《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Investigation of In Vivo Efficacy of Colon Targeted Nano-Drug Delivery Systems in TNBS-Induced Colitis Rat Model for Inflammatory Bowel Disease
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该研究开发了一种pH和时间双依赖的布地奈德纳米药物递送系统，通过Eudragit S100和RL100聚合物复合，在TNBS诱导的结肠炎大鼠模型中验证其靶向治疗效果。纳米纤维（NF3）和纳米颗粒（NP3）系统在pH7.4时实现高效释放，同时减少胃和小肠过早释放，显著降低结肠组织炎症因子（TNF-α、IL-10、MPO）水平，改善病理损伤评分，并证实其优异的结肠特异性分布。通过电纺法和溶剂蒸发法成功制备，系统稳定性良好，为IBD治疗提供了新策略。
作者：Yasin Turanl?、Asiye Asl? Emniyet Sert、Mür?ide Ay?e Demirel、Ye?im ?zkan、Gülnur Take Kaplano?lu、Füsun Acartürk
土耳其共和国卫生部，土耳其药品和医疗器械管理局，06100，安卡拉，土耳其
摘要
炎症性肠病（IBD）可分为克罗恩病和溃疡性结肠炎，是一种以胃肠道系统（GIS）炎症为特征的慢性疾病。IBD通常采用pH敏感的药物释放系统进行治疗。然而，由于肠道pH值的变化，仅依赖pH值的药物释放系统通常效果不佳。为了解决这一问题，我们开发了载有布地奈德的pH和时间依赖型纳米药物释放系统，并在2,4,6-三硝基苯磺酸（TNBS）诱导的结肠炎大鼠模型中进行了研究。药物释放实验在pH 1.2、6.8和7.4条件下进行。研究了结肠组织中的炎症指标，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素（IL）-10和髓过氧化物酶（MPO）的水平。此外，还观察了纳米药物释放系统在大鼠胃肠道各部位的分布情况，并进行了组织学评估。NP3（90% Eudragit S100，10% Eudragit RL100）纳米颗粒和NF3（95% Eudragit S100，5% Eudragit RL100）纳米纤维配方在pH 1.2和6.8时释放量较少，在pH 7.4时释放量较多，显示出最佳的结肠特异性药物释放效果。稳定性研究表明，这些配方在适当条件下储存时能够保持其物理化学结构和释放特性。载有布地奈德的纳米纤维和纳米颗粒改善了TNBS诱导的结肠炎症状，降低了损伤评分，显著减少了与结肠组织损伤相关的炎症参数。通过荧光显微镜监测的胃肠道药物分布显示，NF3和NP3具有更好的结肠特异性分布。基于实验和组织学结果，载有布地奈德的纳米药物释放系统似乎是治疗IBD的有希望的选择。
引言
炎症性肠病（IBD）是影响全球数百万患者的慢性胃肠道炎症性疾病。根据病变部位，IBD主要分为溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD）[1]。IBD患者需要终生接受免疫抑制治疗和抗炎药物治疗[2]。该疾病表现为腹痛、腹泻、体重减轻、胃肠道出血、贫血以及多种肠外症状[1][3]。尽管糖皮质激素在IBD治疗中起关键作用，但类固醇的不良反应（如库欣综合征、高血压、白内障、肾上腺萎缩和骨质疏松症）限制了其临床应用[4]。鉴于这些疾病主要发生在结肠以及吸收药物的全身性副作用，将抗炎药物靶向输送到发炎的结肠区域可以提高局部浓度，同时通过减少吸收来增强治疗效果。由于炎症性肠病发生在结肠，并且吸收药物具有全身性影响，因此应将抗炎药物特异性地输送到发炎部位。药物需要在维持治疗效果的同时提供较高的局部浓度并减少全身吸收。
口服使用的系统性糖皮质激素可能导致多种副作用（如库欣综合征、糖尿病等），限制了其作为维持治疗的用途[5]。只有10%的布地奈德（BUD）进入全身循环，90%在肝脏中发生首过代谢，从而减少了全身副作用。然而，由于在小肠中早期吸收且肠道液中的溶解度低，难以在发炎结肠组织中达到足够的药物浓度。因此，从口服制剂中控制布地奈德的释放对于实现胃肠道远端炎症的靶向治疗至关重要。由于IBD影响整个肠道区域，药物释放应覆盖整个发炎区域而不仅仅是特定部位。因此，需要能够针对整个肠道发炎区域的持续释放制剂才能有效治疗。
目前有多种用于IBD治疗的药物释放策略，也有许多实验性治疗方法被报道[6]。结肠的中性pH值、结肠微生物群的存在以及较长的滞留时间和酶是开发结肠特异性药物释放系统的特点[7][8][9][10]。大多数局部释放系统利用胃肠道通过过程中的pH变化将药物输送到结肠。尽管简单，但pH依赖型药物释放系统被认为不适用于胃肠道的各种病理或生理条件[12]。由于这些制剂依赖pH值释放活性物质，无法有效控制整个结肠的释放速率。时间依赖型、持续释放系统可以在胃和小肠中减少药物释放。因此，结合pH依赖型和时间依赖型聚合物可能提高结肠靶向效率。
纳米药物释放系统因其在结肠发炎组织中的积累能力而成为IBD治疗的新选择[13][14]。在之前的研究中，我们开发了一种由pH敏感的甲基丙烯酸共聚物Eudragit S100和时间依赖型持续释放聚合物Eudragit RL100组成的聚合物混合物纳米颗粒，以克服单一触发释放系统的局限性[15]。这种组合旨在减少胃和小肠中的早期药物释放，实现整个结肠的持续药物释放，并靶向发炎的结肠黏膜[16]。此外，在之前的研究中，我们还使用这些聚合物制备了纳米纤维制剂[17]。然而，该研究中使用的聚合物比例较高（20%），导致纳米纤维直径较大且药物/聚合物比例较低，可能对体内研究产生负面影响。因此，在本研究中，我们使用了较低比例（10%）的这些聚合物制备了纳米纤维制剂。市场上现有的制剂（如Budenofalk和Entocort）为胶囊内的颗粒形式。尽管这些制剂使用了类似的Eudragit聚合物，但它们对pH变化的敏感性较高。我们的研究表明，Budenofalk的布地奈德释放速度远快于纳米制剂，可能导致这些制剂无法精准靶向结肠的远端部分。
纳米纤维采用静电纺丝法制备，纳米颗粒采用油水乳液/溶剂蒸发法制备。这些系统装载了布地奈德，这是一种具有高局部活性但全身吸收低的皮质类固醇[18]。本研究的目的是在胃pH值下最小化早期药物释放，并在口服后实现胃肠道远端的缓慢持续药物释放，这可能有助于IBD的结肠靶向治疗。据我们所知，这是首次在体内比较使用相同聚合物组合制备的纳米纤维和纳米颗粒制剂的结肠靶向效果的研究。在其他研究中，纳米颗粒或纳米纤维要么使用pH敏感聚合物，要么使用时间依赖型释放聚合物，要么仅使用其中一种制剂进行体内研究，或者根本没有进行体内研究。我们的研究独特之处在于使用了两种不同类型的聚合物以特定比例混合，并制备和体内应用了两种不同纳米药物释放系统。对纳米药物释放系统进行了物理化学表征，并使用TNBS大鼠模型评估了其治疗效果。此外，还监测了装载荧光剂的纳米纤维和纳米颗粒制剂的胃肠道转运情况。
材料
布地奈德由土耳其Deva Pharmaceuticals公司提供。Eudragit聚合物由德国Evonik公司慷慨捐赠。商业化的Budenofalk肠溶微丸胶囊（批号：L21049C，有效期：2024年3月）从药店购买（Ali Raif ?la? Sanayi A.?，土耳其）。盐酸（36.5–38%）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、荧光素5(6)-异硫氰酸酯（FITC）和2,4,6-三硝基苯磺酸（TNBS）从Sigma Aldrich公司购买（圣路易斯）。
结果与讨论
Eudragit S100和Eudragit RL100聚合物在制药领域广泛用于实现可控释放。本研究的目的是使用这些聚合物制备结肠靶向的持续释放纳米纤维，并在大鼠TNBS诱导的结肠炎模型中比较评估纳米药物释放系统（主要是纳米纤维和纳米颗粒）的体内效果。
结论
成功制备了载有布地奈德的纳米药物释放系统。本研究独特之处在于使用了两种不同类型的聚合物以特定比例混合，并制备和体内应用了两种不同纳米药物释放系统。纳米纤维/纳米颗粒的形态和性质适合口服给药。体外释放研究表明，NF3和NP3配方表现出良好的效果。
作者贡献声明
Asiye Asl? Emniyet Sert：可视化、验证、方法学、研究、数据分析、概念化。
Yasin Turanl?：撰写初稿、可视化、验证、软件使用、资源管理、方法学、研究、数据分析、概念化。
Füsun Acartürk：撰写与编辑、撰写初稿、可视化、验证、监督、资源管理、项目管理、方法学、研究、资金筹集。
伦理批准与参与同意
所有动物实验均经过加齐大学（Gazi University）动物实验地方伦理委员会的审查和批准（G.U. ET-19.011）。
利益冲突
作者没有需要披露的相关财务或非财务利益。
资助
本研究得到了加齐大学科学研究项目协调单元的支持，资助编号为02/2019–14。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文工作的财务或个人利益关系。
致谢
Eudragit S100和Eudragit RL100由Evonik Chemicals公司提供，布地奈德由Deva Pharmaceuticals公司（伊斯坦布尔，土耳其）提供。
