楊錦 韓偉 張永萍 陳曉蘭 李哲 劉杰 吳靜瀾
中圖分類號 R283.6;R979.1 文獻標(biāo)志碼 A 文章編號 1001-0408(2021)24-2980-07
DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2021.24.07
摘 要 目的:制備白屈菜紅堿納米粒(CHE-NPs),對其處方進行優(yōu)化,并評價其體外釋藥行為及對黑色素瘤的抑制作用。方法:以甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-羥基乙酸共聚物(mPEG-PLGA)為載體材料,采用納米沉淀法制備CHE-NPs,采用高效液相色譜法和透析袋法測定包封率、載藥量。以二者的總評歸一(OD)值為因變量,以CHE投藥量、mPEG-PLGA質(zhì)量濃度、泊洛沙姆188(F68)濃度為自變量,采用Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計優(yōu)化CHE-NPs處方。檢測最優(yōu)處方所制CHE-NPs的粒徑和Zeta電位,考察其體外釋藥特征,比較CHE原料藥和CHE-NPs對小鼠B16黑色素瘤細(xì)胞存活率的影響并計算二者的半數(shù)抑制濃度。結(jié)果:最優(yōu)處方為CHE投藥量2 mg、mPEG-PLGA質(zhì)量濃度13 mg/mL、F68濃度1.8%。以此所制CHE-NPs的平均包封率為(80.18±1.11)%,平均載藥量為(11.36±0.28)%,平均OD值為0.96±0.04[與OD預(yù)測值(0.90)的相對偏差為6.67%],粒徑為(113.1±1.40)nm,Zeta電位為(-21.6±0.29)mV,多分散性指數(shù)為0.07±0.01(n=3)。CHE對照品、CHE-NPs在孵育8 h時的累積釋放率分別為90.87%、68.68%,后者的體外釋藥行為符合Weibull動力學(xué)模型。CHE-NPs對B16黑色素瘤細(xì)胞的抑制作用顯著強于CHE原料藥,CHE-NPs和CHE原料藥的24 h半數(shù)抑制濃度分別為69.35、107.36 μg/mL。結(jié)論:所制CHE-NPs具有緩釋作用和較強的載藥能力,同時增強了CHE對黑色素瘤的體外抑制作用。
關(guān)鍵詞 白屈菜紅堿;黑色素瘤;抑瘤作用;甲氧基聚乙二醇-聚乳酸-羥基乙酸共聚物;納米粒;Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計
Preparation of Chelerythrine Nanoparticles and Evaluation of Anti-melanoma Activity in vitro
YANG Jin1,HAN Wei1,ZHANG Yongping1,CHEN Xiaolan1,LI Zhe2,3,LIU Jie1,WU Jinglan1(1. College of Pharmacy, Guizhou University of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550025, China; 2. College of Basic Medicine, Guizhou University of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550025, China; 3. Innovation Research and Development Center of Veterinary Traditional Chinese Medicine Preparations, Guizhou University of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550025, China)
ABSTRACT? ?OBJECTIVE: To prepare chelerythrine nanoparticles (CHE-NPs), optimize their formulation, and evaluate its drug release behavior in vitro and its inhibitory effect on melanoma. METHODS: Using methoxy polyethylene glycol-poly(lactic-co- glycolic acid) (mPEG-PLGA) as carrier, CHE-NPs were prepared by the nano-precipitation method. HPLC method and dialysis bag method were used to determine entrapment efficiency and drug loading. The formulation of CHE-NPs was optimized by Box-Behnken response surface design using overall desirability (OD) of them as dependent variables, CHE dosage, mPEG-PLGA concentration and poloxamer 188 (F68) concentration as independent variables. The particle size and Zeta potential of CHE-NPs prepared by the optimal formulation were detected; the characteristics of drug release in vitro were investigated; the effects of CHE and CHE-NPs on survival rate of mice B16 melanoma cells were compared, and median inhibition concentrations (IC50) of them were calculated. RESULTS: The optimal formulation included CHE of 2 mg, mPEG-PLGA of 13 mg/mL, F68 of 1.8%. Average entrapment efficiency rate of CHE-NPs prepared by the optimal formulation was (80.18±1.11)%, average drug loading was (11.36±0.28)%, average OD value was 0.96±0.04 [the relative deviation from predicted value (0.90) of OD was 6.67%]; particle size was (113.1±1.40) nm, and Zeta potential was (-21.6±0.29) mV; polydispersity index was 0.07±0.01 (n=3);accumulative release rates of CHE control and CHE-NPs were 90.87% and 68.68% within 8 h, and drug release behavior in vitro of the latter was in accordance with Weibull kinetic model. Inhibitory effect of CHE-NPs on B16 melanoma cells was significantly stronger than that of CHE; the 24 h IC50 of CHE-NPs and CHE were 69.35 and 107.36 μg/mL, respectively. CONCLUSIONS: The prepared CHE-NPs show good sustained-effect and high capacity of drug loading, and strengthen the inhibitory effect of CHE on melanoma.
KEYWORDS Chelerythrine; Melanoma; Anti-tumor effect; Methoxy polyethylene glycolpolylactic acid-hydroxyacetic acid copolymer; Nanoparticles; Box-Behnken response surface design
基金項目:國家苗藥工程技術(shù)研究中心組建項目(No.2014FU-125Q09);貴州省科技廳學(xué)術(shù)新苗培養(yǎng)及創(chuàng)新探索專項項目(No.黔科合平臺人才〔2018〕5766號-13);地方病與少數(shù)民族性疾病教育部重點實驗室(貴州醫(yī)科大學(xué))開放課題基金資助項目(No.黔教合KY字〔2019〕047)
碩士研究生。研究方向:中藥及民族藥物新制劑與新劑型。E-mail:1510428733@qq.com
通信作者:教授,碩士生導(dǎo)師,碩士。研究方向:中藥及民族藥物新制劑與新劑型。E-mail:1259803072@qq.com
白屈菜紅堿(chelerythrine,CHE)是來源于苗藥號筒桿Macleaya cordata(Willd.)R. Br.、白屈菜Chelidonium majus Linn.等藥用植物的生物堿類活性成分。大量研究數(shù)據(jù)顯示,CHE具有抑制腫瘤細(xì)胞生長的作用,包括人結(jié)腸癌HCT-116、人肝癌HepG2、小鼠黑色素瘤B16細(xì)胞等[1-4]。但CHE的水溶性差,加之游離藥物本就難以在腫瘤部位擴散、滲透,從而導(dǎo)致該成分的開發(fā)利用受到限制[5-6]。本研究擬結(jié)合現(xiàn)代藥劑學(xué)新理論與新技術(shù),將難溶性CHE載于高分子載體中以制備納米粒,以期提高其生物利用度、增強其抗腫瘤活性。
納米遞藥系統(tǒng)在腫瘤組織中表現(xiàn)出較好的滲透性和滯留效應(yīng),在構(gòu)建該系統(tǒng)時,選擇合適的納米載體可改善藥物的遞送和釋放性能[7]。將親水性的甲氧基聚乙二醇(methoxy polyethylene glycol,mPEG)嵌段引入聚乳酸-羥基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA]分子鏈中,制成mPEG-PLGA聚合物,該聚合物具有疏水和親水的雙重特性,同時mPEG可以保護納米粒不受網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的影響,使納米粒在體內(nèi)循環(huán)中擁有較長的半衰期[8-11];PLGA的存在也可使所載藥物不被快速降解[12-14]。本研究選擇兩親性mPEG-PLGA聚合物作為載體材料,制備CHE納米粒(CHE-NPs)并優(yōu)化其處方,考察所制CHE-NPs的粒徑、Zeta電位等參數(shù)以及體外釋藥行為,評價CHE-NPs對B16黑色素瘤細(xì)胞的體外抑制作用,以期構(gòu)建一種對黑色素瘤抑制活性更強的納米載藥制劑。
1 材料
1.1 主要儀器
本研究所用主要儀器包括1260型高效液相色譜(HPLC)儀(美國Agilent公司),SK8200H型超聲波清洗機(上??茖?dǎo)超聲儀器有限公司),3310-DMP型激光粒度分析儀(美國Beckman公司),RCT basic型磁力攪拌器(德國Ika公司),H2050R型臺式高速大容量冷凍離心機(湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司),N-1300型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海愛朗儀器有限公司),JEM-1400FLASh型透射電子顯微鏡(日本JEOL公司),AUW12D型電子分析天平(日本Shimadzu公司),T09-1S型酶標(biāo)儀、3111型CO2培養(yǎng)箱、Sorvall ST 8R型低溫離心機[賽默飛世爾科技(中國)有限公司],CKX53型倒置熒光顯微鏡(日本Olympus公司)等。
1.2 主要藥品與試劑
CHE對照品(批號AF9030102,純度≥98%)購自成都埃法生物科技有限公司;CHE原料藥(批號34316-15-9,純度>98%)購自西安開來生物工程有限公司;mPEG-PLGA聚合物[mPEG分子量2 000 Da,PLGA分子量15 000 Da,乳酸(LA)/乙醇酸(GA)比例50 ∶ 50]購自濟南岱罡生物工程有限公司;聚山梨酯80(批號301C054)、MD34透析袋(截留分子量3 500 Da)、RPMI 1640培養(yǎng)基(批號20210531)、磷酸鹽緩沖液(PBS,pH 7.2,批號20201217)、MTT試劑(批號309E059)、二甲基亞砜(DMSO,批號1121E0325)均購自北京索萊寶科技有限公司;泊洛沙姆188(F68,批號T24J10Z80481)購自上海源葉生物科技有限公司;胎牛血清(批號20200328)、青-鏈霉素雙抗(批號20200703)均購自賽澳美細(xì)胞技術(shù)(北京)有限公司;含乙二胺四乙酸(EDTA)的0.25%胰蛋白酶(批號2277237)購自賽默飛世爾科技(中國)有限公司;其余試劑均為分析純或?qū)嶒炇页S靡?guī)格,水為蒸餾水。
1.3 細(xì)胞
小鼠B16黑色素瘤細(xì)胞(貨號ZQ0186)購自上海中喬新舟生物科技有限公司。
2 方法與結(jié)果
2.1 CHE-NPs及空白NPs的制備
采用納米沉淀法制備CHE-NPs[15]。精密稱取處方量的mPEG-PLGA聚合物和CHE原料藥分散于丙酮1 mL中,超聲(功率500 W,頻率53 kHz,下同)處理5 min,作為有機相。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的F68溶液,取5 mL,作為水相。在1 000 r/min條件下,以1 mL/min的速度將有機相緩慢滴加到水相中,室溫攪拌10 min,得到淡藍色乳光的混懸液,使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去有機溶劑,即得CHE-NPs。按上述方法制備不含CHE的空白NPs。CHE-NPs的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。
2.2 CHE的含量測定
2.2.1 色譜條件 以Ultimate XB-C18(250 mm×4.6 mm,5 μm)為色譜柱,以乙腈(A)-0.1%磷酸溶液(B)為流動相進行梯度洗脫(0 min,20%A;20 min,60%A;25 min,95%A;35 min,20%A);流速為0.8 mL/min;檢測波長為270 nm,柱溫為35 ℃;進樣量為10 μL。
2.2.2 對照品溶液的配制 精密稱定CHE對照品5 mg,置于25 mL量瓶中,加入甲醇超聲10 min,使其溶解,再加入甲醇稀釋、定容,搖勻,制成質(zhì)量濃度為200 μg/mL的對照品溶液。
2.2.3 供試品溶液的配制 精密量取CHE-NPs 0.1 mL,置于2 mL量瓶中,加甲醇1.9 mL,超聲30 min破乳,在35 ℃條件下以氮氣流吹干,殘渣加甲醇2 mL復(fù)溶,用0.22 μm微孔濾膜濾過,取續(xù)濾液,作為供試品溶液。
2.2.4 方法學(xué)考察 參考文獻[16-17]方法進行方法學(xué)考察。結(jié)果顯示,溶劑(甲醇)、載體材料對CHE-NPs中CHE的檢測無干擾(圖2);以CHE質(zhì)量濃度(x,μg/mL)為橫坐標(biāo)、峰面積(y)為縱坐標(biāo)進行線性回歸,得回歸方程為y=14.868x-0.813 3(R 2=0.999 8),CHE檢測質(zhì)量濃度的線性范圍為0.125~200 μg/mL;精密度試驗的RSD為0.22%(n=6);平均回收率為100.99%(RSD=2.32%,n=6);穩(wěn)定性(12 h)試驗的RSD為1.46%(n=6);重復(fù)性試驗的RSD為1.21%(n=6)。
2.3 包封率與載藥量的測定
2.3.1 透析袋的預(yù)處理 取透析袋,剪成適宜長度,放入水中煮沸10~20 min,冷卻后取出,浸泡在水中,備用。
2.3.2 透析平衡時間的確定 精密吸取CHE-NPs 2 mL,置于透析袋內(nèi),兩頭扎緊。將封口的透析袋置于錐形瓶中,以水50 mL為透析介質(zhì),轉(zhuǎn)速為600 r/min,分別于透析0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 h時精密吸取外液0.5 mL,同時補足等體積水[18]。用甲醇將外液稀釋至1 mL,用0.22 μm微孔濾膜濾過,取續(xù)濾液按“2.2.1”項下色譜條件進樣測定,記錄峰面積,代入回歸方程計算外液中CHE的質(zhì)量濃度,同時繪制濃度-平衡時間曲線(圖3)。由圖3可知,隨著透析時間的延長,CHE的質(zhì)量濃度呈先升高后降低再升高再降低的趨勢,說明CHE-NPs已逐漸破裂;當(dāng)透析時間為1.5 h時,外液中CHE的質(zhì)量濃度達到最大值。因此,本研究選擇1.5 h為透析平衡時間。
2.3.3 包封率與載藥量的測定方法 精密吸取CHE- NPs 2 mL,置于透析袋內(nèi),兩頭扎緊。將封口的透析袋置于錐形瓶中,以水50 mL為透析介質(zhì),轉(zhuǎn)速為600 r/min,于透析1.5 h時精密吸取外液0.5 mL,用甲醇稀釋至1 mL,再用0.22 μm微孔濾膜濾過,取續(xù)濾液按“2.2.1”項下色譜條件進樣測定,記錄峰面積,代入回歸方程計算外液中CHE的質(zhì)量濃度。按以下公式計算包封率和載藥量:包封率(%)=(藥物總量-外液中藥物含量)/藥物總量×100%,載藥量(%)=(藥物總量-外液中藥物含量)/(藥物總量+輔料總量)×100%。
2.4 Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計優(yōu)化CHE-NPs的處方
本課題組前期以有機溶劑種類、有機相與水相比例、F68濃度、磁力攪拌器轉(zhuǎn)速、載體材料質(zhì)量濃度、投藥量、載體材料種類為影響因素進行單因素實驗,考察其對CHE-NPs包封率、載藥量的影響。在單因素實驗的基礎(chǔ)上,本研究選擇對包封率和載藥量影響較大的因素——CHE投藥量(A)、mPEG-PLGA質(zhì)量濃度(B)、F68濃度(C)為自變量,以包封率(Y1)和載藥量(Y2)的總評歸一(OD)值為因變量,采用Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計,以Design Expert 12軟件優(yōu)化CHE-NPs處方。由于Y1、Y2的取值越大越好,故選擇對應(yīng)dmax[dmax=(Yi-Ymin)/(Ymax-Ymin)]以計算OD值:OD=(d1×d2)[19-20]。CHE-NPs處方優(yōu)化Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計的因素與水平見表1,實驗安排與結(jié)果見表2。
采用Design Expert 12軟件對數(shù)據(jù)進行二次多項式回歸擬合,得到二次多元回歸方程為OD=0.597 0+0.242 0×A-0.230 5×B+0.057 0×C+0.071 5×AC+0.075 5×BC-0.001 3×A2-0.128 8×B2-0.034 2×C2(R 2=0.942 3),方差分析結(jié)果見表3。由表3可知,模型的擬合程度較好(P=0.001 5),因素A、B、B2對OD值均具有顯著影響(P<0.05)。
為進一步評價A與B、B與C、A與C交互作用對OD值的影響,本研究采用Design Expert 12軟件繪制各因素的響應(yīng)面圖和等高線圖,詳見圖4。由圖4可知,OD值隨A、C的升高而升高。根據(jù)Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計結(jié)果,求解二次多元方程得到CHE-NPs的最優(yōu)處方如下:CHE 2.0 mg、mPEG-PLGA質(zhì)量濃度12.79 mg/mL、F68濃度1.8%,為方便稱量,優(yōu)化mPEG-PLGA質(zhì)量濃度為13 mg/mL。
按上述最優(yōu)處方稱取CHE、mPEG-PLGA聚合物,分散于丙酮1 mL中,超聲處理5 min,作為有機相。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.8%的F68溶液5 mL,作為水相。在1 200 r/min條件下,以1 mL/min的速度將有機相緩慢滴加到水相中,室溫攪拌10 min,得到淡藍色乳光的混懸液,使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去有機溶劑,即得CHE-NPs。平行制備3份,按“2.3.3”項下方法測得平均包封率為(80.18±1.11)%,平均載藥量為(11.36±0.28)%,平均OD值為0.96±0.04[與OD預(yù)測值(0.90)的相對偏差為6.67%],說明Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計所得的模型預(yù)測良好。
2.5 CHE-NPs的表征
2.5.1 粒徑與Zeta電位 吸取按最優(yōu)處方制備的CHE-NPs 0.2 mL,加水1.8 mL稀釋,使其均勻分散,所得混懸液呈淡藍色乳光。取上述混懸液適量,采用激光粒度分析儀,在25 ℃下測定CHE-NPs的粒徑和Zeta電位,重復(fù)測定3次。結(jié)果顯示,CHE-NPs的粒徑為(113.1±1.40)nm,Zeta電位為(-21.6±0.29)mV,多分散性指數(shù)為0.07±0.01(n=3)。CHE-NPs的粒徑分布圖見圖5。
2.5.2 形態(tài)觀察 吸取按最優(yōu)處方制備的CHE-NPs 1 mL,加水稀釋10倍,用2%磷鎢酸于室溫下染色1~2 min,于透射電子顯微鏡下進行形態(tài)觀察。結(jié)果顯示,所得CHE-NPs呈球形,表面光滑、圓整,大小均勻,分散良好。結(jié)果見圖6。
2.6 體外穩(wěn)定性考察
將按最優(yōu)處方制備的CHE-NPs置于4 ℃冰箱中冷藏,分別于冷藏0、7、14 d時取樣,按“2.5”項下方法測定粒徑、Zeta電位及多分散性指數(shù)。結(jié)果顯示,CHE-NPs的粒徑、Zeta電位及多分散性指數(shù)均無明顯變化,其混懸液仍呈淡藍色乳光,說明CHE-NPs的穩(wěn)定性良好。結(jié)果見表4。
2.7 體外釋藥實驗
采用動態(tài)透析法進行考察。精密量取CHE對照品溶液、按最優(yōu)處方制備的CHE-NPs各5 mL,分別置于預(yù)處理后的透析袋中,兩頭扎緊,置于生理鹽水(含0.3%聚山梨酯80,下同)20 mL中,于(37.0±0.5)℃條件下以100 r/min恒溫振蕩,分別于孵育1、2、4、6、8、12、24、48 h時取樣1 mL,同時補足等溫等體積的生理鹽水。樣品于60 ℃水浴中揮干,殘渣加甲醇1 mL復(fù)溶,用0.22 μm微孔濾膜濾過,取續(xù)濾液按“2.2.1”項下色譜條件進樣測定,記錄峰面積,代入回歸方程計算樣品中CHE的質(zhì)量濃度。實驗平行操作3次,按以下公式計算累積釋放率:累積釋放率=(V0cn+V[∑][n=1][t-1]ct)/M藥(式中,V0表示釋放介質(zhì)總體積,t表示n-1,cn表示第n個時間點所測得的CHE質(zhì)量濃度,V表示每次取樣的體積,ct表示n-1個時間點所測得的CHE質(zhì)量濃度,M藥表示投入藥物總質(zhì)量)。采用Origin 2021軟件,以累積釋放率(Q)和釋放時間(t)對CHE-NPs的體外釋藥行為進行零級動力學(xué)模型、一級動力學(xué)模型、Higuchi動力學(xué)模型、Weibull動力學(xué)模型方程擬合。結(jié)果顯示,CHE對照品溶液在孵育8 h時的累積釋放率已達90.87%,提示已基本釋放完全,而CHE-NPs 在孵育8 h時的累積釋放率為68.68%,48 h時的累積釋放率為88.72%,具有緩釋特征,其體外釋藥行為符合Weibull動力學(xué)模型。CHE對照品和CHE-NPs的體外釋放曲線見圖7,CHE-NPs的體外釋藥動力學(xué)方程擬合結(jié)果見表5。
2.8 體外抑瘤作用評價
2.8.1 空白NPs的細(xì)胞毒性 采用MTT法進行檢測。取處于對數(shù)生長期的B16黑色素瘤細(xì)胞,以5 000個/孔接種于96孔板中,于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱中孵育24 h至細(xì)胞貼壁。實驗共設(shè)置9個組別,分別為空白組(無細(xì)胞、無藥物)、對照組(有細(xì)胞、無藥物)和不同質(zhì)量濃度(10、25、50、100、250、500、1 000 μg/mL[21],以mPEG-PLGA計)空白NPs,藥物溶液用空白培養(yǎng)基配制。每組設(shè)6個復(fù)孔。藥物干預(yù)24 h后,每孔加入MTT試劑10 μL(1×PBS配制,5 mg/mL),于37 ℃培養(yǎng)箱中避光孵育4 h。棄去孔中液體,每孔加入DMSO 150 μL,使用酶標(biāo)儀在490 nm波長處測定各孔的吸光度(A),并按以下公式計算細(xì)胞存活率:細(xì)胞存活率(%)=(A實驗組-A空白組)/(A對照組-A空白組)×100%。結(jié)果顯示,空白NPs對B16黑色素瘤細(xì)胞的存活率無明顯影響,說明其具有良好的生物相容性。結(jié)果見圖8。
2.8.2 CHE-NPs的細(xì)胞毒性 按“2.8.1”項下方法檢測不同質(zhì)量濃度CHE原料藥(1、20、40、60、80、100、120 μg/mL,濃度根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果設(shè)置)和不同質(zhì)量濃度CHE-NPs(1、20、40、60、80、100、120 μg/mL,以CHE計,濃度根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果設(shè)置)干預(yù)24、48、72 h對B16黑色素瘤細(xì)胞存活率的影響,并計算半數(shù)抑制濃度。采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,計量資料均以x±s表示,組間比較采用單因素方差分析。結(jié)果顯示,當(dāng)質(zhì)量濃度超過20 μg/mL后,CHE-NPs的細(xì)胞毒性均顯著大于CHE原料藥(P<0.05或P<0.01),且有濃度和時間依賴趨勢,CHE-NPs和CHE原料藥的24 h半數(shù)抑制濃度分別為69.35、107.36 μg/mL。結(jié)果見表6。
3 討論
mPEG-PLGA聚合物易溶于有機溶劑,難溶于水,在水相比例高的流動相條件下易對HPLC儀及色譜柱造成不良影響(4 min時有最大吸收)。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),使用氮氣流吹干樣品進行前處理,可減少mPEG-PLGA聚合物對色譜系統(tǒng)的干擾。
本課題組在前期預(yù)實驗及單因素實驗考察中對mPEG-PLGA聚合物進行了篩選,分別考察了親水段和疏水段比例對CHE-NPs包封率、載藥量的影響。因CHE是由疏水段PLGA包裹,所以較大的疏水段分子量對CHE-NPs包封率和載藥量的影響更大。當(dāng)mPEG分子量為2 000 Da、PLGA分子量為15 000 Da時,CHE-NPs的包封率與載藥量均較高。
為準(zhǔn)確地測定CHE-NPs的包封率,本課題組前期考察了低速離心法、低溫超速離心法、魚精蛋白沉淀法和透析袋法對CHE-NPs包封率測定的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),無論是低速還是超速離心都無法將NPs與游離的CHE完全分離。使用魚精蛋白沉淀吸附之后再離心,可能會使NPs和游離CHE的分離度更高,因為魚精蛋白是一種堿性氨基酸,擁有大量帶正電的胍基,可與Zeta電位為負(fù)的NPs相結(jié)合,在此基礎(chǔ)上進行超速離心,可使包載的NPs凝聚沉淀[22-25]。但結(jié)果發(fā)現(xiàn),魚精蛋白沉淀法所測得的包封率重復(fù)性及穩(wěn)定性并不佳,相對偏差為25.44%。而透析袋法所測得的包封率穩(wěn)定性高、重復(fù)性好,故本研究最終選擇透析袋法測定CHE-NPs的包封率。
Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計是一種多因素非線性實驗優(yōu)化方法,可以連續(xù)對實驗的各個因素及水平進行分析,既彌補了正交試驗和均勻設(shè)計的不足,又具有實驗次數(shù)少、精準(zhǔn)度高的優(yōu)點,在制劑優(yōu)化應(yīng)用領(lǐng)域顯現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢[26-27]。本研究選擇Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計對CHE-NPs的處方進行優(yōu)化,結(jié)果顯示,該法所擬合的模型回歸方程預(yù)測性良好;模型擬合的R 2為0.942 3,表明94.23%實驗數(shù)據(jù)的變異可用此回歸模型來解釋。體外釋藥實驗結(jié)果顯示,CHE-NPs體外釋藥行為符合Weibull動力學(xué)模型,且具有緩釋特征。
細(xì)胞毒性實驗結(jié)果表明,CHE-NPs對B16黑色素瘤細(xì)胞有明顯的體外抑制作用,在相同用量下,其抑制作用強于CHE原料藥,且有一定的時間和濃度依賴趨勢。這可能與納米遞藥系統(tǒng)本身的優(yōu)勢相關(guān),如較小的粒徑、在腫瘤部位的高度滯留及更易被細(xì)胞內(nèi)吞攝取等[28-29]。
綜上所述,本研究采用納米沉淀法成功制備了一種以mPEG-PLGA聚合物為載體的CHE-NPs,其具有緩釋作用和較強的載藥能力,同時增強了CHE對黑色素瘤的體外抑制作用。在后續(xù)實驗中,本課題組將繼續(xù)探索CHE-NPs在體內(nèi)的抑瘤作用,考察其是否能有效抑制實體瘤的生長及其抑瘤作用機制,為進一步的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。
參考文獻
[ 1 ] 劉翀,蔣曉梅.白屈菜紅堿對人結(jié)直腸癌細(xì)胞凋亡的影響及其機制研究[J].中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué),2019,36(24):3034-3039.
[ 2 ] 韓聰,朱國福.白屈菜紅堿誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞HepG2凋亡及機制探討[J].中國實驗方劑學(xué)雜志,2016,22(11):127-130.
[ 3 ] 李曉明,歐陽婷庭,董妙先,等.白屈菜紅堿對肝纖維化小鼠TGF-β/Smads信號通路的影響[J].中國病理生理雜志,2018,34(7):1323-1328.
[ 4 ] 張步鑫,趙獻敏,成瓊,等.白屈菜紅堿對黑色素瘤B16細(xì)胞增殖抑制和凋亡誘導(dǎo)作用的實驗研究[J].時珍國醫(yī)國藥,2018,29(4):793-795.
[ 5 ] 王云,李平平,高振珅,等.白屈菜紅堿固體分散體的制備及其理化性質(zhì)和抗氧化活性研究[J].中國藥房,2020,31(9):1054-1061.
[ 6 ] 李昕,朱丹丹,陳裕,等.納米藥物遞送系統(tǒng)在促進腫瘤深層滲透方面的研究進展[J].中南藥學(xué),2020,18(12):2009-2018.
[ 7 ] 郭惠婕,姜文姣,繆明星,等.抗腫瘤納米藥物的靶向遞送及藥代動力學(xué)模型研究進展[J].中南藥學(xué),2020,18(1):74-79.
[ 8 ] XING L X,SHI Q S,ZHENG K L,et al. Ultrasound-me- diated microbubble destruction(UMMD)facilitates the delivery of CA19-9 targeted and paclitaxel loaded mPEG- PLGA-PLL nanoparticles in pancreatic cancer[J]. Thera- nostics,2016,6(10):1573-1587.
[ 9 ] CHEN T K,LI C W,LI Y,et al. Small-sized mPEG-PLGA nanoparticles of schisantherin A with sustained release for enhanced brain uptake and anti-Parkinsonian activity[J]. ACS Appl Mater Interfaces,2017,9(11):9516-9527.
[10] HASANPOUR A,ESMAEILI F,HOSSEINI H,et al. Use of mPEG-PLGA nanoparticles to improve bioactivity and hemocompatibility of streptokinase:in-vitro and in-vivo studies[J]. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl,2021,118:111427.
[11] XU R L,WANG J Y,XU J J,et al. Rhynchophylline? ? loaded-mPEG-PLGA nanoparticles coated with tween-80 for preliminary study in Alzheimer’s disease[J]. Int J Nanomedicine,2020,15:1149-1160.
[12] BIRHAN Y S,HAILEMESKEL B Z,MEKONNEN T W,et al. Fabrication of redox-responsive Bi(mPEG-PLGA)-Se2 micelles for doxorubicin delivery[J]. Int J Pharm,2019,567:118486.
[13] GUO D D,LI Q,SUN Y Y,et al. Evaluation of controlled-release triamcinolone acetonide-loaded mPEG-PLGA nanoparticles in treating experimental autoimmune uveitis?[J]. Nanotechnology,2019,30(16):165702.
[14] GAN M Y,ZHANG W P,WEI S J,et al. The influence of mPEG-PCL and mPEG-PLGA on encapsulation efficiency and drug-loading of SN-38 NPs[J]. Artif Cells Nanomed Biotechnol,2017,45(2):389-397.
[15] 管慶霞,于欣,呂邵娃,等.包載丁香苦苷和羥基酪醇的mPEG-PLGA納米粒處方與制備工藝的優(yōu)化[J].中成藥,2017,39(12):2508-2512.
[16] 王莎莎,陳家琦,王華華,等.甘草次酸修飾多西紫杉醇磁性納米粒的制備與表征[J].中國藥房,2020,31(19):2345-2350.
[17] 李楠,李旭,程鵬,等.納米多孔花形乳糖裝載姜黃素干粉吸入劑的制備及體外釋藥性能研究[J].中國藥房,2021,32(7):794-801.
[18] 余昕,陳斯瑋,歐麗蘭,等.芍藥總苷的理化性質(zhì)及其脂質(zhì)體包封率的測定方法[J].中成藥,2016,38(6):1260- 1264.
[19] 謝青璇,李小芳,謝龍,等. Box-Behnken效應(yīng)面法優(yōu)化大黃素/小檗堿-殼聚糖雙載藥納米粒的處方工藝研究[J].中草藥,2021,52(6):1614-1622.
[20] 徐玲霞,劉水婷,劉駿,等. Box-Behnken效應(yīng)面法優(yōu)化吳茱萸次堿脂質(zhì)液晶納米粒的處方研究[J].中草藥,2018,49(21):5076-5081.
[21] 洪偉勇,王金明,王海英,等.載姜黃素兩親性星狀聚酯納米粒的制備、表征及體外抗腫瘤研究[J].中草藥,2021,52(8):2237-2246.
[22] 謝銳鋒,楊琪璿,劉小敏,等.腦靶向阿霉素脂質(zhì)體的制備及評價[J].今日藥學(xué),2018,28(7):438-441.
[23] 陳麗萍,吳智敏,楊暢,等.廣藿香酮傳遞體包封率測定方法的篩選研究[J].中南藥學(xué),2019,17(11):1864-1868.
[24] 劉衛(wèi)斌,薛彥寧,秦永剛.魚精蛋白凝聚法測定和厚樸酚脂質(zhì)體的包封率[J].中國藥房,2010,21(39):3695-3697.
[25] 孫維彤,黃桂華,葉杰勝,等.魚精蛋白凝聚法測定脂質(zhì)體和納米脂質(zhì)體包封率[J].中國藥學(xué)雜志,2006,41(22):1716-1720.
[26] 陳婷婷,李順英,秦婷婷,等. Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化海藻酸鈉mPEG-b-PLGA納米粒處方工藝[J].中國藥學(xué)雜志,2019,54(19):1590-1598.
[27] GIULIANA V,MINNA D,BYRNE H J,et al. Application of Box-Behnken experimental design for the formulation and optimisation of selenomethionine-loaded chitosan nanoparticles coated with zein for oral delivery[J]. Int J Pharm,2018,551(1/2):257-269.
[28] 李曉婷,決利利,郝海軍,等.隱丹參酮納米混懸劑的制備及其抗腫瘤活性[J].中成藥,2021,43(1):6-10.
[29] 陳奮,楊月,張玲,等.姜黃素納米制劑在腫瘤治療中的研究進展[J].中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué),2019,36(21):2731-2737.
(收稿日期:2021-09-08 修回日期:2021-11-18)