用于增强精神分裂症脑靶向的鼻内阿立哌唑纳米结构脂质载体的设计与优化：体外与离体评价

《Scientific Reports》：Design and optimization of intranasal aripiprazole-loaded nanostructured lipid carriers for enhanced brain targeting in schizophrenia: in vitro and ex vivo evaluation

本研究针对阿立哌唑(ARP)水溶性差、肝脏首过效应显著导致脑生物利用度低的问题，开发了用于鼻-脑递送的阿立哌唑纳米结构脂质载体(ARP-NLCs)。通过32因子设计优化后的A4制剂粒径为99.6 nm，包封率达96.23%，体外释放呈现72小时双相模式，离体研究证实其能增强鼻腔黏膜渗透。该载药系统生物相容性良好，为改善精神分裂症治疗效果提供了新策略。

　　

精神分裂症作为一种严重影响患者生活的神经精神疾病，其治疗面临重大挑战。尽管药物治疗可以控制症状，但约80%的患者在停药两年内会出现严重复发。阿立哌唑(ARP)作为第二代非典型抗精神病药物，虽被广泛应用于精神分裂症的治疗，却存在明显局限性：水溶性差、口服后经历显著的首过代谢，且受到血脑屏障(BBB)的限制，导致实际到达大脑/中枢神经系统(CNS)的药物浓度不足，疗效受限。此外，阿立哌唑是生物药剂学分类系统(BCS)II类药物，具有低溶解性和高渗透性的特点，这进一步影响了其体内吸收。常规口服给药方式还可能导致剂量相关的副作用增加。因此，开发新的给药策略以提高阿立哌唑的脑部递送效率，同时减少全身副作用，成为亟待解决的问题。

鼻-脑递送途径作为一种非侵入性方法，为克服这些挑战提供了 promising 的前景。该途径能够绕过血脑屏障并避免首过代谢，从而有望提高药物的脑靶向性。其原理在于利用鼻黏膜的高渗透性以及嗅觉和三级神经元提供的直接运输通道。在众多被探索用于此目的的纳米载体中，纳米结构脂质载体(NLCs)展现出独特优势，如高载药量、可控的释放曲线以及增强的稳定性。先前研究已证明NLCs在递送其他抗精神病药（如氯氮平、氨磺必利）以及治疗帕金森病和胶质母细胞瘤的药物方面具有潜力。

本研究旨在设计和优化负载阿立哌唑的纳米结构脂质载体(ARP-NLCs)，通过鼻内给药途径增强其向大脑的靶向输送，从而为提高精神分裂症的治療效果提供一种新颖且有效的策略。相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。

为开展本研究，研究人员主要运用了几项关键技术：采用高剪切匀质化结合超声法制备NLCs；运用32全因子实验设计法系统优化处方变量（脂质相和表面活性剂-助表面活性剂混合物(Smix)的浓度）；通过动态光散射法(DLS)表征纳米粒的粒径、多分散指数(PDI)和Zeta电位；利用Franz扩散池进行体外药物释放和离体经羊鼻黏膜渗透实验；并通过体外溶血实验和鼻腔纤毛毒性实验评估制剂生物相容性。研究所用羊鼻黏膜和血液均取自当地屠宰场。

表征纳米结构脂质载体

研究人员对制备的NLCs进行了全面表征。优化后的处方(A4)显示出良好的理化性质：粒径为99.6 nm，Zeta电位为-36.7 mV，PDI为0.249，表明颗粒细小、分布均匀且体系稳定。载药量(DL%)和包封率(EE%)分别达到20.96%和96.23%，表明该载体能高效负载药物。扫描电子显微镜(SEM)显示颗粒呈球形且表面光滑。流变学研究表明制剂具有牛顿流体特性，粘度约为32.5 mPa·s，适合鼻腔给药。

体外释放研究

采用Franz扩散池进行的体外释放研究表明，ARP-NLCs（所有处方A1-A9）与纯药溶液相比，均表现出显著的缓释特性(p < 0.05)。纯药溶液在24小时内释放达91.78%，而NLCs的释放呈现双相模式：初始突释 followed by 持续缓慢释放，持续长达72小时。其中，优化处方A4在72小时内的累积释放率为45.01%。释放数据最符合Peppas模型，释放指数(n)小于0.45，表明释放机制为Fickian扩散。

离体扩散/渗透研究及动力学

使用羊鼻黏膜的离体渗透研究进一步证实了ARP-NLCs的优势。在6小时内，优化NLCs处方(A4)的累积渗透量(27.15%)显著低于纯药溶液(88.23%)。这种较慢的渗透速率对于鼻-脑靶向是有利的，因为NLCs可以在鼻腔黏膜部位充当药物储库，实现持续释放，延长药物在鼻腔的滞留时间，从而增加通过嗅觉和三级神经直接入脑的机会，同时减少快速全身吸收及相关副作用。动力学分析同样表明其释放遵循Peppas模型和Fickian扩散机制。

体外溶血毒性研究

为评估制剂进入体循环后的安全性，进行了体外溶血实验。结果显示，在测试浓度范围(0-160 μg/mL)内，空白和载药NLCs引起的溶血率极低(0.509%-1.528%)，远低于5%的可接受标准，表明其具有良好的血液相容性。

鼻腔纤毛毒性研究

鼻腔纤毛毒性研究用于评估处方辅料对鼻黏膜的潜在毒性。组织病理学检查发现，与阴性对照(PBS pH 6.4)和ARP-NLCs处理组类似，空白及载药NLCs处理后的鼻黏膜未观察到纤毛或上皮层损伤，而阳性对照(异丙醇)则造成明显损伤。这表明所用辅料和最终制剂对鼻腔组织无毒性，适用于鼻内给药。

稳定性研究

根据ICH Q1A(R2)指南进行的稳定性研究表明，优化处方(A4)在5±3°C条件下储存3个月，其理化性质（如粒径、Zeta电位、载药量、包封率、pH值等）最为稳定。在较高温度(25±2°C和40±2°C)下储存可观察到颗粒轻度增大和稳定性下降，因此推荐在5±3°C条件下储存。

ARP-NLCs治疗精神分裂症的临床意义

优化的A4 ARP-NLCs所展现的缓释特性、增强的鼻腔渗透性和稳定性，对于改善精神分裂症治疗具有重要潜力。其双相释放模式（初始突释后续持续释放达72小时）有望减少给药频率，与传统需每日服药的口服片剂相比，可能显著提高患者依从性——这对于停药高复发率的精神分裂症治疗至关重要。此外，鼻-脑递送途径可绕过血脑屏障和首过代谢，有望提高药物在靶点（大脑）的生物利用度，并可能减少口服阿立哌唑常引起的全身性副作用（如锥体外系症状或体重增加）。良好的溶血和纤毛毒性安全性结果进一步支持了该制剂鼻内给药的可行性。

研究结论与展望

本研究成功通过高压匀质联合超声法，基于32因子设计，以硬脂酸、油酸、Tween 80和PEG 400为材料，制备了负载阿立哌唑的纳米结构脂质载体(ARP-NLCs)。优化处方(A4)具有球形形态、窄粒径分布（<150 nm）、高载药量(20.96%)和高包封效率(96.22%)，并能实现长达72小时的持续释放，释放机制符合Fickian扩散。毒性研究证实所制备的NLCs无显著溶血作用或黏膜损伤。结果表明，所开发的ARP-NLCs能有效提高阿立哌唑的溶解度、稳定性和生物利用度，是一种非常有前景的用于脑靶向的鼻内给药系统。未来的研究将集中于在啮齿类动物模型中进行体内药代动力学和药效学评价，以最终验证这种鼻内ARP-NLCs给药方法在增强治疗效果、改善生物分布和脑靶向方面的优势。

综上所述，该研究为克服阿立哌唑现有剂型的局限性提供了一种创新的解决方案，通过先进的纳米技术策略，为精神分裂症患者更有效、更安全的治疗带来了新的希望。