眼后段给药系统研究进展

食品与药品FoodandDrug2010年第12卷第03期121眼后段给药系统研究进展杜国辉1，陈建英2，贺艳丽1,2*（1.山东大学药学院，山东济南250012；2.山东省生物药物研究院，山东济南250101）摘要：由于眼部生理结构的复杂和诸多屏障的影响，许多药物治疗眼后段疾病的作用甚微。滴眼剂治疗眼前段疾病有效，而治疗引起视力损伤的眼后段疾病几乎无效。玻璃体内注射可使药物直接到达眼后段，但却有给药不便及引发严重副作用的风险。因此，一种安全有效的给药途径对治疗眼后段疾病极为重要。关键词：眼后段；植入剂；微粒；靶向；离子电渗中图分类号：R988.1文献标识码：A文献编号：1672-979X（2010）03-0121-05收稿日期：2009-6-30作者简介：杜国辉（1985-）男，山东东营人，硕士研究生，微生物与生化药学专业E-mail：[e-mail]*通讯作者：贺艳丽，女，研究员，研究方向生化药学E-mail：[e-mail]ySystemforPosteriorEyeSegmentDUGuo-hui1,CHENJian-ying2,HEYan-li1,2（1.SchoolofPharmaceuticalSciences,ShandongUniversity,Jinan250012,China;2.InstituteofBiopharmaceuticalsofShandongProvince,Jinan250101,China）Abstract:Thecomplexphysiologicalstructureofeyeandtheimpactofanumberofbarriersmakemanymedicineslesseffectivefortheposterioreyesegmentdiseases.Topicaleyedropadministrationisusefulonlyforthetreatmentofanterioreyesegmentdiseases.Intravitrealinjectionofdrugsenablesdirectaccesstoposterioreyesegment,butitisuncomfortableandleadstoserioussideeffects.Hence,thedevelopmentofdrugdeliverysystemsforposterioreyediseasesisbecomingincreasinglyimportant.KeyWords:posterioreyesegment;implant;microparticle;target;iontophoresis眼球在解剖学上可分为眼前段和眼后段两部分。眼前段主要包括角膜、前房、虹膜、晶状体和睫状体；眼后段主要包括玻璃体、视网膜和脉络膜。老年黄斑变性（age-relatedmaculardegeneration,AMD）、增生性玻璃体视网膜病变（proliferativevitreoretinopathy,PVR）、脉络膜新生血管（choroidalneovascularization,CNV）、巨细胞病毒（cytomegalovirs,CMV）视网膜炎等眼后段疾病是引起视力损伤的主要原因。市场上的眼用制剂以滴眼剂、眼用凝胶剂和眼膏剂为主。滴眼剂滴入结膜囊内，首先与泪液结合，才能透过角膜向眼内转运。正常人结膜囊容积为20~30μL，除约10μL正常泪液外，最多能容纳20μL药物，多余药液在与泪液混合前已排出眼外。此外由于泪液稀释及鼻泪管流失等原因，只有不到5%给药量的药物能到达眼内[1]。由于较长的扩散距离和房水从睫状体到Schlemm′s管的对流，药物进入眼内后几乎不能到达眼后段组织。全身给药是治疗眼部疾病的另一途径。然而，由于血-房水屏障和血-视网膜屏障的影响，药物很难进入视网膜组织和玻璃体腔内。大剂量和频繁给药还会引起全身副作用。玻璃体内注射可使药物到达眼后段组织，但一般药物在玻璃体内的半衰期较短，需反复注射才能达到治疗目的，不但增加患者痛苦，而且增加了感染、晶状体损伤、视网膜损伤、视网膜脱离、玻璃体出血等并发症的发生。由于眼部独特的解剖学特点，限制了许多眼部给药剂型的临床应用，眼后段给药系统的研究进展也十分缓慢。现将国内外文献中眼后段给药系统的研究进展作一简介。1缓控释给药系统1980年起广泛开展了各种缓释控释药物的研究。目前，用于眼后段的缓释控释给药系统主要有植入剂、脂质体、纳米粒等。1.1植入剂植入剂一般需要手术植入，可在眼内长期保持药物的有效治疗浓度，可以绕过血-眼屏障直接到达作用部位，避免全身给药和玻璃体内注射的副作用，且所需剂量较小。根据所用聚合物材料的不同，植入剂分为非生物降解型和生物122食品与药品FoodandDrug2010年第12卷第03期降解型。前者可更精确地控制药物释放和维持更长的作用时间，但需要二次手术取出。1.1.1非生物降解型植入剂常用的聚合物材料包括聚乙烯醇（polyvinylalcohol,PVA）和乙烯-醋酸乙烯酯（ethylene-vinylacetate,EVA）。药物用一层可渗透的PVA膜包被，再用不可渗透的EVA膜部分包被，药物可从未包被的区域缓慢释放。该装置的释药过程符合零级速率，没有药物最后的突释，是理想的释放模型。由于此装置较大，植入时需要在平坦部行4~5mm巩膜切开术，并且需要二次手术取出。约12%的患者植入此装置后发生玻璃体出血、孔源性视网膜脱离、眼内炎、囊样黄斑水肿等[2]并发症。美国Bausch&Lomb公司的Vitrasert和Retisert是临床上应用的非生物降解植入剂。Vitrasert是第一个更昔洛韦植入剂（1996年通过FDA批准），EVA和PVA控制更昔洛韦释放，可有效控制艾滋病引起的CMV视网膜炎达8个月，但可增加视网膜脱落的概率和引起暂时性视网膜炎[3]。Retisert是进入市场的第一个治疗非感染性眼葡萄膜炎的醋酸氟轻松植入剂，PVA和二甲硅油控制其释放达3年，可有效控制眼葡萄膜炎的发展，但有引起白内障和升高眼内压等副作用的风险[4]。1.1.2生物降解型植入剂常用的材料包括聚乳酸（poly-lacticacid,PLA）、聚羟乙酸（poly-glycolicacid,PGA），它们的共聚物聚乳酸-羟乙酸（poly-lactic-co-glycolicacid,PLGA），以及亲水性白蛋白、明胶、胶原及壳聚糖等。美国Allergan公司的Surodex1和Posurdex1是进入Ⅲ期临床的可生物降解型植入剂。它们都是用PLGA包含不同剂量的地塞米松（Surodex160μg，Posurdex1700μg）。Surodex1主要预防青光眼滤过手术后的炎症发生[5]。Posurdex1主要用于治疗视网膜静脉闭塞引起的斑点型水肿、糖尿病性黄斑水肿以及眼葡萄膜炎，可以持续释放地塞米松1个月[6]。Kunou等[7]用不同相对分子质量的聚合物制备植入剂。较高相对分子质量聚合物作为骨架，通过较低相对分子质量聚合物不断水解控制药物释放。此装置可提高药物释放率，有效避免药物突释。明胶等亲水性聚合物可交联形成三维网状结构，它可通过聚离子而络合生物活性蛋白，避免化学结合破坏蛋白质的生物活性。Yang等[8]应用酸性明胶（等电点4.9）结合碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）制成植入剂，可引起角膜新生血管形成，对照组（单独应用bFGF组和明胶组）却没有明显的作用。此作用与所用bFGF的量和戊二醛交联剂的量相关。此装置可植入巩膜内或眼球周用以传递生物活性蛋白质。1.2微粒给药系统可生物降解的微球（纳米球）、脂质体等有可注射等优点，已用于传输药物到达眼后段。1.2.1微球微球通过骨架溶蚀，最后形成小孔和裂缝控制药物释放。用溶剂蒸发法制备PLGA-塞来考昔微球（平均直径3.9±0.6μm，载药量68.5%），在链脲霉素诱导的小鼠糖尿病模型中，将含75μg塞来考昔的微球结膜下注射入眼内。分别在1，7，14d用高效液相色谱法检测视网膜、玻璃体、晶状体和巩膜的药物浓度，发现PLGA-塞来考昔微球结膜下注射后可持续释药，抑制糖尿病引起的视网膜氧化应激损伤[9]。微粒的粒径影响药动学特征。玻璃体内注射后在玻璃体和小梁网中发现直径2μm微球，在视网膜中发现直径200nm纳米粒。纳米载体可以实现药物对视网膜、玻璃体和小梁网组织的靶向性[10]。Merodio等[11]将更昔洛韦制成牛血清白蛋白纳米粒，注射至大鼠玻璃体内，2周后发现有大量纳米粒呈一薄层存在于视网膜或近血-房水屏障区域。组织学研究显示，纳米粒主要分布在玻璃体和睫状体，在光感受器层及其附近未发现有组织形态变化或炎症反应。Bourges等[12]发现纳米粒通过视网膜行为是逐渐发生的，并定位于视网膜色素上皮细胞（retinalpigmentepithelium,RPE）。1.2.2脂质体根据大小和形态可分为小型单层脂质体（20~80nm），大型单层脂质体（80~1000nm）和多层脂质体（100~4000nm）。脂质体主要有胆固醇、鞘氨醇、糖脂或其它两性分子物质组成。脂质体的制备和存储要求比微球高。引入聚乙二醇（PEG）可以增加脂质体结构的完整性，减少被网状内皮系统摄入的几率，增强在血清中的稳定性[13]。玻璃体内注射脂质体可明显增加药物的半衰期，减少副作用。玻璃体内注射含有更昔洛韦前药的脂质体可有效抑制CMV视网膜炎。由于巨噬细胞吞噬和病变时眼血-视网膜屏障被破坏，使脂质体在病变眼中的半衰期低于正常眼[14]。但脂质体也存在一些问题，如可以引起暂时性视力模糊，高浓度时可以引发白内障等[15]。脂质双分子层修饰后，可在外部信号（如激光、电场或磁场）作用下，或特定抗原和抗体作用下到达靶器官，实现药物靶向性。维替泊芬脂质体（Visudyne）是应用光动力学治疗CNV。静脉注射维替泊芬脂质体，在红光激发器作用下到达脉络膜和视网膜。然而光动力疗法可引起局部产生血管内皮生长因子（VEGF），导致局部脉络膜新生血管再生，因此需要重复治疗[16]。罗他泊芬（Photrex）是另一种光敏脂质体给药系统，用以治疗CNV，给药次数食品与药品FoodandDrug2010年第12卷第03期123少于Visudyne[17]。2靶向性给药靶向性给药系统可分为被动和主动靶向给药。被动靶向是根据大分子的物理化学特征调节药物的分布，通过减少与非靶器官、组织及细胞的非特异性相互作用增加靶部位/非靶部位的药物水平比率，达到靶向给药的目的。主动靶向是利用抗原-抗体结合等生物特异性的相互作用实现药物的靶向传递。2.1被动靶向给药相对分子质量小于或等于30000的药物很容易从血浆中清除，并且小分子药物很容易透过正常的毛细血管壁，导致广泛的全身吸收。因此应用小分子药物很难使视网膜和玻璃体达到和维持药物治疗浓度，而不对正常组织造成毒性。小分子药物与大分子载体结合后可延长半衰期，并可选择性地透过通透性高的血管（如血管损坏或发生炎症），达到被动靶向的目的。血管生成抑制剂TNP-470为烟曲霉素类似物，抑制上皮细胞生长的作用高于其他类型的细胞，通过羟基和PVA（相对分子质量220000）结合后生成TNP-470-PVA（见图1），用于CNV抗血管生成作用。荧光素血管造影术检查显示，TNP-470-PVA可明显抑制血管生成，并减少用药剂量和次数，减少对正常组织的副作用[18]。图1TNP-470-PVA的化学结构有生物活性的蛋白质可与高分子聚合物通过金属离子形成络合物（见图2）而传递，从而避免化学反应对蛋白质生物活性的影响。乙烯三胺五乙酸（DTPA）引入葡聚糖（dextran），形成DTPA-dextran聚合物，在锌离子存在下，与干扰素β（IFNβ）形成络合物IFNβ-DTPA-dextran。玻璃体内注射2周后，荧光素造影术检查证明IFNβ-DTPA-