基于Eudragit?纳米纤维制剂用于氢化可的松(colon-targeted delivery)治疗炎症性肠病的研究开发

《Journal of Pharmaceutical Innovation》：Development of Eudragit-Based Nanofiber Formulations for Colon-Targeted Delivery of Hydrocortisone in Inflammatory Bowel Disease

　　

摘要：目的 炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD）为一种慢性炎症性疾病，为实现局部有效给药并减少全身不良反应，本研究旨在开发基于pH响应性Eudragit?的纳米纤维制剂，用于氢化可的松（Hydrocortisone, HC）的口服结肠靶向递送。方法 采用静电纺丝（electrospinning）技术，以Eudragit?S100和Eudragit?L100?55聚合物制备载HC纳米纤维。通过差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）、傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FT?IR）、X射线衍射（X?ray Diffraction, XRD）及1H核磁共振（Proton Nuclear Magnetic Resonance, 1H?NMR）进行理化表征；评估形态学、力学性能、接触角、黏膜黏附性、体外药物释放及离体（ex vivo）渗透性；采用RAW 264.7巨噬细胞评价细胞毒性及抗炎活性。结果 XRD与DSC分析表明HC在纳米纤维基质中结晶度降低，提示静电纺丝后发生部分无定形化。优化处方（E4）形态均匀、具适宜力学性能和增强的黏膜黏附性；体外释放研究显示胃液中药物释放极少（pH 1.2下约11%），在肠道及结肠pH下释放增加，证实具pH响应行为；离体研究显示各处方渗透性相当；细胞实验表明制剂无细胞毒性（细胞存活率＞80%），并可显著降低TNF?α蛋白水平约39%，mRNA水平亦呈相似下调。结论 所开发的Eudragit?基纳米纤维系统特别是E4处方可实现有效的结肠靶向递送，具良好理化性质与显著抗炎活性，提示载HC纳米纤维有望作为IBD局部治疗的新型平台。

论文解读：基于Eudragit^?纳米纤维制剂用于氢化可的松结肠靶向递送治疗炎症性肠病（IBD）的研究

一、研究背景与意义

炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD），主要包括克罗恩病（Crohn's disease）和溃疡性结肠炎（ulcerative colitis），是一种胃肠道慢性复发性炎症性疾病。传统全身性糖皮质激素治疗IBD时常伴随较严重的全身不良反应，而现有直肠给药又难以覆盖近端结肠。理想的口服结肠靶向给药系统（Colon?Targeted Drug Delivery System, CDDDS）应能保护药物免受胃酸破坏，并在到达结肠部位后因特定触发机制（如pH升高、菌群酶、滞留时间等）实现局部释药，从而提高病灶部位药物浓度并降低全身暴露。Eudragit^?S100与Eudragit^?L100?55是阴离子甲基丙烯酸共聚物，具pH依赖性溶解特性，已被广泛用于肠溶及结肠靶向制剂。纳米纤维（nanofiber）经静电纺丝（electrospinning）制备，具高比表面积、高载药量、可控释放及良好黏膜黏附潜力，适合作为口服结肠靶向载体。目前尚无文献报道将氢化可的松（Hydrocortisone, HC）载入Eudragit^?基纳米纤维用于IBD口服结肠靶向治疗，因此本研究对此开展探索。该研究发表于《Journal of Pharmaceutical Innovation》。

二、主要关键技术方法概述

研究人员以Eudragit^?S100与Eudragit^?L100?55按不同比例溶于乙醇(EtOH)∶N,N?二甲基甲酰胺(DMF)=7∶3(v/v)混合溶剂，加入HC后通过单喷头静电纺丝（Inovenso NE300）制备系列载药及空白纳米纤维膜。通过测定溶液电导率、表面张力、黏度筛选纺丝液；以DSC、FT?IR、XRD及¹H?NMR表征药物晶型变化及药物—聚合物相互作用；用扫描电显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）观察形貌并测纤维直径；以质构仪测拉伸强度与断裂伸长率；通过接触角评估润湿性；采用质构仪以牛结肠组织测定黏附功（work of mucoadhesion）。体外释放按USP装置Ⅰ依次在pH 1.2（0–2 h）→pH 6.8（2–6 h）→pH 7.4（6–24 h）缓冲液中进行，用UV于248 nm检测；用Franz扩散池结合牛结肠组织行离体渗透实验；以RAW 264.7巨噬细胞经MTT法测细胞毒性，Western Blot及实时荧光定量PCR（Real?Time Quantitative PCR, qPCR）检测脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）诱导TNF?α蛋白及mRNA表达。统计学采用单因素/多因素ANOVA（p≤0.05）。

三、研究结果

Characterization of the Polymer Solutions（纺丝液理化性质表征）

通过测定各处方纺丝液的黏度（100–4000 mPa·s适用范围内）、表面张力（26.36–27.93 mN·m^?1）及电导率，发现HC的加入略提高溶液电导率，Eudragit^?L100?55因羧酸基团比例高使溶液电导率大于Eudragit^?S100体系，所有参数均符合稳定静电纺丝要求。

Physicochemical Characterization of Nanofiber Formulations（纳米纤维理化表征）

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  Thermal Analysis（DSC）：HC原料熔点在226 °C，纳米纤维中HC熔融峰减弱或消失，提示药物被包埋且可能发生部分无定形化（partial amorphization），Eudragit^?聚合物本身为无定形，未见明显独立熔融峰。
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  FT?IR Analysis：纳米纤维谱图中保留Eudragit^?特征吸收带（C=O伸缩～1725 cm^?1，C?O?C ～1190、1147 cm^?1等），HC特征峰被聚合物掩盖但无新吸收峰出现，提示无强化学相互作用或新键形成。
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  XRD Analysis：原料HC在2θ=14.500°与16.200°有明显晶体衍射峰，E4纳米纤维中HC晶体峰强度显著降低，佐证药物在基质中以分子分散或微晶高度减小形式存在。
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  ¹H?NMR Analysis：E4处方谱图同时显示Eudragit^?S100及HC特征质子信号（HC 5.0–5.5 ppm区域），表明静电纺丝过程未破坏HC及聚合物化学结构。

Morphological Analysis（形态学分析）

SEM显示各处方可形成连续、表面光滑的纳米纤维，载药后纤维直径总体增大，E4因HC提高溶液电导率致射流拉伸增强，直径相对适中；E2与E5出现少量珠状结构（beaded fibers）。纤维直径测量（n=100）表明聚合物比例及HC负载共同影响最终直径。

Mechanical Analysis of Nanofiber Formulations（力学性能分析）

E3与E6（空白）具最高拉伸强度，E4拉伸强度最低但断裂伸长率最大，说明E4较柔韧。混合两种Eudragit^?可改善纯聚合物膜脆性，HC加载对力学性能影响因处方而异。

Mucoadhesion Studies（黏膜黏附研究）

以牛结肠组织测得黏附功：含HC的E4、E6高于相应不含药组（E1、E3），E6黏附功最高。Eudragit^?所含羧基（–COOH）可与黏蛋白形成氢键，纳米纤维高比表面积增强物理互锁，HC可能微调表面性质从而增加有效接触面积与黏附。

Contact Angle Measurements（接触角测定）

大多数处方接触角＞90°（疏水），E4因HC引入使接触角较E1降低，润湿性改善，有利于溶出介质渗入基质促药物释放。

In Vitro Release Studies（体外释放研究）

模拟胃肠转运：E4在pH 1.2（0–2 h）仅释放约11.16% HC，pH 6.8（至6 h）累积释放达约74.33%，pH 7.4继续释放；E5、E6在酸性阶段即释放约45.2%。表明E4（较高比例Eudragit^?S100）可有效抑制胃液早释并在近中性/碱性环境触发释放，具pH响应结肠靶向特征。动力学拟合：E4符合Hixon?Crowell模型，E5为一阶模型，E6为Weibull模型，反映不同聚合物比例影响释放机制（溶胀—侵蚀—扩散组合）。

Ex?vivo Permeability Studies（离体渗透研究）

经由牛结肠组织的Franz扩散池实验显示各载药处方（E4、E5、E6）间稳态通透系数（permeability coefficient）与通量（flux）无统计学显著差异（p＞0.05），E6略高（≈80×10^?3cm/s），提示尽管E4具延迟释放特征，其纳米纤维结构仍允许药物在结肠pH下有效透过结肠黏膜。

Cell Culture Studies（细胞实验）

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  Cytotoxicity Studies（细胞毒性）：在最低测试浓度1.93 μg/mL下各处方RAW 264.7细胞存活率＞80%，E4为88%，判定无细胞毒性；E2 IC₅₀较低提示高浓度有一定毒性。
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  Determination of TNF?α Expression Levels by Real?Time PCR（qPCR检测TNF?α mRNA）：LPS刺激下，各载HC纳米纤维均显著降低TNF?α mRNA表达，E2与E3抑制最强（相对表达≈0.37），E6≈0.35，E4≈中等程度下调，优于单纯HC或空白聚合物。
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  Western Blot Analysis（Western Blot检测TNF?α蛋白）：E2降TNF?α蛋白约41%，E4约39%，E5约40%，E6约36%，E3约34%，E1约20%；载HC处方均优于单纯HC或空白聚合物，表明纳米纤维载HC具抗炎活性。

四、讨论与结论总结（翻译/浓缩结论部分）

研究人员成功通过静电纺丝制备了基于pH敏感Eudragit^?聚合物的纳米纤维给药系统，可实现HC的pH依赖性释放。综合理化与形态学表征证实形成了均匀纳米纤维结构，HC在聚合物基质中良好分散且无显著化学反应性相互作用。药物释放研究表明聚合物种类对释放行为有关键作用，纳米纤维释放机制涉及溶胀、扩散及侵蚀。所测处方中，以Eudragit^?S100为主的E4处方在胃液条件下最大限度抑制HC释放（~11% at pH 1.2），而在肠道/结肠pH下大量释放，支持其延迟结肠靶向释放特征。体外细胞实验证明制剂在RAW 264.7细胞中耐受良好，并能下调LPS诱导的TNF?α表达（mRNA与蛋白水平），提示局部结肠抗炎潜力。聚合物组成显著影响纳米纤维的理化性质、力学、黏膜黏附及释放特征。上述体外、离体及细胞水平结果表明，载HC的Eudragit^?电纺纳米纤维可作为IBD结肠靶向局部治疗的 promising平台，值得进一步体内实验验证。