通过自组装的纳米微球进行英夫利昔单抗的口服给药,以增强炎症性肠病的治疗效果

时间:2026年2月3日
来源:International Journal of Biological Macromolecules

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纳米靶向递送系统降低英夫利昔单抗口服毒性并提升炎症性肠病治疗效果

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丁振东|朱素燕|徐莉莉|姜琦|徐洪斌|陈春燕
中国宁波大学第一附属医院药学系,315010

摘要

英夫利昔单抗(IFX)是一种抗肿瘤坏死因子-α(anti-TNF-α)单克隆抗体,在炎症性肠病(IBD)的治疗中表现出显著的效果。然而,目前临床常用的全身给药方式存在药物难以准确到达靶点以及严重不良反应的问题。尽管已有报道利用纳米技术实现抗体的口服给药,但其临床应用仍受限于药物载药量不足和稳定性差的问题。在本研究中,我们使用单宁酸(TA)、羧甲基壳聚糖(CMC)和DSPE-MPEG2000制备了带负电荷的IFX负载纳米复合物,以实现口服给药。这些纳米复合物通过氢键和疏水相互作用形成,具有较高的载药效率(>85%),并能靶向输送到炎症部位。为进一步提高药物在胃肠道中的稳定性,我们将纳米复合物封装在海藻酸微球中,有效防止了药物的过早释放。体内实验结果表明,这种IFX口服制剂能够显著降低结肠炎小鼠体内的促炎细胞因子(TNF-α和IL-6)和髓过氧化物酶(MPO)的水平,有效减轻结肠组织损伤。该制剂在口服抗体输送方面展现出巨大潜力,具有更高的靶向效率和更低的系统性毒性,为IBD的治疗提供了一种新的临床转化策略。

引言

炎症性肠病(IBD)是一种慢性、复发性胃肠道炎症性疾病,主要包括克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)[1]。作为一种需要终身管理的慢性疾病,IBD的治疗目标在于减轻炎症反应、维持缓解状态并降低复发率[2]。临床实践中有多种药物可以改善炎症症状,如氨基水杨酸、皮质类固醇和免疫抑制剂[3][4]。近几十年来,生物制剂的出现大大扩展了治疗选择,已成为中度至重度活动性结肠炎患者诱导和维持缓解的一线疗法[1][5]。自获得临床批准以来,针对肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的单克隆抗体英夫利昔单抗(IFX)在IBD治疗中显示出显著疗效。然而,IFX主要通过全身给药,仅有少量药物能够积聚在肠道炎症部位,这成为提高治疗效果的主要障碍。
IFX通过静脉输注给药,不仅会引起患者疼痛或不适,还会因脱靶效应和快速代谢而降低治疗效果[6][7]。从口服靶向给药的角度来看,口服给药是最便捷的途径。在IBD的情况下,治疗靶点与口服吸收部位一致,使得药物能够在不进入全身循环的情况下发挥治疗效果[4]。实际上,包括肽、疫苗和单克隆抗体在内的生物制剂由于其大而复杂的分子结构,比小分子药物具有更高的特异性。但这些结构特点也导致它们在胃肠道中的稳定性较差,阻碍了其在体内的有效渗透[8][9][10]。
天然生物材料可作为药物载体,实现靶向给药和控释,因此在IBD的纳米药物输送系统中具有巨大潜力[11][12]。将生物制剂封装在纳米颗粒中可以实现持续或靶向的药物释放,既避免了全身暴露于高浓度IFX的风险,又增强了药物在炎症区域的积累和保留[13]。单宁酸(TA)是一种天然存在的多酚化合物,具有很强的抗氧化和抗炎作用,其酚羟基使其易于与其他聚合物结合[14][15]。研究表明,TA可通过抑制IL-17/NF-κB信号通路来缓解结肠炎[16]。TA介导的相互作用/反应包括氢键、静电相互作用等,其平面芳香核与底物分子的疏水域之间的相互作用可产生疏水性[17][18]。蛋白质与TA之间的主要分子间作用力包括氢键、静电相互作用和疏水相互作用[19]。
本研究的目的是设计一种将IFX输送到炎症部位的口服靶向药物输送系统(图1)。基于疏水相互作用、静电相互作用和氢键,我们制备了由TA、羧甲基壳聚糖(CMC)、IFX和两亲性DSPE-MPEG2000组成的带负电荷纳米复合物。为适应胃肠道复杂的生理环境,这些纳米复合物进一步被封装在海藻酸微球中(纳米微球,NMSs)。最后,我们对合成的纳米复合物和NMSs进行了表征,并研究了它们的理化性质及体外和体内的治疗效果。

材料

单宁酸(纯度>97.5%)、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000(DSPE-MPEG2000,纯度>98%)、羧甲基壳聚糖和硫酸葡聚糖钠盐(DSS,分子量=40000)购自Macklin Biochemical Co., Ltd.(上海,中国)。海藻酸钠(SA)购自Aladdin Biochemical Technology Co., LTD(上海,中国)。牛血清白蛋白(BSA)和牛血清白蛋白标记物(FTIC-BSA)购自Solebao Technology Co., Ltd.(北京,中国)。

纳米复合物的合成

纳米复合物的平均粒径、粒径分布(PDI)和Zeta电位见表1。PEG/TA-NPs的平均粒径为132.4 ± 1.665 nm,加入BSA后纳米复合物的粒径没有显著变化。新鲜制备后的PEG/TA-NPs和PEG/TA@BSA-NPs呈球形,粒径约为100 nm,且PEG/TA@BSA-NPs的结构更为紧密(图1A)。PDI是评价纳米颗粒分散性的关键参数

结论

在本研究中,我们成功设计了一种基于TA、DSPE-MPEG2000和CMC自组装的口服结肠靶向纳米复合物,用于精准输送IFX。为防止药物过早释放,将PEG/TA@IFX-NPs进一步封装在海藻酸微球中。在DSS诱导的结肠炎模型中,口服IFX制剂通过减少炎症细胞的浸润和促炎细胞因子的产生,改善了结肠炎小鼠的便血症状并恢复了结肠长度

作者贡献声明

丁振东:撰写初稿、数据整理。朱素燕:撰写、审稿与编辑、数据分析、概念构思。徐莉莉:数据分析。姜琦:数据验证、数据分析。徐洪斌:资源协调、监督。陈春燕:撰写、审稿与编辑、项目管理、概念构思。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

致谢

本研究得到了浙江省卫生健康委员会医学健康科学技术项目(项目编号2023RC259)和宁波市自然科学基金(项目编号2023J166)的资助。

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