《International Journal of Nanomedicine》：Nano Engineered Chitosan-Based Delivery System for Vonoprazan Fumarate for Enhanced Bioavailability: Fabrication and Evaluation
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摘要
目的 本研究的主要目的是探索壳聚糖（chitosan）作为聚合物材料，制备用于酸相关疾病的伏诺拉生（vonoprazan）纳米粒递送系统。
方法 采用离子凝胶化（ionotropic gelation）法制备伏诺拉生壳聚糖纳米粒，并对其粒径、ze
摘要
目的 本研究的主要目的是探索壳聚糖（chitosan）作为聚合物材料，制备用于酸相关疾病的伏诺拉生（vonoprazan）纳米粒递送系统。
方法 采用离子凝胶化（ionotropic gelation）法制备伏诺拉生壳聚糖纳米粒，并对其粒径、zeta电位、多分散指数（polydispersity index，PDI）、药物包封率（entrapment efficiency，EE）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、热分析、扫描电子显微镜（SEM）、两种pH条件下的体外释放行为及药物释放动力学进行表征。开展急性口服毒性试验评估安全性，并进行药代动力学研究以确定生物利用度。
结果 优化制剂VCHNP4的平均粒径为496.5±1.19 nm，zeta电位为25.4±3.07 mV，多分散指数为0.474±1.97，包封率为78.09±0.41%。表面形态研究显示，载药壳聚糖纳米粒呈球形并含有药物包合物。热分析表明热稳定性提高，粉末X射线衍射（PXRD）确证药物呈无定形态。饱和溶解度试验显示药物溶解度显著提高，且呈现pH依赖性释放，在pH 1.2下的释放量高于pH 6.8，释放行为符合Korsmeyer-Peppas模型。急性口服毒性试验显示，对照组与治疗组的临床参数无显著差异。体内药代动力学表明，VCHNPs的Cmax（307±0.61 ng/mL）优于伏诺拉生原料药（41±1.01 ng/mL）（p<0.05）。
结论 本研究表明，伏诺拉生的黏膜黏附性聚合物纳米粒显著提高了溶解度、实现了pH依赖性释放并改善了黏膜黏附性，为改善水难溶性药物的口服生物利用度提供了一种有前景的策略。
论文解读：壳聚糖纳米递送系统增强富马酸伏诺拉生口服生物利用度的研究
一、研究背景与问题
消化性溃疡（peptic ulcer disease，PUD）是一种常见的酸相关性疾病，主要发生于胃或十二指肠，是消化道出血的常见原因。幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）感染和非甾体抗炎药（NSAIDs）的使用是主要致病因素。尽管有效质子泵抑制剂（proton pump inhibitors，PPIs）的开发及对幽门螺杆菌的根除使发病率有所下降，但幽门螺杆菌在亚洲成年人中感染率仍高达20%；同时，老年人因心血管和风湿性疾病滥用NSAIDs和阿司匹林，导致上消化道出血风险增加，而停用这些药物又面临原发病风险，因此需要预防性干预。
伏诺拉生（vonoprazan，VPZ）是一种新型钾竞争性酸阻滞剂（potassium-competitive acid blocker，P-CAB），用于治疗糜烂性食管炎、胃及十二指肠溃疡、根除幽门螺杆菌以及预防NSAIDs或低剂量阿司匹林相关溃疡复发。与传统PPIs相比，VPZ起效快、抑酸持久、个体差异小、不受饮食影响，并克服了半衰期短、酸性环境中易降解、需多次给药、CYP2C19多态性导致临床变异等局限。然而，富马酸伏诺拉生水溶性差（<1 mg/mL），限制了其口服吸收和溶出。常规增溶手段如微粉化、固体分散体、络合、冷冻技术、超临界流体技术以及成盐、共溶剂、水溶助长、前药等虽可改善吸收，但仍存在胃滞留和稳定性问题。
壳聚糖（chitosan）是自然界含量丰富的线性多糖，具有生物相容、可降解、无毒且带正电荷的特性，其氨基与黏液中的糖蛋白可形成氢键产生黏膜黏附作用，延长药物在吸收部位的滞留时间，从而提高生物利用度。离子凝胶化法因操作简单、条件温和，是制备壳聚糖纳米粒（chitosan nanoparticles，CHNPs）最常用的方法之一。研究人员假设：将富马酸伏诺拉生包封入壳聚糖纳米粒，可提高其溶解度、实现持续释放、促进黏膜黏附，进而增加口服生物利用度。基于此，该研究开发并系统评价了壳聚糖基载伏诺拉生纳米粒。
二、研究内容与主要技术方法
研究人员以富马酸伏诺拉生（纯度99.9%，Quaper Pharma Pvt. Ltd?，巴基斯坦）为模型药，壳聚糖（中等分子量190–310 kDa）为聚合物，三聚磷酸钠（sodium tripolyphosphate，STPP）为交联剂，采用离子凝胶化法制备载药纳米粒。通过调整壳聚糖与STPP浓度及比例优化处方，以粒径、PDI、zeta电位、包封率、载药量和体外释放为筛选指标，确定最佳制剂VCHNP4。
主要表征技术包括：动态光散射（DLS）测定粒径和zeta电位；傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析组分间相互作用；扫描电子显微镜（SEM）观察表面形貌；差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）评价热稳定性；粉末X射线衍射（PXRD）考察药物晶型变化。体外释放试验在pH 1.2和pH 6.8两种介质中进行，并拟合多种释放动力学模型。安全性评价采用OECD 423指导原则的急性口服毒性试验，动物为健康成年新西兰大白兔（来源：巴基斯坦萨戈达大学动物实验中心，伦理批准号SU/ORIC/2077），剂量2000 mg/kg，观察14天，进行血液生化、组织病理学检查。药代动力学研究使用6只白化兔，口服给予5 mg/kg纯药悬液或VCHNP4制剂，通过RP-UFLC（Promosil C18色谱柱）测定血浆药物浓度，计算药代动力学参数及相对生物利用度。加速稳定性试验按照ICH指南在40±2°C、75±5% RH条件下进行6个月。
三、主要研究结果
1. 处方因素对粒径、PDI和zeta电位的影响
当壳聚糖浓度较低时，静电排斥力占主导，形成较小纳米粒；随着浓度升高，分子间交联增强，粒径增大。壳聚糖/STPP比例降低至一定阈值前，交联紧密导致粒径减小；但比例过低（如VCHNP6、VCHNP7）可因过度交联或桥接而产生较大颗粒或聚集。PDI随壳聚糖浓度增加而增大，表明尺寸分布变宽。zeta电位随壳聚糖浓度升高而升高（VCHNP1的+20.1 mV增至VCHNP4的+25.4 mV）；减少STPP用量则正电位降低（VCHNP7降至+10.9 mV），但+20 mV以上的电位可保证胶体稳定性。
2. 产率与包封率
随壳聚糖浓度增加，纳米粒产率从68.72%升至86.11%（VCHNP1至VCHNP4），但壳聚糖过量可导致聚集。STPP浓度降低会使产率下降。包封率在VCHNP4达到最高（78.09±0.41%），与壳聚糖浓度正相关，因为更多质子化氨基（-NH3
+）提供交联位点；但STPP减少使包封率下降。
3. 饱和溶解度
载药纳米粒在水和0.1 N HCl中的平衡溶解度显著高于纯药（p<0.05），归因于药物由结晶态转变为无定形态。
4. FTIR
壳聚糖的-NH2、酰胺I和酰胺II峰在形成纳米粒后发生位移，STPP的-COOH相关峰消失，说明壳聚糖与STPP成功交联。载药纳米粒光谱与空白纳米粒相比无明显化学新键，表明伏诺拉生主要以物理包埋形式存在于聚合物基质中。
5. DSC与TGA
纯伏诺拉生在209.1°C显示熔融吸热峰；壳聚糖在94.6°C失水吸热、300.5°C分解放热。载药纳米粒在126.3°C出现宽化的熔融峰，熔点降低表明药物从高度结晶态转变为低结晶态，且组分间无相互作用。TGA显示VCHNPs在100°C以下失重10%，300°C以上失重50%，表明热稳定性良好且药物被有效包封。
6. PXRD
纯药物呈多个尖锐晶体衍射峰；载药纳米粒中药物特征峰强度显著降低、d间距减小，并出现宽弥散峰，证明药物以无定形态分散于聚合物基质中，有利于提高溶出速率。
7. SEM
VCHNPs呈球形，大小均匀，分散良好，无明显聚集，表面可见药物包合物，证实药物成功载入。
8. 体外释放研究
VCHNPs在pH 1.2条件下释放显著高于pH 6.8。pH 1.2时壳聚糖氨基质子化，聚合物溶胀、溶解度增加，促进药物扩散释放；pH 6.8时壳聚糖形成致密基质，限制药物释放。5小时累积释放率达88.51±0.12%，释放曲线符合Korsmeyer-Peppas模型（R2=0.9924），n<0.5，表明遵循Fickian扩散机制。该pH依赖释放特性有利于药物在胃部释放并延长滞留时间。
9. 急性口服毒性
在14天观察期内，2000 mg/kg剂量下未见动物死亡，体重、摄食量、饮水量及一般行为均正常，无器官异常、呕吐或鼻腔分泌物。血液学、肝功能、肾功能和血脂指标均在正常参考范围内，仅血小板分布宽度（PDW）和平均血小板体积（MPV）轻微升高，可能归因于壳聚糖的阳离子特性和免疫调节作用，但仍在生理范围内。组织病理学检查显示肝、心、肾、肠、胃均无病变，表明该制剂安全性良好。
10. 药代动力学
VCHNP4的Cmax为307±1.61 ng/mL，远高于纯药悬液（41±1.01 ng/mL）；t1/2延长至8.96 h（纯药3.76 h）；Tmax为4 h（纯药2 h），AUC0–∞为3459.87 ng·h/mL（纯药133.33 ng·h/mL）；平均滞留时间（MRT）为14.53 h（纯药6.19 h）。相对生物利用度约为1923.8%（约19.2倍），表明壳聚糖纳米粒显著提高了伏诺拉生的口服生物利用度并实现缓释效果。
11. 加速稳定性
制剂在40±2°C、75±5% RH条件下放置6个月，药物含量仅轻微下降且仍在合格范围内，溶出曲线无明显变化，说明制剂稳定性良好。
四、讨论与结论
讨论部分指出，壳聚糖纳米粒通过离子凝胶化成功包封伏诺拉生，其正电荷密度赋予制剂良好的黏膜黏附性，可延长药物在胃黏膜的滞留时间；pH响应性释药行为有利于在胃酸环境中释放药物，同时无定形态的形成增大了表观溶解度。药代动力学参数的大幅改善证实纳米递送系统可有效提高难溶性药物的口服生物利用度，且急性毒性试验证实其在测试剂量下安全、耐受。
研究结论如下（翻译自原文）：本研究以三聚磷酸钠为交联剂，通过离子凝胶化法成功合成了载伏诺拉生壳聚糖纳米粒。通过优化壳聚糖和STPP浓度及其重量比，获得了最佳粒径和最高药物包封率。壳聚糖在纳米粒开发中具有生物相容性、生物可降解性和低免疫原性等众多优点。较高的正电荷密度赋予黏膜黏附特性，使其成为黏膜区域给药理想载体。该纳米粒表现出良好的包封效率、适中的粒径和高正zeta电位。FTIR分析显示VPZ与壳聚糖之间存在强相互作用。DSC、TGA和PXRD分析表明药物与聚合物之间无不相容性，药物以无定形形式存在于聚合物基质中且热稳定。体外研究显示药物在5小时内持续释放，符合Fickian扩散机制。这有望提高伏诺拉生的吸收、生物利用度和治疗效果。急性口服毒理学研究和体内药代动力学数据证实VCHNPs无毒、生物相容、安全，且口服生物利用度提高。因此，通过壳聚糖纳米粒递送伏诺拉生可作为治疗酸相关性疾病的传统剂型的合适替代方案。今后还需要进行长期稳定性研究、全面毒性评估及详细的临床前研究，以推动其临床转化。
