通过鼻腔途径实现靶向脑部递送的含有多替拉韦钠的纳米结构脂质载体的制备与表征

《OpenNano》：Formulation and characterization of Dolutegravir Sodium-Loaded Nanostructured lipid carrier in situ Gel for Targeted Brain Delivery via Intranasal Route

有效递送抗逆转录病毒药物至脑部是治疗中枢神经系统HIV感染的主要挑战。本研究开发了含dolutegravir钠负载纳米结构脂质载体（DTGs-NLCs）的鼻用原位凝胶，通过熔融乳化-超声方法优化制备，粒径80.8±10.4 nm，包封率80.7%，且具有优异生物相容性和黏膜粘附性。药代动力学研究显示，鼻用凝胶使DTG脑部峰浓度达35.4±3.6 μg/g，显著高于静脉给药（4.53±0.4 μg/g），血脑转运效率提升57.1%，证实该系统可有效增强脑靶向性。

　　脑部药物递送是治疗中枢神经系统（CNS）HIV感染的重要挑战。目前，大多数抗逆转录病毒（ARV）药物难以有效穿透高度选择性的血脑屏障（BBB），即使某些药物能够穿透BBB，其在脑内的浓度也常常不足以达到治疗效果。因此，开发一种能够有效提高药物脑靶向性、减少药物剂量、并提高治疗效果的药物递送系统具有重要的临床意义。本研究中，研究人员开发了一种鼻腔内原位凝胶制剂，该制剂载有地诺单抗（DTG）负载的纳米结构脂质载体（NLC），旨在通过鼻腔直接递送实现对脑部的靶向给药。

### 药物与递送系统的选择

地诺单抗（DTG）是一种第二代整合酶链转移抑制剂，它能阻止HIV病毒DNA整合到宿主基因组DNA中，是病毒复制周期中的关键步骤。DTG具有每日一次给药、抗药性屏障高、与药物相互作用少、代谢耐受性好等优点。然而，作为生物药剂学分类系统（BCS）II类药物，DTG的水溶性较低（25°C下为95 mg/L），这限制了其在细胞和组织储存中的生物利用度。为了克服这一限制，研究人员采用了纳米结构脂质载体（NLCs）作为药物递送系统。NLCs是由固态和液态脂质在特定温度下组合而成的先进脂质纳米递送平台。相比之前研究中使用的纳米乳液、固体脂质纳米颗粒（SLNs）、脂质体和聚合物纳米颗粒，NLCs表现出更高的载药能力和更好的储存稳定性，这是由于其不完美的固液脂质矩阵。此外，NLCs还具有改善脂溶性活性药物（APIs）生物利用度、实现可控和持续的药物释放、良好的生物相容性和易于大规模生产的特性。

### 递送系统的开发与优化

为了优化NLCs的特性，研究采用了三水平因子设计方法，分析了三个独立变量（脂质混合物浓度、表面活性剂浓度、溶剂的量）对两个响应变量（粒径和包封效率）的影响。通过综合分析不同模型（线性、二因子交互、立方、二次模型）和使用Design Expert软件，研究确定了最优的配方参数。最终选定的配方含有3.5%的GMS-Triolein（脂质混合物），4%的Tween 40（表面活性剂），以及50 mg的Soluplus（稳定剂）。该配方的粒径为80.8±10.4 nm，Zeta电位为-13±1.4 mV，包封效率为80.7±0.48%。这些特性表明该配方具有良好的纳米结构，适用于鼻腔给药。

### 体外药物释放研究

为了评估NLCs及其载药凝胶的药物释放特性，研究采用透析袋扩散法。透析膜具有12–14 kDa的分子量截留值，且孔径约为2.4 nm。透析袋被浸入pH 7.4的磷酸盐缓冲液（PBS）中，以确保最佳的药物释放条件。结果表明，NLCs载药凝胶的药物释放速率显著高于游离药物（p < 0.05）。药物在凝胶中的释放机制可能涉及药物从脂质核中的逐渐释放，以及凝胶基质的粘弹性特性，从而延缓药物的释放过程。

### 粘弹性研究

粘弹性研究进一步确认了该配方的非牛顿流体行为，表明其具有良好的延展性和粘附性。在体外研究中，凝胶的延展性（5.9 ± 0.13 cm）和粘附力（1116.86 ± 20 dyne/cm2）均表现出优异的特性。这些特性确保了药物在鼻腔中的滞留时间，从而提高了药物的吸收效率。粘弹性分析还表明，该凝胶在鼻腔温度下能迅速形成半固态结构，这种特性有助于药物在鼻腔中的滞留和吸收。

### 生物相容性与安全性评估

生物相容性研究通过评估其对红细胞的溶血作用来确认药物递送系统的安全性。研究显示，DTG-NLC在不同稀释浓度下均未引起显著的溶血反应，且所有浓度均低于5%的溶血阈值，表明该递送系统具有良好的生物相容性和安全性。此外，该递送系统在体外研究中表现出优异的血相容性，确保了其在鼻腔给药中的安全性。

### 体外与体内药代动力学研究

药代动力学研究揭示了鼻腔给药与静脉注射在脑部药物浓度和吸收速度上的显著差异。鼻腔给药的DTG-NLC凝胶在脑内的最大浓度（Cmax）达到35.4±3.6 μg/g，显著高于静脉注射的4.53±0.4 μg/g（p < 0.05）。同时，鼻腔给药的AUC?–??值为193.22±14.66 μg·h/g，也明显高于静脉注射的96.81±21.45 μg·h/g（p < 0.05）。这些结果表明，鼻腔给药的DTG-NLC凝胶能够显著提高脑部药物暴露水平，并实现更快的吸收，从而提高治疗效果。

### 药物递送系统的应用前景

本研究的成果表明，DTG-NLC原位凝胶提供了一种安全、非侵入性和高效的药物递送方法，有助于提高抗HIV药物在脑部的靶向性。该递送系统不仅能够提高药物的生物利用度，还能通过鼻腔直接给药，提高药物在脑内的浓度，从而增强对CNS HIV感染的治疗效果。此外，NLCs的脂溶性特性使其能够通过嗅觉和三叉神经途径快速进入脑部，同时表面活性剂和共表面活性剂的使用可以克服P-糖蛋白（P-gp）介导的药物外排，提高药物的生物利用度。

### 研究的局限性

尽管本研究取得了显著进展，但仍存在一些局限性。首先，固态和液态脂质的相容性仅通过目视评估，未采用更精确的分析技术（如差示扫描量热法（DSC））来确认相容性并分析脂质之间的分子相互作用。其次，用于药物定量的紫外-可见分光光度法未进行正式的验证，尽管初步测试表明其结果具有可重复性，但未进行包括准确度、精密度、线性和检测限等参数的全面验证。第三，未对NLCs在原位凝胶基质中的结构进行详细表征，尽管粒径分析表明NLCs的结构得以保持，但未采用先进的成像或光谱技术（如透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）或傅里叶变换红外光谱（FTIR））来确认其形态学和分子相互作用。最后，未将NLCs配方与游离药物溶液或悬浮液进行直接比较，这限制了能够分离出NLCs对脑靶向性的贡献。

### 结论

综上所述，本研究成功开发并优化了用于DTG鼻腔给药的纳米结构脂质载体（NLCs）和NLCs载药原位凝胶。优化后的配方表现出良好的粒径、高包封效率和稳定性，表明其作为药物载体的适用性。体外药物释放研究显示NLCs和NLCs载药凝胶能够实现受控药物释放，而鼻腔纤毛毒性评估证实了其在鼻腔给药中的安全性。药代动力学研究揭示了鼻腔给药后药物在脑内的显著增加和快速吸收，表明NLCs载药凝胶能够有效提高药物在脑内的浓度，从而增强治疗效果。这些结果表明，NLCs和NLCs载药凝胶为CNS HIV感染的治疗提供了有前景的药物递送策略。未来的研究应进一步探讨该药物递送系统的长期安全性和有效性，以推动其在临床中的应用。