环丙沙星的新型给药系统
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长海药学服务 2000年第4期
第二军医大学长海医院药学部 上海 200433 李凤前；胡晋红；朱全刚；沈琦
关键词：
摘要：
许多病原体可直接进入细胞内
许多病原体可直接进入细胞内，而细胞的溶酶体使大部分抗菌药物难于直接进入细胞内杀灭病菌，因此，细胞内药物浓度较低。感染后的细胞又为致病微生物提供“贮库”，细菌可在其中不断繁殖和扩增，还不时向外释放致病菌，往往导致已经控制了的感染症状又不断复发，为此有必要采用一定的药物载体将抗菌药直接介导至细胞内。本文以环丙沙星为代表进行讨论，环丙沙星系第三代喹诺酮类抗菌药，其抗菌谱广，它不受质粒传导的影响，与许多抗菌药物之间无交叉耐药性。有关环丙沙星的胶囊剂、片剂、滴眼剂、注射剂等普通剂型已广泛用于各种微生物感染的防治。环丙沙星经口服给药，受首过效应的影响大，生物利用度约为52%，环丙沙星在体内的消除半衰期短，难达缓释之目的，尚需对环丙沙星进行“保护”，制成缓释给药系统。不断有报道将其制成新型给药系统，现综述如下。
, 百拇医药
1 包合物及将包合物制成的药质体(inclusion complexes ，complexes loaded niosome)
包合物技术已广泛应用于药剂学领域，包合物可将作为客分子的药物分子全部或部分嵌入主分子中，而无需任何共价键结合，可由此促进药物溶解、增加溶解度、增加药物的稳定性，对药物起保护作用。β环糊精以其适当的孔径和可大批量工业化生产等特点而被广泛作为包合物材料使用。
将环丙沙星和β环糊精按1：1等摩尔制得环丙沙星的包合物，然后采用脂质层水化法将环丙沙星的包合物同胆固醇和一些表面活性剂制成平均粒径为25μm的药质体。体外释药试验表明，经药质体包裹后，可延缓和控制环丙沙星的释放，且稳定性也明显提高，保证了环丙沙星的持久药效。家兔灌胃试验证实环丙沙星的包合物经肠道吸收效率明显提高，虽然非离子表面活性剂吐温-80可稍稍降低环丙沙星在肠道的吸收，但进一步制成的药质体可明显增加肠部对环丙沙星的吸收速率。环丙沙星经β环糊精保护后，以分子形式被吸收，则避开了口服给药的首过效应，进一步将环丙沙星的包合物制成药质体后，可使环丙沙星具有缓慢释放的特点。
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2 纳米囊(nanocapsules)
纳米囊由高分子材料组成，是新型给药系统研究的热点之一，其粒径在1~1000nm之间，可作为理想的静脉注射的药物载体，经静脉注射给药，纳米囊可被网状内皮系统所吞噬，可将药物直接导入含病原体的细胞内，经溶酶体摄入，直接作用于细胞内的病原体。
用于控制和治疗感染的抗生素，一般不易进入细胞内，亦或进入，其滞留时间也非常短暂。为此，将抗生素包载于纳米囊中，将药物靶向性导入感染细胞内，药物在细胞内不断释放，从而增强对细胞内感染的治疗作用。环丙沙星静脉注射的t1/2(α)为5~10min、t1/2(β)为2.8~4.2h。将环丙沙星原药及其聚氰基丙烯酸异丁酯纳米囊(粒径195±52nm)分别经耳缘静脉对家兔进行静脉输注，由血浆药物浓度计算环丙沙星的药代动力学参数，结果发现纳米囊大大改善了环丙沙星的体内分布参数，环丙沙星原药组的AUC0~∝、t1/2、Vd、Cl分别为6.55μg·h/ml、4.812h、11.058L/kg、1.58L/h/kg，环丙沙星纳米囊给药组的AUC0~∝、t1/2、Vd则分别增至11.38μg·h/ml、15.162h、19.774L/kg，Cl降为0.89L/h/kg，这与环丙沙星从纳米囊中的缓慢释放有关。环丙沙星纳米囊对鸟型分支杆菌的抑制作用也显著优于环丙沙星原药组(p<0.05＝。
, 百拇医药
抗生素包载于纳米囊的研究为提高其抗细胞内感染的治疗指数提供了有益参考，但纳米囊本身的降解及在巨噬细胞中的内化过程对巨噬细胞吞噬功能的影响需进一步研究。
3 脂质体(liposomes)
脂质体是当前研究相当活跃的领域，它是一种定向药物载体，具有类细胞结构，进入体内主要被网状内皮系统吞噬而激活机体的自身免疫功能，并改变被包封药物的体内分布，使药物主要在肝、脾等组织中浓集，从而提高药物的治疗指数。
许多抗菌素药物缺乏穿越细胞膜的能力，为了有效杀灭在细胞内生长和繁殖的致病菌，一般需给予较大剂量的药物来弥补细胞通透屏障的影响，大剂量的环丙沙星必将产生较严重的毒性。因此，许多研究以脂质体作为载体将抗菌素靶向性导入细胞内杀灭病菌。采用脂质脱水然后再水化的新方法将环丙沙星制成脂质体，并与环丙沙星水针剂组对照治疗沙门氏菌感染的小鼠，结果表明，环丙沙星脂质体的疗效明显优于水针剂，小鼠存活率大大提高。给药30min后，脂质体和水针剂给药组的血药浓度及AUC接近，虽然脂质体治疗组的游离环丙沙星已从循环系统消除完全后，但进入细胞内的含药脂质体仍可不断释放环丙沙星，从而体现出延后的持续疗效；而水针剂组在给药8h后，在肝、脾中已无法检测到环丙沙星，为了达到脂质体组同样的疗效，必须增加给药次数。以存活率作为指针，将10mg/kg剂量的环丙沙星水针剂分剂量连续给药5天的疗效才与单剂量静脉注射8mg/kg脂质体相当，这可能是由于巨噬细胞吞噬环丙沙星脂质体，使环丙沙星在细胞内充分发挥作用。环丙沙星脂质体对土拉菌(Francisella tularensis)感染小鼠的疗效也明显优于单纯的环丙沙星水针剂给药组。
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鸟型结核分支杆菌是一种寄生于细胞内的病原体，它可侵入网状内皮系统的巨噬细胞内进行扩增，普通剂型的抗菌素治疗效果不佳，采用脂质体作为载体形式可将药物高效率地递送至感染的细胞内。环丙沙星为两性喹诺酮类抗生素，酸中pKa为6.0，碱中pKa为8.8，通过改变电势和pH梯度能使环丙沙星进入已制备好的空白脂质体中。将药剂学技术和细胞生物学理论相结合，采用“远程运载”工艺(remote-loading procedure)将环丙沙星制成脂质体，克服了常规脂质体制备工艺对药物包封率低的缺点，“远程运载”工艺对环丙沙星的包封率高于90%，提高了药物/磷脂比例，从而能将足够量的环丙沙星运送至被感染细胞内，环丙沙星在制备过程中损耗较少。临用时将环丙沙星“装载”于制备好的脂质体内，不必担心长期贮存对脂质体中环丙沙星的物理和化学稳定性问题，也可不考虑空白脂质体本身的处方因素对环丙沙星抗菌效果的影响。值得注意的是，药物可能释放入细胞浆中，进而在细胞表面键合脂质体，或在不滞留细菌的细胞内的其它部位聚集，所以抗生素被递送至膜限定细胞内空泡的效率不仅与脂质体同细胞的结合水平有关，还受脂质体在细胞内的分布效率的影响。以荧光显微成像技术研究脂质体介导环丙沙星在细胞内的分布，可见环丙沙星脂质体的进入细胞内的效率明显提高，这与其抗菌作用也大大增强密切相关。
, 百拇医药
环丙沙星作为口服或静脉注射方式给药治疗呼吸道感染，药物在呼吸道底部的药代动力学参数往往不满意，消除半衰期短(1.0~1.6h)，AUC小(43~113μg·h/ml)，临床治疗效果也不太理想。呼吸道是许多通过空气传播病菌的主要进入部位，将抗生素通过气雾剂给药递送至呼吸道下部是治疗各种肺部感染的有效途径，采用气雾剂吸入方式可将环丙沙星脂质体直接递送到呼吸道感染部位的细胞内，药物从脂质体中缓慢释放，药物在感染细胞内维持持久的治疗水平，不影响其它正常器官和组织，自然就提高了环丙沙星的抗菌能力。采用“远程运载”工艺制备了环丙沙星的脂质体(包封率约为90%)，然后制成含脂质体的气雾剂，采用激光气动粒度仪分析环丙沙星脂质体气雾剂雾滴的大小在1.94~3.50μm之间(符合肺部吸入给药的要求)，将环丙沙星脂质体喷雾至一样品滤器上，测得环丙沙星的含量为12.7~40.5μg/ml，对感染土拉菌的小鼠进行气雾剂给药治疗，脂质体治疗组的效果很好，脂质体组的高疗效原因在于：肺靶向性给药、细胞内导入和呼吸道下部药物滞留时间延长等。而等剂量原药几乎未体现出治疗作用，这可能是由于药物的迅速全身分布致使病灶部位的局部药物浓度太低。环丙沙星脂质体气雾剂给药受所用喷雾装置、脂质体本身性质及生理状况等诸多因素影响，对此应进一步系统考察该种给药方式的体内、外质量控制标准。
4 小结
环丙沙星作为抗菌素药物的代表，其理化性质及体内转运代谢过程决定了常规剂型无法满足临床细菌感染的控制和治疗要求，特别是细胞内的细菌感染。因此，环丙沙星的缓释及细胞内靶向等新型给药系统的研究具有重要的临床意义，但包载环丙沙星的载体的稳定性、制备工艺的工业化程度以及机体本身的反应等都是需进一步研究和解决的问题，相信随着药物制剂学技术和细胞生物学基础理论的不断发展和完善，环丙沙星的新型给药系统必将得以应用于临床。同样，其它的抗生素药物的新剂型研究和开发也在广泛开展，这也将为抗生素的合理而有效的使用开辟广阔的临床应用前景。, 百拇医药
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摘要：
许多病原体可直接进入细胞内
许多病原体可直接进入细胞内，而细胞的溶酶体使大部分抗菌药物难于直接进入细胞内杀灭病菌，因此，细胞内药物浓度较低。感染后的细胞又为致病微生物提供“贮库”，细菌可在其中不断繁殖和扩增，还不时向外释放致病菌，往往导致已经控制了的感染症状又不断复发，为此有必要采用一定的药物载体将抗菌药直接介导至细胞内。本文以环丙沙星为代表进行讨论，环丙沙星系第三代喹诺酮类抗菌药，其抗菌谱广，它不受质粒传导的影响，与许多抗菌药物之间无交叉耐药性。有关环丙沙星的胶囊剂、片剂、滴眼剂、注射剂等普通剂型已广泛用于各种微生物感染的防治。环丙沙星经口服给药，受首过效应的影响大，生物利用度约为52%，环丙沙星在体内的消除半衰期短，难达缓释之目的，尚需对环丙沙星进行“保护”，制成缓释给药系统。不断有报道将其制成新型给药系统，现综述如下。
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1 包合物及将包合物制成的药质体(inclusion complexes ，complexes loaded niosome)
包合物技术已广泛应用于药剂学领域，包合物可将作为客分子的药物分子全部或部分嵌入主分子中，而无需任何共价键结合，可由此促进药物溶解、增加溶解度、增加药物的稳定性，对药物起保护作用。β环糊精以其适当的孔径和可大批量工业化生产等特点而被广泛作为包合物材料使用。
将环丙沙星和β环糊精按1：1等摩尔制得环丙沙星的包合物，然后采用脂质层水化法将环丙沙星的包合物同胆固醇和一些表面活性剂制成平均粒径为25μm的药质体。体外释药试验表明，经药质体包裹后，可延缓和控制环丙沙星的释放，且稳定性也明显提高，保证了环丙沙星的持久药效。家兔灌胃试验证实环丙沙星的包合物经肠道吸收效率明显提高，虽然非离子表面活性剂吐温-80可稍稍降低环丙沙星在肠道的吸收，但进一步制成的药质体可明显增加肠部对环丙沙星的吸收速率。环丙沙星经β环糊精保护后，以分子形式被吸收，则避开了口服给药的首过效应，进一步将环丙沙星的包合物制成药质体后，可使环丙沙星具有缓慢释放的特点。
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2 纳米囊(nanocapsules)
纳米囊由高分子材料组成，是新型给药系统研究的热点之一，其粒径在1~1000nm之间，可作为理想的静脉注射的药物载体，经静脉注射给药，纳米囊可被网状内皮系统所吞噬，可将药物直接导入含病原体的细胞内，经溶酶体摄入，直接作用于细胞内的病原体。
用于控制和治疗感染的抗生素，一般不易进入细胞内，亦或进入，其滞留时间也非常短暂。为此，将抗生素包载于纳米囊中，将药物靶向性导入感染细胞内，药物在细胞内不断释放，从而增强对细胞内感染的治疗作用。环丙沙星静脉注射的t1/2(α)为5~10min、t1/2(β)为2.8~4.2h。将环丙沙星原药及其聚氰基丙烯酸异丁酯纳米囊(粒径195±52nm)分别经耳缘静脉对家兔进行静脉输注，由血浆药物浓度计算环丙沙星的药代动力学参数，结果发现纳米囊大大改善了环丙沙星的体内分布参数，环丙沙星原药组的AUC0~∝、t1/2、Vd、Cl分别为6.55μg·h/ml、4.812h、11.058L/kg、1.58L/h/kg，环丙沙星纳米囊给药组的AUC0~∝、t1/2、Vd则分别增至11.38μg·h/ml、15.162h、19.774L/kg，Cl降为0.89L/h/kg，这与环丙沙星从纳米囊中的缓慢释放有关。环丙沙星纳米囊对鸟型分支杆菌的抑制作用也显著优于环丙沙星原药组(p<0.05＝。
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抗生素包载于纳米囊的研究为提高其抗细胞内感染的治疗指数提供了有益参考，但纳米囊本身的降解及在巨噬细胞中的内化过程对巨噬细胞吞噬功能的影响需进一步研究。
3 脂质体(liposomes)
脂质体是当前研究相当活跃的领域，它是一种定向药物载体，具有类细胞结构，进入体内主要被网状内皮系统吞噬而激活机体的自身免疫功能，并改变被包封药物的体内分布，使药物主要在肝、脾等组织中浓集，从而提高药物的治疗指数。
许多抗菌素药物缺乏穿越细胞膜的能力，为了有效杀灭在细胞内生长和繁殖的致病菌，一般需给予较大剂量的药物来弥补细胞通透屏障的影响，大剂量的环丙沙星必将产生较严重的毒性。因此，许多研究以脂质体作为载体将抗菌素靶向性导入细胞内杀灭病菌。采用脂质脱水然后再水化的新方法将环丙沙星制成脂质体，并与环丙沙星水针剂组对照治疗沙门氏菌感染的小鼠，结果表明，环丙沙星脂质体的疗效明显优于水针剂，小鼠存活率大大提高。给药30min后，脂质体和水针剂给药组的血药浓度及AUC接近，虽然脂质体治疗组的游离环丙沙星已从循环系统消除完全后，但进入细胞内的含药脂质体仍可不断释放环丙沙星，从而体现出延后的持续疗效；而水针剂组在给药8h后，在肝、脾中已无法检测到环丙沙星，为了达到脂质体组同样的疗效，必须增加给药次数。以存活率作为指针，将10mg/kg剂量的环丙沙星水针剂分剂量连续给药5天的疗效才与单剂量静脉注射8mg/kg脂质体相当，这可能是由于巨噬细胞吞噬环丙沙星脂质体，使环丙沙星在细胞内充分发挥作用。环丙沙星脂质体对土拉菌(Francisella tularensis)感染小鼠的疗效也明显优于单纯的环丙沙星水针剂给药组。
, http://www.100md.com
鸟型结核分支杆菌是一种寄生于细胞内的病原体，它可侵入网状内皮系统的巨噬细胞内进行扩增，普通剂型的抗菌素治疗效果不佳，采用脂质体作为载体形式可将药物高效率地递送至感染的细胞内。环丙沙星为两性喹诺酮类抗生素，酸中pKa为6.0，碱中pKa为8.8，通过改变电势和pH梯度能使环丙沙星进入已制备好的空白脂质体中。将药剂学技术和细胞生物学理论相结合，采用“远程运载”工艺(remote-loading procedure)将环丙沙星制成脂质体，克服了常规脂质体制备工艺对药物包封率低的缺点，“远程运载”工艺对环丙沙星的包封率高于90%，提高了药物/磷脂比例，从而能将足够量的环丙沙星运送至被感染细胞内，环丙沙星在制备过程中损耗较少。临用时将环丙沙星“装载”于制备好的脂质体内，不必担心长期贮存对脂质体中环丙沙星的物理和化学稳定性问题，也可不考虑空白脂质体本身的处方因素对环丙沙星抗菌效果的影响。值得注意的是，药物可能释放入细胞浆中，进而在细胞表面键合脂质体，或在不滞留细菌的细胞内的其它部位聚集，所以抗生素被递送至膜限定细胞内空泡的效率不仅与脂质体同细胞的结合水平有关，还受脂质体在细胞内的分布效率的影响。以荧光显微成像技术研究脂质体介导环丙沙星在细胞内的分布，可见环丙沙星脂质体的进入细胞内的效率明显提高，这与其抗菌作用也大大增强密切相关。
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环丙沙星作为口服或静脉注射方式给药治疗呼吸道感染，药物在呼吸道底部的药代动力学参数往往不满意，消除半衰期短(1.0~1.6h)，AUC小(43~113μg·h/ml)，临床治疗效果也不太理想。呼吸道是许多通过空气传播病菌的主要进入部位，将抗生素通过气雾剂给药递送至呼吸道下部是治疗各种肺部感染的有效途径，采用气雾剂吸入方式可将环丙沙星脂质体直接递送到呼吸道感染部位的细胞内，药物从脂质体中缓慢释放，药物在感染细胞内维持持久的治疗水平，不影响其它正常器官和组织，自然就提高了环丙沙星的抗菌能力。采用“远程运载”工艺制备了环丙沙星的脂质体(包封率约为90%)，然后制成含脂质体的气雾剂，采用激光气动粒度仪分析环丙沙星脂质体气雾剂雾滴的大小在1.94~3.50μm之间(符合肺部吸入给药的要求)，将环丙沙星脂质体喷雾至一样品滤器上，测得环丙沙星的含量为12.7~40.5μg/ml，对感染土拉菌的小鼠进行气雾剂给药治疗，脂质体治疗组的效果很好，脂质体组的高疗效原因在于：肺靶向性给药、细胞内导入和呼吸道下部药物滞留时间延长等。而等剂量原药几乎未体现出治疗作用，这可能是由于药物的迅速全身分布致使病灶部位的局部药物浓度太低。环丙沙星脂质体气雾剂给药受所用喷雾装置、脂质体本身性质及生理状况等诸多因素影响，对此应进一步系统考察该种给药方式的体内、外质量控制标准。
4 小结
环丙沙星作为抗菌素药物的代表，其理化性质及体内转运代谢过程决定了常规剂型无法满足临床细菌感染的控制和治疗要求，特别是细胞内的细菌感染。因此，环丙沙星的缓释及细胞内靶向等新型给药系统的研究具有重要的临床意义，但包载环丙沙星的载体的稳定性、制备工艺的工业化程度以及机体本身的反应等都是需进一步研究和解决的问题，相信随着药物制剂学技术和细胞生物学基础理论的不断发展和完善，环丙沙星的新型给药系统必将得以应用于临床。同样，其它的抗生素药物的新剂型研究和开发也在广泛开展，这也将为抗生素的合理而有效的使用开辟广阔的临床应用前景。, 百拇医药