脂质辅料作为基于脂质的制剂中肠道通透性的关键调节因子:来自Caco-2和Caco-2/HT29-MTX模型的研究见解

时间:2026年3月15日
来源:European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics

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脂质基配方(LBFs)通过增强药物溶解性和渗透性提升BCS IV类药物口服生物利用度,研究采用Caco-2单层和共培养模型评估Ticagrelor LBFs的渗透性,结果显示LBFs使渗透系数提升4.6-9.4倍,共培养模型因粘液屏障作用渗透性降低但未达统计显著性差异。

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阿诺德·布尔德里-坎邦(Arnaud Bourderi-Cambon)、卡莱德·法德劳伊(Khaled Fadhlaoui)、吉斯兰·加雷(Ghislain Garrait)、马农·罗萨诺(Manon Rossano)、塞德里克·米奥兰(Cédric Miolane)、菲利普·凯斯(Philippe Caisse)、埃里克·贝萨克(Eric Beyssac)
克莱蒙-奥弗涅大学(Université Clermont Auvergne)、法国农业食品与环境研究院(INRAE)、UMR 0454 MEDIS项目组,法国克莱蒙费朗(F-63000)

摘要

基于脂质的制剂(LBFs)是一种有前景的策略,可用于改善难溶性和低渗透性化合物的口服吸收,例如BCS IV类药物。然而,脂质制剂的开发需要能够准确模拟体内生理状态的体外预测模型,以便更可靠地估计其口服吸收情况。使用培养细胞单层进行的渗透性研究有助于评估制剂成分的影响以及溶解性与渗透性之间的相互作用。在本研究中,首先在Caco-2细胞中评估了BCS IV类药物替卡格雷(ticagrelor)及其安慰剂制剂的细胞毒性,随后在Caco-2单培养和Caco-2/HT29-MTX共培养系统中验证了选定的LBFs。通过成熟的Caco-2单培养模型以及更具创新性的Caco-2/HT29-MTX共培养模型(该模型包含黏液分泌机制,以更好地模拟肠道屏障)来估算表观渗透性(Papp)。LC/MS分析显示,当替卡格雷以LBFs形式存在时,其表观渗透系数显著提高:在Caco-2单培养系统中提高了4.6至9.4倍,在Caco-2/HT29-MTX共培养系统中提高了2.1至6.6倍。在LBFs中添加渗透增强剂后,Papp值进一步增加。尽管如此,在共培养模型中由于黏液屏障的存在,渗透性总体上有所下降,但这种下降对于大多数测试的制剂来说并不具有统计学意义。

引言

基于脂质的制剂(LBFs)已成为提高水溶性较差药物口服生物利用度的一种越来越有吸引力的方法。在生物制药分类系统(BCS)中,IV类化合物尤其具有挑战性,因为它们不仅溶解度低,肠道渗透性也有限[1]。对于这类药物,通常需要通过优化制剂来实现足够的系统暴露。LBFs可以通过提高溶解度或通过添加渗透增强剂来增强渗透性,从而成为解决溶解性和渗透性限制问题的多功能策略[2],[3],[4]。
替卡格雷是一种BCS IV类化合物,用作抗血小板药物。由于其水溶性低和肠道渗透性差,其口服生物利用度很低,约为0.36[5]。已经提出了基于脂质的递送系统(包括自乳化药物递送系统SEDDS)来改善其溶解度,进而提高口服生物利用度[6],[7],[8]。然而,这些数据均为临床前研究结果,且仅在动物模型中获得;据我们所知,目前尚无人类体内数据证明LBFs在提高替卡格雷口服生物利用度方面的有效性。
Caco-2细胞源自人类结直肠腺癌细胞,是一种成熟的体外模型,能够模拟肠道上皮屏障,广泛用于药物开发过程中的渗透性评估。这些细胞可分化为类似肠上皮细胞的结构,形成紧密连接,并表达肠道上皮特有的转运蛋白和酶。因此,根据ICH M9 BCS指南[9],Caco-2模型被广泛用于评估药物的吸收潜力。然而,这些模型缺乏某些生理特征,如黏液分泌(对药物吸收和屏障功能至关重要)以及比体内更紧密的连接结构(导致跨上皮电阻值更高)[10]。为了解决这些问题,研究人员开发了将Caco-2细胞与分泌黏液的HT29-MTX细胞结合的共培养系统。这些模型通过包含黏液层,更准确地模拟了人体肠道屏障,提高了渗透性研究的生理相关性。此外,共培养系统中的紧密连接较为松弛,导致跨上皮电阻值低于Caco-2单培养系统。Ferraretto等人证实,70:30的比例能有效复制人体肠道上皮的形态和功能特性[11]。Béduneau等人建立了一种可调节的Caco-2/HT29-MTX共培养模型,可以调节渗透性特征,为药物吸收研究提供了灵活的工具[12]。利用Caco-2单培养和Caco-2/HT29-MTX共培养模型进行的渗透性研究有助于评估基于脂质的制剂成分对肠道药物吸收的影响。因此,脂质制剂的开发需要能够准确模拟体内肠道生理状态的体外预测模型,以便更可靠地评估其口服性能[13]。
因此,本研究的目的是探讨新型LBFs对低渗透性化合物渗透性的影响。这些LBFs是通过使用具有特定功能特性的脂质辅料合理设计的,使我们能够评估不同制剂组成对表观渗透性(Papp)值的影响。此外,还评估了添加渗透增强剂的效果。最后,将传统的Caco-2单培养与Caco-2/HT29-MTX共培养进行了比较,以评估黏液的存在对渗透性测量的影响。这种方法有助于了解黏液如何影响具有不同功能特性的替卡格雷基于脂质的制剂的表观渗透性。

材料

替卡格雷由江苏南通的Chanyoo Pharmaceutical Co., Ltd.提供。Tween® 80(聚氧乙烯山梨醇单油酸酯)购自德国达姆施塔特的Sigma-Aldrich(Merck KGaA)。乙腈和甲醇购自美国宾夕法尼亚州Radnor的VWR International。甲酸购自美国宾夕法尼亚州匹兹堡的Fisher Chemicals(300 Industry Drive)。最小必需培养基(MEM)、胎牛血清(FBS)、维生素、非必需氨基酸和L-谷氨酰胺以及抗生素均来自同一家公司。

细胞毒性研究

首先在Caco-2单培养系统中评估了替卡格雷的细胞毒性,结果见表3。细胞活力在0.1 µg/mL至100 µg/mL的浓度范围内进行了检测。结果显示,在较低浓度下细胞活力良好,0.1 µg/mL时细胞活力为96.8%,20 µg/mL时为95.8%。当浓度超过20 µg/mL时,流式细胞仪无法在分析窗口内检测到足够的完整细胞,表明大多数细胞已经失去完整性并降解为碎片。

结论与展望

首次使用共培养模型研究了以LBFs形式制备的替卡格雷的表观渗透性。这种更接近体内生理状态的细胞模型突显了黏液层对活性药物成分表观渗透性的影响。无论使用的是单培养还是共培养模型,本研究均表明基于脂质的制剂能够有效提高替卡格雷的表观渗透性,这是一种低渗透性的BCS IV类药物。

作者贡献声明

阿诺德·布尔德里-坎邦(Arnaud Bourderi-Cambon):撰写初稿、数据可视化、方法设计、实验实施、数据分析、概念构思。卡莱德·法德劳伊(Khaled Fadhlaoui):撰写修订稿、监督工作、方法设计、实验实施、数据分析、概念构思。吉斯兰·加雷(Ghislain Garrait):数据可视化、方法设计、实验实施、概念构思。马农·罗萨诺(Manon Rossano):撰写修订稿、数据可视化、监督工作、实验实施。塞德里克·米奥兰(Cédric Miolane):方法设计、数据分析。菲利普·凯斯(Philippe Caisse):撰写文本。

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所述的研究工作。

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