一種近紅外光響應(yīng)的脂質(zhì)體納米藥物遞送平臺(tái)開發(fā)

近日，常州大學(xué)藥學(xué)院招秀伯教授與蔡志強(qiáng)教授聯(lián)合團(tuán)隊(duì)運(yùn)用微流控技術(shù)開發(fā)了一種近紅外光響應(yīng)的脂質(zhì)體納米藥物遞送平臺(tái)，為抗腫瘤藥物的靶向遞送和大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供了一種新的策略。

該研究成果發(fā)表于國(guó)際期刊《Nanoscale》，招秀伯教授與蔡志強(qiáng)教授為共同通訊，常州大學(xué)藥學(xué)院研究生金毅為第一作者。

安絲菌素P-3（Anamitocin P-3，AP-3）是一種具有高細(xì)胞毒性的疏水抗腫瘤藥物，對(duì)多種癌細(xì)胞系具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性。

在真核細(xì)胞中，AP-3作用于β-微管蛋白在間期和有絲分裂期間抑制微管組裝和染色體分離，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。然而，AP-3的水溶性差，給藥困難。

將AP-3包裹進(jìn)脂質(zhì)體的磷脂雙分子層中可以有效提高其藥物濃度，減輕其對(duì)正常組織的毒性，并能使藥物更容易在腫瘤部位聚集。

盡管脂質(zhì)體制劑具有巨大的潛力，但制造過程中重復(fù)性差、穩(wěn)定性差等問題阻礙了許多有前途的脂質(zhì)體配方從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化為大規(guī)模工業(yè)化的生產(chǎn)。

招秀伯教授先前開發(fā)了一種新型微流控技術(shù)，該技術(shù)可以精確控制脂質(zhì)體、納米顆粒的性質(zhì)（例如尺寸、多分散性和包封率），并顯著提高了生產(chǎn)速度。

該研究使用該微流控技術(shù)制備了包裹安絲菌素P-3的光響應(yīng)熱敏脂質(zhì)體并用于乳腺癌治療。

圖1 微流控技術(shù)制備安絲菌素P-3光響應(yīng)脂質(zhì)體的過程與應(yīng)用

該納米遞送體系的制備過程簡(jiǎn)單來說是將含有AP-3與磷脂的有機(jī)溶液以及ICG水溶液按一定的流速分別同時(shí)注入微流控芯片的兩個(gè)入口，在芯片內(nèi)部組裝成脂質(zhì)體。

該微流控技術(shù)能連續(xù)生產(chǎn)尺寸均一的納米顆粒，單個(gè)芯片最大生產(chǎn)速度可以達(dá)到320 mL/min，通過多個(gè)芯片并聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

生產(chǎn)出來的脂質(zhì)體具有較高的包封率、合理的粒徑與較小的多分散性指數(shù)（0.05）、較好的穩(wěn)定性，并且體外光熱效果顯著（如圖2所示）。

圖2 脂質(zhì)體的形態(tài)學(xué)表征以及體外光熱實(shí)驗(yàn)

該納米遞送平臺(tái)相比起游離藥物，更易被細(xì)胞所攝取。細(xì)胞與AP-3脂質(zhì)體孵育后未見β-微管蛋白聚集。

免疫印跡實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)AP-3影響Akt與Wnt信號(hào)通路中的蛋白表達(dá)，包裹進(jìn)脂質(zhì)體并沒有改變其作用靶點(diǎn)（如圖3所示）。

圖3 體外細(xì)胞攝取效果的驗(yàn)證以及作用機(jī)制的探索

此外，該納米遞送平臺(tái)具有略高于體溫的相變溫度，在正常體溫下藥物釋放緩慢，進(jìn)入細(xì)胞后毒性很小，通過近紅外激光照射后，ICG響應(yīng)并產(chǎn)生熱量使局部溫度升高從而增強(qiáng)了脂質(zhì)膜的流動(dòng)性，大量藥物透膜釋放殺傷癌細(xì)胞（如圖4所示）。

圖4 作用于細(xì)胞后細(xì)胞形態(tài)的研究

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，AP-3光響應(yīng)脂質(zhì)體更易在實(shí)體腫瘤中富集，具有良好的光熱效應(yīng)（如圖5所示），并顯著減少了游離的AP-3對(duì)肝、脾、肺等主要器官的毒性，增強(qiáng)了對(duì)靶部位腫瘤細(xì)胞的殺傷效果（如圖6所示）。

圖5 動(dòng)物體內(nèi)光熱效應(yīng)以及體內(nèi)分布的研究

圖6 在動(dòng)物腫瘤模型中的抗腫瘤效果以及組織學(xué)結(jié)果

雖然安絲菌素具有優(yōu)異的抗癌效果，但目前市場(chǎng)上的安絲菌素藥物較少。安絲菌素脂質(zhì)體還未見報(bào)道。其衍生物被用作抗體藥物偶聯(lián)物赫塞萊（Kadcyla）的“彈頭”部分。

而該研究設(shè)計(jì)了“遙控炸彈”，ICG作為內(nèi)部的“火藥”通過近紅外光觸發(fā)，使光敏脂質(zhì)體解體，釋放AP-3藥物。兩種藥物遞送體系旨在減少藥物的副作用并增強(qiáng)藥效。

該工作使用簡(jiǎn)單安全的材料，首次將AP-3藥物負(fù)載到脂質(zhì)體中，并使用紅外光觸發(fā)藥物釋放，具有良好的生物相容性和安全性。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示其具有優(yōu)異的體內(nèi)抗腫瘤效果。運(yùn)用微流控技術(shù)能夠大批量生產(chǎn)尺寸均一，包封率高的AP-3脂質(zhì)體，使其不僅僅局限于實(shí)驗(yàn)室的研究，在未來更具有產(chǎn)業(yè)化和臨床應(yīng)用前景。





審核編輯：劉清