《International Journal of Biological Macromolecules》：Hyaluronic acid-based dissolving microneedles for enhanced cutaneous delivery of 3-Acetyl-11-keto-β-boswellic acid in rheumatoid arthritis: In vitro, ex vivo, and preclinical investigation
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类风湿性关节炎（RA）治疗中，开发新型可溶微针（DMN）结合脂质纳米颗粒（LNP）递送体系，利用透明质酸（HA）增强皮肤穿透和靶向释放。实验表明，AKBA-LNP-DMN组药物渗透量（4.8倍）和真皮递送量（3.4倍）显著优于乳膏，且在RA动物模型中有效降低炎症因子和关节肿胀，具有减少给药剂量和频率的潜力。
Sakshi Priya | Himanshu Kathuria | Gautam Singhvi
印度拉贾斯坦邦皮拉尼市Vidya Vihar校区Birla理工学院与科学学院药学系工业研究实验室，邮编333031
摘要
类风湿性关节炎（RA）是一种慢性炎症性疾病，其特征是滑膜炎症、关节破坏和全身性并发症。RA的治疗通常涉及使用抗炎和抗关节炎药物。3-乙酰-11-酮-β-乳香酸（AKBA）就是这样一种天然化合物。尽管其具有潜在的治疗效果，但由于其溶解度和渗透性较差，临床应用受到限制。因此，我们旨在开发一种有效的AKBA递送系统以用于RA的治疗。我们开发了一种新型的基于透明质酸的可溶解微针，其中装载了AKBA。由于AKBA的溶解度较低，直接将其装载到微针中存在挑战。因此，我们将其装载到脂质纳米颗粒（AKBA-LNP）中。这些AKBA-LNP用于提高微针中的药物装载均匀性（AKBA-LNP-DMN），从而实现局部递送。微针采用微模制方法制备，并在形态、强度、溶解度、皮肤渗透性、药代动力学和RA动物模型中的治疗效果方面进行了表征。微针具有足够的机械强度，可以穿透皮肤层。与AKBA乳膏相比，AKBA-LNP-DMN的药物渗透性提高了4.8倍，药物向真皮的递送量提高了3.4倍。AKBA-LNP-DMN的药代动力学数据显示其Cmax和AUC0–24高于AKBA口服组。此外，在关节炎模型中，AKBA-LNP-DMN显著降低了爪体积、爪厚度和炎症细胞因子的水平。总之，AKBA-LNP-DMN展示了在减少药物剂量和给药频率的同时实现靶向递送的潜力，这可能提高治疗效果、改善患者依从性，并减少高剂量口服给药的需要。
引言
类风湿性关节炎（RA）是一种慢性、全身性的自身免疫性疾病，其特征是多个关节的对称性炎症，导致持续疼痛、僵硬和进行性关节破坏。根据流行病学研究，全球约有0.5–1.0%的人口患有RA [1], [2]。该疾病的进展性可能会损害关节以外的组织，增加死亡风险，导致严重的残疾、活动能力下降和生活质量下降。目前RA的临床治疗主要依赖于药物疗法，包括糖皮质激素、改变病情的抗风湿药（DMARDs）、非甾体抗炎药（NSAIDs）和生物制剂。然而，长期治疗会带来多种副作用，如肝毒性、肾毒性、胃肠道刺激和心血管问题 [3]。
草药因其潜在的治疗效果而正在接受广泛研究。研究人员旨在了解这些成分如何在靶向部位递送时增强药物疗法的整体效果。这种探索突显了单个草药成分在改善医疗应用中的健康结果和疗效方面的价值 [4]。在RA的治疗中，尤其是传统医学系统中，草药一直非常重要 [5]。3-乙酰-11-酮-β-乳香酸（AKBA）是一种从Boswellia serrata中提取的生物活性三萜类化合物，在抗炎、免疫调节和抗关节炎方面表现出显著作用。AKBA能够改变重要的炎症信号通路，例如抑制5-脂氧合酶（5-LOX）、核因子-κB（NF-κB），并下调基质金属蛋白酶（MMPs）和促炎介质如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-6（IL-6）[6]。尽管其具有潜在的治疗效果，但由于其系统生物利用度低（<5%）、胃肠道吸收差、水溶性低（小于10 μg/mL）和渗透性差，其临床应用受到限制 [7], [8]。
虽然注射途径可能会引起疼痛并导致患者依从性降低，但传统的口服给药方法往往治疗效果有限。即使频繁的关节内给药也可能具有侵入性，并可能随着时间推移引起继发性炎症或关节损伤 [9]。因此，透皮给药方法在RA管理中的使用越来越受欢迎，因为它解决了传统口服或注射给药方法的相关问题。然而，尤其是疏水性药物的透皮递送效率较低，因为主要存在皮肤屏障——角质层 [10]。为了改善皮肤渗透性，人们研究了新型方法，如可溶解微针（DMN），通过在皮肤中创建微通道来实现这一点。这些技术已成为解决传统方法缺点的尖端解决方案。微小的微针能够更好地将药物递送到作用部位 [11]。最重要的是，患者可以自行使用。这种方法具有微创性和有效性，能够穿透皮肤屏障并控制药物释放。DMN的针矩阵由可生物降解和生物相容的聚合物组成，如透明质酸（HA）和聚乙烯吡咯烷酮K30（PVP K30）[12]。由于HA是一种生理成分，它具有天然的抗炎和润滑作用，有助于减少关节炎症并改善关节活动度。这可以为RA患者提供额外的症状缓解，减轻疼痛和肿胀，从而进一步强调了使用HA的必要性。
迄今为止，DMN主要用于递送亲水性化合物，因为像AKBA这样的疏水性化合物由于其溶解度低，直接装载仍然具有挑战性。为了改善AKBA在DMN中的装载和均匀分布，我们的工作重点是将DMN与纳米颗粒系统结合使用 [13]。因此，将LNP与DMN结合使用以在病变部位递送AKBA可以被视为一种有前景的方法，因为这种方法具有多种优势，包括提高渗透性、通过渗漏的血管和外周炎症细胞介导的捕获（ELVIS）效应实现RA关节的积累，以及在目标部位实现受控的药物释放 [14]。因此，LNP装载的DMN系统可能为RA管理提供一种更靶向、局部化、有效且更安全的方法（图1）。
使用包括HA和PVP K30在内的生物相容聚合物，开发了一种新型的基于AKBA的脂质纳米颗粒可溶解微针（AKBA-LNP-DMN）系统，用于RA的透皮给药。本研究还使用了被监管机构（包括美国食品药品监督管理局（USFDA）认定为“一般认为安全”（GRAS）的物质。HA、甘油单油酸酯（GMO）、丙二醇（PG）和聚氧胺407等成分被用于开发AKBA-LNP-DMN，这些成分具有生物相容性、可生物降解性，并适用于皮肤应用。使用GRAS认证的成分不仅确保了制剂的长期安全性，还加快了临床转化的监管审批过程 [15]。所开发的制剂在药物含量测定、表面形态、渗透效率、溶解度、药物释放、皮肤渗透和保留以及药代动力学（在大鼠中）方面进行了表征。采用Freund's Complete Adjuvant（FCA）诱导的关节炎模型评估了其体内治疗效果。与通过口服和局部途径给药的AKBA相比，AKBA-LNP-DMN系统显示出更优的治疗效果。在我们的研究中，通过DMN外源性提供HA有助于恢复其耗尽的水平，从而发挥抗炎作用并保护关节完整性。
开发的AKBA-LNP-DMN在RA治疗中具有靶向递送的潜力，可以减少药物剂量和给药频率。这可能提高治疗效果并改善患者依从性，而不会带来传统高剂量全身给药的缺点。
材料与方法
聚二甲基硅氧烷（PDMS）模具（阴模）从Nusmetics Pte Ltd.（新加坡）购买。AKBA从Gurjar Phytochem Pvt. Ltd.（印度中央邦）购买。透明质酸（分子量：约10,000 Da）从Meteoric Biopharmaceuticals Pvt. Ltd.（印度古吉拉特邦）购买。PVP K30从Central Drug House (P) Ltd.购买。香豆素-6（C6）从Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.购买。FCA从Chondrex Inc.（美国华盛顿）购买，Freund's adjuvant, Incomplete则从其他供应商购买。
AKBA-LNP装载可溶解微针的制备与优化
首先基于溶解度和兼容性研究筛选了适合制备DMN的聚合物。如HA和PVP K30等聚合物具有所需的机械性能、物理化学特性，并适合通过初步筛选用于制备DMN [39]。由于HA是一种生理成分，即使反复给药也不太可能引起不良反应。
结论
在这项研究中，成功开发了一种有效的基于透明质酸的可溶解复合微针递送系统，克服了AKBA口服给药时的不足，包括其溶解度和渗透性差的问题。同时，还研究了AKBA在RA中的治疗效果。此外，通过DMN外源性提供HA有助于恢复其耗尽的水平，从而发挥抗炎作用并保护关节完整性。
作者贡献声明
Sakshi Priya：撰写 – 审稿与编辑、原始草稿撰写、数据可视化、软件使用、方法论设计、调查实施、数据分析、概念化。
Himanshu Kathuria：撰写 – 审稿与编辑、数据验证、数据分析。
撰写 – 审稿与编辑、数据可视化、验证、项目监督、资源协调、数据分析、概念化。
资金
本研究未获得公共、商业或非营利部门的任何特定资助。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
