基于PUVA疗法补骨脂素类化合物吸收的药学研究

来源 :中山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jeffreykao95
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牛皮癣、白癜风等仍然是困扰人类健康的重大疾病,目前临床上有效的药物并不多见。PUVA疗法(补骨脂素加长波紫外光疗法)在国外是治疗中、重度牛皮癣病人和白癜风病人的常用选择,但其光毒性红斑、胃肠道恶心呕吐反应、头痛眩晕等较严重的毒副作用及长期风险限制了其应用,也给病人带来了新的痛苦。PUVA疗法有两种给药途径:口服补骨脂素光化学疗法(OralPUVAtherapy)和外用补骨脂素光化学疗法(TopicalPUVAtherapy)。口服补骨脂素光化学疗法的无效或失败与病人体内较低或不正常的血药浓度及组织浓度息息相关,而其严重的光毒性红斑反应被认为与补骨脂素类化合物的高剂量和与之匹配的UVA高剂量相关。对于口服吸收的PUVA疗法,其肠道的吸收特征尚不清晰,这一过程对病人血药浓度的巨大差异有无关系尚未见报道。外用PUVA疗法作为口服PUVA疗法的替代选择,近年来受到越来越多的关注。为了提高PUVA疗效和减少毒副作用,要求准确而且重现性好的血药浓度(包括皮肤组织浓度)以便选择最适宜的临床UVA剂量方案是必需的,这就要求个体间的血药浓度(含皮肤组织浓度)差异必须最小化。因此开展PUVA疗法两种给药途径包括吸收在内的基础研究从而改善PUVA疗法具有理论与实际应用的重要意义。 本文是在补骨脂素类化合物的合成的基础上,通过体外、在体及其离体的方法,研究口服与皮肤给药的两种给药途径的吸收特征,并在此基础上制备皮肤用花椒毒素纳米制剂,研究其透皮吸收行为,评估光反应效率。 第一部分:补骨脂素与花椒毒素(8-甲氧基补骨脂素)的合成合成补骨脂素首先用无水氯化铝作催化剂,间苯二酚与氯乙酰氯反应得到6-羟基香豆满-3-酮,再经过乙酰化剂的酰化反应,得到6-乙酰氧基香豆满-3-酮。接着用氢气在钯-碳存在下还原,得到6-乙酰氧基香豆满。然后与丙烯氰和无水氯化锌反应、通入氯化氢气体环化得到四氢补骨脂素。最后,用钯-碳加热脱氢,得到补骨脂素。全程收率可达16.4%。合成花椒毒素采用连苯三酚为原料,经甲酯化、傅-克反应之后氯甲基化得到2-氯-2-羟基-3,4-二甲氧基-5-氯甲基苯乙酮。再经环合、硼氢化钠还原得6,7-二甲氧基-5-羟甲基苯并呋喃,然后用选择性氧化剂PCC将其结构上的伯醇羟基氧化为醛,三氯化铝脱甲基得6-羟基-7-甲氧基-5-甲酰基苯并呋喃。最后经过Knoevenagel反应,脱羧,得到花椒毒素,全程收率9.0%。补骨脂素和花椒毒结构经IR、1H-NMR、MS验证。 第二部分:补骨脂素和花椒毒素肠吸收特点与机制的研究首先采用Caco-2单层细胞模型研究不同浓度(1,5,12μg/ml)的补骨脂素和花椒毒素的双向转运情况,收集转运液,HPLC法测定药物浓度。补骨脂素在Caco-2细胞模型中的转运中表观渗透系数值(Papp)A面→B面(Papp值在5.48×10-5cm/s~6.40×10-5cm/s之间)约等于B面→A面(Papp值在5.66×10-5cm/s~6.47×10-5cm/s)之间,相互之间无显著性差异。而且在所测浓度范围内两个方向的Papp值基本保持恒定。花椒毒素也存在类似的结果,但其Papp值(6.19×10-5cm/s~6.92×10-5cm/s)要略高于补骨脂素。继而用大鼠在体颈静脉/肠系膜插管-肠灌流整体动物模型研究补骨脂素和花椒毒素的肠吸收特性。实施手术灌注药物后,收集流出的肠灌流液和肠系膜中的血液,HPLC法测定其浓度,计算其大鼠小肠通透率值:肠管中药物损失变化率Plumen,和血管中出现药物的变化率Pblood。实验结果也显示补骨脂素和花椒毒素在大鼠小肠内吸收较好,在所考察的浓度范围内(1,5,32μg/ml)其累积吸收量成线性增加。补骨脂素不同浓度Plumen在0.97×10-4cm/s~1.12×10-4cm/s之间,而Pblood在6.80×10-5m/s~7.04×10-5m/s。其通透率Plumen,Pblood在所测浓度范围内基本保持恒定,且花椒毒素的通透率值也高于补骨脂素。以上细胞水平实验和整体动物实验均表明了补骨脂素和花椒毒素在小肠内吸收良好,且转运机制为被动转运。其造成临床上血药浓度差异巨大的原因非因小肠吸收所导致,部分病人血药浓度极低可能是由于肠吸收以外的环节引起。 第三部分:花椒毒素渗透人体皮肤及角质层的吸收动力学研究本部分研究了花椒毒素皮肤给药途径的吸收情况。探讨花椒毒素在人体完整皮肤及其角质层中的渗透动力学特性。采用人体离体皮肤及从完整皮肤中分离出的角质层,在Franz-cell扩散池中进行不同浓度的花椒毒素乙醇溶液(0.1mg/mL,0.5mg/mL,2.5mg/mL,5.0mg/mL)的渗透实验,均采用1.4%的人血清溶液做为接受液,用HPLC法测定各接受液的药物量和皮肤中的贮存药物量。结果表明花椒毒素乙醇溶液单位面积透皮速率随着浓度增加几乎呈线性增加,但达2.5mg/L以上浓度时浓度对其渗透量几乎无影响。在角质层中也存在同样的现象,但其单位面积透皮速率最大值提前了约6小时。而且随着给药浓度的增加,24后完整皮肤和角质层的药物贮存量也相应增加,但达到一定浓度后存在饱和现象。不同浓度的花椒毒素乙醇溶液在完整皮肤和角质层中的转运百分率有较大差异。在完整皮肤中,低浓度时(0.1mg/mL),24h转运百分率为1.25%,高浓度时(5.0mg/mL)为0.1%。相对而言,花椒毒素乙醇溶液更易透过角质层,低浓度时转运百分率为80.65%,高浓度时为26.6%。。 第四部分:改善透皮吸收的花椒毒素纳米球的研制与透皮吸收研究采用溶剂置换-界面聚合物沉积法制备花椒毒素纳米球。通过建立包封率测定方法,并结合其外观光学特征,筛选出了花椒毒素纳米球的初始处方组成:PLGA125mg;花椒毒素5mg,磷脂50mg;吐温8080mg;丙酮25ml,蒸馏水50ml。制备出的纳米球平均粒径为109nm,粒径分布度小于0.1,Zeta电位<-20mv,包封率为65%。在体外人工半透膜中的释放特性表明,该花椒毒素纳米球具有良好的释放性能,24h内,释放率达75.84%。在人体皮肤及角质层中的渗透动力学特征表明,相比较于欧洲市场上的Meladinine(R)液体制剂,该纳米球经人体皮肤具有明显的平缓吸收特征,且能增加在人体皮肤和角质层中的贮存量。采用补骨脂素类化合物与DNA的反应模型实验进一步证实了花椒毒素制备成纳米球后,在混合反应体系中的速率明显有所降低,能起到控释的效应。 结论、意义与展望分别采用间苯二酚和连苯三酚为原料,经五步反应和九步反应,合成出补骨脂素和花椒毒素,对解决药物开发的原料之需具有促进作用;初步阐明了补骨脂素类化合物在小肠具有良好的吸收,且为被动转运机制。临床上人体中血药浓度个体差异大的原因非因小肠吸收代谢这一环节引起,对进一步探明其机制打下了坚实的基础;体外透皮实验结果提示花椒毒素能较容易透过皮肤层,其透皮吸收为非零级动力学特征,透皮动力学曲线存在明显峰现象。太高的浓度对于药物的渗透及其在靶器官的贮存并无贡献。为开发花椒毒素外用制剂时浓度的选择提供了依据,并对其外用药物后照射UVA的时间提供了参考;研制出了皮肤用花椒毒素纳米粒载药系统,并通过透皮实验等证明了该纳米球栽药系统具有明显的缓控释特性,为开发更加安全有效的局部用治疗牛皮癣等皮肤顽疾制剂提供了有益的指导。 人体皮肤是PUVA疗法的靶器官。在现有的医疗条件下,皮肤给药途径的PUVA疗法较口服给药途径的PUVA疗法更为可取,更为病人所接受,长期毒性风险更小。在出现新的治疗方法取代PUVA疗法之前,优化皮肤给药途径的PUVA疗法,谨慎使用外用制剂的浓度,并匹配合适的UVA剂量,以增进疗效降低其毒副作用是值得提倡的。花椒毒素皮肤用纳米球载药系统有可能成为临床上改进补骨脂素光化学疗法降低其毒副作用的一个新的选择,但仍有大量的工作要做。
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