一种酪氨酸激酶抑制剂从超分子温敏水凝胶中实现的一年超长眼内释放

《Biomacromolecules》：One-Year Ultralong Intravitreal Release of Tyrosine Kinase Inhibitor from Supramolecular Temperature-Responsive Hydrogel

视网膜新生血管化疾病可被新型超分子水凝胶携带的酪氨酸激酶抑制剂（TKI）实现一年内持续治疗，通过多块共聚物结构增强稳定性并保留药物生物活性。

　　这项研究提出了一种新型的可注射超分子水凝胶平台，用于实现长达一年的视网膜靶向药物释放。视网膜新生血管性疾病是导致失明的主要原因之一，包括糖尿病视网膜病变（DR）和年龄相关性黄斑变性（AMD）等。目前，这类疾病的临床治疗通常依赖于定期的玻璃体腔内注射抗血管内皮生长因子（anti-VEGF）药物，但这种方法存在诸多问题，如患者依从性差、需要频繁注射、以及可能引发感染和视网膜脱落等严重并发症。此外，部分AMD患者对anti-VEGF治疗无反应，因此寻找更有效的治疗策略成为研究重点。近年来，酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）被广泛研究，因其可能解决这一问题。然而，TKIs的递送仍然面临挑战，包括系统给药可能带来的全身副作用、局部给药的渗透问题，以及玻璃体腔内注射的不便性。因此，开发一种能够实现长时间药物释放、具有良好注射性能的新型递送系统具有重要意义。

研究人员开发了一种基于温敏性多嵌段共聚物（EPC）与TKI化合物CP-547,632（CP-HCl）混合的新型水凝胶制剂。该水凝胶能够在低温下保持液态，方便注射，而在体温下自发形成凝胶，实现稳定的药物释放。这种新型水凝胶的设计不仅克服了传统温敏性水凝胶在长期药物释放方面的局限性，还显著提高了药物的释放持续时间。与市面上常用的Pluronic-F127温敏性水凝胶相比，该新型水凝胶的药物释放时间延长了12倍，达到一年之久。这种延长的释放效果主要得益于药物与聚合物之间形成的强相互作用，从而增强了水凝胶的结构稳定性和持久性。

为了评估这种水凝胶的性能，研究人员进行了多种实验，包括药物释放实验、水凝胶降解实验、核磁共振（NMR）分析、小角X射线散射（SAXS）分析以及体外和体内生物活性测试。体外实验显示，CP-HCl在EPC水凝胶中的释放速率显著低于其在F127水凝胶中的释放速率。这表明，EPC水凝胶的结构特性能够有效减缓药物的释放速度，从而避免药物浓度的剧烈波动，减少潜在的毒性风险。同时，体外实验还表明，EPC水凝胶在释放过程中能够保持CP-HCl的生物活性，有效抑制人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的增殖。

在体内实验中，研究人员使用了激光诱导的脉络膜新生血管化（CNV）小鼠模型来评估CP-HCl的治疗效果。该模型能够模拟AMD的病理机制，即由于视网膜的损伤和炎症导致VEGF驱动的新生血管形成。实验结果显示，从EPC水凝胶中释放的CP-HCl在治疗后显著减少了CNV病变的面积，且其效果在一年内保持稳定。与对照组相比，接受CP-HCl治疗的小鼠其视网膜新生血管病变明显减少，表明该药物在水凝胶中的释放能够持续维持其生物活性和治疗效果。

此外，研究人员还通过SAXS技术分析了药物与水凝胶之间的相互作用对微结构的影响。结果显示，CP-HCl在EPC水凝胶中的存在改变了水凝胶的自组装行为，使其形成更紧密的微结构网络，从而增强了药物的释放控制。相比之下，F127水凝胶在与CP-HCl结合后，其微结构发生了从面心立方（FCC）到体心立方（BCC）的转变，这可能与CP-HCl对F127微粒的稳定作用有关。然而，这种转变并未显著提高F127水凝胶的药物释放持续时间，而EPC水凝胶由于其随机分布的疏水段，能够更有效地包裹和稳定CP-HCl，从而实现更长的药物释放时间。

在药物释放动力学方面，研究人员使用Ritger-Peppas模型对不同水凝胶的药物释放行为进行了分析。该模型能够区分药物释放机制，如Fickian扩散、异常扩散以及由水凝胶降解主导的释放。结果显示，CP-EPC水凝胶的药物释放符合零级动力学，意味着药物释放速率保持恒定，与水凝胶的降解速率相匹配。这种特性对于维持稳定的治疗效果至关重要，因为它可以确保药物在体内持续达到有效的浓度水平。相比之下，CP-F127和CP-EPC3的释放行为更接近异常扩散，这可能与它们较弱的结构稳定性有关。

除了药物释放行为，研究人员还关注了水凝胶的机械性能和生物相容性。通过流变学测试，发现EPC水凝胶在与CP-HCl混合后表现出更高的粘度和硬度，这有助于维持水凝胶的结构完整性，从而延长其在体内的存在时间。同时，该水凝胶具有良好的可注射性，可以在低温下保持液态，便于注射，并在体温下迅速形成稳定的凝胶。这种温敏性特性使得该水凝胶在临床应用中具有显著的优势，因为它可以在不需要额外化学交联剂的情况下实现自组装和药物释放。

研究还发现，CP-HCl在EPC水凝胶中的释放具有良好的生物活性。通过体外细胞实验，研究人员评估了CP-HCl对HUVECs增殖的抑制效果，并发现从EPC水凝胶中释放的药物在一年内仍然保持其抑制作用。这一结果表明，水凝胶不仅能够有效控制药物释放，还能在释放过程中保持药物的活性，从而确保其治疗效果。相比之下，F127水凝胶释放的药物在早期释放阶段表现出较高的浓度，但随后由于水凝胶的快速降解，药物浓度迅速下降，导致治疗效果减弱。这进一步支持了EPC水凝胶在药物释放控制方面的优越性。

该研究的成果具有重要的临床意义。传统治疗方法需要频繁注射，不仅增加了患者的治疗负担，还提高了感染和视网膜脱落等并发症的风险。而EPC水凝胶能够实现长达一年的药物释放，这将显著减少注射频率，提高患者的依从性，同时降低治疗成本。此外，这种新型水凝胶的结构稳定性使其能够更安全地用于临床，因为它能够维持药物的持续释放，避免药物浓度的剧烈波动，从而减少潜在的毒性风险。

研究还指出，EPC水凝胶的结构设计是其长期药物释放的关键。EPC是一种由聚乙二醇（PEG）、聚丙二醇（PPG）和聚ε-己内酯（PCL）组成的多嵌段共聚物，其疏水段的随机分布有助于形成更加紧密的微结构网络，从而增强药物与水凝胶之间的相互作用。这种相互作用不仅提高了水凝胶的稳定性，还优化了药物的释放行为，使其能够在一年内持续维持有效的浓度。相比之下，F127的三嵌段结构虽然也具有温敏性，但由于其微结构的有序性较强，药物释放的控制能力相对较弱，导致其在体内的持续时间有限。

此外，研究人员还探讨了EPC水凝胶的降解特性。通过测量水凝胶在不同时间点的降解程度，发现EPC水凝胶的降解速度明显低于F127水凝胶。这表明，EPC水凝胶在体内能够更长时间地维持其结构完整性，从而确保药物的持续释放。同时，这种降解行为是可预测的，有助于临床医生根据患者的具体情况调整治疗方案。

总体而言，这项研究为视网膜疾病的治疗提供了一种新的思路。通过开发一种具有超长药物释放能力的可注射水凝胶，研究人员成功克服了传统治疗方法的诸多局限，为患者提供了更安全、更高效的治疗选择。该水凝胶不仅能够显著延长药物的释放时间，还能维持药物的生物活性，从而确保其治疗效果。未来，这种新型水凝胶有望在临床中得到广泛应用，为视网膜疾病的治疗带来革命性的进展。