双脱甲氧姜黄素脂质体的制备、表征、药代动力学及其抗特发性肺纤维化活性

时间:2026年1月27日
来源:European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics

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BDMC-TPGS-DSPE-PEG-L脂质体制备及抗纤维化活性研究。采用薄膜分散结合Box-Behnken设计优化脂质体工艺,粒径232.36±3.75nm,包封效率95.98%,显著提升BDMC口服生物利用度1.6倍。体外实验显示脂质体组细胞抑制率低于游离BDMC(P<0.05),SA-β-Gal活性及Collagen-I表达均显著降低。该研究首次证实BDMC脂质体通过增强溶出度和靶向性抑制肺纤维化关键通路。

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王珂|王奇龙|迈克尔·阿杜-弗里姆蓬|丁辉
江苏省宜兴市江苏省人民医院肺与重症监护医学科,邮编214200,中国

摘要

双去甲氧基姜黄素(BDMC)具有抗炎、抗氧化和抗肿瘤特性。然而,目前尚无关于其在特发性肺纤维化(IPF)治疗中疗效的公开证据。BDMC在水中的溶解度低,口服给药后的生物利用度较低,这限制了其在临床中的应用。本研究旨在利用薄膜分散技术制备载有BDMC的脂质体(BDMC-TPGS-DSPE-PEG-L),其中BDMC与D-α-生育酚聚乙二醇(PEG)-1000-琥珀酸酯(TPGS)和1,2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(DSPE-PEG)进行修饰。在配方优化方面,我们采用了单因素实验结合Box–Behnken设计(BBD)。系统地表征了制备的脂质体的理化性质、体外释放特性和药代动力学特征。此外,通过MTT试验、衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)染色和I型胶原的免疫组化分析,评估了BDMC-TPGS-DSPE-PEG-L的抗纤维化活性。最佳配方表现出良好的特性:粒径(PS)为232.36 ± 3.75 nm,多分散指数(PDI)为0.249 ± 0.016,Zeta电位为-28.71 ± 0.976 mV,包封效率(EE%)为95.98 ± 0.02%,载药量(DL)为6.84 ± 0.002%。与游离BDMC相比,脂质体配方使BDMC的口服生物利用度提高了1.6倍。MTT试验结果证实,脂质体组的细胞抑制率呈浓度依赖性下降,在相同浓度下显著低于游离药物组(P < 0.05)。显微镜观察显示,高浓度脂质体组显著降低了衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)活性和I型胶原(Collagen-I)的表达。总体而言,BDMC脂质体能够有效提高BDMC的溶解度和生物利用度,为IPF提供了一种新的治疗选择。

引言

特发性肺纤维化(IPF)是一种慢性、进行性的纤维化间质性肺炎,其特征是肺间质内异常沉积胶原。作为一种不可逆的、危及生命的间质性肺疾病,其病因不明,预后较差,中位生存期仅为3-5年[1]。目前针对IPF的治疗手段效果有限。尼达尼布和吡非尼酮是唯一两种获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于IPF治疗的药物。这些药物通过抑制成纤维细胞增殖和转化生长因子-β1(TGF-β1)的分泌,可以部分减缓疾病进展。然而,它们无法逆转已形成的纤维化。此外,这两种药物均伴有严重的不良反应,包括肝毒性、肾毒性和胃肠道紊乱,进一步限制了其临床应用。因此,迫切需要开发具有更强疗效和更好安全性的新治疗药物。研究表明,肺泡上皮细胞衰老、损伤和异常修复以及上皮细胞的表型变化是IPF的主要病理机制[2]。已经证实,衰老的肺泡上皮细胞会分泌更高水平的蛋白质,如P16和衰老相关分泌表型(SASP),从而促进IPF的发生和发展。此外,IPF患者的α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和I型胶原(Collagen-I)的表达水平显著增加[3]、[4]、[5]。
姜黄是一种属于姜科(Zingiberaceae)姜黄属(Curcuma)的多年生草本植物,其根茎中含有三种主要生物活性成分:姜黄素、去甲氧基姜黄素和BDMC[6]。作为一种天然存在的酚类化合物,BDMC已被证明具有多种药理活性,包括抗炎[7]、[8]、抗氧化[9]、[10]、抗菌[11]、神经保护[12]、促凋亡[13]、抗多肿瘤和抗纤维化作用[14]、[15]。尽管目前大多数研究集中在姜黄素上,但越来越多的证据表明,BDMC在水中的溶解度、物理稳定性和生物利用度均优于姜黄素[16]。
然而,BDMC的水溶性差且生物利用度低,这严重阻碍了其生物医学应用。适当的使用纳米递送系统可以提高这类药物的溶解度和稳定性,从而增强BDMC的抗肺纤维化效果。当前的纳米技术进展包括纳米胶束[17]、金属纳米颗粒[18]、碳纳米管和脂质体[19]、[20]、[21]等纳米平台。这些纳米制剂已被证实是难溶性药物的理想载体。值得注意的是,脂质体作为一种经典的纳米制剂,是1995年首个获得美国FDA批准的纳米药物递送系统[22]。通过将疏水性药物包裹在其磷脂双层中,脂质体显著提高了药物的溶解度和生物膜渗透性。因此,脂质体是一种有前景的联合递送系统,能够增强药物的稳定性和生物利用度。为了进一步提高载有BDMC的脂质体的稳定性和包封效率(EE%),并降低其细胞毒性,通常会加入适当的辅料。DSPE-PEG是由DSPE和PEG通过共价连接形成的两亲性偶联物。末端的活性基团(NHS)允许与特定配体结合,从而增强脂质体的靶向能力并延长药物半衰期[23]。研究表明,具有协同作用的TPGS被广泛用于提高溶解度、改善包封效率(EE%)和延长药物半衰期[24]。作为脂质体制剂中的关键辅料,多项研究证明,TPGS修饰的脂质体相比游离药物分子具有更好的细胞摄取和细胞毒性[25]。一些研究人员通过改进的薄膜水化方法制备了载有BDMC的脂质体,显示出较高的包封效率和良好的粒径分布[26]。迄今为止,尚无研究专门探讨BDMC的抗IPF作用。然而,Xu等人报告称,姜黄素类化合物(包括姜黄素、BDMC和去甲氧基姜黄素)能够剂量依赖性地抑制博莱霉素(BLM)诱导的细胞外基质(ECM)和TGF-β1的上调,这可能表明BDMC具有潜在的抗IPF效果[27]。对文献和专利的全面回顾显示,关于BDMC-TPGS-DSPE-PEG-L制备过程的优化、体外和体内评估系统的建立及其抗肺纤维化特性的研究较少。
在本研究中,通过薄膜分散技术制备了BDMC-TPGS-DSPE-PEG-L,并利用BBD优化了其配方,以提高BDMC的溶解度、包封效率和口服生物利用度。同时,通过关键参数(如平均粒径(PS)、Zeta电位)对BDMC-TPGS-DSPE-PEG-L进行了表征,并评估了大鼠口服给药后的体内释放情况。此外,利用BLM诱导的A549细胞衰老和纤维化模型,在体外比较了游离BDMC和BDMC-TPGS-DSPE-PEG-L的抗肺纤维化效果。通过MTT细胞活力测定、I型胶原的免疫组化分析和SA-β-Gal染色,我们发现BDMC可以拮抗BLM诱导的效应,恢复细胞活力,减少I型胶原沉积,并显著下调衰老相关SA-β-Gal的表达。重要的是,在相同浓度下,脂质体制剂的效果优于游离药物组,从而证实了BDMC在体内的抗IPF作用。

材料

东京化学工业株式会社(日本东京)提供了纯度为98%的BDMC,上海麦克林生化有限公司(中国上海)提供了胆固醇、Tween 80和卵磷脂。TPGS和DSPE-PEG-N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)由上海阿拉丁生化科技有限公司提供。甲醇(HPLC级)由美国俄亥俄州费尔菲尔德的Tedia公司提供。依马丁购自成都的Efaa Biotech有限公司。乙酸乙酯由西安龙科技有限公司提供。

体外和体内HPLC色谱分析

体外和体内样品的HPLC色谱图见图1。具体来说,图1(a)显示了空白配方,图1(b)展示了未添加表面活性剂的BDMC脂质体配方,图1(c)展示了含有DSPE-PEG和TPGS的BDMC脂质体配方。BDMC在体外的保留时间为7.8分钟,表明添加这两种辅料并未影响药物的洗脱时间。
图1(d)、1(e)和1(f)分别展示了...

结论

本文首次制备了同时经过TPGS和DSPE-PEG修饰的BDMC脂质体。所得纳米载体具有狭窄的粒径分布,透射电子显微镜(TEM)显示其形态为球形且分散均匀。该配方具有较高的包封效率(EE%)和载药量(DL%),并且在储存过程中稳定性良好。体外释放研究表明,与游离BDMC相比,脂质体配方的累积释放曲线显著更高,表明BDMC的溶解度得到了提高。

作者贡献声明

王珂:撰写——初稿、验证、研究、数据分析。王奇龙:撰写——审阅与编辑、监督、方法学、研究、数据分析。迈克尔·阿杜-弗里姆蓬:撰写——审阅与编辑、研究、数据分析、概念构思。丁辉:撰写——审阅与编辑、验证、监督、项目管理、资金获取、概念构思。

资助

作者声明获得了以下财务支持用于本研究、作者身份和/或本文的发表:本研究得到了江苏大学医学教育合作创新基金的资助(JDY2022015)。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。

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