叶酸修饰的反相微乳液脂质纳米囊克服肠道屏障并改善肽的口服递送

Folic acid-modified reverse micelle-lipid nanocapsules overcome intestinal barriers and improve the oral delivery of peptides.

作者信息Jibiao He, Ruihuan Ding, Yuping Tao, Zhenyu Zhao, Ranran Yuan, Houqian Zhang, Aiping Wang, Kaoxiang Sun, Youxin Li, Yanan Shi
PMID36855953
发布时间2023-12
DOI10.1080/10717544.2023.2181744

实验完整度

包含纳米粒制备表征、体外细胞摄取机制、跨膜转运、肠段吸收、体内药代动力学及药效学等多个独立证据层级,并包含功能验证。

主要模型

Caco-2细胞单层 大鼠小肠组织 db/db 2型糖尿病小鼠 Sprague-Dawley (SD) 大鼠

重点核对

RM-LNC与FA-RM-LNC的粒径、PDI、Zeta电位和包封率 Caco-2细胞摄取机制(抑制剂浓度:氯丙嗪30 μmol/L、EIPA 20 μmol/L、福尔马林20 μmol/L、M-β-CD 2.5 mmol/L) 跨越Caco-2细胞单层的Papp值(RM-LNC 6.81±0.4,FA-RM-LNC 8.36±0.41,单位×10⁻⁸ cm/s) 大鼠口服药代动力学剂量(100 μg/kg)与相对生物利用度(FA-RM-ELNC 7.53%) db/db小鼠单次和多次给药后的血糖变化(口服剂量100 μg/kg)

摘要

艾塞那肽(一种2型糖尿病药物)的口服吸收可以通过使用脂质纳米囊(LNC)来增加。为提高黏液渗透性和艾塞那肽的肠道吸收,制备了反相微乳脂质纳米囊(RM-LNC),并用DSPE-PEG-FA对其表面进行修饰。经DSPE-PEG-FA表面修饰的RM-LNC(FA-RM-LNC)能够靶向肠上皮细胞并减少肠道中的黏液聚集。此外,不同肠道部位的体外吸收和翻转肠袢实验表明,表面修饰的LNC显著提高了其在小肠的吸收效率。FA-RM-LNC通过小窝蛋白、巨胞饮和脂筏介导的内吞作用将更多药物递送至Caco-2细胞。另外,在Caco-2细胞单层转运研究中观察到FA-RM-LNC的转运能力增强。口服艾塞那肽FA-RM-LNC在糖尿病小鼠中产生了延长的低血糖持续时间,在大鼠中的相对生物利用度(BR)高达7.5%。总之,FA-RM-LNC可以靶向肠上皮细胞,并有望作为口服递送肽类的纳米载体。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
本研究旨在探索是否通过叶酸修饰的反相微乳脂质纳米囊(FA-RM-LNC)能够克服肠道屏障,提高口服肽类药物艾塞那肽的吸收效率与生物利用度。
核心机制
FA-RM-LNC通过叶酸配体与肠上皮细胞表面受体特异性结合,介导细胞摄取(涉及小窝蛋白、巨胞饮和脂筏途径),同时减少黏液聚集,增强跨肠上皮转运,从而促进艾塞那肽的口服吸收。
主要证据
体外Caco-2细胞摄取与跨膜转运实验显示FA-RM-LNC显著提高摄取与转运;翻转肠袢实验表明其在小肠吸收增强;糖尿病小鼠及大鼠实验中,口服FA-RM-ELNC显著降血糖并达到7.5%的相对生物利用度。
研究意义
本研究为口服递送肽类药物提供了一种有前景的纳米载体策略,有助于改善糖尿病治疗的依从性和效果。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

制备与表征RM-LNC和FA-RM-LNC

构建负载艾塞那肽的反相微乳脂质纳米囊,并通过DSPE-PEG-FA修饰实现表面功能化,表征其理化性质。

采用相转变温度法制备RM-LNC,并通过后插入法制备FA-RM-LNC;测量粒径、PDI、Zeta电位及包封率,并利用TEM观察形态。

2

体外稳定性与释放实验

评估RM-LNC和FA-RM-LNC在不同模拟胃肠液中的物理稳定性、艾塞那肽构象稳定性及药物释放行为。

在SGF、SIF和PBS中测量粒径和PDI变化;通过圆二色光谱分析药物构象;进行8 h的体外释放实验。

3

细胞毒性评估

检测RM-LNC和FA-RM-LNC对Caco-2细胞的毒性影响。

通过MTT法测定不同浓度纳米囊处理24 h后的细胞活力。

4

细胞摄取及机制研究

分析Caco-2细胞对RM-LNC和FA-RM-LNC的摄取效率及内吞途径。

利用荧光成像和流式细胞术定量细胞摄取;通过不同内吞抑制剂处理后检测摄取变化。

5

跨膜转运实验

评估不同LNC制剂透过Caco-2细胞单层的能力,并验证DSPE-PEG-FA修饰的促进作用。

在Transwell系统中培养Caco-2细胞单层,加入不同制剂,测定跨膜转运量和Papp值。

6

肠道黏液聚集与吸收实验

考察FA修饰对LNC在肠道黏液中的聚集以及不同肠段吸收情况的影响。

使用Transwell模拟黏液层观察纳米囊聚集;通过灌胃给药后对各肠段荧光成像;利用翻转肠环法定量吸收。

7

体内药代动力学与药效学评价

比较口服RM-ELNC和FA-RM-ELNC在大鼠中的药代动力学参数、生物利用度及在糖尿病小鼠中的降糖效果。

在大鼠中口服给予艾塞那肽制剂,采集血样测定血浆药物浓度;在db/db小鼠中单次及多次给药后监测血糖。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Labrafac® WL1349Gattefossé文中未明确说明
Phospholipon 90HLipoid文中未明确说明
Kolliphor® HS15BASF文中未明确说明
艾塞那肽Hangzhou Qiyu Biotechnology Ltd文中未明确说明
胎牛血清Wuhan Punosai Life Sciences Ltd文中未明确说明
DMEM培养基Wuhan Punosai Life Sciences Ltd文中未明确说明
db/db 2型糖尿病小鼠Jiangsu Jizui Pharmaceutical Biotechnology Co Ltd文中未明确说明
SD大鼠Jiangsu Jizui Pharmaceutical Biotechnology Co Ltd文中未明确说明
DID荧光染料Biyuntian Biotechnology Ltd文中未明确说明
高效液相色谱系统Agilent Technologies文中未明确说明
CHIRALPAK AY-3色谱柱Daicel文中未明确说明
Brookhaven纳米粒径电位仪Brookhaven文中未明确说明
JEM-1230透射电子显微镜Jeol文中未明确说明
超滤膜(10 KD)Millipore文中未明确说明
Chirascan VX圆二色光谱仪Applied Photophysics文中未明确说明
透析袋(100 KD)Spectrum文中未明确说明
MTT(噻唑蓝四氮唑溴化物)文中未明确说明文中未明确说明
DAPI(4',6-二脒基-2-苯基吲哚)文中未明确说明文中未明确说明
荧光显微镜文中未明确说明文中未明确说明
流式细胞仪文中未明确说明文中未明确说明
艾塞那肽ELISA试剂盒Hangzhou Qiyu Biotechnology Ltd文中未明确说明

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
纳米粒制备
RM-EXE的制备:Span®80与Labrafac®WL1349比例(1:5 wt/wt),药物溶液体积(30 μL);LNC制备:各成分用量(Labrafac® 268.75 mg, Phospholipon®90H 26.8 mg, Solutol®HS15 206.1 mg, NaCl 30 mg, 水0.7344 mL),加热冷却循环次数(3次)与温度范围(50–75°C);FA修饰:DSPE-PEG2000-FA溶液体积(750 μL)与浓度(10 mg/mL),反应时间(4 h)与温度(37°C)。
阅读提示:参照Materials and methods部分2.2.1和2.2.3
体外稳定性与释放
介质种类(含/不含胃蛋白酶的SGF、不含胰蛋白酶的SIF、PBS),测试温度(37°C),采样时间点(SGF: 0,0.5,1,2 h;SIF: 0,0.5,1,2,4,6 h;PBS: 0,1,2,3,5,7 d),释放实验:透析袋截留分子量(100 KD),释放介质(酶-free SGF pH 1.2 2 h,SIF pH 7.4 6 h),采样时间点(0,0.5,1,2,3,4,6,8 h)。
阅读提示:参照Materials and methods部分2.3
细胞培养与毒性
Caco-2细胞接种密度(3×10³细胞/孔,96孔板),聚合物浓度范围(0.5–10 mg/mL),共培养时间(24 h),MTT溶液体积(20 µL),DMSO体积(200 µL)。
阅读提示:参照Materials and methods部分2.4.1
细胞摄取与机制
细胞接种密度(3×10⁴/孔24孔板,3×10⁵/孔6孔板),摄取时间(1, 2, 4 h),DID浓度(100 ng/mL成像,5 ng/mL流式),内吞抑制剂种类及浓度(氯丙嗪30 μmol/L, EIPA 20 μmol/L, 福尔马林20 μmol/L, M-β-CD 2.5 mmol/L),预孵育时间(0.5 h),共孵育时间(2 h)。
阅读提示:参照Materials and methods部分2.4.2和2.4.3
跨膜转运
Caco-2细胞接种密度(1×10⁵/孔Transwell),培养至电阻值(300–450 Ω/cm²),DID浓度(5 μg/mL),游离DSPE-PEG-FA浓度(2 mg/mL),采样时间点(0.5, 1, 3 h),取样量(200 μL)。
阅读提示:参照Materials and methods部分2.4.4
肠道吸收
黏液聚集:DID标记LNC浓度(500 ng/mL),孵育时间(3 h);肠道吸收:DID标记LNC浓度(200 ng/mL),给药后时间(150 min);翻转肠环:DID标记LNC浓度(2.5 μg/mL),孵育时间(2.5 h),每组重复数(n=3)。
阅读提示:参照Materials and methods部分2.5
药代动力学
大鼠品系(SD),体重范围(190–250 g),分组与剂量:皮下注射(10 μg/kg),口服(100 μg/kg),每组动物数(n=5),取血时间点(口服:0, 0.5, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24 h;皮下:0, 5, 15, 30 min, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24 h)。
阅读提示:参照Materials and methods部分2.6
药效学
小鼠品系(db/db),周龄(6周),分组与剂量:皮下注射(10 μg/kg),口服(100 μg/kg),每组动物数(n=5),单次给药血糖监测时间(0, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24 h),多次给药频率(口服每日一次,皮下每日两次)与监测天数(0, 1, 2, 3, 4, 5 d)。
阅读提示:参照Materials and methods部分2.6.1
统计分析
数据表示形式(mean ± SD),统计方法(双尾学生t检验),显著性水平(p < .05, p < .01, p < .001)。
阅读提示:参照Materials and methods部分2.7