用于牙周治疗的负载替硝唑纳米粒子的热敏性黏膜粘附凝胶的开发

《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Development of Tinidazole Nanoparticle Loaded Thermosensitive Mucoadhesive Gel toward Periodontal Therapy

本研究通过湿法研磨制备 tinidazole 纳米悬浮液，优化聚合物浓度、表面活性剂类型及摩尔比等关键参数，并整合至 Metolose-HPMC 热敏凝胶中。该凝胶在 36-37℃ 原位固化，具有良好粘附性和药物缓释特性，为牙周感染局部治疗提供新方案。

　　这项研究聚焦于开发一种温敏型原位凝胶，其中包含丁硝咪唑（Tinidazole）的纳米悬浮液，旨在提高局部药物输送效率并延长药物在牙周病感染部位的滞留时间。丁硝咪唑是一种属于硝咪唑类的抗生素，被广泛用于治疗寄生虫和厌氧菌感染，尤其在牙周病的治疗中表现突出。然而，其药理特性也带来了配方上的挑战，例如有限的水溶性、较低的脂溶性，以及由此导致的溶解速率受限。这些问题使得传统的口服给药方式难以在牙周病感染部位达到有效的药物浓度，因此，需要一种能够实现药物在特定部位持续释放的局部给药系统。

为了克服这些挑战，研究者采用湿法研磨技术制备丁硝咪唑纳米悬浮液，并使用羟丙甲基纤维素E6（HPMC E6）作为稳定剂，结合不同类型的表面活性剂，以优化纳米颗粒的尺寸、Zeta电位以及短期稳定性。通过系统评估关键材料属性（CMAs）和关键工艺参数（CPPs），包括聚合物浓度、表面活性剂种类和用量、药物含量、研磨球的尺寸和重量，以及研磨时间，最终得到了一种性能优异的纳米悬浮液。该纳米悬浮液的颗粒尺寸低于400纳米，聚分散指数（PDI）小于0.3，且表现出良好的物理稳定性。

随后，研究者将该纳米悬浮液整合进一种温敏型凝胶系统中，该凝胶由甲基纤维素（Metolose SM4）和羟丙甲基纤维素K4M（HPMC K4M）组成，并以氯化钠（NaCl）作为凝胶形成增强剂。通过调整凝胶形成温度至接近生理温度（约36-37°C），使得凝胶能够在牙周病感染部位形成，从而实现药物的持续释放和有效滞留。这种凝胶系统不仅具有良好的温敏性和剪切稀化特性，还表现出较强的粘附性能，能够增强药物与牙龈黏膜的接触，提高局部药物浓度。

研究还指出，纳米悬浮液的稳定性是其在实际应用中的关键因素。稳定性问题可能表现为物理变化，如颗粒聚集、沉降和奥斯特瓦尔德熟化，或化学降解。其中，物理不稳定性的主要原因是纳米颗粒的高表面能，这使得它们倾向于通过聚集来降低表面能。此外，由于纳米颗粒与分散介质之间的密度差异，沉降现象也会发生，导致药物分布不均。而奥斯特瓦尔德熟化则通过颗粒尺寸差异影响药物的均匀性。因此，研究者结合了斯托克斯方程的理论框架，以评估和优化纳米悬浮液的沉降速度。通过减少颗粒尺寸、调整分散介质的密度、提高分散介质的粘度，以及选择合适的稳定剂，能够有效减少纳米悬浮液的沉降风险，提高其稳定性。

在纳米悬浮液的制备过程中，湿法研磨是一种广泛应用的自上而下方法。该方法通过机械应力作用减少颗粒尺寸，促使颗粒变形、裂解并最终破碎。湿法研磨的优势在于其能够高效生成均匀的纳米晶体，提高药物的溶解性和生物利用度，特别是对于生物药剂学分类系统（BCS）中第二类的药物，如丁硝咪唑。此外，该方法主要使用水作为分散介质，避免了有机溶剂的使用，使其成为一种环保的制备方式。其可扩展的工艺流程也促进了其在商业和研发纳米悬浮液药物中的广泛应用。

研究进一步探讨了如何通过温敏型凝胶系统提高纳米悬浮液在牙周病感染部位的滞留性和粘附性。温敏型凝胶可以通过预先注入的凝胶前体溶液直接应用，使其在牙周组织中填充空隙，随后在生理温度下发生原位凝胶化。凝胶-溶胶转变温度（Tgel）是调控温敏型水凝胶相变的重要参数。一些常用的聚合物，如壳聚糖、曲拉兰和聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物（Poloxamer），因其天然较低的Tgel而被广泛应用于这些水凝胶中。相比之下，其他聚合物如甲基纤维素则需要添加辅料来调整其Tgel至合适的范围。尽管已有研究确认了丁硝咪唑载入的原位凝胶的可行性，但这些研究大多采用可生物降解的聚合物，如聚乳酸（PLA）或聚乙二醇-聚乳酸-乙醇酸共聚物（mPEG-PDLLA）作为凝胶形成基质，这些方法通常需要有机溶剂，而本研究则采用了基于甲基纤维素和羟丙甲基纤维素的温敏型粘附性凝胶系统，结合氯化钠作为凝胶形成增强剂，从而提高了系统的安全性。

此外，研究还对其他可能的原位凝胶形成剂进行了评估，如Poloxamer和壳聚糖，但由于它们在纳米悬浮液配方中的使用导致了沉淀或沉降问题，因此未被采用。为了实现高度兼容的配方，研究者使用了纤维素衍生物作为纳米悬浮液和温敏型凝胶的成分。甲基纤维素（Metolose SM4）的温敏凝胶化受其低临界溶解温度（LCST）现象影响：当温度升高时，聚合物链周围的水合层被破坏，疏水性聚合物域相互结合，形成三维网络。这种温敏凝胶已被用于一些先前的研究中。氯化钠则通过“盐析”效应减少聚合物的水合，降低Tgel，这一效应已在甲基纤维素系统中得到验证。在本研究中，表面活性剂的使用能够增加LCST，因此研究者对表面活性剂的浓度和类型进行了评估，以避免LCST的改变，从而确保原位凝胶性能的稳定性。

在凝胶配方优化方面，研究者选择了羟丙甲基纤维素K4M作为粘附性聚合物，以调节最终凝胶的粘度和在牙周病感染部位的滞留时间，同时保持药物释放速率的可接受性。因此，当纳米悬浮液与温敏型凝胶结合时，该系统能够提供多种优势，包括改善稳定性、延长药物释放时间以及增强与牙龈黏膜的粘附性。这确保了药物能够在感染部位保持局部浓度，减少全身暴露，从而降低潜在的副作用。为了实现纳米悬浮液与温敏型凝胶的整合，研究者需要仔细考虑配方参数，以保持纳米悬浮液的物理稳定性和凝胶的功能特性。配方因素如稳定剂和凝胶形成剂的类型及浓度必须被优化，以达到理想的配方效果。此外，研磨工艺参数也会影响纳米悬浮液的理化性质，进而影响最终凝胶配方的性能。

综上所述，这项研究成功开发了一种温敏型原位凝胶，其中包含丁硝咪唑纳米悬浮液，用于牙周病的局部治疗。纳米悬浮液的制备通过湿法研磨技术，优化了颗粒尺寸、稳定性和药物释放性能。将其整合进基于甲基纤维素和羟丙甲基纤维素的温敏型粘附性凝胶系统中，实现了合适的凝胶形成温度和改善的黏膜滞留性。该系统展现出在牙周病治疗中局部给药的潜力。通过系统的配方和工艺优化，研究者不仅提高了纳米悬浮液的稳定性，还确保了其在温敏型凝胶中的有效释放，为牙周病的治疗提供了新的思路和方法。这一研究结果表明，基于纳米技术的局部给药系统在提高药物疗效和减少副作用方面具有显著优势，值得在未来的药物研发中进一步推广和应用。