Advanced Healthcare Materials: 超临界流体技术制备多孔高分子微球用于胰岛素递送

肺部给药系统是指把药物送达到机体肺部吸收,进而产生局部或者全身疾病治疗作用的给药系统。如何通过肺部吸入实现胰岛素的体内给药为糖尿病治疗提供了研究新方向。早期应用于肺部给药的干粉制剂多采用药物微细化后直接肺部给药进行疾病治疗,但是通常需要加入渗透促进剂来增强药物治疗效果。微细化药物直接进行肺部吸入给药存在一定的问题,主要体现在促进剂生物相容性较差、药物活性不稳定、沉积量小、给药剂量不准确等方面。为了解决上述难题,修饰药物结构并结合治疗需求而制成特定的药物剂型的措施逐渐被采用。其中,制备缓控释制剂的措施成果显著,可实现药物的有效传递及较长时间的稳定释放。目前,脂质体、纳米粒及纳米粒聚集体、普通实心微球及微乳液等常用作干粉吸入剂缓控释载体。其中采用药用高分子材料制备的微球研究最为广泛,究其原因是高分子材料具有良好的生物相容性和可降解性能。传统的实心高分子微球应用于肺部吸入给药,因其空气动力学性质较差而大部分滞留于口咽部,造成较大的药物损失,从而如何提高药物载体的肺内沉积量是实现胰岛素肺部给药的关键问题。

近期,华侨大学生物材料与组织工程研究所陈爱政教授团队和哈佛医学院张宇(Yu Shrike Zhang)教授团队合作利用超临界二氧化碳流体(SC-CO2)技术成功制备了负载胰岛素的聚乳酸多孔微球(INS-PLLA PMs),并探索了它们通过肺部吸入递送系统用于糖尿病的治疗效果。SC-CO2技术制备所得的PLLA PMs具有多孔结构,良好的流动性、雾化性能及空气动力学性能,同时对肺源性细胞无明显细胞毒性。此外,PLLA PMs在肺部给药后对机体炎性反应考察结果显示,给药后炎性相关因子白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-8(IL-8)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达量与阴性对照组相比均无明显差别。另一方面,在肺部吸入后,INS-PLLA PMs能有效地沉积在肺部的上叶和支气管中,并在诱导的糖尿病大鼠模型中表现出显著的降血糖活性;通过肺部吸入给药负载胰岛素的多孔高分子微球可以起到类似于直接注射胰岛素的降血糖效果。研究结果表明,基于超临界流体技术制备的聚乳酸多孔微球可负载胰岛素并有效地通过肺部吸入式给药治疗糖尿病,在蛋白质药物肺部吸入给药等方面具有潜在的应用前景。

研究工作以“Supercritical Fluid‐Assisted Porous Microspheres for Efficient Delivery of Insulin and Inhalation Therapy of Diabetes” 为题发表在Advanced Healthcare Materials doi:10.1002/adhm.201800910)。论文的共同第一作者为华侨大学林晓芬博士和Ranjith Kumar Kankala博士,共同通讯为华侨大学陈爱政教授和哈佛医学院张宇(Yu Shrike Zhang)教授。其中华侨大学部分的研究工作得到国家自然科学基金海峡联合重点项目(U1605225)和面上项目(31570974、31470927)的资助。

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