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阿尔茨海默病治疗中通过鼻内递送系统利用纳米微囊与硼脑协同作用显著提升银杏内酯F1的脑靶向性，其脑靶向指数达1032.84%，鼻-脑直接转运占比90.13%，并有效富集于海马体和皮层病理部位。
英茂|陈璐瑶|刘颖|宋金琳|刘鹏|张梦月|吴世文|关健|张欣|张奕轩|毛世瑞
沈阳药科大学药学院，沈阳智能黏膜药物递送系统重点实验室，中国沈阳110016
摘要
阿尔茨海默病（AD）会逐渐损害认知和记忆功能，病理变化主要发生在大脑皮层和海马体。人参皂苷F1（GF1）是一种罕见的人参皂苷，具有巨大的治疗潜力。然而，由于其溶解度低和口服生物利用度极低（<1%），限制了其通过常规制剂向中枢神经系统（CNS）的递送和在病变部位的分布。因此，本研究的目的是探索通过鼻腔给药来提高GF1在大脑中的浓度的可行性，利用纳米胶束的增溶和渗透增强作用，并结合使用冰片作为“引导剂”以进一步将GF1富集到病变部位。成功制备并表征了载有GF1的单层胶束（GF1-M）和多层胶束（GF1-MM）。所有胶束的粒径均小于100纳米，具有增强的鼻黏膜渗透性，并显著提高了大脑中的GF1浓度。与冰片联合使用的多层胶束（GF1-1-BOR-MM）进一步增强了GF1的脑靶向效率，其脑靶向指数（DTI）为1032.84%，鼻脑直接转运百分比（DTP）为90.13%。冰片还显著促进了GF1在皮层和海马体（AD的病变部位）的分布。药效学研究表明，鼻腔给药后，GF1-1-BOR-MM组在AD模型小鼠中表现出显著的认知功能改善。总之，结合纳米胶束的鼻腔给药方法突破了难溶性药物向大脑递送的瓶颈。通过与冰片的联合使用，可以进一步提高药物在AD病变部位的分布，为治疗中枢神经系统相关疾病提供了良好的平台。
引言
阿尔茨海默病（AD）是一种逐渐恶化的神经系统疾病，会逐渐破坏记忆、认知和行为能力。AD的特征是β-淀粉样蛋白（Aβ）和神经纤维缠结（NFTs）的积累，这些物质主要聚集在皮层和海马体区域[1]。作为全球老年医学中的严重问题之一，目前常用的AD治疗药物主要是单靶点药物，只能缓解患者的症状。现有药物在临床应用中的其他限制因素包括血脑屏障（BBB）的阻碍，以及药物在穿过BBB后在整个大脑中分布而非在目标部位富集。因此，为了更好地治疗AD，探索更安全、更有效的药物并将其有效递送到病变部位（即海马体和皮层）至关重要。
与现有的单靶点药物相比，天然产物在预防和治疗复杂疾病方面表现出显著的效果，具有多靶点和多途径的独特优势。人参皂苷是人参中的主要活性成分，具有抗炎、抗氧化、抗凋亡和增强细胞活性等药理作用[2]。人参皂苷F1（GF1）作为人参中的代表性单体，在临床前研究中显示出通过减少Aβ积累和tau蛋白过度磷酸化来治疗AD的潜力[3][4]。然而，GF1的溶解度低、胃肠道吸收有限以及在大脑中的分布不足限制了其治疗效果。因此，开发新的递送策略以提高其溶解度并增加其在大脑中的浓度至关重要。在多种增溶技术中，由两亲分子自组装形成的胶束（具有疏水核和亲水壳）被认为是最有前景的方法之一[5]。亲水壳确保了在生物环境中的胶体稳定性，避免了快速清除；疏水核能够有效包裹疏水性药物，提高其在脑组织中的稳定性并实现持续释放。这种独特的核壳结构，加上载体的优异生物相容性和可降解性，保证了递送系统的长期安全性。此外，基于协同增溶理论，由多种载体材料组成的多层胶束比单材料胶束能进一步提高药物的溶解度[6][7]。Soluplus是一种两亲性非离子表面活性剂，具有较低的临界胶束浓度（CMC），可以有效提高难溶性药物的溶解度[8]。此外，研究表明Solutol HS 15这种高溶解度、低毒性的非离子表面活性剂可以通过促进药物跨黏膜转运来增强GF1的吸收[9]。因此，我们假设当Soluplus与Solutol HS15结合形成多层胶束时，不仅可以协同解决GF1的溶解性问题，还能通过Solutol HS15的渗透增强作用提高GF1的跨膜吸收。
尽管如此，考虑到血脑屏障（BBB）的限制，通过口服或静脉注射多层胶束来达到大脑中的有效药物浓度仍然是一个挑战。作为一种替代方法，鼻腔给药已被证明可以将药物输送到大脑，绕过BBB，通过嗅觉和三叉神经途径实现[11]。具体来说，嗅觉途径使药物能够穿透嗅觉上皮，转移到嗅球神经元，然后扩散到脑实质；三叉神经途径则通过鼻黏膜中的三叉神经分支促进药物吸收，随后将其输送到脑干和不同脑区[11]。这种非侵入性的递送策略对治疗中枢神经系统（CNS）疾病具有巨大潜力。然而，递送量有限、黏膜纤毛清除作用以及外排蛋白的存在都减少了能够到达大脑的药物量。尽管纳米载体在鼻腔给药后显示出良好的脑靶向能力[12][13][14]，但在进入大脑后如何将药物富集到病变部位仍然是AD治疗的挑战。幸运的是，在许多中药中，已经发现某些引导剂可以增强主药的疗效或帮助其定向输送到目标器官。其中，冰片（BOR）是一个有前景的候选物质，可以通过调节ABC转运蛋白来诱导BBB的可逆开放，从而显著增加大脑中的药物浓度[15][16]。此外，BOR还可以通过鼻腔给药选择性地改善药物向海马体和皮层（AD的主要受影响区域）的输送[17]。因此，我们假设结合纳米胶束、鼻腔给药和BOR的递送策略不仅可以提高GF1的溶解度，增加其在大脑中的浓度，还能促进其在AD病变部位（皮层和海马体）的分布，从而提高AD的治疗效果。
因此，在本研究中，我们首先制备并表征了由Soluplus组成的单层胶束和由Soluplus/Solutol HS 15组成的多层胶束，探讨了单层和多层胶束鼻腔给药对药物生物利用度和大脑分布的影响，进一步研究了BOR对GF1在大脑亚区域分布的影响。同时，我们在小鼠东莨菪碱诱导的认知障碍模型中评估了这些胶束的治疗效果。最后，我们评估了其鼻黏膜安全性，为AD的治疗提供了新的策略。
材料
人参皂苷F1（纯度99.5%）来自GsynBioT（上海）有限公司。人参皂苷CK由成都瑞丰生物科技有限公司（成都，中国）提供。Soluplus和Solutol HS 15由巴斯夫德国公司（德国）赠送。冰片和1,1'-二辛基-3,3,3',3'-四甲基吲哚三羧花青素碘化物（DiR）来自大连美仑生物科技有限公司（大连，中国）。超氧化物歧化酶（SOD）、还原型谷胱甘肽（GSH）和丙二醛（MDA）检测试剂盒来自江莱生物科技有限公司
GF1载胶束的制备与表征
在本研究中，我们首次探索了将GF1结合到胶束中以提高其溶解度和生物利用度的可行性。与经常受到稳定性限制的脂质体或需要使用有毒有机溶剂进行复杂制备的聚合物纳米颗粒不同，我们的胶束系统在简单性和安全性方面具有明显优势。其无溶剂的自发自组装过程确保了出色的黏膜生物相容性。
结论
本研究成功制备并表征了用于鼻腔给药治疗AD的Soluplus单层胶束（GF1-M）和Soluplus/Solutol HS15多层胶束（GF1-MM）。结果表明，与GF1-M相比，GF1-MM中的GF1溶解度提高了2倍。与静脉注射相比，两种纳米胶束组在鼻腔给药后的脑靶向效率均更高，DTI >350%，DTP >70%。添加BOR后
作者贡献声明
关健：监督。吴世文：资源支持。张梦月：验证、软件操作。刘鹏：验证、概念设计。张欣：监督、数据管理。毛世瑞：撰写、审稿与编辑、可视化处理、验证、监督、项目管理、资金获取、数据管理、概念设计。张奕轩：验证、监督、数据管理、概念设计。宋金琳：软件开发、方法学设计、实验研究。刘颖：软件操作、实验研究。陈璐瑶：
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
