靶向纳米级高分子囊泡作为口服胰岛素载体的研究

Nano-sized polymeric vesicles composed of Pluronic 127 and poly(lactic acid) (PLA-F127-PLA) were used as oral carrier of insulin in our previous study. It was found in the diabetic mice that oral insulin-loaded PLA-F127-PLA vesicles showed the prolonged hypoglycemic effect. Based on these results, a novel block copolymer containing targeting folate group, Pluronic and Poly(lactide-co-glycolide) (FA-Pluronic-PLGA) will be synthesized. The condition of forming vesicular nanoparticles for FA-Pluronic-PLGA copolymer will be studied. The feasibility of nano-sized FA-Pluronic-PLGA vesicles as the oral insulin carrier will be further investigated in this project. The release behavior and hypoglycemic effect of insulin-loaded FA-Pluronic-PLGA vesicles will be studied. Fluorescence probe rhodamine will be grafted chemically on the end of FA-Pluronic-PLGA copolymer. Caco-2 cell line will be used to study the mechanism of oral absorption and intracellular distribution of insulin-loaded and rhodamine-labled vesicles. The goal of this project is to provide relatively comprehensive theoretical basis for nano-sized polymeric vesicles as oral insulin carriers so as to bring new hope for the therapy of diabetes.

前期使用聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO, Pluronic)和生物可降解聚乳酸[poly(lactic acid), PLA] 合成的纳米级高分子囊泡(PLA-Pluronic-PLA)为载体，制备成纳米级胰岛素囊泡后喂食糖尿病模型小鼠，显示了有效而持续的降血糖作用。现拟在此基础上，进一步合成含靶向基团叶酸(FA)的新型共聚物叶酸-Pluronic-聚乙丙交酯(FA-Pluronic-PLGA)。并研究该高分子材料自聚集形成纳米级囊泡的条件，以及该纳米囊泡包埋胰岛素后的释放行为、体内降血糖作用等。通过化学连接标记荧光探针罗丹明在FA-Pluronic-PLGA共聚物上，用Caco-2 细胞系作为实验模型探讨纳米囊泡的口服吸收机制和在细胞内的分布等。通过本项目的研究，期望能将纳米级高分子囊泡研发为新型口服胰岛素制剂的载体提供较全面的理论依据，给糖尿病的治疗带来新的希望。

实现胰岛素的口服给药是糖尿病人一直所期盼的，因为口服给药安全方便，并且能减少注射给药的副作用。采用适当的载体包埋胰岛素，是提高胰岛素口服给药的生物利用度的重要研究方向。基于小肠上皮细胞中的叶酸受体过度表达，用叶酸配体修饰药物载体有望进一步提高胰岛素的口服生物利用度。本项目成功制备了含叶酸靶向配体的高分子囊泡叶酸-Pluronic P85-聚(乳酸-羟基乙酸) (FA-P85-PLGA)和非靶向囊泡PLGA-P85-PLGA，并通过体外、体内实验研究了其作为口服胰岛素载体的降血糖性质。. FA-P85-PLGA和PLGA-P85-PLGA囊泡由纳米沉淀法制备得到，透射电镜结果证实其形态均为囊泡，粒度仪测试得到其平均粒径分别为77和103 nm。人结肠癌细胞Caco-2的体外细胞定量吸收结果显示，包埋FITC-insulin的FA-P85-PLGA的细胞摄取量高于包埋FITC-insulin的非靶向PLGA-P85-PLGA和FITC-insulin自身。细胞吸收机理实验结果证实，细胞对高分子囊泡的摄取是能量依赖型的主动运输过程，对两种高分子囊泡的摄取途径均包括网格蛋白介导的内吞、小窝蛋白介导的内吞和巨胞饮。此外，细胞对FA-P85-PLGA靶向囊泡的摄取还包括叶酸受体介导的内吞途径。. 体内降血糖实验结果显示，与胰岛素自身皮下注射组相比，口服包埋胰岛素的FA-P85-PLGA组和PLGA-P85-PLGA组的降血糖效果均更加持久，并且不会出现低血糖现象。体内药物代谢实验显示，口服包埋胰岛素的FA-P85-PLGA组的达峰浓度为35.8 ± 5.27 μIU/mL，而口服包埋胰岛素的PLGA-P85-PLGA组的达峰浓度为27.6 ± 3.67 μIU/mL，并且口服靶向组的生物利用度（BAR%）和药时曲线下面积（AUC）分别是非靶向组的1.3倍和1.27倍。. 本项目还进一步探究了FA配体密度和聚乙二醇1000维生素E琥珀酸酯 (TPGS) 的添加量对靶向高分子囊泡制剂降血糖效果的影响。结果显示，叶酸摩尔含量为10%的10%FA-Ps囊泡，以及10%FA-Ps与TPGS的质量比为5：1的FA-Ps/TPGS5:1囊泡制剂的降血糖效果更好。