PEG功能化磷脂与脂质体稳定性的应用（一）

本期AVT小编分享一下PEG功能化磷脂与脂质体稳定性的那些事儿，聚乙二醇(PEG)衍生化磷脂的种类、分子量、用量等对脂质体的稳定性都会产生影响,可以改善脂质体稳定性,在延长脂质体体内循环时间及在新型脂质体中也发挥了不小的应用。感兴趣的小伙伴一起来了解下吧！

脂质体具有靶向、长效、可降低药物毒性及增加药物稳定性等多方面的优点.但也存在一定的不足和问题,如脂质成分易氧化水解、脂质体易聚集以及脂质体进入血循环后易被网状内皮系统(RES)细胞快速清除、靶向脂质体在体内发挥作用前难以保证其完整性等。为克服以上不足,立体稳定脂质体应运而生。立体稳定脂质体是一种表面含有天然或合成聚合物修饰的类脂衍生物的新型脂质体。修饰聚合物的种类有聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酰胺(PPA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等,其中PEG是最常用的一种。PEG分子与磷脂分子通过共价键结合形成PEG衍生化磷脂,能有效地保护脂质体,使脂质体物理、化学及生物稳定性大大提高。

实验证明,PEG衍生化磷脂能降低脂质体的渗漏率,减少其聚集和融合,延长有效期。在体循环中则可抑制细胞粘附,屏蔽RES对脂质体的识别和摄取,延长脂质体体内循环时间,因此,此类脂质体又称长循环脂质体。如用二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)、胆固醇(CH)、胆固碎-3-硫酸酯、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(DSPE)-PEG2000通过冻融法制得的链澈酶脂质体,tz和AUCo-比直接使用药物时分别增大16.3倍和6.1倍"。在炎症小鼠模型中,吲嵘美辛的长循不脂质体[磷脂酰胆碱(PC):CH:

PEG衍生化磷脂酰乙醇胺(PEG-PE)=1 :o.5 ∶0.16]比传统脂质体(PC : CH∶PE=1 ∶o.5 ∶0.16)的清除减慢.AUCo ,显著增大.表明PEG-磷脂衍生物能明显延长脂质体的体循环时间[21。

1 PEG衍生化磷脂提高脂质体稳定性的机制
1.1粒子间斥力
PEG-磷脂在脂质体的脂质双分子层表面形成聚合物保护层,使粒子间斥力增加,从而使脂质体稳定性增加。理论上,距离粒子表面s处既存在着范德华引力,又存在着粒子间斥力,当斥力大于或等于引力时,粒子稳定:反之,则脂质体聚集。如当s约为粒子直径的1/10时,即聚合物衣层厚度约为粒子直径的1O%时,粒子之间的斥力就足以克服与其它大分子或粒子的相互作用13。
随PEG分子量的增加,粒子间斥力增加,脂质体也越稳定。Needham等4用X射线衍射研究了含4%摩尔分数PEG(1900)-磷脂的脂质体(磷脂:CH为2;1)双分子层结构和粒子间斥力,结果表明,在该浓度,结合的聚合物从脂质体表面伸出大约50A(5nm),增加了膜与膜之间的斥力。这有效地减少了脂质体聚集、融合现象的发生,并抑制脂质体与蛋白、细胞的粘附,增强了其体内外稳定性。

1.2构象云结构
具有柔韧性和亲水性的PEG聚合物在脂质体表面形成的致密“构象云”(conformational clouds),可产生较大的空间位阻效应(steric barrier),抑制其它高分子物质与脂质体表面接触,包括血浆成分的吸附,防止脂质体被RES识别和摄取,甚至在较低浓度下就能产生很强的保护作用。这种保护作用可能同疏水链与脂质体膜核心或表面相互作用的能量的平衡和PEG链在溶液中自由运动的能量有关例。Belsito等6用电子自旋共振(ESR)和光密度测量法研究了水分散体中PEG-PE与卵磷脂的相互作用,证实了构象云结构的存在。

1.3 水化膜结构
PEG的亲水性可使脂质体表面形成水化膜,掩盖脂质体表面的疏水性结合位点,降低RES对脂质体的识别和摄取,延长体循环时间7.8。如PEG-PE的硫水性长链有利于将分子插入脂膜.而亲水性部分则伸展于脂膜表面,在脂质体表面形成较厚的水化膜保护层,从而提高脂膜亲水性并造成空间位阻,增强稳定性,这种作用随PEG分子量增加而增加。水化膜保护层的形成增加了脂质体的亲水性,使脂质体在极性溶剂中更稳定,有利于脂质体的保存9。

2影响PEG衍生化磷脂脂质体稳定性的因素
2.1 PEG 分子量
随PEG分子量的增加(由2000增至5000)，其延缓脂质体中钙黄绿素(calcein)渗漏的作用明显增强,屏蔽RES对脂质体的识别和摄取作用也增强9。Bedu-Addo等1011证明增大PEG-磷脂中PEG的分子量及其结合率能有效抑制脂质体的聚集。PEG-PE 与PC的混合物的物理状态取决于PEG-PE中PEG的分子量, 3种物理状态分别为:各组分星可混溶的薄层相、分离的薄层相及
混合胶团。在研究分子量分别为1000~3000. 5000、12000的短、中长、长链PEG对脂质体稳定性的影响时发现,7%摩尔分数以上的PEG( 1000-~3000)-二棕榈酰磷脂酰乙醇胺(DPPE)和11%摩尔分数的PEG(5000)-DPPE在二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)中有强烈的形成混合胶团的趋势。所有浓度的PEG(12000)-DPPE和大于8%摩尔分数的PEG(5000)-DPPE则均形成分离的薄层相。表明低浓度的短链PEG可形成混溶的脂质双层,最适宜用作对药物载体的修饰,而在浓度较高时易使脂质双层溶解而导致药物泄露。高分子量的PEG可使脂质体更稳定,但分子量大于5000的PEG在某些处方中不适用,原因可能在于产生了相分离。

2.2 PEG含量
脂质体的稳定性随PEG含量的增加而增加。Belsito等0发现脂质体聚合物的稳定性对亲水性端基的大小和PEG-PE的含量有很强的依赖性,用自旋标记的ESR对PC/PEG-PE混合物的定量研究发现,脂质双分子层结构随PEG-PE含量的改变而改变。随PEG-磷脂浓度的增加,其抑制脂质体凝聚程度也增大121。Chin 等

3发现结合15%摩尔分数DSPE-PEG(2000)的磷脂酰丝氨酸(PS)脂质体的循环时间与含有5%摩尔分数DSPE-PEG(2000)的中性脂质体循环时间明显不同。前者可有效地降低PS脂质体的亲和力,减少PS介导的血浆蛋白粘附,大于80%的凝血素粘附和促凝血活性被抑制:当含量下降时该保护作用降低。随PEG-磷脂浓度的增加,粒子间斥力及脂质体的体内、外稳定性也增大。

2.3 PEG-磷脂的类型
不同PEG聚合物的性质及体内外表现均不同。在37C、pH7.4 缓冲溶液中,PEG(5000)-DPPE和PEG(5000)-DSPE的临界胶团浓度分别为70和9mmo/L.当这些PEG-磷脂的胶团分散体与含有16或18个碳原子的磷脂膜囊泡混合后, PEG-磷脂胶团分离成单体,然后自发结合到已形成的囊泡的表面。在结合过程中, PEG-DPPE的结合率比PEG-DSPE快,这是因为前者分离成单体的速率较快。而PEG-DSPE的强疏水作用使其结合率常数比PEG-DPPE大。PEG-DSPE 和C。膜的组合为最佳的热力学稳定配对1141。Parr等1151研究表明DSPC、CH及单甲氧基聚乙二醇2000-琥珀酰-棕榈酰油酰磷脂酰乙醇胺[MePEG(2000)-S-POPE] (50:45:5,摩尔比)组成的大单室脂质体(LUVs)只能稍延长循环时间。而由DSPC、CH和MePEG(2000)-S-DSPE组成的LUVs在体内却极少发生PEG衍生化磷脂层的化学破坏,循环时间显著延长。可见DSPE较POPE与PEG (2000)结合的效果更优。