链的伸缩、弯曲及外纽现象和侧相移动,膜结构处于流体态和液晶态;当磷脂发生相变时,可有液态、液晶态和胶晶态共存,出现相分离,使膜的流动性增加,易导致内容物的泄露。

相变温度可借助差示扫描量热法(differential scanning calorimertry)、电子自旋共振光谱(electron spin resonance,简称ESR)等测量脂膜的相变温度,脂质体膜的相变温度取决于组成磷脂的种类,一般酰基侧链越长相变温度越高,反之,链短则相变温度亦低,如二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱的相变温度为24℃,而二棕榈酰磷脂酰胆碱及二硬脂酰磷脂酰胆碱则分别为41℃和58℃。膜的流动性是脂质体的一个重要物理性质,在相变温度时膜的流动性增加,被包裹在脂质体内的药物具有最大释放速率,因而膜的流动性直接影响脂质体的稳定性。胆固醇具有调节膜流动性的作用,在脂质体膜中加入50%(质量分数)胆固醇可使脂质体膜相变消失,胆固醇一般被称为“流动性缓冲剂”(fluidity buffer),因在低于相变温度时,磷脂中加胆固醇则可使膜减少有序排列而增加膜的流动性,高于相变温度时,加胆固醇则可增加膜的有序排列而减少膜的流动性。二、膜的通透性

脂质体膜是半通透性膜,不同离子穿膜和分子扩散过膜的速率有极大的不同。对于在水溶液和有机溶液中溶解度都非常高的分子,磷脂膜是一种非常弱的屏障。极性溶液如葡萄糖和高分子化合物通过膜非常慢,中性电荷的小分子如水和尿素能很快扩散,而带电荷的离子的行为有很大差别,质子和羟基离子穿过膜非常快,可能是由于水分子间氢键结合的结果,钠离子和钾离子跨膜则非常慢。随着磷脂脂肪酸链不饱和度的增加,钠离子的通透性下降,而葡萄糖分子的通透性稍有增加。若增加磷脂脂肪酸链的长度,由于膜的厚度增加,所有物质的通透性都将有所下降。在相变温度时,质子的通透性增加,并随温度的升高而进一步提高,相反,钠离子和大部分物质在相变温度时的通透性最大。

因为磷脂膜的半渗透性,膜两侧的物质浓度的不同会产生渗透压。当脂质体包裹较高浓度的物质,而该物质在外相的浓度较低时,由于水分子的渗入而引起脂质体的膨胀,扩大了相邻脂质分子间的空间,磷脂膜的面积也随之增大。在这种情况下,那些包裹在脂质体内的分子量较小的物质的渗漏就会增加,有时渗透压还可能导致磷脂膜的破裂。三、膜的流动性

膜的流动性是脂质体的一个重要物理性质,在相变温度时,膜的流动性增加,被包裹在脂质体内的药物具有最大释放速率,因而膜的流动性直接影响脂质体的稳定性。胆固醇具有调节膜流动性的作用,在脂质体膜中加入50%(质量分数)胆固醇可使脂质体膜相变消失,胆固醇作为“流动性缓冲剂”,可在高于相变温度时增加膜的有序排列而减少膜的流动性。

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