萨尔玛·A·费雷格（Salma A. Fereig）、约翰·尤希亚（John Youshia）、加达·M·埃尔-扎法拉尼（Ghada M. El-Zaafarany）、莫娜·G·阿拉法（Mona G. Arafa）和莫娜·M·A·阿卜杜勒-莫塔莱布（Mona M.A. Abdel-Mottaleb）
埃及英国大学（The British University in Egypt，简称BUE）药学院药学与制药技术系，位于埃及埃尔谢鲁克市（El Sherouk City）
摘要
背景
化疗引起的脱发（Chemotherapy-induced alopecia，简称CIA）会带来显著的心理压力，因此需要有效的预防或治疗干预措施。苯巴比妥（Phenobarbital）是一种有潜力用于CIA预防和/或治疗的药物，它可以通过激活ABC受体将化疗药物从毛囊中排出。富含角鲨烯（squalene）的纳米结构脂质载体——斯夸克颗粒（Squarticles），能够通过与生理皮脂的相互作用来选择性靶向毛囊。
方法
本研究采用了一种经济高效的高速搅拌超声法制备了载有苯巴比妥的斯夸克颗粒。关键配方参数包括总脂质含量（1%或2%）、普瑞科醇与角鲨烯的比例（0:1、3:1、1:1、1:0）以及表面活性剂浓度（0.25%或0.5%）。
结果
优化后的配方颗粒尺寸为229 ± 16.7纳米，药物包封效率为82.72 ± 3.02%。进一步表征显示，该配方符合Higuchi药代动力学模型，约11%的药物沉积在毛囊中。使用DiI标记的斯夸克颗粒对皮肤样本进行共聚焦激光扫描检测，证实了其对毛囊的靶向作用。在患有环磷酰胺（cyclophosphamide）诱导脱发的小鼠体内的研究表明，载有苯巴比妥的斯夸克颗粒和空白斯夸克颗粒均能保护毛囊，促进毛囊恢复，并通过组织病理学、扫描电子显微镜（SEM）成像和Ki-67免疫组化检测验证了细胞增殖效应。
结论
无论是空白斯夸克颗粒还是载药斯夸克颗粒，均显示出作为CIA预防/治疗剂的潜力。
引言
根据世界卫生组织（WHO）的数据，2022年全球新诊断出约2900万例癌症病例，大约五分之一的人在其一生中会患上癌症[1]。随着癌症发病率的增加，预计需要接受化疗的人数将从2018年的980万增加到2040年的1500万，尤其是在中低收入国家[2]。约65%的化疗患者会出现化疗引起的脱发（CIA），表现为系统性化疗后突然的头发稀疏或秃头。大约40%接受新辅助化疗的乳腺癌患者会发展成永久性化疗引起的脱发（PCIA），即化疗停止三年后仍无法完全再生头发[3]。CIA对大多数患者（尤其是女性和儿童）造成心理负担，因为它在私人和公共场合都会暴露他们的疾病状况[4]。CIA是由于化疗药物导致的毛囊生长期（anagen phase）有丝分裂突然停止所引起的，这种现象称为生长期脱发（anagen effluvium）。生长期是头发持续进行有丝分裂的阶段，因此头发会持续生长。通常情况下，人类头皮约有85%的头发处于生长期[5]。因此，CIA会导致大部分头皮头发严重脱落。
科学家们已经尝试使用多种方法来预防和治疗CIA，但迄今为止，除了头皮冷却外，尚无FDA批准的具体治疗方案[6]。这主要是因为大多数研究未能取得显著效果[7][8][9]。头皮冷却方法在CIA预防方面的效果有限，并且受到所用化疗类型、治疗持续时间以及头发类型和数量的影响[10]。
巴比妥类药物家族是在一个多世纪前由德国著名科学家奥古斯特·凯库勒（August Kekulé）发现的[11]。苯巴比妥（Phenobarbital，简称PHB）是由阿道夫·冯·拜尔（Adolf von Baeyer）于1864年通过将马来酸（malonic acid）和尿素（urea）结合而成的[12]。此后，苯巴比妥被广泛用于儿科和成人患者的抗惊厥治疗，也在兽医临床中使用。此外，苯巴比妥还被重新用于治疗其他中枢神经系统疾病，如产后抑郁、镇静催眠和酒精戒断综合征。对于这些用途，苯巴比妥可通过静脉注射、口服、直肠给药或经皮给药[13]。据我们所知，此前尚未有过关于苯巴比妥局部应用的研究，仅有一项研究表明其对小鼠皮肤微粒体蛋白有增加作用[14]。
正如我们在之前的工作中讨论的[15]，苯巴比妥是一种有前景的CIA预防和治疗药物。其作用机制可能是通过抑制表皮生长因子受体（EGFR）信号通路来激活 constitutive androstane 受体（CAR）。CAR 是 ABCB1（angiotensin binding cassette B1）的底物，属于 ABC 转运蛋白家族，该转运蛋白在抗癌药物的排泄过程中起关键作用，可能导致癌症治疗失败[16]。由于 ABCB1 在人类和小鼠的毛囊中均广泛表达，尤其是在小鼠中表达更为显著[17]，因此建议采用局部应用苯巴比妥以避免干扰其对癌细胞的细胞毒性作用。
然而，由于角质层（stratum corneum, SC）和表皮的屏障作用，局部应用苯巴比妥可能无法达到预期效果[18]。即使活性物质能够渗透，也会受到酶降解、蛋白质结合和全身清除的影响[19]。因此，为了将药物精准递送到真皮深层的毛囊，需要采用选择性靶向方法。将苯巴比妥纳入定制的脂质纳米颗粒中，可以实现最小程度的全身吸收并实现毛囊的靶向递送。
斯夸克颗粒（Squarticles）是一种纳米结构脂质载体（NLCs），其中角鲨烯作为液态脂质，被认为是皮肤病治疗中靶向毛囊的有效平台[20][21]。由于其生物相容性、小尺寸以及能够穿透皮肤屏障的特性，斯夸克颗粒非常适合将促毛生长剂、抗炎药物和生长因子等治疗药物直接递送到毛囊[22]。角鲨烯是一种天然存在于皮肤中的脂质，通过与毛囊中的脂质环境相互作用，有助于提高包封化合物的局部生物利用度[23]。多项研究探讨了斯夸克颗粒在脱发治疗中的毛囊药物递送作用，例如方（Fang）及其同事的研究[24]将米诺地尔（minoxidil）递送到真皮乳头细胞，结果显示斯夸克颗粒能最大化毛囊沉积并减少皮肤渗透。阿尔朱法利（Aljuffali）等人[25]制备了载有米诺地尔的抗PDGF（血小板衍生生长因子）受体β抗体结合斯夸克颗粒，表现出最大的皮肤沉积效果。方及其同事[26]还使用斯夸克颗粒局部治疗银屑病，发现其效果优于纳米乳液（NE）和固体脂质纳米颗粒（SLNs）。林（Lin）及其同事[27]使用斯夸克颗粒递送钙泊三醇（calcipotriol）和甲氨蝶呤（methotrexate），实现了成功的皮肤沉积且皮肤刺激最小。达德瓦尔（Dadwal）等人[28]使用斯夸克颗粒递送丙酸氯倍他索（clobetasol propionate）治疗斑块型银屑病，结果表明这种递送方式提高了皮肤渗透和沉积效果。这些研究表明，斯夸克颗粒可以通过选择性将药物递送到毛囊来增强治疗效果，促进头发再生并减少传统疗法的系统性副作用[29]。
因此，本研究旨在开发一种适合靶向毛囊的苯巴比妥载药配方，以在最小程度干扰化疗细胞毒性的同时实现毛囊保护。我们合成了不同固体脂质：角鲨烯比例、表面活性剂含量和总脂质含量的苯巴比妥载药NLCs（斯夸克颗粒），并对其颗粒尺寸（PS）、多分散性指数（PDI）、表面电荷（ZP）和药物包封效率（EE%）进行了表征。选定的优化配方还通过透射电子显微镜（TEM）、体外药物释放和体外皮肤渗透/沉积进行了进一步研究。随后使用环磷酰胺（CYP）诱导的脱发小鼠模型进行了体内研究，以评估所选斯夸克颗粒与药物溶液和空白配方在预防和/或治疗CYP诱导脱发方面的效果。此外，还在选定时间点对皮肤样本进行了组织病理学检查，对头发样本进行了扫描电子显微镜（SEM）观察，并使用Ki-67免疫组化检测了细胞增殖情况，以及通过共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）检测了毛囊沉积情况。
材料
苯巴比妥（Phenobarbital，简称PHB，符合USP 41标准）由埃及国际制药工业公司（EIPICO）提供，该公司位于埃及拉马丹十日城（10th of Ramadan City）。普瑞科醇® ATO5（glyceryl palmitostearate）由法国Gattefossé公司提供。卵磷脂（Soybean phosphatidylcholine，产品名称Epikuron 200）由德国Cargill公司赠送。角鲨烯（96%）和聚氧乙烯醚188（Poloxamer 188）购自美国密苏里州圣路易斯的Sigma-Aldrich公司。DiI（1,1′-Dioctadecyl-3,3,3′,3′-Tetramethylindocarbocyanine）也由该公司提供。
脂质纳米颗粒的表征
普瑞科醇（Precirol）是棕榈酸和硬脂酸的甘油酯，作为SLNs和NLC斯夸克颗粒固体核心的脂质选择；角鲨烯（一种天然存在于人体皮肤中的三萜类油脂）作为液态脂质用于斯夸克颗粒和NEs中，两者以不同比例添加。这些颗粒采用高速搅拌超声法制备，系统由卵磷脂和聚氧乙烯醚188组成的表面活性剂组合稳定。
讨论
普瑞科醇是一种由棕榈酸和硬脂酸甘油酯组成的固体脂质，而角鲨烯是一种三萜类油脂。这两种物质都是人体皮脂的主要成分，通过与生理皮脂的相互作用具有靶向毛囊的能力[22]。因此，它们被选为纳米载体的合成成分，以实现毛囊的精准靶向。本研究的目的是将苯巴比妥（PHB）纳入其中。
结论
本研究成功制备了载有苯巴比妥的纳米结构脂质载体（斯夸克颗粒），采用了一种简单、经济且无风险的制备方法。实验研究了总脂质浓度、普瑞科醇与角鲨烯的比例以及总表面活性剂浓度对颗粒物理化学性质的影响，包括颗粒尺寸（PS）、多分散性指数（PDI）、表面电荷（ZP）和药物包封效率（EE%）。体外结果显示，斯夸克颗粒主要沉积在皮肤表层（SC），且皮肤渗透性较低。
CRediT作者贡献声明
萨尔玛·A·费雷格（Salma A. Fereig）： 负责撰写初稿、方法设计、实验实施、数据分析、概念构建。
约翰·尤希亚（John Youshia）： 负责审稿与编辑、实验监督、数据分析。
加达·M·埃尔-扎法拉尼（Ghada M. El-Zaafarany）： 负责审稿与编辑、实验监督、数据分析。
莫娜·G·阿拉法（Mona G. Arafa）： 负责审稿与编辑、实验监督、数据分析。
莫娜·M·A·阿卜杜勒-莫塔莱布（Mona M.A. Abdel-Mottaleb）： 负责审稿与编辑、实验监督、项目统筹。
资助
本研究未获得任何外部资助。
利益冲突声明
作者声明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。
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