新型原位成膜凝胶的制备：该凝胶浸渍了载有克霉唑的液晶纳米颗粒 体外、离体及体内研究中的皮肤药代动力学及抗真菌效果评估

《Journal of Pharmaceutical Sciences》：Preparation of novel in situ film-forming gel impregnated with clotrimazole-loaded liquid crystalline nanoparticles : In vitro, ex vivo, in vivo dermatopharmacokinetic and antifungal evaluation

本研究开发了一种含 clotrimazole 载体的液态晶体纳米颗粒（CLT-LCNP）与薄膜形成凝胶（FFG）结合的制剂，通过优化纳米颗粒特性，显著提高皮肤渗透性和药物在角质层及真皮层的沉积量，并延长药物释放时间。体外及体内实验证实，该制剂的抗真菌活性优于市售产品，且能减少用药频率，提高患者依从性。

　　

拉迪卡·夏尔马|高塔姆·辛格维|维卡斯·拉纳

印度帕蒂亚拉旁遮普大学药学科学与药物研究系制药学部

摘要

为了解决传统外用制剂（如乳霜、软膏等）在管理由白色念珠菌引起的真菌感染时存在的主要问题，例如患者因反复使用而感到不适、皮肤渗透性低、药物滞留不足以及治疗效果不佳等问题，本研究旨在开发一种替代的给药系统。因此，我们设计了这种原位成膜凝胶，其中含有载有克霉唑的液晶纳米颗粒（CLT-LCNP@FFG），以增强其对白色念珠菌感染的抗真菌活性。首先，我们对CLT-LCNP进行了优化：其颗粒大小为271.4纳米，包封效率为90.00%，药物装载量为18.30%，且对HaCaT细胞系无细胞毒性。外用后，CLT-LCNP@FFG能形成透明、薄层、均匀且质地坚实的薄膜。体外皮肤渗透性和沉积研究表明，CLT-LCNP@FFG的皮肤渗透性比市售产品（CLT-MKT；Canesten，1% w/w CLT）高3倍，CLT在皮肤层中的沉积量高207%。模拟分析显示，与CLT-MKT相比，CLT-LCNP@FFG在大鼠皮肤中的CLT浓度可维持超过最低抑菌浓度（MIC）的时间分别是3倍，在人类皮肤中则是5倍，这表明可以减少用药频率。体内药代动力学参数也显著改善。体外和体内的抗真菌活性实验进一步证实了CLT-LCNP@FFG的增强疗效。这些结果表明，这种混合系统有望提高抗真菌药物的效果并提升患者的用药依从性。

引言

克霉唑（CLT）是一种咪唑类衍生物，广泛用于治疗由白色念珠菌引起的皮肤真菌感染，如念珠菌病、足癣、股癣等。¹全球范围内，浅表性和深层皮肤真菌感染占所有由皮肤真菌引起的感染的四分之一。²作为外用药物，CLT通常以乳霜或软膏的形式单独使用，或与其他药物（如类固醇和抗生素）联合使用。然而，传统CLT制剂在治疗慢性皮肤真菌感染方面效果不佳，可能原因是皮肤渗透性/穿透性低、皮肤层内的药物生物利用度低以及药物在感染部位的滞留有限，从而导致需要频繁用药。频繁用药可能会引起副作用（如红斑、刺痛、水疱、脱皮、水肿、瘙痒、荨麻疹、灼热感、皮肤敏感等），同时影响患者用药依从性，并降低产品的外观和经济效益。^{3, 4, 5}此外，从制剂角度来看，商业化的唑类制剂大多存在化学或物理稳定性问题。虽然真菌感染（尤其是念珠菌病）可以治愈，但如果长期忽视治疗，往往会发展成系统性感染，甚至危及生命，并因高复发率引发严重的心理、社会和经济问题。因此，迫切需要通过高效的给药系统来传递这些药物。纳米技术正是能够克服这些挑战的技术。

从药理学角度来看，CLT（分子量344.8 g/mol）是一种咪唑衍生物，在生理pH值7.4时仅有一小部分分子带电（pKa约为4.7和6.02），表现出弱碱性。这种低程度的离子化使其具有较高的亲脂性（log P = 6.1）和较低的水溶性（0.49 μg/mL）。CLT的溶解度随pH值降低而增加，这是由于其结构中含有可离子化的咪唑基团。在酸性条件下，氮原子带电，使CLT具有极性，从而在低pH缓冲液中更易溶解；但由于其在高温和长时间孵育下的不稳定性，无法通过调节pH值来改善其溶解度。由于其水溶性差，CLT在皮肤层的生物利用度非常低。^{7, 8}因此，很难开发出具有显著疗效的有效外用制剂。由于CLT的系统性副作用和较短半衰期（3-6小时），口服给药并不适用于外用感染，这进一步凸显了改进外用制剂的必要性。

为了解决这些问题，人们尝试将CLT与各种纳米载体结合，用于皮肤外用给药，如纳米结构脂质载体^10,纳米囊泡^12,UFOSOMES⁷、Ethersomes^{14, 15, 16}、微乳^{17, 18, 20, 21}、纳米乳^1,纳米晶体²³、Cubosomes²⁴、囊泡²⁵等。^{然而，大多数这些系统的药物装载量和皮肤渗透性都有限，导致药物在皮肤层内的滞留不足。由于皮肤念珠菌病属于浅表性真菌感染，有效治疗的关键在于在皮肤层内实现高局部药物浓度和长时间滞留。尽管大量证据支持CLT及其纳米载体的体外抗真菌效果，但大多数研究并未提供充分的体内药代动力学和药效学数据来证明其优越性。此外，这些外用制剂的开发过程中使用了有机溶剂和其他增溶剂，影响了安全性。因此，在本研究中，我们采用质量源于设计（Quality by Design, QbD）方法，开发了CLT的液晶纳米颗粒制剂（CLT-LCNP，1% w/w CLT），其质量与市售制剂（Canesten，1% w/w，Zydus Pharma）相当，具有高药物装载量、优异的包封效率和合适的纳米颗粒大小，从而便于穿透角质层，增强药物在皮肤深层的滞留，延长CLT释放时间，并在感染部位维持有效药物浓度，从而有效治疗感染并减少复发和耐药性问题。液晶纳米颗粒（LCNP）具有优异的热力学稳定性，生物相容性好且无毒。与其他纳米载体相比，LCNP具有更高的药物装载量和包封效率，因为其含有大量脂质。28LCNP的大表面积、纳米尺寸以及与角质层细胞间脂质结构的相似性，使其在局部给药时能够更好地与亲水、两亲性和亲脂性药物相互作用，提高渗透性和滞留性。26, 27此外，传统CLT制剂的另一个缺点是需要频繁用药，因为日常生活中的摩擦等原因会导致药物被洗掉，从而影响患者依从性并导致复发。使用成膜凝胶（FFG）替代传统乳霜或凝胶基剂，可以解决这些问题。32,33市场上有一种用于治疗皮肤真菌感染的成膜系统示例是Lamisil? Once（诺华消费者健康公司，瑞士尼永）。34}FFG系统能使CLT-LCNP在皮肤上更长时间地保持稳定，并在干燥后形成坚实的薄膜，确保CLT-LCNP持续作用于感染部位。这些因素共同提升了CLT的疗效，减少了用药频率，从而提高了患者的便利性和经济效益。

因此，在本研究中，我们采用质量源于设计（QbD）方法优化了CLT-LCNP的配方，并对其颗粒大小、多分散指数（PDI）、形状、Zeta电位、固态特性以及体外释放行为进行了表征。进一步将优化的CLT-LCNP与新型FFG结合，研究了其流变学性质、皮肤粘附性、涂抹性、体外释放行为、体外（大鼠皮肤）渗透性、抗真菌敏感性以及体内药代动力学和药效学表现，以验证其在治疗皮肤真菌感染方面的可行性。

材料

克霉唑（CLT，纯度>97%）由印度孟买的Glenmark Generics Ltd.提供。甘油单油酸酯（Capmul? GMO-50）由ABITEC Corporation（威斯康星州詹斯维尔）赠送。Poloxamer 407（P407）和Carbopol?971P样品分别由印度BASF公司和印度孟买的Lubrizol公司提供。药用辅料Pullulan由日本冈山的Hayashibara Co. Ltd.赠送。Terminalia catappa树胶（一级）购自Palaniappa公司。

CLT在大鼠皮肤和人类皮肤中的分布预测与模拟：体外研究

为了预测CLT在大鼠皮肤和人类皮肤中的分布情况，我们基于拉普拉斯变换方法设计了相应的计算表格。图2A的结果表明，CLT-LCNP@FFG和CLT-LCNP@gel制剂在大鼠皮肤表面的浓度梯度更高，且CLT在皮肤中的暴露时间分别延长了5天和2.5天。

结论

本研究通过将CLT-LCNP与FFG结合，制备了用于清除皮肤白色念珠菌感染的CLT-LCNP@FFG制剂。该制剂表现出假塑性、粘弹性和触变行为。此外，FFG系统具有良好的涂抹性、较高的皮肤粘附性以及改善的CLT渗透性和皮肤层滞留性，从而与市售克霉唑制剂（CLT-MKT）相比产生了协同抗真菌效果。

资助

本研究得到了印度新德里大学拨款委员会（UGC）的财政支持。拉迪卡·夏尔马获得了UGC基础科学研究计划（UGC-BSR）的奖学金（奖励函编号111425/研究）。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢印度旁遮普大学药学科学与药物研究系获得的UGC-SAP、DST-FIST、CSIR和AICTE-RPS的资助，用于CLT-LCNPs和CLT-LCNP@FFG的表征；感谢旁遮普大学帕蒂亚拉分校的SIC（先进仪器中心）提供的SEM分析、数字显微镜和冻干设施；以及旁遮普大学昌迪加尔分校的DST SAIF中心提供的HR-TEM分析设施，以及IIT Ropar的研究设施。