脂肪乳剂的研究进展及其在眼部给药中的应用
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2007年6月4日
摘自《中国药剂学杂志》
作者：薛梅妍(沈阳药科大学 药学院)
摘要:目的 介绍脂肪乳剂的研究进展及其在眼部给药中的应用。方法 通过分析、整理和归纳近
几年的国内外31篇文献，介绍了脂肪乳剂发展经历的3个阶段、工艺研究及在眼部给药中的应用。
结果与结论 脂肪乳剂在肠外能量的补给、药物传递系统、基因治疗和眼部给药等方面有广阔的
应用前景。
关键词：药剂学；脂肪乳剂；研究进展；眼部给药
随着临床治疗需要和药剂学科的发展，脂肪乳剂(lipid emulsions)在肠外能量的补给、药物传递系统、基因治疗和眼部给药等方面有广阔的应用前景。作者对脂肪乳剂的研究进展及其在眼部给药中的应用进行综述。
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1 脂肪乳剂的研究进展
脂肪乳剂是一种主要由植物油、乳化剂和等渗剂等组成的O/W型乳剂。脂肪乳剂的发展至今经历了3个阶段[1]。
1.1 第一代脂肪乳剂
即是以卵磷脂为乳化剂，用于肠外能量的补给，为不能进食或严重缺乏营养的患者(如术后或大面积烧伤或肿瘤患者)提供能量和必需脂肪酸。静脉脂肪乳剂的应用被认为是胃肠外营养支持发展的重要里程碑之一。
在欧洲，以Wretling为代表的一批学者不懈地研究和应用以大豆油为基础，以卵磷脂为乳化剂，以甘油为张力剂的脂肪乳剂Introlipid。1962年，Introlipid在瑞典被正式批准用于临床，为脂肪乳剂的发展奠定了基础[2]。1973年，Solassol等首先介绍了三合一(All-in-one，AIO ) 溶液的概念，证明脂肪乳剂和所有其他营养液可混合于一个瓶内或袋内，在一定条件和时间内可保持稳定和营养支持效果。此后推广了AIO 输液塑料袋，这一简单但又有重大意义的改进大大简化了肠外营养液的配制和输注,为脂肪乳剂的临床广泛应用拓宽了道路[3]。
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1.2 第二代脂肪乳剂
近年来，随着对脂肪乳剂的深入研究，出现了第二代脂肪乳剂，即将脂肪乳剂作为一种新型的药物载体，给药途径包括局部给药(透皮给药和眼部给药[4-5])、注射给药、口服给药、鼻腔给药和肺部喷雾给药等[6]。载药脂肪乳剂中的亚微乳剂的粒径在100～1 000 nm，与其他给药途径相比，载药亚微乳剂具有体积小、能量高、刺激性小、可外周静脉给药等优点。随着临床治疗需要和药剂学科的发展，静脉注射亚微乳剂逐步成为一种新型药物传递系统，有以下5个特点[7]：
a.能够增加水难溶性药物的溶解度和稳定性；
b.能够减轻药物不良反应并具有一定的缓释作用；
c.能够作为被动靶向药物的传递系统；
d.大量生产的技术已经解决，容易实现产品化；
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e.稳定性大大改进，无需苛刻的贮运条件，使用方便。
因此，该载药系统拥有很好的发展前景。在第二代脂肪乳剂发展的过程中，人们在静脉注射用脂肪乳剂乳滴的表面接上某种抗体或配体，使其在分子水平上具备对靶细胞的识别能力，进而使其成为了主动靶向的载体。然而，在乳滴表面连接单抗后，往往在体外实验时可获得良好的靶向性，但在体内实验中靶向性较差。这主要是因为乳滴易被网状内皮系统(RES)的吞噬细胞当作外来物所吞噬，无法到达靶组织。用PEG对乳滴表面进行修饰可解决这一问题。PEG和抗体与乳滴相连主要有2种方式：方法1是 PEG与抗体同时接在乳滴表面；方法2是抗体通过PEG与乳滴相连。若采用前法，抗体的靶向识别能力会受到PEG的立体屏障作用，而减少PEG用量又起不到长循环的效果；后一种方法是将抗体连接在PEG远离乳滴的另一端，故其识别能力不受PEG的影响，也不影响PEG的长循环作用。Lundberg等[8]在乳化剂中加入末端带有活性基团的磷脂酰乙醇胺的PEG衍生物制备长循环乳剂，然后将抗B细胞淋巴瘤单克隆抗体连接于乳滴表面PEG链的末端上，可作为化疗药物的靶向给药传递系统。
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1.3 第三代脂肪乳剂
为了增加对细胞的导入治疗，人们研究出了第三代脂肪乳剂，它是在脂肪乳剂中通过加入阳离子脂质、乳化剂或聚合物等，将其制备成阳离子型脂肪乳剂，使其作为基因药物传递系统，用于基因治疗。
基因治疗是指将基因导入人体细胞，并整合至人染色体中，取代突变基因，补充缺失基因或关闭异常基因，对基因缺损疾病如恶性肿瘤、先天性遗传病、艾滋病等进行的治疗。然而基因治疗离安全、高效、准确的要求还有一定的差距。其中基因治疗的靶向性是值得密切关注的问题之一。Chung等[9]分别用角鲨烯、大豆油和亚麻油3 种油相制备了阳离子型脂肪乳剂，并比较了它们与脂质体的体外转染能力。结果表明，不在血浆中时，乳剂的体外转染能力比脂质体低；而在血浆中，情况则相反，其中角鲨烯乳剂体外转染能力最高，是脂质体的30 倍，说明阳离子型脂肪乳剂是基因传递的有效载体之一。
2 工艺研究
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目前制备脂肪乳剂的常用的方法有组织捣碎法、超声法、高压均质法等。高压均质法所制备的脂肪乳剂，尤其是亚微乳剂，粒径小且分布范围窄，并且可以避免使用对人体有害的附加剂和有机溶剂，是目前进行大规模生产的首选方法。其工作原理是利用高压(10～200 MPa)推动液体通过一个狭窄的管道，液体通过很短的距离获得很大速度(超过1 000 km·h-1)时所产生的高撞击力、高剪切力和空穴作用力使粒子分裂成纳米及小粒子，其分散效果取决于液体的流速和压力。根据药物的性质不同，高压均质制备亚微乳剂又分为以下3 种方法：方法1：对于在油相中溶解度较大的药物[10]，将药物或药物与乳化剂的混合物加入注射用油中，作为油相；将等渗剂或等渗剂与助乳化剂的混合物溶于注射用水中，作为水相。磁力搅拌下，将油相与水相混合，高速搅拌分散，然后高压均质至目标粒径范围。近年已上市的异丙酚、地西泮、依托咪酯、前列腺素E1、地塞米松棕榈酸酯等静脉注射亚微乳剂均采用这种方法制备的。方法2：对于在美国FDA 推荐使用的油相中溶解度较低而达不到临床剂量要求的药物,Lance 等[11] 提出了一种方法，即将药物与磷脂溶解于有机溶剂中，蒸发除去有机溶剂，得到磷脂-药物的共混合物，以下操作同方法1。通过这种方法制备的亚微乳剂，其中可能存在着药物的微小晶体，并且会使用到有机溶剂，对临床使用的安全性构成了潜在性的危险。方法3 ：对于在油水两相中都难溶的药物，近年来出现了一种新的方法(SolEmuls® technology)，即首先将药物微粉化至纳米范围，然后在搅拌下，将药物或药物的混悬液加入到空白脂肪乳剂或初乳中，高压均质至目标粒径范围。使用这种方法制备的亚微乳剂，药物多分布在油水界面的磷脂层中，所以要求药物要与磷脂有较强的相互作用。Müller等[12-14]运用这种技术已成功地将两性霉素B、卡马西平和伊曲康唑制备成了静脉注射亚微乳剂。
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3 脂肪乳剂的分类及在眼部给药中的应用
根据乳滴所带电荷的不同，脂肪乳剂可以分为阴离子型脂肪乳剂和阳离子型脂肪乳剂。近年来，随着对脂肪乳剂研究的深入，其在眼部给药中的优势及应用越来越受到人们的关注。
3.1 阴离子型脂肪乳剂
Ding 和Coll[15]研究了一种以蓖麻油作为油相的O/W 型脂肪乳剂，并通过加入吐温80 来增加其稳定性。用这种方法制备的环孢素A 乳剂，在兔眼外组织(角质层、泪腺、结膜)滴入可达到局部免疫功能的浓度，同时在兔眼内组织中的药物浓度很低，在兔血液中的药物更是极微少的[16]。通过在不同国家的临床实验，表明了此处方的有效性[17–23]，因此美国FDA 批准了该种含有质量分数为0.05%的环孢素A(商品名为RestasiseTM)阴离子O/W 型脂肪乳剂上市。Sasaki 等[24]假设当以蓖麻油作为油相的空白脂肪乳剂在眼睛中与泪液发生相互反应时，泪液中的电解质会导致脂肪乳剂不稳定，从而使部分油相泄露。这部分油相就会在下眼睑聚集，且比普通液流的停留时间长，同时增加了泪液中的脂质层。这表明含有脂质的滴眼剂，例如脂肪乳剂，已经接近于天然泪液，在耐用性方面并不会对眼睛产生任何的不适[25]。实际上，存在于泪液中的脂质物质，例如磷脂类、饱和或不饱和脂肪酸、甘油三酸酯等现在已经普遍用于大部分的脂肪乳剂的制备。因此，脂肪乳剂是一种接近于天然泪液的流体并且能有助于形成生理学上的泪液膜。
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3.2 阳离子型脂肪乳剂
在大白兔的眼睛中滴入环孢素A的阳离子型脂肪乳剂后，药物在角膜和结膜上表现出显著的储存作用，这种作用甚至超过了8 h[26]。这种作用大概是由于带正电荷的油滴吸附于带负电荷的角膜表面导致的静电吸引的结果。这种假设通过体外研究的数据得到了证明，该数据表明阳离子型脂肪乳剂在患白化病的大白兔的眼角膜上比盐溶液或阴离子型脂肪乳剂显示出了更好的可润湿性[27]。因此，当在眼中滴入一种阳离子型脂肪乳剂后，它能立刻有规律的或自发的在角膜前的区域扩展开来。为了得到以上所描述的阳离子型脂肪乳剂，除了在处方中使用泊洛沙姆188和磷脂外，还会加入一种带正电荷的伯胺或硬脂酰胺[28-30]。从环孢素A 的阳离子型脂肪乳剂取得的预期结果来看，其为即将于近期获得美国FDA 批准进行空白阳离子型脂肪乳剂I 期临床研究铺平了道路[31]。此外，比较有趣的发现是，在眼部滴入阳离子型脂肪乳剂后，能够促进吲哚美辛和环孢素A 在眼组织后部的渗透作用[26-27]，因此使得每种药物在巩膜-视网膜和眼神经中的浓度比使用阴离子型脂肪乳剂的高。这种在眼后部组织中相对的高浓度只能是药物经过下列的其中一种途径扩散达到：经皮质、结膜或通过二级血液循环达到全身吸收。研究发现，房水和血液中环孢素A 的浓度比较低，而在使用阴离子型和阳离子型脂肪乳剂后，吲哚美辛在角膜中的浓度也没有显著的不同并且血药浓度也均比较低，此时只有药物经结膜途径扩散的解释能够勉强的说明药物在眼后部组织浓度的增加。然而，一种直接经巩膜到达眼后部组织的说法也不能完全被排除。因此，需要进一步的研究以说明药物到达眼后部组织的机制。
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4 结语
脂肪乳剂不仅在能量和必需脂肪酸的供应方面，而且在充当脂溶性药物(特别是抗肿瘤和麻醉等药物)载体方面正显示着广阔的应用前景。同时，这种O/W 型脂肪乳剂在治疗很多的眼部疾病方面也具有明显的优势。在眼睛中滴入含有亲脂性药物的脂肪乳剂，通过改变其在眼黏膜表面的药物动力学过程进而进行局部的治疗。将脂肪乳剂中含有的亲脂性药物从眼局部传送到眼后部组织的研究正在进行中。科学家们正在尝试通过优化脂肪乳剂的处方，从而能使亲脂性药物达到有效的浓度来治疗特别是在眼后部组织中的恶性疾病。
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结果与结论 脂肪乳剂在肠外能量的补给、药物传递系统、基因治疗和眼部给药等方面有广阔的
应用前景。
关键词：药剂学；脂肪乳剂；研究进展；眼部给药
随着临床治疗需要和药剂学科的发展，脂肪乳剂(lipid emulsions)在肠外能量的补给、药物传递系统、基因治疗和眼部给药等方面有广阔的应用前景。作者对脂肪乳剂的研究进展及其在眼部给药中的应用进行综述。
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1 脂肪乳剂的研究进展
脂肪乳剂是一种主要由植物油、乳化剂和等渗剂等组成的O/W型乳剂。脂肪乳剂的发展至今经历了3个阶段[1]。
1.1 第一代脂肪乳剂
即是以卵磷脂为乳化剂，用于肠外能量的补给，为不能进食或严重缺乏营养的患者(如术后或大面积烧伤或肿瘤患者)提供能量和必需脂肪酸。静脉脂肪乳剂的应用被认为是胃肠外营养支持发展的重要里程碑之一。
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1.2 第二代脂肪乳剂
近年来，随着对脂肪乳剂的深入研究，出现了第二代脂肪乳剂，即将脂肪乳剂作为一种新型的药物载体，给药途径包括局部给药(透皮给药和眼部给药[4-5])、注射给药、口服给药、鼻腔给药和肺部喷雾给药等[6]。载药脂肪乳剂中的亚微乳剂的粒径在100～1 000 nm，与其他给药途径相比，载药亚微乳剂具有体积小、能量高、刺激性小、可外周静脉给药等优点。随着临床治疗需要和药剂学科的发展，静脉注射亚微乳剂逐步成为一种新型药物传递系统，有以下5个特点[7]：
a.能够增加水难溶性药物的溶解度和稳定性；
b.能够减轻药物不良反应并具有一定的缓释作用；
c.能够作为被动靶向药物的传递系统；
d.大量生产的技术已经解决，容易实现产品化；
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e.稳定性大大改进，无需苛刻的贮运条件，使用方便。
因此，该载药系统拥有很好的发展前景。在第二代脂肪乳剂发展的过程中，人们在静脉注射用脂肪乳剂乳滴的表面接上某种抗体或配体，使其在分子水平上具备对靶细胞的识别能力，进而使其成为了主动靶向的载体。然而，在乳滴表面连接单抗后，往往在体外实验时可获得良好的靶向性，但在体内实验中靶向性较差。这主要是因为乳滴易被网状内皮系统(RES)的吞噬细胞当作外来物所吞噬，无法到达靶组织。用PEG对乳滴表面进行修饰可解决这一问题。PEG和抗体与乳滴相连主要有2种方式：方法1是 PEG与抗体同时接在乳滴表面；方法2是抗体通过PEG与乳滴相连。若采用前法，抗体的靶向识别能力会受到PEG的立体屏障作用，而减少PEG用量又起不到长循环的效果；后一种方法是将抗体连接在PEG远离乳滴的另一端，故其识别能力不受PEG的影响，也不影响PEG的长循环作用。Lundberg等[8]在乳化剂中加入末端带有活性基团的磷脂酰乙醇胺的PEG衍生物制备长循环乳剂，然后将抗B细胞淋巴瘤单克隆抗体连接于乳滴表面PEG链的末端上，可作为化疗药物的靶向给药传递系统。
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1.3 第三代脂肪乳剂
为了增加对细胞的导入治疗，人们研究出了第三代脂肪乳剂，它是在脂肪乳剂中通过加入阳离子脂质、乳化剂或聚合物等，将其制备成阳离子型脂肪乳剂，使其作为基因药物传递系统，用于基因治疗。
基因治疗是指将基因导入人体细胞，并整合至人染色体中，取代突变基因，补充缺失基因或关闭异常基因，对基因缺损疾病如恶性肿瘤、先天性遗传病、艾滋病等进行的治疗。然而基因治疗离安全、高效、准确的要求还有一定的差距。其中基因治疗的靶向性是值得密切关注的问题之一。Chung等[9]分别用角鲨烯、大豆油和亚麻油3 种油相制备了阳离子型脂肪乳剂，并比较了它们与脂质体的体外转染能力。结果表明，不在血浆中时，乳剂的体外转染能力比脂质体低；而在血浆中，情况则相反，其中角鲨烯乳剂体外转染能力最高，是脂质体的30 倍，说明阳离子型脂肪乳剂是基因传递的有效载体之一。
2 工艺研究
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目前制备脂肪乳剂的常用的方法有组织捣碎法、超声法、高压均质法等。高压均质法所制备的脂肪乳剂，尤其是亚微乳剂，粒径小且分布范围窄，并且可以避免使用对人体有害的附加剂和有机溶剂，是目前进行大规模生产的首选方法。其工作原理是利用高压(10～200 MPa)推动液体通过一个狭窄的管道，液体通过很短的距离获得很大速度(超过1 000 km·h-1)时所产生的高撞击力、高剪切力和空穴作用力使粒子分裂成纳米及小粒子，其分散效果取决于液体的流速和压力。根据药物的性质不同，高压均质制备亚微乳剂又分为以下3 种方法：方法1：对于在油相中溶解度较大的药物[10]，将药物或药物与乳化剂的混合物加入注射用油中，作为油相；将等渗剂或等渗剂与助乳化剂的混合物溶于注射用水中，作为水相。磁力搅拌下，将油相与水相混合，高速搅拌分散，然后高压均质至目标粒径范围。近年已上市的异丙酚、地西泮、依托咪酯、前列腺素E1、地塞米松棕榈酸酯等静脉注射亚微乳剂均采用这种方法制备的。方法2：对于在美国FDA 推荐使用的油相中溶解度较低而达不到临床剂量要求的药物,Lance 等[11] 提出了一种方法，即将药物与磷脂溶解于有机溶剂中，蒸发除去有机溶剂，得到磷脂-药物的共混合物，以下操作同方法1。通过这种方法制备的亚微乳剂，其中可能存在着药物的微小晶体，并且会使用到有机溶剂，对临床使用的安全性构成了潜在性的危险。方法3 ：对于在油水两相中都难溶的药物，近年来出现了一种新的方法(SolEmuls® technology)，即首先将药物微粉化至纳米范围，然后在搅拌下，将药物或药物的混悬液加入到空白脂肪乳剂或初乳中，高压均质至目标粒径范围。使用这种方法制备的亚微乳剂，药物多分布在油水界面的磷脂层中，所以要求药物要与磷脂有较强的相互作用。Müller等[12-14]运用这种技术已成功地将两性霉素B、卡马西平和伊曲康唑制备成了静脉注射亚微乳剂。
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3 脂肪乳剂的分类及在眼部给药中的应用
根据乳滴所带电荷的不同，脂肪乳剂可以分为阴离子型脂肪乳剂和阳离子型脂肪乳剂。近年来，随着对脂肪乳剂研究的深入，其在眼部给药中的优势及应用越来越受到人们的关注。
3.1 阴离子型脂肪乳剂
Ding 和Coll[15]研究了一种以蓖麻油作为油相的O/W 型脂肪乳剂，并通过加入吐温80 来增加其稳定性。用这种方法制备的环孢素A 乳剂，在兔眼外组织(角质层、泪腺、结膜)滴入可达到局部免疫功能的浓度，同时在兔眼内组织中的药物浓度很低，在兔血液中的药物更是极微少的[16]。通过在不同国家的临床实验，表明了此处方的有效性[17–23]，因此美国FDA 批准了该种含有质量分数为0.05%的环孢素A(商品名为RestasiseTM)阴离子O/W 型脂肪乳剂上市。Sasaki 等[24]假设当以蓖麻油作为油相的空白脂肪乳剂在眼睛中与泪液发生相互反应时，泪液中的电解质会导致脂肪乳剂不稳定，从而使部分油相泄露。这部分油相就会在下眼睑聚集，且比普通液流的停留时间长，同时增加了泪液中的脂质层。这表明含有脂质的滴眼剂，例如脂肪乳剂，已经接近于天然泪液，在耐用性方面并不会对眼睛产生任何的不适[25]。实际上，存在于泪液中的脂质物质，例如磷脂类、饱和或不饱和脂肪酸、甘油三酸酯等现在已经普遍用于大部分的脂肪乳剂的制备。因此，脂肪乳剂是一种接近于天然泪液的流体并且能有助于形成生理学上的泪液膜。
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3.2 阳离子型脂肪乳剂
在大白兔的眼睛中滴入环孢素A的阳离子型脂肪乳剂后，药物在角膜和结膜上表现出显著的储存作用，这种作用甚至超过了8 h[26]。这种作用大概是由于带正电荷的油滴吸附于带负电荷的角膜表面导致的静电吸引的结果。这种假设通过体外研究的数据得到了证明，该数据表明阳离子型脂肪乳剂在患白化病的大白兔的眼角膜上比盐溶液或阴离子型脂肪乳剂显示出了更好的可润湿性[27]。因此，当在眼中滴入一种阳离子型脂肪乳剂后，它能立刻有规律的或自发的在角膜前的区域扩展开来。为了得到以上所描述的阳离子型脂肪乳剂，除了在处方中使用泊洛沙姆188和磷脂外，还会加入一种带正电荷的伯胺或硬脂酰胺[28-30]。从环孢素A 的阳离子型脂肪乳剂取得的预期结果来看，其为即将于近期获得美国FDA 批准进行空白阳离子型脂肪乳剂I 期临床研究铺平了道路[31]。此外，比较有趣的发现是，在眼部滴入阳离子型脂肪乳剂后，能够促进吲哚美辛和环孢素A 在眼组织后部的渗透作用[26-27]，因此使得每种药物在巩膜-视网膜和眼神经中的浓度比使用阴离子型脂肪乳剂的高。这种在眼后部组织中相对的高浓度只能是药物经过下列的其中一种途径扩散达到：经皮质、结膜或通过二级血液循环达到全身吸收。研究发现，房水和血液中环孢素A 的浓度比较低，而在使用阴离子型和阳离子型脂肪乳剂后，吲哚美辛在角膜中的浓度也没有显著的不同并且血药浓度也均比较低，此时只有药物经结膜途径扩散的解释能够勉强的说明药物在眼后部组织浓度的增加。然而，一种直接经巩膜到达眼后部组织的说法也不能完全被排除。因此，需要进一步的研究以说明药物到达眼后部组织的机制。
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4 结语
脂肪乳剂不仅在能量和必需脂肪酸的供应方面，而且在充当脂溶性药物(特别是抗肿瘤和麻醉等药物)载体方面正显示着广阔的应用前景。同时，这种O/W 型脂肪乳剂在治疗很多的眼部疾病方面也具有明显的优势。在眼睛中滴入含有亲脂性药物的脂肪乳剂，通过改变其在眼黏膜表面的药物动力学过程进而进行局部的治疗。将脂肪乳剂中含有的亲脂性药物从眼局部传送到眼后部组织的研究正在进行中。科学家们正在尝试通过优化脂肪乳剂的处方，从而能使亲脂性药物达到有效的浓度来治疗特别是在眼后部组织中的恶性疾病。
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