《Pharmaceutics》：The Stability–Release Paradox in Long-Acting Peptide and Protein Delivery: A Review of Material–Cargo Compatibility and Therapeutic Integrity
编辑推荐：
长效多肽与蛋白递送不仅需要实现延长释放，治疗药物还必须在加工、储库驻留及释放过程中保持化学、物理、结构和功能上的完整性。本综述探讨了稳定性-释放悖论，即用于延长驻留时间的材料特性也可能改变药物的完整性。本文并非对递送平台进行归类或重申生物药稳定化的必要性，而是
长效多肽与蛋白递送不仅需要实现延长释放，治疗药物还必须在加工、储库驻留及释放过程中保持化学、物理、结构和功能上的完整性。本综述探讨了稳定性-释放悖论，即用于延长驻留时间的材料特性也可能改变药物的完整性。本文并非对递送平台进行归类或重申生物药稳定化的必要性，而是围绕一种药物特异性相容性问题来组织文献：即某一保留机制、储库微环境和预期驻留时间是否仍能与维持活性所需的治疗属性相兼容。研究人员对截至2026年8月10日发表的实验研究和近期综述进行了严格审查，重点考察了聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）系统、水凝胶、基于亲和力的储库、自组装制剂以及将释放与稳定性或药理学性能相关联的转化研究。在这些平台中，完整性受到水合作用、微环境pH值、反应性降解产物、药物-材料亲和力、界面暴露、局部浓度、分子拥挤、加工应力以及宿主-储库相互作用的影响。对可降解聚酯的实验研究表明，持续的质量释放可能与肽酰化或其他化学变化共存，而水凝胶和亲和系统则表明，可逆保留可以抑制过早逃逸，但仍需针对特定药物验证其回收率和生物学功能。因此，本综述围绕三个相互关联的考量因素构建长效制剂设计框架：将储库视为动态的药物微环境，将具有治疗能力的释放作为超越累积质量恢复的终点，以及将驻留时间-稳定性匹配作为计划约束与药物已证明的稳定性窗口之间的相容性测试。该框架支持基于治疗完整性的材料选择和评估、稳定性指示性释放测量、临床相关载药量以及与治疗主张相适应的药代动力学/药效学（PK/PD）证据。
2. 治疗完整性作为设计约束
2.1. 分子复杂性扩展了关键属性的数量
仅凭药物类别无法预测其与长效材料的相容性。以奥曲肽为例，其在PLGA微球中约85%的载药量在95天内最终释放，但只有25%的释放肽未被修饰，约75%为酰化产物。当载体更换为更亲水的聚（D,L-丙交酯-co-羟甲基乙交酯）（PLHMGA）后，持续释放得以保留，但天然奥曲肽的比例显著提高至超过65-70%。相比之下，一个更大的Fab片段被制备成喷雾干燥固体蛋白并置于可注射的PLGA-三醋精储库中，可持续释放近80天，并在数周后仍保持超过80%的抗原结合能力。这些对比案例表明，分子大小本身并不能很好地预测储库相容性。相关的完整性属性应根据单个治疗药物的已知易损性及其保留环境的化学性质来确定。
2.2. 完整性的层级结构
对于长效储库，五个嵌套层级是有用的：化学完整性涉及共价同一性和纯度；物理和胶体完整性涉及可溶和不溶性聚集体、沉淀、颗粒等；结构完整性关注高级构象；功能完整性考察释放物质是否仍能结合靶点或产生预期的细胞响应；治疗完整性是支持预期暴露、效力和安全性所需的综合药物状态。聚集现象说明了为何这些层级不能合并。
2.3. 具有治疗能力的释放
“具有治疗能力的释放”这一概念旨在纠正测量内容与声称内容之间反复出现的错配。一级证据是质量释放；二级是化学完整的释放；三级通过适当的正交方法确立物理和结构完整性；四级展示药物特异性的生物学功能；五级将释放物种与体内药理学联系起来。并非每项研究都需要所有层级，但声明的强度不应超过证据水平。对材料设计的深远影响在于，“最佳”基质并非最激进地限制扩散的材料，而是在控制释放的同时保护选定药物相关质量属性的材料。
3. 储库作为动态的药物微环境
3.1. 水分进入、降解与微环境pH值
PLGA提供了一个清晰的例证，说明名义材料组成并不定义包埋治疗药物实际经历的环境。降解产生的酸性低聚物和单体可在交换不良的水性孔隙内积累，共聚焦研究已证明空间异质的微环境pH分布。Hong等人通过在体内植入载有艾塞那肽的50:50 PLGA微球长达6周，直接连接了演变的载体微环境与特定保留治疗药物的化学转化，并证明了释放测试几何形状本身会改变表观微环境。
3.2. 反应性聚合物-药物化学
肽对反应性聚酯降解产物的敏感性高度依赖于分子结构。Na等人比较了鲑鱼降钙素（sCT）、人甲状旁腺激素1-34（hPTH1-34）和亮丙瑞林在降解PLGA微球中的情况，发现sCT和hPTH1-34的酰化产物含有来自PLGA降解的乙醇酸单元，而亮丙瑞林在28天后未检测到相应的酰化产物。这种差异与肽的一级结构有关，主要归因于可及的伯氨基团。因此，聚合物介导的共价修饰风险应从药物特定的反应基团和降解载体的化学性质共同评估。
3.3. 界面、拥挤与局部浓度
水凝胶避免了疏水性聚酯和有机溶剂微囊化的一些应力，但水性基质并非自动就是良性的蛋白质配方。聚合物-水界面、疏水取代基、带电域、残留交联化学和高局部蛋白质浓度仍可能改变行为。局部拥挤也可能是人为造成的。储库可能加剧这一问题，因为随着水分重新分布或药物分配到特定区域，会产生微尺度浓度梯度，因此与稳定性相关的浓度可能是储库内部的局部浓度。
3.4. 宿主生物学是微环境的一部分
最重要的概念更新是宿主并非外部边界条件。Jons等人的研究表明，细胞浸润到聚合物-纳米颗粒水凝胶中可以主动增加抗体转运，而共同配制抗炎剂则减少了浸润并延长了药代动力学暴露。这是宿主-材料相互作用可成为释放机制一部分的直接证据。因此，当宿主效应实质性地改变释放或稳定性时，应将其视为制剂变量。
3.5. 材料类别作为微环境原型
按材料所创造的微环境进行比较最为有用。PLGA微球可长时间持续释放，但不稳定的药物可能遭遇酸性、反应性和演变的孔隙。水凝胶提供富水环境和温和的给药方式，但亲水性蛋白质通常需要亲和力或分层结构以避免快速逃逸。亲和力水凝胶利用可逆结合来减缓释放，而不完全依赖网格限制。自组装肽或药物储库可减少惰性载体负担，但需要控制突释、组装状态和回收率。复合系统可将药物稳定化与整体传输控制分离。
4. 机制核心：稳定性-释放悖论
4.1. 扩散控制与过早逃逸
高亲水性的多肽和蛋白质可从水合的可注射基质中迅速逃逸。Zhang等人通过将蛋白质先封装在葡聚糖微粒中再分散于热凝胶中，证明了引入独立可调的传输屏障可以有效抑制突释。
4.2. 可逆亲和力：保留与回收
可逆亲和力可以补充网格控制的扩散，在不共价固定治疗药物的情况下延长蛋白驻留时间。Isaacs-Bernal等人将Fc结合肽配体掺入透明质酸水凝胶，实现了减少突释和有效扩散系数，同时保留了生物学活性。研究表明，释放动力学应与累积回收率和释放后功能一同考虑。
4.3. 约束与载药 vs. 拥挤与自缔合
高治疗药物载量可能引发稳定性问题。Escobar等人展示了单克隆抗体在高浓度下的浓度依赖性表面行为和界面诱导的颗粒形成。Zheng和Doyle通过将IgG封装在海藻酸盐微粒中实现了高载药量和可控释放，同时保持了抗体单体含量，表明载药、物理状态和传输控制可在不同的制剂隔室中进行工程设计。
4.4. 降解控制释放 vs. 降解诱导损伤
当载体降解本身是延长释放的原因时，稳定性-释放悖论最为明显。奥曲肽在常规PLGA中是一个失败案例，而Johnson等人通过将重组人生长激素（rhGH）稳定为含锌固体并使用低温非水工艺封装，实现了完整性和长达一个月的持续释放。这表明PLGA既不应被全盘否定也不应被无条件选择。
4.5. 疏水保留与界面暴露
疏水相互作用常用于减缓肽或蛋白质的迁移率。蛋白质制剂研究表明，吸附到疏水或固液界面可促进构象重排和颗粒形成。当释放控制依赖于吸附或疏水缔合时，应对回收的药物进行单体状态和功能的测试。
4.6. 加工相容性与最终储库性能
储库在注射前就开始施加应力。双乳液微囊化可使蛋白质暴露于溶剂界面、乳化、渗透压变化和干燥。原位成型植入物可能使药物暴露于有机溶剂和相转变。反应性水凝胶交联可产生最终网络中不存在的瞬时化学环境。
4.7. 驻留时间-稳定性匹配
上述权衡可以通过比较预期驻留时间与药物在相关储库条件下的稳定性来统一。如果不可接受的共价修饰在储库内部pH和水活度条件下于第三周出现，而药物需驻留十二周，则制剂是不匹配的。这促使了驻留时间-稳定性匹配的概念，即比较治疗药物在其预定义的完整性限度内保持的时间与释放设计所需的时间。
5. 工程化稳定性-释放相容性窗口
5.1. 从有利于药物的载药和制造开始
蛋白质稳定性可能在储库制备期间就已受损。Thite等人通过实验将流体动力剪切与抗体在不锈钢/水界面的吸附分离开，表明亚可见颗粒的形成可通过改性表面以减少蛋白质吸附来抑制。加工策略决定了可降解聚酯是否与不稳定蛋白质相容。
5.2. 使用可逆保留而非无差别固定化
当蛋白质从原本相容的水性基质中逃逸过快时，特定的可逆相互作用可提供传输控制，而无需极端的物理约束。Fc结合透明质酸系统减少了Fc-Noggin和anti-sFRP2的释放，同时保留了生物学活性。
5.3. 工程化微环境，而非仅仅本体材料
Hong等人绘制了皮下植入的载有艾塞那肽的PLGA微球的微环境pH轨迹，并将其与体外条件区分开来。Ghassemi等人通过使用更亲水的PLHMGA替代常规PLGA，显著提高了释放中天然奥曲肽的比例。
5.4. 将稳定化与释放控制分离
分层制剂是一种反复出现的机遇。Zheng和Doyle以及Zhang等人的工作展示了将药物预封装在微粒中再分散于第二基质中的架构如何能够抑制突释并延长体内暴露，但这种益处需要针对具体药物进行评估。
5.5. 仅在受控状态下利用药物自组装
自组装可将治疗肽转化为自身的长期储库。Cotadutide研究结合了可逆肽自组装与原位形成的低分子量PLGA储库。这要求对组装态、储存态和释放态分别进行表征。
5.6. 为宿主-储库界面进行工程设计
宿主反应不能再仅被视为释放优化后的毒性筛选。Jons等人的工作表明浸润细胞可改变传输，提示了“宿主感知释放工程”的新材料目标。
5.7. 根据蛋白质易损性和产品目标选择基质
不存在普遍最优的基质。对于结构不稳定的蛋白质，水性可注射水凝胶是合理的起始环境，但可能需要亲和力或分层架构来防止快速逃逸。对于需要超长驻留时间的药物，当可实现固态稳定化和微环境控制时，PLGA系统是合适的。
6. 证明具有治疗能力的释放：超越累积释放曲线
6.1. 质量回收与释放动力学
质量回收不可或缺，但方法必须足够特异以区分药物与其降解产物。
6.2. 化学同一性与纯度
对于肽类，色谱和质谱方法至关重要；对于蛋白质，可能需要肽图分析或其他稳定性指示方法。
6.3. 物理与高级结构完整性
应使用适用于分子的正交方法来探究蛋白质释放，如体积排阻色谱、光散射和圆二色光谱等。
6.4. 靶点特异性生物学功能
Isaacs-Bernal等人的研究将亲和力介导的抗体释放与药物特异性生物学测定和体内视网膜反应联系起来，提供了功能完整性的有力证据。
6.5. 体内治疗能力
最强的声明需要证据表明制剂产生了预期的暴露和药理效应。
6.6. 提出的治疗完整性证据阶梯
提出了一个声明-证据框架，区分了质量检测、化学完整性、物理/结构保存、生物学活性和体内药理学性能五种证据领域。
7. 从储库释放到体内暴露和药理效应
7.1. 体外释放不等于体内释放
IVIVC对于复杂的长效系统仍然困难。水凝胶也面临网络稀释、机械变形等挑战。
7.2. 释放速率、吸收速率和消除半衰期是可分离的
观察到的浓度-时间曲线反映了至少三个动力学层次：释放、吸收和消除。
7.3. 当完整性发生变化时，PK应追踪活性物种
如果储库释放出改变的药物，基于总可检测浓度的模型可能会高估药理学相关的暴露。
7.4. 局部递送需要空间药理学
对于局部储库，血浆浓度可能是较差的替代指标。
8. 转化：从优雅的材料到可行的药物
8.1. 临床有意义的剂量和载药量
转化始于剂量计算。制剂需要一条通往临床相关载药量的可靠路径。
8.2. 可注射性、给药途径和用户负担
可注射性是制剂可行性的一部分。
8.3. 制造重现性和QbD
长效性能对材料和工艺属性的微小变化异常敏感。
8.4. 货架期稳定性与储库内稳定性是不同的
长效制剂必须经受两个不同的时钟考验。
8.5. 无菌、无菌工艺和材料-药物相容性
必须证明整个材料-生物制品的制造相容性。
8.6. 免疫原性和安全性需要严谨的声明
聚集体、颗粒、化学修饰等可增加免疫原性风险，但并非确定性预测因子。
8.7. 关键质量属性应涵盖药物、材料和组合状态
监管挑战在于治疗药物和材料在决定性能时不能被独立表征。
9. 面向长效多肽和蛋白治疗药物的目标产品概况驱动框架
9.1. 在选择材料之前定义药物
绘制分子尺寸、电荷、已知降解途径等。
9.2. 定义暴露目标
指定期望持续时间、可接受初始突释等。
9.3. 在候选微环境中映射稳定性窗口
在材料相关的pH、水活度等条件下测量药物完整性。
9.4. 选择与药物相容的保留机制
根据药物的稳定性图谱选择扩散控制、降解、可逆亲和力等机制。
9.5. 应用驻留时间-稳定性匹配
将预期驻留时间与在演变储库条件下不可接受完整性丧失的开始时间进行比较。
9.6. 证明具有能力的释放并将其与PK/PD联系起来
使用治疗完整性证据阶梯来决定必要的分析层级。
9.7. 该领域下一阶段的优先实验
包括头对头材料比较、体内微环境测绘、量化释放和保留药物的完整性等。
