《PHARMACIA》:Transferosome-assisted transdermal delivery of rivaroxaban: formulation and evaluation
利伐沙班(RIV)是一种口服活性的、选择性直接凝血因子Xa抑制剂,用于静脉血栓栓塞症的预防与治疗、非瓣膜性心房颤动患者卒中预防及其他血栓栓塞性疾病。本研究开发了负载RIV的转移体(transferosomes),作为无法实施口服抗凝治疗人群的一种无创替代方案。研究人员采用旋转蒸发-超声法,以卵磷脂和不同边缘活化剂(edge activators),即Soluplus、Span 65、Span 80和Tween 20,在不同磷脂/边缘活化剂配比下制备了20种RIV转移体处方(F1–F20)。对各RIV转移体处方(F1–F20)进行了药物含量、包封效率、囊泡粒径、多分散指数和pH评价。优势处方F4表现出93.6% ± 0.36的包封效率、97% ± 0.43的药物含量、98.36 ± 2 nm的囊泡粒径以及6.69 ± 0.76的pH。F4在24 h后实现了97.8% ± 0.72的药物释放,并且与RIV混悬液相比显著提高了离体(ex vivo)皮肤通透性(p < 0.05)。F4的ζ电位(zeta potential)为-24.16 mV,形变指数为9.6 ± 0.34。傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)和粉末X射线衍射(PXRD)证实不存在药物-辅料不相容性。场发射扫描电子显微镜(FESEM)显示其为表面光滑的球形囊泡。F4表现出增强的离体皮肤渗透能力及适宜的理化特性。
该论文发表于《PHARMACIA》,研究聚焦于利伐沙班(RIV)经皮递送体系的构建与评价,核心目标是在口服给药受限人群中探索一种无创的抗凝给药替代方案。研究背景在于,RIV虽为临床常用的选择性直接凝血因子Xa抑制剂,但其现有给药途径主要依赖口服。对于持续呕吐、吞咽困难、意识障碍或依从性较差的患者,口服抗凝治疗存在现实障碍;而传统注射给药又具有侵入性,因此开发可实现系统性吸收的经皮递送平台具有明确临床价值。与此同时,皮肤角质层是经皮吸收的首要屏障,普通脂质体往往难以高效穿透,因此具备超高变形性的转移体(transferosome,超可变形囊泡载体)成为改善经皮递药的重要候选体系。论文进一步指出,尽管转移体已被广泛用于多类药物的经皮研究,但针对RIV系统性经皮递送的研究仍较有限,尤其Soluplus作为边缘活化剂在RIV转移体中的系统应用尚缺乏报道,这构成了本研究开展的直接依据。
围绕上述问题,研究人员采用卵磷脂为膜材,分别选用Soluplus、Span 65、Span 80和Tween 20作为边缘活化剂,按不同比例设计并制备20种RIV转移体分散体系。研究的总体思路是通过处方因素筛选获得兼具高包封、高载药、适宜粒径、良好均一性和较优释放/渗透性能的优势处方,并进一步通过多种固态与形貌分析技术验证药物在体系中的存在状态、相容性与微观结构,最后评价其离体皮肤渗透、皮肤组织学安全性及贮藏稳定性。结果表明,Soluplus基转移体F4,即卵磷脂/边缘活化剂比例80:20的处方,综合性能最佳。该处方不仅具有较高包封效率和药物含量,还呈现纳米级粒径、低多分散指数、适宜pH、可接受ζ电位及良好形变能力;在体外释放和离体经皮渗透实验中,也明显优于RIV混悬液。综合表征结果证实RIV已成功包载于稳定的纳米囊泡体系中,且未出现显著药物-辅料不相容性。研究说明,以Soluplus为边缘活化剂构建的RIV转移体在提升RIV经皮递送可行性方面具有潜在应用意义。
本研究主要采用以下关键技术方法。首先,采用旋转蒸发-超声法制备20种RIV转移体处方,并通过紫外-可见分光光度法建立定量分析基础。其次,使用超滤离心法、动态光散射(DLS)、pH测定、ζ电位测定和形变指数测定,对处方进行系统理化表征。再次,通过透析袋法进行体外释放研究并用DD-Solver开展释药动力学拟合。随后采用FESEM、FTIR、DSC和PXRD对优势处方进行形貌与固态结构分析。离体渗透研究使用来源于巴格达大学药学院动物房的Wistar白化大鼠腹部离体皮肤,在Franz扩散池中评价经皮渗透行为,并辅以皮肤组织病理学和3个月稳定性考察。
以下为论文结果部分的学术解读。
Lambda maximum (λ max) of rivaroxaban
研究人员首先测定RIV的最大吸收波长。结果显示,RIV在甲醇中的λ max为249 nm,在PBS pH 7.4 + 1% w/v SLS中的λ max为250 nm。该结果为后续药物含量、包封效率、释放和渗透样品的紫外定量分析提供了检测基础。
Calibration curve of rivaroxaban
在甲醇及PBS pH 7.4 + 1% w/v SLS两种介质中建立的校准曲线均呈良好线性,符合比耳定律,说明所设定浓度范围可用于RIV的定量检测,支持后续各项实验数据的准确分析。
Entrapment efficiency (EE %)
20种处方的包封效率介于84.3% ± 0.6至98.9% ± 1.05之间,整体处于较高水平,说明旋转蒸发-超声法以及所选脂质/边缘活化剂体系适合包载脂溶性抗凝药RIV。该结果表明,转移体对RIV具有较强的包载能力,是后续经皮递送研究的良好基础。
The effect of different types of the edge activators on the entrapment efficiency
在相同卵磷脂/边缘活化剂比例下,不同边缘活化剂显著影响EE%(p < 0.05)。Soluplus和Span类体系整体位于较高包封区间,提示边缘活化剂类型是决定药物包载表现的重要处方因素。论文据此说明,不同活化剂的化学结构及其对膜稳定性和药物溶解环境的影响,会改变囊泡对RIV的容纳能力。
Effect of the percentage of edge activator on the EE %
在各自系列内部,提高边缘活化剂比例总体上可改善EE%(p < 0.05),其中Soluplus在20%–25%范围内表现较优,F4与F5均显示良好包封;Span 80体系中F15表现突出。相较之下,Tween 20在高比例时EE%略低,Span 65在高比例时下降更明显。研究结果说明,边缘活化剂添加量存在优化窗口,适度增加有利于囊泡形成和药物溶解/包载,但过量可能诱发膜不稳定或相分离。
Drug content of transfersomal dispersion
所有处方的药物含量介于90% ± 1.3至99.5% ± 0.11,显示制备方法具有良好的重复性和药物分布均匀性。对制剂开发而言,这一结果说明处方工艺可较稳定地实现理论投药量与实际含量的一致。
pH of rivaroxaban transfersomal dispersions
各处方pH为6.25 ± 0.35至7.4 ± 0.65,处于适合局部/经皮应用的范围。该结果提示所制备转移体分散液在皮肤耐受性方面具有基础可接受性。
Vesicle size and polydispersity index of the transfersomal dispersions
囊泡平均粒径为89.36 ± 1.1 nm至256.5 ± 1.3 nm,PDI为0.1164 ± 0.005至0.393 ± 0.034,表明获得了纳米级且分布由较窄到中等宽度不等的囊泡群体。纳米尺度和较低PDI通常有利于提高经皮渗透性能并改善体系均一性。
Effect of different types of edge activators on the particle size
在相同配比下,边缘活化剂类型显著影响粒径(p < 0.05)。Soluplus和Tween 20所得囊泡明显小于Span 65和Span 80体系,说明高亲水亲油平衡值的活化剂更有利于形成更细小、流动性更好的囊泡结构。该发现为后续选择优势体系提供了关键依据。
Effect of percentage of edge activator on the particle size
随着边缘活化剂比例由5%增加至25%,各系列粒径均显著下降(p < 0.05)。这说明提高活化剂用量可增强脂双层柔性并促进更小粒径囊泡的形成,是优化经皮递送性能的重要处方调节手段。
Effect of different types of edge activators on the polydispersity index
不同边缘活化剂在固定比例下对PDI同样具有显著影响。Soluplus和Tween 20体系PDI更低,表明其囊泡群体均一性优于Span系列,制剂分散状态更理想。
Effect of the percentage of edge activator on the PDI
在各系列中,提高边缘活化剂比例可降低PDI。尤其F4的PDI约为0.116,显示高度均一的纳米囊泡群体。该结果进一步支持Soluplus 20%条件下处方质量最优。
In vitro drug release of transfersomal dispersion
选择F4、F5和F20与RIV混悬液比较体外释放后发现,各转移体处方均呈双相释放特征:初始较快释放后转为较缓慢持续释放。24 h时F4累计释放97.8% ± 0.72,为最高;F5为91.0% ± 1.0;F20为75.0% ± 2.64;而RIV混悬液仅为13.0% ± 0.5。结果表明,转移体能显著提高RIV释放,其中Soluplus基体系释放优势更突出。
Kinetics of drug release
动力学拟合显示,F4与F5更符合一级释放模型,F20则更符合Korsmeyer–Peppas和Higuchi模型;且三者Korsmeyer–Peppas模型的释放指数n均小于0.5,说明药物释放主要受Fick扩散控制。该分析揭示了RIV从转移体中释放的主导机制。
The lead transfersomal dispersion formula
综合EE%、药物含量、粒径、PDI、pH及24 h释放结果,F4被确定为优势处方。其关键参数分别为:EE% 93.6% ± 0.36、药物含量97.0% ± 0.43、粒径98.36 ± 2.0 nm、PDI 0.1164 ± 0.005、pH 6.69 ± 0.76,且24 h释放接近完全,因此被用于后续深入评价。
Zeta potential (ζ) and deformability index
F4的ζ电位为-24.16 mV,提示囊泡之间存在中等程度静电排斥,有利于分散体系的物理稳定性。其形变指数为9.6 ± 0.34,说明囊泡具有优良可变形性,能够在保持结构完整的情况下穿过皮肤微细通道,这是实现高效经皮递送的关键性质。
Surface morphology by scanning electron microscopy (FESEM)
FESEM结果显示,纯RIV呈晶体形态,而F4为球形纳米囊泡且表面光滑。该形貌观察从微观层面支持了转移体体系构建成功,并与粒径结果相吻合。
Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy
FTIR分析中,冻干F4仍保留RIV特征峰,但峰强有所下降,提示药物以分子分散状态存在于脂质-聚合物基质中,而非发生化学降解。该结果说明RIV与处方辅料之间不存在明显不相容性。
Thermal analysis
DSC结果显示,纯RIV在233.38 °C处具有特征熔融吸热峰;而F4冻干粉中RIV尖锐熔融峰消失或变宽,提示药物晶态特征减弱、发生部分无定形化,并成功包埋于囊泡结构中。该变化通常与溶出及递送性能改善相关。
Powder X-ray diffraction (PXRD)
PXRD进一步证实,F4冻干粉中RIV结晶度下降。研究人员据此认为,药物晶型削弱有助于提高表观溶解度和溶出速率,这与其释放增强结果相互印证。
Transdermal permeation study of rivaroxaban transfersomal formulations
离体大鼠腹部皮肤渗透实验显示,F4在8 h的累计渗透量为261.146 ± 6.7 μg/cm
2,明显高于RIV混悬液的47.77 ± 0.7 μg/cm
2(p < 0.05)。F4的稳态通量(J
SS)为88.411 μg/cm
2/h,渗透系数(K
P)为0.0884 cm/h,亦显著高于混悬液的11.934 μg/cm
2/h和0.0119 cm/h;同时其滞后时间仅0.258 h,短于混悬液的0.425 h。该部分结果是全文最重要的功能性证据,表明Soluplus基RIV转移体可显著增强RIV经皮转运效率。
Histopathological examination of rat skin following transdermal application of the selected transfersomal formula
组织病理学观察显示,经F4处理72 h后,大鼠皮肤表皮和真皮结构保持完整,未见明显刺激、溃疡或炎性细胞浸润,组织形态与未处理对照皮肤相当。这表明所选转移体处方具有良好的局部皮肤相容性。
Stability study of rivaroxaban-loaded transfersomal dispersion
F4在4 ± 2 °C和25 ± 2 °C条件下储存3个月后,EE%、粒径、pH和药物含量均未发生显著变化(p > 0.05),仅见轻微且无统计学意义的粒径增加和含量下降。研究说明该处方具有较好的短期理化稳定性。
综合讨论部分可见,本研究围绕RIV经皮递送这一实际临床需求,系统证明了转移体尤其是Soluplus基转移体在处方学与递送性能上的优势。研究结果显示,边缘活化剂的种类及比例是影响包封效率、粒径、均一性和释放行为的关键变量。与Span系列及Tween 20相比,Soluplus在20%比例下更有利于构建粒径更小、分散更均一、释药更充分且渗透更优的囊泡体系。多种固态表征共同支持RIV成功进入囊泡并部分无定形化,而离体渗透和组织病理结果则进一步从功能和安全层面验证了该系统的潜力。因此,该研究不仅为RIV非口服给药提供了实验依据,也为Soluplus作为新型边缘活化剂在转移体中的应用提供了处方学证据。
研究结论部分可译为:本研究成功开发并系统表征了负载RIV的转移体分散体系。在所有考察处方中,F4(Soluplus基转移体,卵磷脂/边缘活化剂比例为80:20)表现出较高的包封效率、接近完全的药物含量、纳米级囊泡粒径、较低多分散指数、适宜pH,以及可接受的ζ电位和形变指数。该优势处方F4呈现双相但持续的体外释药特征,并较RIV混悬液显著增强离体皮肤渗透,实现了更高的累计渗透量、稳态通量和渗透系数。FTIR、DSC、PXRD和FESEM分析证实,RIV已被成功整合进入稳定的、部分无定形化的纳米囊泡系统中,且未观察到明显的药物-辅料不相容性。