用于脉络膜新生血管治疗的局部铁螯合酶(Ferrochelatase, FECH)抑制剂纳米乳液的开发与表征

《International Journal of Pharmaceutics: X》：Development and characterization of a topical ferrochelatase inhibitor nanoemulsion for choroidal neovascularization therapy

　　

脉络膜新生血管(Choroidal Neovascularization, CNV)是新生血管性年龄相关性黄斑变性(neovascular age-related macular degeneration, nAMD)的标志。研究人员此前确定血红素合成酶铁螯合酶(ferrochelatase, FECH)是一个有前景的治疗靶点。本研究旨在开发并表征用于CNV治疗的新型FECH抑制剂SH-17023的局部眼用纳米乳液(Nanoemulsions, NEs)，以避免标准治疗抗血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor, anti-VEGF)生物制剂所需的玻璃体内注射。研究人员通过自发乳化法制备载SH-17023的NEs，并利用基于D最优混料设计(D-optimal mixture design)的质量源于设计(Quality-by-Design, QbD)进行优化，以获得纳米级液滴尺寸(Zavg)、低多分散指数(Polydispersity Index, PDI)和最高载药量(% Loading Capacity, % LC)。疗效评估在激光诱导CNV(L-CNV)小鼠模型中通过眼底成像、光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography, OCT)、荧光素血管造影和外离体血管染色进行。优化后的处方呈透明状，液滴尺寸为32.832?±?2.125?nm，PDI为0.201?±?0.003，呈球形形态，LC为7.436?±?0.035%。其显示zeta电位为?29.2?±?0.45?mV，具有缓释特性和稳健的加速及动力学稳定性。衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared Spectroscopy, ATR-FTIR)和X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)揭示了优异的药物-辅料相容性。NEs在离体山羊角膜渗透实验中显示出显著高于药物溶液的药物转运（渗透系数(Permeability Coefficient, Kp)?=?0.050?±?0.012?h?1.cm?2，稳态通量(Steady-State Flux, Jss)?=?37.51?±?9.29?μg.h?1.cm?2，增强比为23.815）。优化的NEs通过OCT和离体染色评估显示，与空白NEs相比显著减少L-CNV超过45%，且无眼部刺激或毒性，表明其在nAMD治疗中的前景。

研究背景与意义

年龄相关性黄斑变性(Age-related Macular Degeneration, AMD)是一种导致不可逆中心视力丧失的复杂退行性疾病，其中新生血管性AMD(neovascular AMD, nAMD)虽仅占病例的10%，却导致了90%的AMD致盲。当前标准疗法为玻璃体内注射抗血管内皮生长因子(anti-VEGF)药物，该方法存在成本高、疗效有限、快速耐受、眼部和全身副作用风险高以及患者负担重等问题。调查显示80%患者倾向于局部或口服疗法。研究人员此前鉴定铁螯合酶(Ferrochelatase, FECH)为替代性抗血管生成靶点，其在CNV过程中上调并介导血管新生，其抑制剂SH-17023在玻璃体内给药模型中显示疗效，但因水溶性差(log P?=?5.28)难以局部递送。因此，本研究发表于《International Journal of Pharmaceutics: X》，旨在开发载SH-17023的眼用纳米乳液(Nanoemulsions, NEs)，利用NEs增强角膜渗透，实现非侵入性CNV治疗。

主要关键技术方法

研究人员采用自发乳化法制备NEs，基于D最优混料设计(D-optimal mixture design)的质量源于设计(Quality-by-Design, QbD)方法优化处方以获得纳米级液滴尺寸(Z_avg)、低多分散指数(Polydispersity Index, PDI)及高载药量(Loading Capacity, LC)。通过衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)与X射线衍射(XRD)评估药物-辅料相容性；利用动态光散射(Dynamic Light Scattering, DLS)与高分辨透射电镜(High-Resolution Transmission Electron Microscopy, HRTEM)表征理化性质；通过Franz扩散池进行离体山羊角膜渗透实验；在激光诱导CNV(Laser-induced CNV, L-CNV)小鼠模型（C57BL/6?J小鼠，购自Jackson Laboratory）中通过光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography, OCT)、荧光素血管造影(Fluorescein Angiography, FA)及免疫染色评估疗效；依据改良OECD-405指南进行Draize试验与组织病理学评估眼部刺激性。

研究结果

3.1. LC-MS分析与验证

研究人员开发了并验证了用于定量SH-17023的液质联用(LC-MS)方法，线性范围5–1000?ng/mL，r²为0.998，准确度回收率98.303–100.091%，检出限(Limit of Detection, LOD)与定量限(Limit of Quantification, LOQ)分别为0.531?ng/mL和1.611?ng/mL，满足分析要求。

3.2. 油、表面活性剂、助表面活性剂及助溶剂的溶解度筛选

通过饱和度溶解度研究，研究人员确定玫瑰油在筛选油脂中溶解度最高，Labrasol?在表面活性剂中最高，Transcutol? P在助表面活性剂/助溶剂中最高，据此选定处方组分。

3.3. 伪三元相图的构建

研究人员构建了含玫瑰油、Labrasol?、Tween? 80及Transcutol? P组合的伪三元相图，识别出单相区域以指导NEs开发，最终选定玫瑰油、Labrasol?:Tween? 80:Transcutol? P(1:1:1)与水体系。

3.4. SH-17023负载NEs的制备与开发

通过D最优混料设计分析，研究人员获得各因素对液滴尺寸(Z_avg)、PDI及LC的响应面模型。优化后NEs组成为23.061% v/v玫瑰油、66.939% v/v S_mix(Labrasol?+Tween? 80+Transcutol? P)及10% v/v水，预测Z_avg为32.941?nm，PDI为0.204，LC为7.522%，校验批预测误差小于5%，验证模型准确。

3.5. 优化NEs的表征

优化NEs呈透明淡黄色，pH 5.58?±?0.216，粘度124.486?±?0.669?mPa·s，透光率96.531%。Z_avg为32.832?±?2.125?nm，PDI 0.201?±?0.003，zeta电位?29.2?±?0.45?mV，药物含量99.585?±?7.719%，包封率(Entrapment Efficiency, EE)97.091?±?1.294%。HRTEM显示为球形，选域电子衍射(Selected Area Electron Diffraction, SAED)呈弥散环表明无定形性质。体外释放显示NEs具双相释放（初始突释后持续至72?h），符合Korsmeyer-Peppas模型(n=0.770，异常扩散)。离体角膜渗透显示NEs的K_p和J_ss较溶液分别提升23.815倍。ATR-FTIR与XRD证实无药物相互作用且药物成功包载。加速与动力学稳定性（6个月）显示除冻融循环外均稳定。

3.6. 眼部刺激/耐受性及毒性研究

依据Draize评分，优化NEs给药7天总眼部刺激评分(Ocular Irritation Score, OIS)为0.75（非刺激），空白NEs为0.5。裂隙灯、SD-OCT、FA及组织病理学均未显示角膜、结膜、视网膜结构异常或炎症，与阴性对照（0.9% NaCl）相似，证实无眼部刺激与毒性。

讨论与结论总结

研究人员讨论指出，传统眼药水受限于角膜屏障与泪液清除导致生物利用度低，而o/w型NEs凭借纳米尺寸与油相核心提升疏水药SH-17023溶解度及角膜渗透（增强比23.815倍），并实现缓释。优化NEs在L-CNV模型中显著减少CNV病变体积>45%，且具良好安全性。研究结论为：研究人员成功开发并表征了载SH-17023的眼用NEs，其具纳米尺寸、高稳定性、高角膜渗透性及显著体内抗CNV疗效且无刺激，为nAMD提供了一种潜在的替代玻璃体内注射的局部治疗策略。