通过设计优化的高质量氨氯地平贝司酯载转运体凝胶,实现经皮给药并具备缓释效果及提升的生物利用度

时间:2026年3月29日
来源:Journal of Drug Delivery Science and Technology

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经皮递送系统开发及生物利用度优化研究,采用质量源于设计方法制备氨氯地平 Besylate 转移体(AMB-TF)并负载至壳聚糖凝胶(AMB-TFG),通过体外释放、透皮实验及大鼠药代动力学研究证实其具有显著缓释特性(较传统制剂延长4倍)和5.4倍于口服生物利用度,同时通过TEM、FTIR及安全性评估验证制剂稳定性与安全性。

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Sana Begum|Ghazala Ishrat|Fatima Zahid|Ali H. Alamri|Adel Al Fatease|Nabil K. Alruwaili|Manna Amin|Fakhar ud Din
巴基斯坦伊斯兰堡Quaid-i-Azam大学药学系纳米医学研究小组

摘要

本研究旨在通过质量设计方法制备载有氨氯地平苯磺酸盐的转移体凝胶(AMB-TFG),以实现经皮给药。氨氯地平苯磺酸盐转移体(AMB-TF)是通过薄膜水化法制备的。利用Design Expert®软件对所得AMB-TF进行了统计优化,并将其掺入壳聚糖基凝胶中,从而开发出AMB-TFG。研究了该转移体的性质,如粒径(PS)、多分散性指数(PDI)和Zeta电位(ZP)。此外,还对其包封效率(EE)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)进行了检测。同时,从pH值、涂抹性能、颜色和流变行为等方面对AMB-TFG进行了物理化学评估。在pH 5.5和7.4条件下,研究了AMB-TFG的体外释放曲线和体外皮肤渗透情况,并将其与AMB分散液及传统凝胶进行了比较。此外,还进行了为期6个月的稳定性研究。最后,在Sprague-Dawley大鼠身上进行了体内药代动力学研究。优化后的AMB-TF具有球形形态,粒径为169.5 ± 2.1 nm,多分散性指数为0.152 ± 0.02,Zeta电位为-43.1 ± 1.22 mV,包封效率为98.1 ± 0.21%。FTIR分析确认AMB-TF各组分之间未发生化学相互作用。AMB-TFG均匀一致,具有适合经皮应用的理想pH值和良好的涂抹性能。体外释放研究表明,其释放曲线比AMB分散液延长约4倍。体内药代动力学研究显示,经皮给药组的AMB生物利用度比口服给药组和传统凝胶组分别提高了5.4倍和1.8倍。组织病理学检查表明,AMB-TFG具有安全性。本研究结果表明,AMB-TFG可作为一种具有持续释放、提高生物利用度且无毒性的经皮给药系统,从而增强氨氯地平的治疗效果。

引言

成人高血压与较高的死亡风险、慢性肾病和心血管疾病密切相关[1]。饮酒、钾摄入不足、钠摄入过量、缺乏运动、肥胖和不健康的饮食是影响高血压患病率地区差异的一些危险因素[2]。预计到2025年,高血压的负担将增加60%,即患者人数将达到15.6亿[3]。高血压患者的动脉血压长期高于正常水平。因此,需要能够延长药物释放时间的药物来控制高血压。然而,许多抗高血压药物会经历广泛的首过代谢,导致需要频繁服药。因此,需要探索替代的给药途径,包括经皮给药[4]。与口服给药相比,经皮给药因其可以绕过首过代谢、减少给药频率和降低胃肠道副作用而更受欢迎[5, 6]。
氨氯地平苯磺酸盐(AMB)是治疗缺血和高血压的最常用药物之一。它通过阻断二氢吡啶钙通道发挥药理作用(见补充图1)。尽管效果显著,但由于属于BCS II类药物,其水溶性较差,这成为实现治疗效果的障碍[7]。已有多种药物递送系统被用于解决这一问题,包括微针[8]、胶束[9]、纳米纤维膜[10]和聚合物纳米颗粒[11],但其中一些仅进行了体外释放研究,而另一些仅检测了生物利用度,未评估其治疗效果。此外,传统的优化和表征方法也被用于这些制剂。因此,需要利用统计工具开发新的制剂,并在体外、离体和体内环境中进行广泛评估,以探索其在心肌梗死(MI)治疗中的潜力。
多种纳米载体被用于经皮给药,包括乳液[12]、凝胶[13]、脂质体[14]和转移体(TF)[16]。然而,传统的脂质体、纳米凝胶和纳米乳液难以深入皮肤和血液循环系统,限制了它们作为经皮给药载体的应用。相比之下,转移体(TF)已被广泛用于多种活性药物成分(API)的经皮递送[17]。TF具有超强可变形性和自我优化能力,能够轻松穿过比自身更小的皮肤结构(见补充图2)[18, 19]。研究表明,TF能够提高亲水性和疏水性API的包封率和渗透性,从而提高其生物利用度。此外,TF还能增强药物的稳定性、安全性和治疗效果[20]。经皮给药的一个关键点是使纳米载体在作用部位停留足够长时间,以增强治疗效果。为此,采用了多种凝胶系统,如聚氧乙烯醇(Poloxamer)、壳聚糖、卡波普(Carbopol)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)[13, 21]。
在本研究中,我们使用Design Expert®软件的Box Behnken设计(BBD)方法制备并优化了AMB-TF,随后对其进行了粒径表征、形态分析和包封效率研究。还对AMB-TF进行了FTIR分析,以检测化学相互作用并识别特征官能团。将AMB-TF掺入壳聚糖凝胶中,制备出AMB-TFG,以延长其在作用部位的停留时间。研究了该产品的体外释放、体外渗透和生物利用度,并与AMB分散液及传统凝胶进行了比较。此外,还通过大鼠皮肤毒性测试评估了其经皮给药适用性。据我们所知,目前尚未有报道具有改进药代动力学和毒性评估的AMB递送系统。

方法部分

氨氯地平苯磺酸盐(AMB)购自韩国Siheung的Daejung Chemicals and Metals Co。壳聚糖、Tween® 80、氯仿、甲醇、氯化钠和氢氧化钠购自日本东京的Sigma Aldrich。大豆卵磷脂购自德国Darmstadt的Merck。磷酸二钠和磷酸二氢钾购自韩国Ansan的Duksan Pure Chemical。透析膜(分子量截留值(MWCO 12-14 kDa)的透析管也来自该公司。

AMB-TF的优化

使用Design Expert®软件(版本12,Stat-Ease Inc.,美国)通过Box Behnken设计(BBD)方法对AMB-TF进行了优化,共进行了14次实验。所有制剂均按表1所示制备。为了确定最合适的模型,应用了二次模型、2FI模型、线性模型和立方模型等不同模型。根据BBD结果,最终选择了二次模型。

讨论

氨氯地平(AMB)是治疗缺血和高血压的首选药物[47]。但由于其广泛的首过代谢和较差的水溶性,其生物利用度较低,从而影响了其在临床中的应用。本研究旨在通过制备AMB-TFG来改善其经皮渗透性和生物利用度,避免肝脏的首过代谢[11]。AMB是经皮给药的有希望的候选药物[48]。它可以降低收缩压和心率。

结论

采用质量设计技术成功制备了AMB-TFG,该制剂具有优异的转移体特性,如纳米级粒径、低多分散性指数(PDI)、负Zeta电位(ZP)和较高的包封效率(EE)。进一步将AMB-TF掺入壳聚糖凝胶中,以增强其在皮肤中的保留时间和渗透性。与AMB分散液和传统凝胶相比,AMB-TFG表现出持续的释放和更好的渗透性。此外,AMB-TFG具有适合经皮给药的物理化学性质。

作者贡献声明

Ghazala Ishrat:撰写、审稿与编辑、验证。Fatima Zahid:软件应用、方法学研究。Sana Begum:初稿撰写、方法学研究、数据管理。Nabil K. Alruwaili:数据可视化、实验设计。Manna Amin:撰写、审稿与编辑、软件应用。Ali H. Alamri:资源协调、实验设计、项目管理、资金筹集。Adel Al Fatease:软件应用、数据分析。Fakhar ud Din:项目监督、资源管理、资金获取。

利益冲突

作者不存在利益冲突。

资助

本研究部分得到了巴基斯坦高等教育委员会(Higher Education Commission of Pakistan)的资助,资助编号为20-14604/ NRPU/R&D/HEC/2021。

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。

致谢

作者感谢King Khalid大学的研究与研究生院通过RGP2/567/46号资助项目对本研究的支持。

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