《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Intravaginal Phospholipid-anchored Gantrez? Nanoparticles-based Ion-Activated In-Situ Gel for Cervical Cancer Therapy: Simplex-Lattice Mixture Design, Cellular Studies and
In-vivo Rat Evaluation
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宫颈癌靶向治疗新系统：磷脂锚定Gantrez?纳米粒结合离子激活在地凝胶（PTV-GNP-ISG3）通过溶剂置换法制备并优化，粒径245.95±2.05nm，包封率70.81%，实现72小时控释。动物实验显示存活率91.66%，抑制IL-1β、VEGF等炎症及血管生成通路，激活凋亡通路（IC50=6.92μg/mL）。分隔符
作者：Heba Amin Elgendy、Yara E. Elakkad、Amna M.A. Makky、Amira Karam Khalifa、Nihal Farid Younes
所属机构：埃及米斯尔科技大学（MUST）药学科学与药物制造学院药理学系，邮政信箱77，吉萨，埃及
摘要
宫颈癌仍然是全球女性死亡的主要原因之一，然而传统治疗方法常常受到全身毒性和耐药性的限制。本研究选择了亲脂性他汀类药物匹伐他汀钙（PTV），因为它具有多种抗癌作用，包括抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡。通过溶剂置换技术制备了负载PTV的Gantrez?纳米颗粒，并使用Simplex-Lattice混合设计进行了优化。为了增强黏膜滞留性，将优化后的纳米颗粒（Opt-GNP）结合到离子激活的原位凝胶（Opt-GNP-ISG3）中。Opt-GNP具有球形形态，包封效率为70.81 ± 0.22%，粒径为245.95 ± 2.05 nm，多分散指数为0.277 ± 0.02，Zeta电位为–23.51 ± 0.14 mV，并且能够持续释放药物24小时。当将其结合到原位凝胶中时，Opt-GNP-ISG3表现出优异的黏膜粘附性，药物释放时间延长至72小时，并提高了阴道内的滞留效果。细胞实验证实其对HeLa细胞具有强烈的细胞毒性（IC50 = 6.92 ± 0.33 μg/mL），同时对正常细胞安全。在宫颈发育不良的大鼠模型中，阴道给药Opt-GNP-ISG3显著提高了生存率至91.66%，并促进了肿瘤消退。其治疗效果与炎症抑制（IL-1β、TNF-α和TGF-β水平降低）、血管生成抑制（VEGF下调）以及氧化应激调节（MDA减少和SOD活性增加）有关。这些发现表明Opt-GNP-ISG3是一个有前景的阴道给药平台，能够有效重新利用PTV来针对性地治疗宫颈癌。
引言
宫颈癌是一种普遍存在的恶性肿瘤，尤其是在预防和诊断资源有限的低收入和中等收入国家。尽管医学领域取得了突破性进展，但它仍然是全球女性癌症相关死亡原因中的第四大疾病，2022年全球约有66万新病例和35万死亡病例[1]。目前宫颈癌的治疗方法主要包括手术、放疗和化疗[2]。然而，这些方法具有侵入性且靶向性有限，常常会对恶性细胞和正常细胞产生细胞毒性[3][4]。此外，新型单克隆抗体在癌症治疗中的应用通过调节血管生成实现靶向治疗，但其高昂的成本给发展中国家带来了经济负担[5]。因此，迫切需要寻找一种毒性较低的有效药物来降低宫颈癌相关死亡率并提高患者生存率[6]。
匹伐他汀钙（PTV）属于BCS II类药物，除了在调节血脂异常方面的传统作用外，还因其抗癌潜力而受到广泛关注[7][8]。其抗癌活性主要归因于对3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMG-CoA还原酶）的选择性抑制，该酶是甲羟戊酸途径中的限速酶[9]。这种抑制作用减少了胆固醇和异戊二烯类物质的合成，而这些物质对细胞增殖、侵袭和转移等癌症进程至关重要[10][11]。此外，PTV通过细胞色素P450 3A4（CYP3A4）酶的代谢较少，降低了药物相互作用的风险，为同时服用多种药物的患者提供了更安全的选择[12]。尽管如此，由于其水溶性不足和首过代谢的影响（绝对生物利用度约为51%），其治疗效果受到限制[13]。阴道的高血管密度以及其能够绕过首过代谢并保护药物免受酶解和酸性降解的特点，使其成为有效的药物递送途径[14][15]。因此，PTV的阴道给药有望减少全身副作用，并实现药物直接靶向作用。
Gantrez? AN是一种由甲基乙烯醚和马来酸酐组成的共聚物，在药物递送系统中具有广泛应用，尤其是作为纳米颗粒的载体[16][17][18]。它含有高反应性的酸酐残基，可以与羟基和伯胺等亲核试剂发生反应，从而对聚合物进行广泛修饰[19][20]。Gantrez?纳米颗粒能够有效包裹亲脂性药物，改善其生物分布，并穿透黏液层到达黏膜上皮，从而延长在吸收部位的滞留时间[16]。由于其无毒性和生物相容性，这些纳米颗粒已被广泛研究用于通过口服、眼部或鼻腔等途径进行黏膜递送[21][22][23][24][25]。这些特性使Gantrez?纳米颗粒成为提高多种治疗药物生物利用度的理想候选物[26][27][28]。
然而，Gantrez? AN共聚物在水介质中的稳定性仅能维持不到24小时，因为其酸酐形式会水解，产生无法与亲核基团反应的水溶性酸[16]。因此，使用四水合醋酸镁作为交联剂至关重要，它可以掩盖羧基，提高形成的纳米颗粒的稳定性并延长其在水介质中的半衰期[29][30]。先前的研究表明，PEG化Gantrez?纳米颗粒显著提高了难溶性药物的生物利用度和黏液穿透能力[31][32]。
此外，Soluplus?（由聚己内酰胺-聚醋酸乙烯-聚乙二醇组成的共聚物，含有13%的PEG 6000、57%的己内酰胺和30%的醋酸乙烯）作为一种胶体系统的稳定剂，因其能够降低颗粒表面能而受到关注[33][34]。其两亲结构使其能够与亲水性和亲脂性成分有效相互作用，从而提高胶体稳定性并可能改善药物的溶解性和黏液穿透性[35][36]。预计将其加入纳米颗粒制剂中可以增强其物理化学稳定性和生物药学性能。
近年来，离子激活的原位凝胶系统（ISGs）作为一种局部药物递送平台受到了关注[37][38][39]。这些系统是自由流动的水溶液，在遇到pH值或离子浓度变化等化学刺激时会发生快速凝胶化[40][41]。近年来，ISGs越来越多地被用于阴道药物递送[42][43]。与传统凝胶不同，ISGs最初为液态，便于患者自行使用，并能快速扩散以均匀覆盖阴道组织表面[44]。接触阴道黏膜后，液体会转化为凝胶状，从而提高滞留时间和黏附性，最终增强治疗效果[45]。
在用于ISGs的聚合物中，从褐藻中提取的天然多糖海藻酸钠引起了特别关注[46]。它是藻酸的钠盐，由β-1,4-连接的D-甘露糖醛酸和L-古拉糖醛酸单元组成，被FDA认定为GRAS（一般认为安全）物质[47]。海藻酸钠通过黏膜组织中的阳离子与L-古拉糖醛酸残基的选择性相互作用形成三维离子凝胶网络[48]。这些特性使其成为阴道给药的有效原位凝胶聚合物。
目前，Gantrez?纳米颗粒在癌症治疗中的应用尚未得到探索。因此，本研究提出了一种创新的阴道给药系统，旨在通过增强黏膜粘附性、滞留性和局部生物利用度来提高PTV的抗癌效果。采用Simplex-Lattice混合设计优化了负载PTV的Gantrez?纳米颗粒，通过考察关键因素对关键质量属性的影响并选择最佳组成。最终将优化后的配方结合到离子激活的ISG中，以确保长时间的阴道滞留和可控的药物释放。此外，还进行了全面的体外、离体和体内研究，以表征其物理化学性质、评估组织渗透性和滞留效果，并评估其对宫颈癌的治疗潜力。
材料
匹伐他汀钙（PTV）由埃及开罗的Mash Premiere for Pharmaceutical Industries提供。Gantrez? AN 119（聚甲基乙烯醚-马来酸酐共聚物，平均分子量为200,000）由美国肯塔基州的Ashland Inc.赠送。卵黄中的L-α-磷脂酰胆碱、海藻酸钠、罗丹明B（RhB）和透析膜（分子量截止值为12–14 KDa）购自美国密苏里州圣路易斯的Sigma-Aldrich Corp.
负载PTV的Gantrez?纳米颗粒的制备
负载PTV的Gantrez?纳米颗粒通过使用四水合醋酸镁作为交联剂成功制备，以提高结构稳定性[84]。选择Gantrez?作为聚合物核心，是因为它具有较高的亲脂性药物包封能力和内在的黏附性能[16]。但由于其酸酐基团易发生水解，需要通过化学交联来防止溶解并保持结构完整性。
结论
本研究成功开发了一种新型阴道给药系统，将匹伐他汀钙（PTV）负载的Gantrez?纳米颗粒结合到离子激活的原位凝胶（Opt-GNP-ISG3）中，用于宫颈癌治疗。该制剂表现出优异的稳定性、球形形态、快速凝胶化以及良好的黏附性能，从而实现了长时间的局部药物滞留。细胞实验证实了PTV对HeLa细胞的细胞毒性效果。
关于手稿准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备本工作时，作者使用了ChatGPT来改进文本流畅性和语言表达。使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对出版物的内容负全责。
CRediT作者贡献声明
Heba Amin Elgendy：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、软件使用、资源管理、方法学设计、数据分析。
Nihal Farid Younes：写作 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、资源管理、方法学设计、数据管理、概念构思。
Amira Karam Khalifa：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、软件使用、资源管理、方法学设计。
未引用的参考文献
[205], [206]
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。
数据可用性
数据可应要求提供
资助情况
本研究未获得公共、商业或非营利机构的任何特定资助。
