多肽牽手納米 共塑美好未來(lái)
近年來(lái),納米制劑技術(shù)正在成為一項(xiàng)對(duì)人類健康產(chǎn)生重要影響的革命性技術(shù),由于納米藥物制劑展現(xiàn)出許多新的藥效學(xué)、藥物動(dòng)力學(xué)等特征,為重大疾病的治療帶來(lái)新的解決方案。
納米載體技術(shù)
納米藥物是運(yùn)用納米載體技術(shù)/納米制備技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的一類新的藥物制劑,其核心技術(shù)是納米給藥系統(tǒng)(Nanodrugdeliverysystems),又稱納米載體(Nanocarriers)。將藥物載負(fù)于粒徑為10~1000nm的納米載體中進(jìn)行體內(nèi)輸送,可有效增加藥物透過(guò)生物膜的能力,改變藥物的體內(nèi)分布,調(diào)節(jié)藥物的釋放速度,顯著提高藥物的生物利用度。與傳統(tǒng)藥物制劑比較,納米藥物呈現(xiàn)出許多新的藥效學(xué)、代謝動(dòng)力學(xué)特征,如血液長(zhǎng)循環(huán)、靶向性、緩控釋性、高生物黏附、特殊入胞機(jī)制以及可多藥物共輸送等特性。作為納米科技中最接近產(chǎn)業(yè)化、最具發(fā)展前景的領(lǐng)域之一,納米藥物的研究和開(kāi)發(fā),已成為當(dāng)前國(guó)際醫(yī)藥學(xué)界的前沿和熱點(diǎn)。
常用的納米載體有哪些
目前已用于共遞送治療藥物的納米載體主要有:納米囊泡(脂質(zhì)體、柔性脂質(zhì)體等)、聚合物膠束、脂質(zhì)納米粒(SLN/NLC)、納米凝膠、微乳/納米乳、樹(shù)狀大分子、無(wú)機(jī)硅納米粒以及磁性氧化鐵納米粒等。藥物以溶解、分散、包裹、吸附、偶聯(lián)等不同方式載負(fù)于納米載體中。
納米載體技術(shù)在經(jīng)皮給藥中的應(yīng)用[1]
納米載體技術(shù)促進(jìn)藥物經(jīng)皮滲透,不會(huì)改變皮膚角質(zhì)層結(jié)構(gòu),可避免破壞皮膚屏障功能,是理想的促進(jìn)藥物經(jīng)皮給藥技術(shù)。利用納米載體可有效促進(jìn)藥物的經(jīng)皮吸收,顯著增加藥物在皮膚病灶部位的富集,實(shí)現(xiàn)藥物的皮膚靶向遞送。納米載體具有良好的緩釋、控釋性能,可在皮膚組織發(fā)揮儲(chǔ)庫(kù)作用,持續(xù)釋放藥物,更好地發(fā)揮其療效;同時(shí),緩釋效應(yīng)可有效避免有毒藥物高劑量下對(duì)皮膚的毒副作用。納米載體能夠有效改善難溶藥物的溶解性和水分散性,避免高結(jié)晶性藥物在放置過(guò)程結(jié)晶析出。納米載體的保護(hù)作用還能夠有效提高光敏感、熱敏感藥物的穩(wěn)定性。
以納米囊泡為例,納米囊泡可在脂質(zhì)雙分子層中包載親脂性藥物,在內(nèi)水相中包載親水性藥物,通過(guò)融合、水合、穿透等作用機(jī)制促進(jìn)藥物的經(jīng)皮滲透。
用于經(jīng)皮給藥的不同納米囊泡的示意圖
20世紀(jì)80年代,第1個(gè)應(yīng)用納米載體技術(shù)的皮膚病治療藥物——益康唑脂質(zhì)體凝膠劑在瑞士注冊(cè)上市。近年來(lái),隨著納米載體制備技術(shù)和質(zhì)量控制技術(shù)的發(fā)展,以及納米載體經(jīng)皮滲透作用機(jī)制研究的逐步深入,納米載體在經(jīng)皮給藥中的應(yīng)用日益廣泛。
納米載體技術(shù)在功效性化妝品中的應(yīng)用
2006年,在國(guó)際藥劑學(xué)權(quán)威期刊Journal of Controlled Release發(fā)表研究論文,在國(guó)際上首先提出皮膚靶向(skin target)的概念。研究評(píng)估了固體脂質(zhì)納米顆粒作為皮膚靶向鬼臼毒素(POD)的表面載體。結(jié)果顯示1.5%的大豆卵磷脂(P-SLN)在表皮內(nèi)有很強(qiáng)的POD定位。低粒徑P-SLN沿皮膚表面“溝”滲透角質(zhì)層,進(jìn)而有控制地釋放POD,可能導(dǎo)致表皮靶向。P-SLN具有良好的表皮靶向作用,可能是一種有前景的POD局部遞送載體[2]。
通過(guò)對(duì)P-SLN的滲透研究,在皮膚表面下不同深度的皮膚切片的熒光圖像。(a) 10, (b) 75, (c) 135, (d) 275 um
1986年,ChristianDior上市了全世界第1個(gè)應(yīng)用脂質(zhì)體技術(shù)化妝品(Capture),開(kāi)始了納米載體技術(shù)在功效化妝品中的研究和應(yīng)用。近年來(lái),運(yùn)用納米載體技術(shù)的功效化妝品產(chǎn)品相繼上市,顯示了納米載體技術(shù)在化妝品領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。
不同納米載體技術(shù)對(duì)化妝品功效成分應(yīng)用現(xiàn)有問(wèn)題均由針對(duì)性的解決方案,可有效改善大部分功效成分的穩(wěn)定性及安全性,實(shí)現(xiàn)皮膚功效成分靶向輸送,應(yīng)用前景良好。例如納米脂質(zhì)體,美容多肽基本以納米脂質(zhì)體開(kāi)發(fā)為主要方向,國(guó)外化妝品NanoRepair、NanoLipid、NanoVital系列產(chǎn)品即采用此類納米載體技術(shù)開(kāi)發(fā);脂質(zhì)納米粒,據(jù)報(bào)道,國(guó)外上市的以SLN/NLC為載體的化妝品產(chǎn)品已有二十余種,用于包載輔酶Q10、維生素E、維生素A等護(hù)膚活性成分或二氧化鈦等遮光劑產(chǎn)品。
應(yīng)用納米載體技術(shù)的部分市售功效化妝品
納米載體技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)
功效性強(qiáng)
1
顯著增加功效成分在護(hù)膚靶部位高濃度滯留
2
有效改善難溶活性成分的水分散性
3
有效提高活性成分的穩(wěn)定性
4
減少部分功效成分對(duì)皮膚的刺激
5
可有效促進(jìn)皮膚功效成分透過(guò)角質(zhì)層
安全性高
歐盟法規(guī)(EC)1223/2009第二條指出:納米材料是指不溶性或具有生物持久性和具有一個(gè)或多個(gè)外部尺寸或者多個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特定制作的材料,尺寸為1-100 nm[2]。
納米脂質(zhì)體、納米乳、SLN/NLC等,不屬于歐盟法規(guī)(EC)1223/2009第二條納米材料的范疇。其皮膚安全性和毒理學(xué)評(píng)估可以參照所用的載體基礎(chǔ)材料進(jìn)行。
納米載體均采用FDA批準(zhǔn)的化妝品原輔料制備,具有生物可降解性和良好的生物安全性。
納米載體在皮膚表面/皮膚活性表皮/真皮與皮膚組織融合,釋放活性成分,不會(huì)進(jìn)入血液循環(huán)。
相關(guān)納米載體已在國(guó)際知名化妝品公司主流產(chǎn)品中得到應(yīng)用,得到市場(chǎng)驗(yàn)證。
歐盟法規(guī)(EC)1223/2009
納米載體技術(shù)與多肽的結(jié)合
納米技術(shù)是當(dāng)今世界最有前途的決定性技術(shù)之一,而多肽是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外最熱門的研究課題和極具發(fā)展前景的功能因子,將兩者進(jìn)行結(jié)合的納米多肽到底是什么?下面就一起來(lái)看看吧!
多肽是由氨基酸(少于50個(gè))通過(guò)酰胺鍵連接起來(lái)的短鏈分子,同時(shí)多肽也可以構(gòu)成多種對(duì)于細(xì)胞生命活動(dòng)至關(guān)重要的生物大分子——蛋白質(zhì)。事實(shí)上,蛋白質(zhì)的層層自組裝相對(duì)來(lái)說(shuō)難以模擬,而多肽作為其組成成分則具有更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和可控的序列,是研究組裝結(jié)構(gòu)的一種理想基元。
納米多肽的構(gòu)建依據(jù)
多肽的物理、化學(xué)、生物特性以及功能與它們的超分子納米結(jié)構(gòu)是高度相關(guān)的。利用納米材料的動(dòng)態(tài)性,在特定的生物條件下,在不同條件刺激下,同時(shí)利用酶、pH、光等內(nèi)源/外源刺激可引起肽段間非共價(jià)相互作用的變化,如疏水性、氫鍵等,使得多肽可以原位自組裝形成多種納米結(jié)構(gòu)。如下圖所示變化:
a) pH相應(yīng)多肽 b)溫度相應(yīng)多肽結(jié)構(gòu)變化
原位構(gòu)建多種自組裝多肽納米肽結(jié)構(gòu)不僅能提高多肽穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度等結(jié)構(gòu)功能,而且具有增強(qiáng)活性的作用。下圖為多肽自組裝為納米纖維示意圖:
納米多肽的優(yōu)勢(shì)
與其他超分子自組裝納米材料(如表面活性劑和聚合物)相比,自組裝多肽具有很多優(yōu)勢(shì):
固相合成策略可以高效合成序列精確可控的多肽;
自組裝多肽可以形成豐富多樣的組裝結(jié)構(gòu),如球狀膠束,囊泡,納米纖維,納米帶,納米棒,納米管,納米片等;
多肽具有很好的生物相容性和生物可降解性,其副產(chǎn)物氨基酸也是安全無(wú)毒的;
多肽可以高效的和其他生物活性基元共價(jià)連接,以構(gòu)建響應(yīng)性的多功能納米系統(tǒng)。
納米多肽的特點(diǎn)和應(yīng)用
由于小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和巨大比表面積等,納米材料具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì),在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,尤其是在腫瘤的早期診斷和治療中可以發(fā)揮很大作用,通過(guò)改變物理化學(xué)參數(shù)、結(jié)構(gòu)和形貌,原位構(gòu)建納米多肽材料可以在高性能生物應(yīng)用中顯示出一系列優(yōu)勢(shì)。例如,在納米材料的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化過(guò)程中可以很好地控制藥物的釋放,從而增強(qiáng)藥物的藥理作用和藥效,具有較長(zhǎng)時(shí)間的保留效應(yīng),適用于長(zhǎng)期成像或藥物緩釋。
納米多肽的抗腫瘤治療
納米系統(tǒng)堪稱遞送業(yè)務(wù)的高手,因其大小、形狀、表面特性等特征,可在循環(huán)系統(tǒng)中長(zhǎng)時(shí)間停留,為腫瘤的診斷和治療提供了極大的幫助。講到這里,我們是否對(duì)上面問(wèn)題有了答案?沒(méi)錯(cuò)!當(dāng)多肽和“納米”相遇,可以用來(lái)診斷和治療腫瘤。多肽為納米系統(tǒng)提供了“慧眼”,納米系統(tǒng)為多肽提供了庇護(hù)。
Cao,Xu和Lu等人[4]設(shè)計(jì)了一種FF衍生多肽Nap-FFGPLGLARKRK,用于抗癌藥物遞送。該分子包含自組裝序列(FF)、酶敏感多肽-GPLGLA-和含有正電荷促進(jìn)細(xì)胞滲透的-RKRK-片段(圖a)。多肽和阿霉素(DOX)可以形成兩種不同直徑的納米原纖維,分別為6.0±1.0nm(圖b中的黃色箭頭)和10.5±1.5nm(圖b中的紅色箭頭)。其中較寬的原纖維表明DOX的成功封裝。因此,這種組裝體可以由癌細(xì)胞過(guò)度表達(dá)的 MMP7觸發(fā)而釋放DOX。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明多肽/DOX復(fù)合物成功抑制了腫瘤生長(zhǎng)(圖c)并有效減少了肝臟中腫瘤轉(zhuǎn)移部位的數(shù)量。
FF 衍生多肽的酶響應(yīng)性組裝形態(tài)變化導(dǎo)致可控的 DOX 釋放。(a) MMP7 敏感多肽的分子結(jié)構(gòu)和預(yù)期的酶水解反應(yīng)。(b) 載有 DOX 的 MMP7 敏感多肽原纖維的 TEM 圖像,濃度為 1.0 mM。紅色箭頭指向包載有 DOX 的較厚原纖維,黃色箭頭指向沒(méi)有 DOX 封裝的較薄原纖維。(c) 不同對(duì)照組中小鼠的腫瘤體積隨時(shí)間的變化。(d) 不同對(duì)照組中肝臟腫瘤轉(zhuǎn)移部位的數(shù)量
此外,人工合成的自組裝多肽(SAPs)在腫瘤成像中也顯示出了良好的應(yīng)用前景,歸功于SAPs納米材料具有的結(jié)構(gòu)可控、毒性低、生物相容性好、易于修飾等優(yōu)點(diǎn)。SAPs 作為構(gòu)建復(fù)雜成像探針的自適應(yīng)平臺(tái),常常將包括主動(dòng)靶向序列、酶誘導(dǎo)的自組裝在內(nèi)的策略結(jié)合在一個(gè)探針中,以實(shí)現(xiàn)在腫瘤部位的特異性積累和延長(zhǎng)的保留時(shí)間。
納米多肽的化妝品應(yīng)用前景
由于美容肽在化妝品的應(yīng)用中會(huì)存在穩(wěn)定性差、透皮吸收差等問(wèn)題,這時(shí)就需要納米載體技術(shù)的協(xié)助。通過(guò)納米載體技術(shù)將多肽成分制備為納米載體,通過(guò)合理的組方和粒徑控制,可有效促進(jìn)多肽成分透皮吸收進(jìn)入皮膚護(hù)膚靶部位,有效發(fā)揮護(hù)膚功效。顯而易見(jiàn),納米多肽在中國(guó)化妝品產(chǎn)業(yè)中將會(huì)有非常廣闊的應(yīng)用前景,前途一片光明。
納米多肽,就在湃肽
浙江湃肽生物有限公司是一家致力于多肽產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè),擁有全球領(lǐng)先的全固相合成多肽生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)工藝,專注于高技術(shù)壁壘的多肽原料藥研發(fā)及生產(chǎn);擁有以多肽首席科學(xué)家Jim Xie博士和章博士為核心的超強(qiáng)研發(fā)技術(shù)團(tuán)隊(duì)。目前,湃肽在納米多肽領(lǐng)域早有布局,已成功開(kāi)發(fā)出三款依據(jù)納米載體技術(shù)的美容多肽:
ZPC?Nanopep068S
ZPC?Nanopep069S
ZPC?Nanopep070S
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此外,湃肽多肽藥物的創(chuàng)新性研發(fā),也一直推動(dòng)著納米多肽產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。憑借在多肽領(lǐng)域的研發(fā)優(yōu)勢(shì)、過(guò)硬產(chǎn)品質(zhì)量,獲得國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)較高認(rèn)可。同時(shí),湃肽一直堅(jiān)持匠心筑夢(mèng),品質(zhì)為先,力爭(zhēng)打造中國(guó)多肽領(lǐng)導(dǎo)品牌,持續(xù)為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和更專業(yè)的服務(wù)。
湃肽在多肽領(lǐng)域有著多年的精研深耕,藥物肽和美容肽產(chǎn)品均取得了不錯(cuò)的進(jìn)展,相信隨著進(jìn)一步研究,湃肽的將來(lái)必定能推陳出新,在納米多肽這個(gè)領(lǐng)域里推出更多更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品服務(wù)于客戶。
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參考文獻(xiàn):
[1]趙小靜,洪延涵,劉衛(wèi).納米載體技術(shù)——從經(jīng)皮給藥到功效性化妝品.日用化學(xué)品科學(xué). 2021,44(07).
[2]Chen Huabing,Chang Xueling,et al.Podophyllotoxin-loaded solid lipid nanoparticles for epidermal targeting.Journal of Controlled Release Volume 110, Issue 2. January 10,2006.
[3]Regulation (EC) No 1223/2009 of the European Parliament and of the Council of 30 November 2009.
[4]Cao Meiwen,Xu Hai,Lu Sha,et al.Enzyme-Triggered Morphological Transition of Peptide Nanostructures for Tumor-Targeted Drug Delivery and Enhanced Cancer Therapy.ACS Applied Materials & Interfaces Volume 11, Issue 18.May 08,2019.
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