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目前肺部给药新辅料获批少,限制新药开发。研究人员对刺槐豆胶(LBG)开展研究,评估其理化参数和毒理学特性。结果显示,LBG 特性不受处理温度影响,体内外实验表明其毒性低,为其用于吸入制剂开发提供依据。
近年来,肺部给药策略备受关注,尤其是在新冠疫情后,其潜在价值愈发凸显。然而,目前用于肺部药物递送的干粉中,常用的辅料大多未获吸入批准,这极大地限制了新型药物的开发。在众多新研究的辅料中,多糖类物质因具有结构灵活、成本低等优点而受到广泛关注,刺槐豆胶(Locust Bean Gum,LBG)便是其中之一。LBG 是一种半乳甘露聚糖,不仅具备多糖的诸多优势,还能与吞噬细胞(如巨噬细胞)相互作用,在细胞靶向方面具有潜在应用价值,有望用于治疗如结核病等细胞内疾病。此外,它还是一种黏膜粘附材料,在涉及黏膜表面的应用中也有一定优势。但目前 LBG 仅被批准用于口服剂型,其在肺部给药方面的研究还十分有限,缺乏全面的理化特性和毒理学评估,这阻碍了其在药物递送领域的应用。
为了解决这些问题,来自葡萄牙里斯本大学药学院等机构的研究人员对 LBG 进行了深入研究。他们旨在全面表征 LBG 作为辅料的性质,并确定其是否具有适合肺部吸入的毒理学特征。研究结果表明,LBG 的特性在纯化和制备微粒的过程中未受显著影响,其体外和体内实验均显示出较低的毒性,为 LBG 在吸入领域的进一步探索奠定了基础。该研究成果发表在《Carbohydrate Polymers》上,为新型吸入制剂的开发提供了重要参考。
在研究方法上,研究人员主要采用了以下关键技术:首先,通过喷雾干燥法制备 LBG 微粒,用于后续实验;其次,运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、高效尺寸排阻色谱(HPSEC)、热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)等技术对 LBG 及其微粒进行全面的理化特性表征;最后,利用体外细胞实验(以 A549 细胞为模型)和体内动物实验(以 BALB/c 小鼠为模型)评估 LBG 的毒理学特性。
在研究结果部分:
- LBG 微粒的表征:通过喷雾干燥法成功制备了 LBG 微粒,其形态不规则且具有许多凸面,这种结构有利于流动,理论上更适合肺部给药。Feret 直径约为 4μm,不同来源的 LBG 微粒形态和尺寸相似。
- FTIR 分析:FTIR 光谱显示,商业和纯化的 LBG 均具有多糖的特征峰,纯化后的 LBG 光谱中蛋白质相关峰消失,表明纯化有效去除了蛋白质杂质,且不同来源的商业 LBG 样品相似。
- HPSEC 分析:HPSEC 分析表明,不同来源的 LBG 分子量相近,加热过程对聚合物链影响不大,尽管在制备微粒后分子量略有下降,但仍在合理范围内。
- 热物理特性:TGA 分析显示,LBG 在约 100°C 时失去水分,约 300°C 时开始降解;DSC 分析表明 LBG 为无定形聚合物,其玻璃化转变温度(Tg)约为 - 39°C,无定形状态有利于改善干粉的气溶胶化性能,但可能影响稳定性。
- 体外毒理学评估:体外实验通过检测细胞代谢活性和细胞细胞膜完整性来评估 LBG 的毒性。结果显示,LBG 对细胞活力的影响具有时间和浓度依赖性,较高浓度会降低细胞活力,但在肺相关浓度(≈0.1mg/mL)下,细胞活力仍大于 80%。IC50值表明,微粒形式的 LBG 毒性更低。同时,LBG 对细胞细胞膜完整性影响较小,释放的乳酸脱氢酶(LDH)较少。
- 体内安全性评估:体内实验中,小鼠吸入 LBG 微粒后,体重未出现明显变化。白细胞计数分析表明,可能存在炎症反应,但未发现感染迹象;IgE 水平未出现显著差异,表明未引发过敏反应;组织指数显示,各器官在给药后未出现明显变化;肺组织学分析显示,肺部和支气管总体正常,但可能存在单核细胞浸润,但不能确定与 LBG 吸入有关。
综合来看,该研究全面表征了 LBG 的理化性质,并对其进行了生物学安全性评估,为其作为肺部吸入给药辅料的应用提供了重要依据。虽然研究表明 LBG 具有潜在的应用价值,但仍需进一步研究以明确其可能引发的炎症反应机制,为其在吸入制剂中的广泛应用提供更坚实的理论支持。这一研究成果不仅为学术界深入了解 LBG 的特性提供了参考,也为工业界开发新型吸入制剂提供了有价值的数据,有望推动肺部给药领域的发展,为相关疾病的治疗带来新的希望。