编辑推荐：
本文聚焦头孢呋辛酯（CA），这一第二代头孢菌素类抗生素在临床治疗细菌感染中意义重大，但存在水溶性差、生物利用度低等局限。文章综述了其药代动力学、药效学特性，详细探讨纳米技术如何改善这些问题，为提升抗菌疗效带来新方向。
### 引言
头孢呋辛酯（Cefuroxime axetil，CA）是一种半合成广谱头孢菌素类抗生素，可用于治疗咽炎、扁桃体炎、急性细菌性中耳炎等多种疾病。不过，它存在生物药剂学方面的局限，像溶解度差、渗透性不佳以及给药频率高等问题，限制了其应用。
纳米技术的兴起为解决这些问题带来了希望。纳米制剂具有生物相容性好、药代动力学特性优良等优势，能有效克服 CA 的缺陷。比如纳米颗粒可改善 CA 水溶性差的问题，延长其血液循环时间，还能通过偶联配体实现主动靶向，提高治疗指数并减少副作用。不同纳米制剂，如胶束、脂质体、纳米颗粒、纳米乳液等，在递送 CA 方面展现出巨大潜力。
作用机制
细菌细胞壁通过青霉素结合蛋白（PBPs），尤其是肽聚糖转肽酶交联肽聚糖单元来增强结构。头孢呋辛作为杀菌剂，其 β - 内酰胺环可与 PBPs 结合，抑制易感细菌细胞壁肽聚糖的转肽作用或交联，主要作用靶点是 PBP3，也能抑制 PBP 1a 和 PBP 1b，最终导致细菌因渗透裂解而死亡。
头孢呋辛纳米制剂的作用机制与普通制剂类似，但还有额外优势。它能增强抗菌活性，纳米颗粒增大的表面积使其与细菌细胞壁更好地相互作用并穿透细菌细胞；改善生物利用度和药代动力学，提高药物在感染部位的浓度；实现靶向给药，减少用药剂量和副作用；更有效地抑制细菌细胞壁合成，促使细菌死亡；还可能降低细菌耐药性的产生。
头孢呋辛抗菌谱较广，对部分革兰氏阳性菌如肺炎链球菌（不包括耐青霉素菌株）、化脓性链球菌、敏感葡萄球菌有效，但对耐甲氧西林葡萄球菌、肠球菌和单核细胞增生李斯特菌无效。对革兰氏阴性菌，如流感嗜血杆菌、卡他莫拉菌、肺炎克雷伯菌、奇异变形杆菌和大肠杆菌等有作用，但肺炎克雷伯菌和大肠杆菌可能因产生新型质粒介导的 β - 内酰胺酶而耐药，许多肠杆菌属、假单胞菌属和不动杆菌属通常对其耐药。
药代动力学
CA 经胃肠道吸收后，在肠黏膜和血液中迅速水解生成头孢呋辛。口服给药后约 2 - 3 小时血浆浓度达到峰值。头孢呋辛广泛分布于身体多种组织和体液中，能穿过胎盘，血浆蛋白结合率为 33% - 50% ，血浆半衰期为 1.3 小时，主要通过肾小管分泌和肾小球滤过经尿液排出，少量经胆汁和母乳排出。
研究发现，口服给药时，肠道和肝脏的首过效应会降低 CA 的口服生物利用度。通过固体分散法制备的 CA 口服混悬液掩味制剂，能有效掩盖苦味并提高口服生物利用度。
CA 纳米系统
纳米系统是递送 CA 的有效途径，纳米载体具有多种优势，如快速胃排空、增大表面积、位点特异性控释、增强细胞摄取、提高生物利用度和疗效、降低毒性等，吸引了众多制药科学家的关注。
聚合物基纳米系统
聚合物基纳米材料是药物递送的多功能工具，可分为天然和合成聚合物。天然聚合物生物相容性好，合成聚合物具有可重复性和可调节性。
聚合物胶束是由两亲性分子在水溶液中自组装形成的具有核 - 壳结构的胶体纳米颗粒，其疏水核可包裹疏水性药物，亲水壳可稳定胶体结构，制备方法多样，可通过多种技术进行表征。
聚合物纳米颗粒（NPs）尺寸小（10nm - 10μm），具有独特的物理化学性质，能包裹生物活性化合物并实现缓释，还可通过外部刺激控制释放，具有控制释放、保护分子、提高生物利用度和治疗指数等优势。
水凝胶分为天然、合成或混合类型，其交联聚合物结构使其能吸收大量水溶液，适合生物活性化合物的缓释，具有稳定性高、对外界刺激响应性好、载药效率高、生物相容性好、可生物降解和超强吸水性等特点。
聚合物囊泡由两亲性嵌段共聚物自组装形成，具有假球形壳结构，可包裹亲水性化合物并与疏水性分子相互作用，其性质可调节，在纳米医学和纳米生物学领域有广阔应用前景。
研究人员通过开发基于聚合物的纳米系统来提高药物疗效。如开发的头孢呋辛负载水凝胶对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和克雷伯菌属野生型菌株具有体外抗菌效果；制备的 CA 负载生物粘附纳米颗粒用于治疗流感嗜血杆菌引起的中耳炎，在中耳的保留时间更长，疗效更好。
脂质基纳米系统
脂质基纳米颗粒（LNPs）是广泛应用于医学研究和药理学的多功能载体，可包裹多种治疗剂，具有保护药物、提高溶解度和疗效、实现靶向给药、控制释放和生物分布等优势，可通过多种途径给药。
脂质体主要由磷脂组成，可进行结构修饰以增强物理性质和延长药物释放，表面修饰生物材料可改变其特性和药物释放曲线。脂质体纳米乳液具有生物相容性好、稳定性高、合成简便、载药效率高、生物利用度高和辅料安全等优点。
固体脂质纳米颗粒（SLNs）和纳米结构脂质载体（NLCs）是含有固体脂质的脂质基纳米系统，具有生物相容性和可生物降解性，常用于包裹疏水性药物，NLCs 还具有增强的载药能力、溶解度和渗透性，表面修饰和添加剂可实现药物靶向和延长停留时间，在多种疾病治疗中具有潜力。通过制备的 CA 负载液体纳米自乳化（SNEDDS）制剂可提高 CA 的溶解度和细胞摄取。
表面活性剂基纳米颗粒
表面活性剂由极性头和非极性尾组成，可降低相界面表面张力，形成自组装结构，在纳米技术中可稳定疏水性无机纳米材料。
非离子表面活性剂和脂质化合物在水介质中自组装形成的非离子表面活性剂囊泡（Niosomes），可包裹亲水性和疏水性药物，其体内行为与脂质体相似，能提高药物的生物利用度、稳定性和器官分布，适合包裹低溶解度或不稳定的化合物。
纳米乳液是纳米级液滴分散在连续相中的胶体系统，可分为油包水或水包油体系，通过不同的制备方法获得，能提高药物的溶解度、溶解和吸收，实现难溶性药物的注射给药，还能维持药物释放和促进膜渗透，在纳米医学中用于溶解疏水性药物、减少不良反应和开发智能纳米材料。制备的 CA 纳米乳液通过高压均质技术提高了 CA 的药代动力学特性，通过超声法制备的 CA 负载纳米乳液可提高药物的生物利用度。
环糊精基纳米颗粒
环糊精（CDs）是具有疏水内腔和亲水外表面的环状寡糖，可与亲脂性分子形成稳定的包合物，提高药物的溶解度、稳定性，掩盖药物的味道和气味。天然 CDs（α、β 和 γ）及其化学修饰衍生物在药物递送中发挥重要作用，含有 CDs 的药物产品有的已在临床试验或上市。制备的 CA 与 β - CD 的包合物可提高 CA 的水溶性和理化性质。
无机纳米颗粒
无机纳米颗粒（NPs）由金、银、氧化铁、氧化铜、二氧化钛和二氧化硅等材料制成，具有稳定性高、生物相容性好和独特的物理化学性质，可用于诊疗一体化，通过功能化实现药物靶向和控释，降低药物毒性和提高疗效，在诊断、纳米药物、递送系统和生物医学植入等领域有应用。
总结与结论
CA 作为第二代头孢菌素，在治疗细菌感染方面疗效显著，其对革兰氏阳性和阴性微生物均有广泛活性，且无定形形式生物利用度更高。然而，CA 存在水溶性差和生物利用度有限等问题，影响其治疗效果。
纳米技术的发展为解决这些问题提供了新途径。多种纳米制剂，如基于聚合物、脂质、表面活性剂、环糊精和无机材料的纳米颗粒，能通过不同机制提高 CA 的抗菌活性、生物利用度和释放速率等。这些纳米材料大多通过抑制细胞壁 / 膜合成、破坏能量转导、产生活性氧物种、光催化、抑制酶活性或减少 DNA 合成等机制发挥作用。
纳米技术驱动的 CA 制剂研发前景广阔，有望减少给药频率、降低副作用，开发出更高效的递送系统，扩大其治疗应用范围，最终改善细菌感染患者的治疗效果。未来，进一步深入研究和开发纳米技术在 CA 中的应用至关重要。
