离子激活的胶凝糖原位凝胶用于长时间眼部给药托法替尼柠檬酸盐：一种治疗干眼症的创新方法

《International Journal of Pharmaceutics》：Ion-activated gellan gum in situ gel for prolonged ocular administration of tofacitinib citrate: An innovative treatment approach for dry eye disease

干眼病治疗新型在位凝胶制剂TFC-ISG开发成功，采用低乙酰化洋车前子胶增强眼部保留，经稳定性测试、剪切稀化特性及药物释放验证，证实其可延长药物驻留时间2倍（AUC0-t提升、Cmax翻倍），抑制TNF-α、IL-1β等炎症介质，修复眼表功能，疗效优于环孢素及透明质酸滴眼液。

　　干眼症（Dry Eye Disease, DED）是全球范围内最常见的眼表疾病之一，其患病率报告在8%至60%之间。这种疾病是一种慢性、多因素的眼表紊乱，主要表现为泪膜稳态的破坏和眼表损伤。DED的根本病理生理机制是一个自我维持的炎症循环，由多种细胞因子的复杂相互作用驱动。当前的一线治疗方法包括人工泪液和抗炎药物，如环孢素A或糖皮质激素。然而，这些方法存在诸多局限性，例如人工泪液的作用效果短暂，抗炎药物起效缓慢（环孢素A需要数周），而长期使用糖皮质激素可能导致严重的副作用，如青光眼和白内障，因此需要频繁使用，从而影响患者的依从性。鉴于此，探索一种能够广泛、快速、高效地抑制与干眼症相关的炎症级联反应的新型治疗策略，已成为眼科领域的重要科学挑战和临床难题。

研究表明，免疫炎症反应是干眼症发生和发展的核心机制。JAK-STAT信号通路作为一种关键的细胞内信号转导机制，参与了多种炎症性疾病的过程。实验表明，抑制JAK-STAT信号通路可以显著减轻炎症反应，从而为干眼症的治疗提供了一种新的思路。作为该通路的特异性抑制剂，JAK抑制剂能够在炎症级联反应的上游“主开关”水平发挥作用，从而展现出显著的临床潜力。

托法替尼柠檬酸盐（Tofacitinib Citrate, TFC）是一种针对Janus激酶（JAK）酶的小分子抑制剂，主要作用于JAK1和JAK3。它目前主要用于治疗类风湿性关节炎、强直性脊柱炎、溃疡性结肠炎、银屑病关节炎以及多关节型幼年特发性关节炎等疾病。TFC仅以口服制剂形式上市，包括片剂、缓释片剂和口服溶液。近年来，研究者开始探索TFC在眼科疾病中的治疗潜力，包括干眼症、角膜新生血管和结膜炎等。然而，目前尚未有TFC的滴眼剂形式被商业化。全身给药的TFC已被报道与显著的心血管事件和严重感染风险相关，因此，局部给药方式如滴眼剂成为一种有前景的替代方案，因为它可以直接作用于病变部位，避免全身循环带来的局限性。这种方式不仅显著降低了所需药物剂量，还减轻了高剂量全身用药带来的不良反应。在眼科治疗中，滴眼剂是一种非侵入性和患者友好的给药方式，相较于注射等侵入性方法，具有更高的可接受性和安全性。此外，滴眼剂便于携带和使用，对患者经济负担较低。

传统滴眼剂通常采用水作为分散介质，但它们在眼表上停留时间短，生物利用度低，通常低于5%。因此，频繁使用通常是达到治疗效果的必要条件。然而，频繁使用不仅给患者带来不便，也可能增加局部刺激和感染的风险。为了克服这些限制，研究者开发了创新的药物递送系统，特别是**原位凝胶**（In Situ Gel, ISG）技术，以解决传统滴眼剂的局限性。ISG是一种在给药后能够在眼部环境中发生刺激响应性溶胶-凝胶相变的制剂，这种相变能够显著提高药物的生物利用度，并在给药便捷性、患者安全性和非侵入性方面优于侵入性治疗方法，如玻璃体注射和植入物。ISG通常由生物相容性良好的聚合物组成，如黄原胶、海藻酸钠和低酰基果胶（Gellan Gum）。其中，低酰基果胶因其优异的理化性质而被广泛研究，特别是在生理条件下能够自发凝胶，无需额外的增稠剂，从而增强制剂行为的可预测性。

本研究开发了一种基于低酰基果胶的托法替尼柠檬酸盐载原位凝胶（TFC-ISG），旨在通过延长角膜保留时间，提高眼表生物利用度，从而改善干眼症的治疗效果。该制剂在40°C/25%相对湿度条件下储存6个月后仍保持稳定，显示出良好的物理化学稳定性。在与人工泪液混合后，该制剂能够迅速形成凝胶，并具有剪切变稀（Shear-Thinning）特性，这有助于在眨眼过程中均匀分布在眼表。此外，果胶的离子触发溶胶-凝胶相变并未影响药物的扩散，从释放曲线和角膜/巩膜渗透性数据可以看出，药物释放不受干扰。与TFC溶液制剂相比，TFC-ISG在动物实验中显示出显著延长的角膜停留时间，并具有良好的生物相容性。例如，在40μg/mL浓度下，其对人角膜上皮细胞的存活率超过80%，且对兔眼无刺激性。

药代动力学分析表明，TFC-ISG在兔子体内显著提高了眼表生物利用度（AUC0-t）和Cmax，分别比TFC溶液提高了两倍。在由苯扎氯铵诱发的干眼症大鼠模型中，TFC-ISG的治疗效果优于市面上的环孢素A滴眼剂（0.05%）和透明质酸滴眼液（0.3%）。该制剂不仅有效恢复了泪液分泌和泪膜稳定性，还显著改善了眼表结构完整性。同时，TFC-ISG能够显著下调关键的炎症介质（如TNF-α、IL-1β、IL-18、MMP-2、MMP-9、IL-6），从而阻断眼表炎症通路。这种**协同的双重作用**——同时恢复眼表功能并抑制炎症——能够有效延缓干眼症的进展。因此，TFC-ISG被认为是一种极具前景的新型制剂，为干眼症的治疗提供了一种有价值的新的治疗选择。

在材料方面，TFC的纯度达到99%以上，由北京百思通生物科技有限公司提供。低酰基果胶（低乙酰化度，分子量约为200kDa，纯度为96.0%）由CP Kelco Co., Ltd提供。人角膜上皮细胞（HCE-T）由广州小凡科技有限公司提供。CCK-8试剂由Labgic科技有限公司提供。环孢素A等其他材料也用于实验，以评估TFC-ISG的疗效和安全性。

在流变学研究中，TFC-ISG在25°C时表现出较低的粘度和较高的流动性，这有助于大规模生产填充和精确剂量控制。在34°C时，随着温度升高，其粘度进一步降低，这表明其具有良好的热响应性。在模拟与泪液接触的初始阶段（TFC-ISG与STF按40:7的比例混合），低粘度有助于药物在眼表上的均匀分布。同时，其剪切变稀特性在眨眼过程中能够促进药物在眼表的扩散，提高治疗的均匀性和有效性。

在讨论部分，TFC的高水溶性（在纯水中溶解度为1963.6±38.6μg/mL，在pH<6.5的PBS中溶解度超过500μg/mL）为眼表制剂的开发提供了关键优势。由于我们优化的制剂中目标药物浓度（如50–200μg/mL）远低于其饱和点，因此无需添加溶剂化辅料（如表面活性剂）。这种有意的排除不仅降低了药物对角膜上皮细胞的毒性风险，还提高了制剂的安全性和稳定性。此外，TFC-ISG在体外释放和体外渗透测试中表现出与TFC滴眼剂相似的特性，能够有效穿透角膜和巩膜，从而提高药物在眼表的分布效率。在兔子实验中，该制剂能够显著提高药物在眼内的浓度，表现出良好的药物保留和生物利用度。

在结论部分，本研究开发了一种基于低酰基果胶的TFC-ISG滴眼剂，旨在利用果胶的生物相容性和在眼表的保留能力，提高TFC的治疗效果。TFC-ISG在体外释放和体外渗透测试中表现出与TFC滴眼剂相似的特性，并且能够有效穿透角膜和巩膜。该制剂在6个月内保持稳定，无需特殊储存条件。在兔子实验中，TFC-ISG显著提高了药物的生物利用度，并在眼内达到较高浓度。此外，该制剂还能够促进细胞迁移和角膜修复，显示出良好的治疗潜力。

在研究过程中，我们排除了可能影响制剂安全性的溶剂化辅料，从而降低了对角膜上皮细胞的毒性风险。同时，TFC-ISG的剪切变稀特性使其在眨眼过程中能够均匀分布在眼表，提高药物的利用效率。此外，其离子触发的溶胶-凝胶相变并未影响药物的扩散，从释放曲线和角膜/巩膜渗透性数据可以看出，药物释放不受干扰。这种特性使得TFC-ISG在治疗过程中能够维持较高的药物浓度，从而提高疗效。

在作者贡献方面，Xu Chen负责撰写原始稿件、验证、方法学设计和数据管理。Qiao Zeng负责可视化、软件使用、数据管理以及撰写审查与编辑。Jie Chen负责验证、资源获取和实验设计。Han Zhang和Xinghao Chen负责方法学设计和形式分析。Lu Jin也参与了方法学设计和形式分析。Qiao Wang负责撰写审查与编辑、监督、资金获取、概念设计。Zhan Tang负责撰写审查与编辑、监督和项目管理。

在利益冲突声明中，作者声明可能被视为潜在利益冲突的财务利益或个人关系：Qiao Wang报告其研究得到了浙江省基本公共福利研究项目和杭州医学院专项项目的资助。Zhan Tang也报告其研究得到了杭州医学院专项项目的资助。如果还有其他作者，他们声明没有相关的利益冲突。

在致谢部分，本研究得到了浙江省基本公共福利研究项目（编号：LGF22H120012）和杭州医学院专项项目（编号：YS2022009和KYYB2024005）的支持。这些资助为本研究的开展提供了必要的资源和条件，使得TFC-ISG的开发和测试得以顺利完成。

综上所述，本研究开发的TFC-ISG滴眼剂，通过利用低酰基果胶的生物相容性和凝胶特性，显著提高了TFC在眼表的生物利用度和治疗效果。这种新型制剂不仅克服了传统滴眼剂在药物保留和生物利用度方面的不足，还为干眼症的治疗提供了一种新的策略。通过抑制JAK/STAT信号通路，TFC-ISG能够有效阻断眼表炎症反应，从而改善干眼症的病理状态。此外，其在体外和体内实验中表现出良好的生物相容性和治疗效果，为临床应用提供了坚实的科学基础。这种创新的药物递送系统为眼科治疗领域带来了新的可能性，为患者提供了一种更安全、有效的治疗选择。