开发并优化了一种表面涂有玉米醇溶蛋白（zein）的可吸入组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂制剂，该制剂通过三流体喷嘴喷雾干燥技术制备，有望用于治疗特发性肺纤维化

《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Development and Optimization of a Zein-Coated Inhalable HDAC Inhibitor Formulation as a Potential Treatment for Idiopathic Pulmonary Fibrosis via Three-Fluid Nozzle Spray Drying

J27644选择性HDAC6/8抑制剂通过三流体喷干技术制备吸入干粉，采用zein包衣和乳糖作为赋形剂，经Box-Behnken设计优化喷气流量（600-1600 L/h）、进料温度（50-150°C）、进料速率（2-6 mL/min）及zein含量（5-30%），实现79.6%包衣覆盖率与25°C/40%RH条件下0%质量损失，颗粒形态为葡萄状且D50为1.48 μm，气溶胶分散性能优于传统两流体喷干工艺。

　　

魏仁凯|肖胜杰|程孟宗|余超武

台湾国立大学医学院药学院，台北，台湾

摘要

特发性肺纤维化（IPF）是一种进行性肺部疾病，目前可用的治疗方法有限。组蛋白去乙酰化酶抑制剂通过调节纤维化途径显示出良好的抗纤维化效果。局部肺部递送对于最大化药物在肺部的暴露量同时最小化全身毒性尤为重要。干粉吸入器具有快速给药、便携性和患者依从性等优点。在这项研究中，使用三流体喷嘴喷雾干燥（3FNSD）技术制备了J27644（一种选择性HDAC6/HDAC8抑制剂）的干粉吸入制剂，其中zein作为疏水包覆剂，乳糖作为填充剂。zein溶解在乙醇中通过喷嘴的中间通道输送，而J27644和乳糖共溶解在乙醇-水混合溶剂中通过最内层通道输送。通过Box-Behnken设计优化了喷雾气体流量（600-1600 L/h）、入口温度（50-150 °C）、进料速率（2-6 mL/min）和zein含量（5-30%）。研究发现zein含量是影响表面覆盖率的主要因素，而喷雾气体、入口温度和zein含量共同作用于25°C/40%相对湿度（RH）下的抗重结晶性能。优化的3FNSD制剂在25°C/40% RH条件下实现了79.6%的zein表面覆盖率以及可忽略的质量损失（0%），与模型预测值（82.6%和0%）非常接近。该制剂还表现出无定形、类似葡萄干的形态，粒径中值（D50）为1.48 ± 0.00 μm。体外分散测试显示，3FNSD制剂的气溶胶化效果优于其他方法：释放剂量最高（300 μg原料的177.0 ± 19.5 μg），细颗粒剂量最高（151.1 ± 18.0 μg），质量中值空气动力学直径最低（1.61 ± 0.02 μm），优于采用双流体喷嘴喷雾干燥（2FNSD）和无zein的2FNSD制剂。溶解测试表明所有制剂在60分钟内释放率均超过70%。差异因子（f₁）分析显示2FNSD和3FNSD之间的溶解效果相当（f₁ = 8.95），而无zein的制剂释放更快，与3FNSD相比有显著差异（f₁ = 19.6）。这些结果表明3FNSD技术能够制备出具有优异湿稳定性、良好气溶胶化性能和稳定溶解性的zein包覆乳糖-J27644粉末，支持zein和三流体喷嘴在吸入干粉制剂中的应用。

引言

特发性肺纤维化（IPF）是一种慢性进行性间质性肺病，其特征是不可逆的纤维化和肺功能下降，最终可能导致呼吸衰竭和死亡。全球患病人数正在增加，估计有300万人受到影响，诊断后的中位生存期仅为2-3年（Esposito等人，2015年；Martinez等人，2017年；Raghu等人，2014年）。尽管有尼达尼布和吡非尼酮等抗纤维化药物，但高剂量口服给药常伴随胃肠道毒性和肝毒性等不良反应（Lederer和Martinez，2018年）。这些限制表明需要新的治疗策略和给药途径，以提高疗效并减少全身副作用。

转化生长因子-β信号通路在纤维化过程中起核心作用，通过激活成纤维细胞和上皮细胞发挥作用。组蛋白去乙酰化酶（HDACs）通过影响纤维化相关基因的表达成为抗纤维化治疗的潜在分子靶点（Zhang等人，2020年）。虽然全HDAC抑制剂（如suberoylanilide hydroxamic acid（SAHA）具有抗纤维化活性，但其广泛的特异性导致不必要的毒性。相比之下，选择性抑制HDAC6和HDAC8可减少α-平滑肌肌动蛋白表达和细胞外基质沉积，从而减轻纤维化（Boucherat等人，2017年；Saito等人，2019年；Shan等人，2008年）。J27644是一种新型喹唑啉-2,4-二酮类选择性HDAC6/HDAC8抑制剂，在体外实验中显示出优于SAHA的抗纤维化活性，并具有良好的渗透性和代谢稳定性。在人类肺成纤维细胞中，其半抑制浓度（IC₅₀）为10.88 μg/mL（Yu等人，2023年）。根据估计的肺液体积（15 mL，Fr?hlich等人，2016年），其治疗剂量约为150 μg，表明其作为IPF吸入治疗药物的潜力。

局部肺部递送通过在作用部位最大化药物浓度同时限制全身暴露，为IPF治疗提供了一种有吸引力的方法（Zheng等人，2024年）。吸入疗法已广泛用于哮喘和慢性阻塞性肺病，干粉吸入器（DPIs）由于其便携性、快速给药和患者依从性而特别适合新的抗纤维化药物（Ke等人，2020b）。然而，有效的DPI制剂需要精细的颗粒工程以实现适当的空气动力学性能、稳定性和分散性。与传统研磨方法相比，喷雾干燥已成为制备吸入粉末的常用平台，可以精确控制颗粒大小、形态和表面组成（Ke等人，2022年）。

对于低剂量化合物（如J27644），需要填充剂来确保准确的剂量、流动性和粉末制造和填充过程中的均匀性。乳糖因其良好的安全性和与多种药物的兼容性而常被选为填充剂。然而，喷雾干燥后的乳糖通常是无定形的，因为溶剂快速蒸发限制了结晶。无定形乳糖在高湿度或高温下容易重结晶，从而改变形态并影响分散性（Ke等人，2020a）。为了解决这个问题，使用了zein作为疏水包覆剂。zein是一种富含醇溶蛋白的蛋白质，被归类为“普遍认为安全”（GRAS）物质，因其成膜和防潮性能而在口服药物递送中广泛应用（Luo等人，2023年；Shi等人，2012年）。尽管zein尚未被用于吸入制剂，但其疏水性可能有助于保护无定形乳糖在低湿度环境中的稳定性。

传统的双流体喷嘴喷雾干燥方法中，药物和辅料溶解在单一液体中，可以高效制备用于吸入的干粉，但对表面组成的控制有限（Mueller等人，2023年）。相比之下，三流体喷嘴引入了额外的液体进料通道，允许在雾化过程中分别输送核心液体和包覆液体（Lopez和Lee，2025年）。这种配置使得疏水物质可以直接位于液滴表面并在干燥后形成包覆层（Shetty等人，2020年）。然而，这种方法增加了复杂性，必须仔细控制进料速率、溶质浓度和溶剂选择，以实现最佳的颗粒形成和包覆效率。为了系统评估这些变量并指导工艺优化，Box-Behnken设计（BBD）作为一种响应面方法，可以在较少的实验次数下预测最佳条件（Li等人，2025年；Nguyen等人，2019年）。当生产过程涉及多个相互作用参数时（如三流体喷嘴喷雾干燥），这种方法尤其有价值，因为传统的试错方法会耗费更多资源且信息量较少。

本研究的目的是使用三流体喷嘴喷雾干燥技术，以zein作为疏水包覆剂、乳糖作为填充剂，开发和表征J27644的干粉吸入制剂。通过将zein通过中间通道输送，将共溶解的J27644和乳糖通过最内层通道输送，以实现乳糖-药物复合物的zein表面覆盖。同时应用BBD优化工艺参数，评估三流体喷雾干燥是否能够制备出适合肺部递送的稳定表面和性能的粉末。

材料

J27644的合成方法参照Yu等人（Yu等人，2023年）的研究。zein和乳糖分别从Acros Organics（Thermo Fisher Scientific，美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）和Macklin Biochemical Co., Ltd.（中国上海）购买。水通过Elix+Milli-Q水系统（Millipore，德国达姆施塔特）纯化。分析级乙醇和HPLC级甲醇从Echo Chemical（台湾苗栗县）购买，HPLC级乙腈也从同公司购买。

Box-Behnken设计实验

为了优化3FNSD的使用，采用Box-Behnken设计评估了工艺参数的影响。评估了粉末在25°C/40% RH条件下的两个关键属性：zein表面覆盖率和质量损失。结果总结在表2中，zein表面覆盖率和质量损失的回归模型图显示在图2中。各响应的回归方程见补充材料。

讨论

本研究开发并优化了J27644的干粉吸入制剂，这是一种选择性HDAC6/HDAC8抑制剂，用于IPF的治疗。与传统的双流体喷嘴喷雾干燥相比，三流体系统通过增加额外的液体进料通道，在颗粒工程方面提供了更大的灵活性。

结论

采用三流体喷嘴喷雾干燥技术，并以zein作为疏水包覆剂，制备了J27644的干粉制剂。通过Box-Behnken设计系统优化了关键工艺参数（喷雾气体流量、入口温度、进料速率和zein含量），制备出了具有高zein表面覆盖率、低湿度敏感性和良好气溶胶化性能的粉末。本研究表明三流体喷雾干燥技术在

CRediT作者贡献声明

程孟宗：撰写 – 审稿与编辑、资源管理、方法学、数据分析。魏仁凯：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、监督、项目管理、资金筹集、数据分析、概念构思。肖胜杰：撰写 – 审稿与编辑、可视化、项目管理、方法学、数据分析。余超武：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理、概念构思

资助

本研究得到了台湾国立大学高等教育SPROUT项目（113L7855）的资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。