金属有机骨架材料(MOF)由于其高孔隙率的拓扑结构和多功能性逐渐成为当前研究热点,是极具发展潜力的新型药物载体。而实现MOF材料永久的多孔性及比表面积最大化是将其应用于药物递送的关键。γ-环糊精-金属有机骨架(CD-MOF)是以γ-环糊精为有机配体、钾离子为无机金属离子中心配位形成的多孔性载体,目前对CD-MOF的激活仅限于溶剂交换法,尚缺乏对其最大可利用空间的探索和载药方法的深入研究。
上海中医药大学冯年平教授团队在CarbohydratePolymers上发表了论文“Activationofagamma–cyclodextrin–basedmetal–organicframeworkusingsupercriticalcarbondioxideforhigh–efficientdeliveryofhonokiol”,开展了基于超临界CO2流体技术对CD-MOF的激活与载药研究。和厚朴酚(Honokiol,HNK)为厚朴等木兰科植物的主要活性成分,具有抗炎、抗氧化及抗肿瘤等药理活性,但难溶于水。论文以HNK为模型药,利用超临界CO2流体能够迅速渗透进入微孔隙物质的特性,实现了CD-MOF有限附着空间利用率最大化的同时促进了药物的溶解和吸收,为难溶性药物的高效口服递送提供了新的借鉴。该研究基于超临界CO2流体的低粘度、高扩散性、绿色环保、可以直接从超临界状态转化成气态等优点,将其用于置换CD-MOF孔道内的杂质分子和溶剂分子,且完全避免了溶剂蒸发过程中产生的液-气之间表面张力和毛细管力,避免了在激活过程中对CD-MOF的孔道破坏。氮气吸附/脱附实验表明,采用超临界CO2流体激活的CD-MOF的BET比表面积达.4m2/g,为溶剂交换激活法的1.7倍(.3m2/g)。同时,采用超临界CO2流体激活的CD-MOF进行载药,载药量达40.78±2.07wt%,高于常规的溶液孵育载药法(34.14±1.34wt%),实现了对HNK高效装载。该研究进一步对超临界CO2流体激活的CD-MOF载药(HNKCD-MOF)进行了体内外评价。发现HNKCD-MOF可有效提高HNK在模拟生理介质中的平衡溶解度和溶出速率;Caco-2细胞模型的摄取与转运实验表明,与环糊精包合物及游离药相比,经CD-MOF包载后可显著提高细胞的摄取量,促进药物的转运并减少药物的外排。大鼠体内药代动力学实验表明,HNKCD-MOF的AUC(0-∞)为环糊精包合物的3.5倍,为原料药的4.8倍,显著提高了HNK的口服生物利用度。Caco-2细胞模型的摄取(a)与转运(b)研究
以及大鼠体内血药浓度-时间曲线(c)
上述研究结果证实,基于超临界CO2流体的激活与载药策略实现了CD-MOF比表面积和载药效率的最大化,进而实现了对HNK的高效递送。CD-MOF作为药物递送载体以及基于超临界CO2流体的激活与载药方法,有良好的应用前景。冯年平教授为论文通讯作者,18级博士研究生何远志为第一作者,中国科学院上海药物研究所张继稳研究员等为论文的共同作者。
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本文编辑:佚名
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