通过PLGA植入物持续释放尼达尼布可有效抑制视网膜新生血管形成过程中的病理性血管生成

《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Sustained Intraocular Delivery of Nintedanib via PLGA Implant Eradicates Pathological Angiogenesis in Retinal Neovascularization

视网膜新生血管化（RNV）治疗面临疗效短暂、侵入性强等问题，本研究通过PLGA热熔挤出法制备BIBF玻璃体植入物，实现34天持续零级释放，有效抑制兔模型RNV并减少并发症风险，为长效多靶点抗新生血管治疗提供新方案。

　　

建高|建雄|赵静怡|姬 muse|赵建松|苟京鑫|尹天|唐星|何海冰|张宇

中国辽宁省沈阳市沈阳药科大学药学院药剂学系，邮编110016

摘要

视网膜新生血管形成（RNV）是糖尿病视网膜病变和早产儿视网膜病变等疾病导致不可逆视力丧失的主要原因。然而，现有的治疗方法由于疗效短暂、给药方式具有侵入性以及眼部生物利用度低，未能有效解决这一问题。为满足这一未满足的需求，我们采用热熔挤出技术制备了一种基于PLGA的BIBF眼内植入物（PLGA@BIBF植入物），以实现泛酪氨酸激酶抑制剂尼达尼布（BIBF 1120，简称BIBF）的持续局部释放。PLGA@BIBF植入物避免了单克隆抗体常见的问题，如半衰期短、疗效波动大和治疗反应风险高。本研究表明，在体外实验中，该植入物能够实现超过34天的均匀药物分布和接近零级释放动力学，成功克服了传统制剂的突发释放限制。在经过验证的兔视网膜新生血管形成模型中，单个PLGA@BIBF植入物可持续释放BIBF，并在35天内几乎完全抑制了病理性新生血管簇的生长，其效果显著优于每月一次的BIBF注射。VEGF-A因子含量检测显示，该植入物能有效抑制对RNV进展至关重要的VEGF信号通路。长期的眼部组织生物相容性评估表明，该植入物不会引起视网膜毒性或炎症，符合临床安全标准。通过结合可扩展的制造工艺和持续的治疗效果，PLGA@BIBF植入物构建了一个多功能的眼内药物输送平台，其应用范围不仅限于RNV，还可能扩展到其他血管生成性和纤维化性眼部疾病。

引言

视网膜新生血管形成（RNV）是威胁视力的病理现象，常见于增殖性糖尿病视网膜病变（PDR）和湿性老年性黄斑变性（wAMD）等病症中。它导致全球超过30%的不可逆失明[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。这种异常的血管生成是由于缺氧诱导的促血管生成因子（如VEGF、PDGF和FGF）过度表达所致。这些分子因子协同作用，促进内皮细胞增殖并破坏血管完整性，从而加剧病理性的血管通透性[7]、[8]、[9]、[10]。尽管抗VEGF疗法取得了进展，但临床管理仍不尽如人意：患者需要每月进行一次眼内注射。由于药物清除速度快，患者面临内眼炎（每次注射的风险为0.05%至0.1%）和视网膜脱离[11]、[12]、[13]的风险，而激光光凝术会不可逆地损伤视网膜神经元，导致20%的病例视力进一步恶化[14]。更重要的是，现有疗法未能针对RNV的多激酶发病机制，导致PDGF/FGF通路代偿性上调，最终引发治疗耐药性[15]、[16]。

为克服这些限制，我们研究了BIBF这种小分子酪氨酸激酶抑制剂，它具有广泛的抗血管生成活性，能够靶向VEGF、PDGF和FGF受体[17]。尽管BIBF的分子量较低（<500 Da），有助于其穿过巩膜扩散到后段组织，但其临床应用受到显著疏水性的限制（logP > 4）和低口服生物利用度（4.7%）[18]、[19]、[20]的制约。虽然纳米载体（如脂质体）可以增强药物溶解度，但其合成通常依赖于溶剂法。超过80%的文献中记载的制剂使用二氯甲烷，这引发了关于残留溶剂毒性的严重担忧。这些风险不符合眼内输送系统的临床安全标准，因为它们可能影响生物相容性和治疗效果，从而无法满足眼内注射的临床安全要求[21]、[22]。作为化学药物，BIBF为单克隆抗体临床应用中的常见问题提供了新的解决方案，如半衰期短、个体疗效差异大以及治疗效果下降等问题，为患者提供了新的治疗选择。尼达尼布乙磺酸酯（BIBF-ES）不仅保留了母体的药理活性，还提高了水溶性及稳定性[23]。这一改进不仅解决了依赖溶剂的问题，还保持了治疗效果，使其成为通过增强药物溶解度来改善眼科药物输送的理想候选物，同时不牺牲安全性或生物分布。

在这里，我们提出了眼科药物输送领域的一个范式转变：利用无溶剂热熔挤出（HME）技术制备可降解的PLGA植入物，以实现持续的药物释放。HME技术利用热能和剪切力将疏水性药物均匀分散在聚合物基质中。该过程不仅避免了有机溶剂残留的问题，还通过调节聚合物成分精确控制药物释放动力学[24]、[25]。值得注意的是，由于BIBF-ES具有亲水性的乙磺酸基团，其释放周期不超过一周。因此，我们通过体外实验调整了BIBF的眼内植入物的释放行为，制备出了具有34天持续释放期的PLGA@BIBF植入物（图1）。在RNV模型中，单个PLGA@BIBF植入物在35天内几乎完全抑制了病理性新生血管簇的生长，其效果优于每月一次的BIBF注射。本研究证实，HME制备的PLGA植入物是一个可扩展的、长效的多激酶抑制平台，能够有效应对RNV治疗中的药理学和输送挑战。

材料与方法

关于用于测定药物含量的UPLC方法的详细信息在补充材料中有详细描述。

眼内植入物的制备与表征

BIBF-ES和BIBF的化学结构见图S1A。在HME过程中，药物颗粒大小分布的均匀性对于优化制剂中药物含量的均匀性、调节药物释放行为以及确保制剂的安全性和有效性至关重要。如图S1B所示，BIBF和BIBF-ES的颗粒大小分布均匀，BIBF的D₅₀为112.80 μm，Span值为2.26；BIBF-ES的D₅₀为71.52 μm

结论

总之，可降解的PLGA@BIBF植入物为治疗RNV提供了一个有前景的治疗选择。该植入物采用了HME技术，实现了药物释放速率的精确调控，在体外实验中可维持长达34天的持续释放。这种持续释放是通过PLGA基质的逐渐降解实现的，从而实现了连续的BIBF输送，无需频繁注射。BIBF有效抑制了血管生成，同时克服了相关问题

作者贡献声明

尹天：研究工作。 唐星：软件开发。 何海冰：数据可视化、验证、监督、资源协调、方法学设计、资金获取、数据分析。 赵静怡：研究工作。 姬 muse：研究工作、资金获取。 赵建松：资源协调、项目管理、方法学设计、研究工作、资金获取。 苟京鑫：研究工作、资金获取。 张宇：数据可视化、验证、监督、资源协调、方法学设计、资金获取、数据分析。

利益冲突

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

数据获取

数据可应要求提供。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金[82172086]、中国国家重点研发计划[2020YFE0201700]以及辽宁省教育厅前沿技术平台计划[LJ232410163022]的支持。