高舒穎，徐瑩穎，李 曦

1 福建醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，福州 350122；2 福建科瑞藥業(yè)有限公司，福州350313

本文將從絲素蛋白的結(jié)構(gòu)、制備工藝和釋藥特性等方面對(duì)其在多種藥物新劑型中的研究進(jìn)展作一綜述，為發(fā)展基于絲素蛋白的新型藥物遞送系統(tǒng)研究提供思路。

絲素蛋白（silk fibroin），最初是從蠶絲中提取的天然高分子纖維蛋白，其含量高達(dá)蠶絲的70%～80%[1]。近年來(lái)，隨著工藝水平的發(fā)展，從蜘蛛絲、重組蜘蛛絲或人源重組轉(zhuǎn)基因蠶絲中提取絲素蛋白的研究被陸續(xù)報(bào)道[2，3]，不同來(lái)源的絲素蛋白中氨基酸的種類和含量差異很大，例如，雖然蜘蛛絲具有較強(qiáng)的抗壓和防水性能，但因其產(chǎn)量低、生產(chǎn)成本高而應(yīng)用相對(duì)有限[4]。目前絲素蛋白的主要來(lái)源為家蠶和柞蠶。絲素蛋白由18 種氨基酸組成，其基本結(jié)構(gòu)為通過二硫鍵連接的由一條重鏈（相對(duì)分子量350 kDa 左右）和一條輕鏈（相對(duì)分子量25 kDa 左右）組成的二聚體結(jié)構(gòu)[5]。絲素蛋白二聚體的結(jié)構(gòu)由結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)組成，非結(jié)晶區(qū)主要為無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)（無(wú)定型），結(jié)晶區(qū)包括3 種結(jié)晶形式，分別是由α-螺旋和β-折疊組成的處于亞穩(wěn)定狀態(tài)的silk Ⅰ（正交晶系）、反平行β-折疊構(gòu)成的處于穩(wěn)定構(gòu)象的silk Ⅱ（單斜晶系）和新發(fā)現(xiàn)的在氣-液界面形成的三重螺旋結(jié)構(gòu)的silk Ⅲ[4]。絲素蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)、多晶型間的轉(zhuǎn)換與其載藥和釋藥特性密切相關(guān)[6]。例如，與無(wú)規(guī)卷曲和α-螺旋相比，β-折疊中肽鏈和肽段的排列更加整齊，氫鍵數(shù)目更多，相鄰肽段間的氫鍵和分子間引力使肽段與肽段間的結(jié)合更加緊密，因此，相比于其他晶型和無(wú)定型狀態(tài)，silk Ⅱ的構(gòu)象最為穩(wěn)定，在水和有機(jī)溶劑中的溶解度最低，不易被酸、堿、酶降解，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和更慢的藥物釋放速率[5，7]，此外，絲素蛋白的無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)在外界環(huán)境如溫度、溶劑種類和濃度、溶液pH 值、應(yīng)力、金屬離子等的影響下，構(gòu)象也容易向β-折疊變化[5]，因此，研究者可以通過調(diào)控絲素蛋白中不同晶型和無(wú)定形之間的比例或控制其在適當(dāng)條件下的轉(zhuǎn)換，達(dá)到控制藥物釋放的目的。Qiu W 等[5]對(duì)絲素蛋白的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了更系統(tǒng)的五級(jí)結(jié)構(gòu)劃分：一級(jí)結(jié)構(gòu)：氨基酸序列；二級(jí)結(jié)構(gòu)：β-折疊和α-螺旋；三級(jí)結(jié)構(gòu)：β-微晶；四級(jí)結(jié)構(gòu)：微晶網(wǎng)絡(luò)（納米微纖）；五級(jí)結(jié)構(gòu)：納米微纖網(wǎng)絡(luò)。絲素蛋白多級(jí)結(jié)構(gòu)的研究有利于對(duì)其進(jìn)行更精細(xì)的釋藥機(jī)制調(diào)控及靶向功能基修飾等。

作為一種美國(guó)FDA 認(rèn)證的醫(yī)用材料，已有的多項(xiàng)研究表明，絲素蛋白的生物相容性好、免疫原性低[8-11]，例如Wang Y等[10]系統(tǒng)評(píng)估了其在大鼠肌肉組織內(nèi)長(zhǎng)期植入的免疫反應(yīng)和炎癥風(fēng)險(xiǎn)，在長(zhǎng)達(dá)一年的研究期內(nèi)，植入組織中TNF-α、IFN-δ、IL-4、IL-6 和IL-13 等免疫因子的表達(dá)未見明顯增加，未觀察到明顯的炎癥和免疫反應(yīng)。近年來(lái)，一些基于絲素蛋白的生物醫(yī)藥產(chǎn)品，如可降解型手術(shù)縫合線產(chǎn)品Surusil?和SofsilkTM、用于軟組織重建和修復(fù)的手術(shù)支架產(chǎn)品Seri?Surgical Scaffold、治療聲帶不全的再生絲素水凝膠產(chǎn)品SilkVoice?等，均獲得了美國(guó)FDA 的批準(zhǔn)上市。此外，絲素蛋白還具有良好的細(xì)胞黏附特性、機(jī)械強(qiáng)度、可調(diào)控的體內(nèi)降解速率[3]等特點(diǎn)，目前已被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)與組織再生等領(lǐng)域[8，12]。近年來(lái)，將絲素蛋白作為緩控釋藥物載體的研究正逐漸興起，與常用的高分子聚合物材料如聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）相比，絲素蛋白在蛋白多肽類藥物、核酸等生物大分子藥物的遞送系統(tǒng)開發(fā)方面可能具有更為廣闊的應(yīng)用前景[4]，主要原因包括：①基于絲素蛋白的藥物遞送系統(tǒng)可以在全水相條件下制備，避免了因使用有機(jī)溶劑可能對(duì)蛋白質(zhì)等生物大分子藥物穩(wěn)定性造成不利的影響；②PLGA 等聚合物材料的酸性降解產(chǎn)物會(huì)與一些大分子藥物發(fā)生?；磻?yīng)[13]，降低藥效，而絲素蛋白的降解產(chǎn)物為可溶性的氨基酸和肽段，在不影響藥物活性的同時(shí)，也不產(chǎn)生酸性降解產(chǎn)物而引起給藥部位的炎癥反應(yīng)，生物安全性好；③有研究表明，相比于高溫下會(huì)發(fā)生降解或變性交聯(lián)反應(yīng)的PLGA 和明膠、膠原蛋白等高分子材料，絲素蛋白與多種滅菌方法的兼容性良好，并可作為生物藥物在制劑過程中的穩(wěn)定劑和保護(hù)劑，使其成為較理想的藥物遞送載體[14]。

1 膜 劑

絲素蛋白膜劑的制備有多種方法，報(bào)道較多的有澆鑄法（casting method）、旋涂法（spin-coating）和流延法。傳統(tǒng)的澆鑄法和旋涂法雖然簡(jiǎn)單易行，但所制備的絲素蛋白膜常常存在厚度不均、容易發(fā)生皺縮的問題，近年來(lái)新報(bào)道的電凝膠成膜技術(shù)、旋涂輔助多層沉積技術(shù)（spin-assist layer-by-layer，SA-LBL）、逐步沉積（stepwise deposition）技術(shù)等有助于解決此類問題，制備出厚度可控的絲素蛋白膜[5]。不同的制備方法會(huì)影響絲素蛋白膜的結(jié)構(gòu)組成和降解速率。例如，Lu Q 等[15]比較了慢速干燥法、拉伸法和流延法三種制備方法對(duì)所制備的絲素蛋白膜結(jié)構(gòu)和其降解速率的影響。研究發(fā)現(xiàn)，拉伸法制得的膜劑中silk Ⅱ的含量最高，流延法次之，而慢速干燥法制得的膜劑則以silk I 為主要結(jié)構(gòu)。慢速干燥法和流延法制得的膜劑內(nèi)部為200～1000 nm 的由高晶體含量納米絲組成的核心層小球結(jié)構(gòu)（core-layer globules），而拉伸法制得的膜劑內(nèi)部則以納米顆粒和短納米絲為主，證實(shí)了可以通過調(diào)節(jié)制備條件來(lái)控制絲素蛋白膜的納米結(jié)構(gòu)及其二級(jí)構(gòu)象。其中，拉伸法制得的絲素蛋白膜在酶溶液中降解速率最快，而慢速干燥法和流延法制得的絲素蛋白膜具有相近的降解速率，其原因與絲素蛋白中的親水嵌段和疏水嵌段的比例及其與溶劑的相互作用有關(guān)。另外，選用不同的溶劑還可以進(jìn)一步對(duì)絲素蛋白薄膜的介觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行優(yōu)化[5]。例如，由傳統(tǒng)溴化鋰溶液所制備的絲素蛋白膜劑結(jié)構(gòu)疏松，容易導(dǎo)致藥物突釋或速釋、難以達(dá)到緩釋藥物的目的[16]，可采用更換溶劑的方法對(duì)此進(jìn)行優(yōu)化，如離子液體中的陰陽(yáng)離子與絲素蛋白分子間的相互作用可以削弱天然絲素蛋白分子間的氫鍵，改變蛋白分子排列結(jié)構(gòu)，改善絲素蛋白膜的穩(wěn)定性[17]。利用此特點(diǎn)，梁晴晴等[18]在1-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽離子液體中通過雙膜夾心法制備了包裹維生素C 的絲素蛋白膜劑，所制備的絲素蛋白膜具有結(jié)構(gòu)致密、分子排列規(guī)則、間隙較小、釋藥速率緩慢等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)絲素蛋白膜存在的藥物突釋現(xiàn)象，擴(kuò)大了其在緩控釋膜劑方面的應(yīng)用。Ma L 等[19]采用澆鑄法制備含羅丹明的絲素薄膜劑，并研究了不同比例的甲醇和水對(duì)絲素膜構(gòu)象的影響。當(dāng)甲醇含量為50%～80%時(shí)，絲素膜晶體結(jié)構(gòu)中的β-折疊的含量隨甲醇含量的增加而增加，當(dāng)甲醇含量大于80%時(shí)，β-折疊的含量隨甲醇含量的增加反而減少。該研究還發(fā)現(xiàn)，以羅丹明B 為代表的小分子藥物從該膜中的釋放過程符合Fickian 機(jī)制，其擴(kuò)散指數(shù)隨β-折疊含量的增加而增加，證明了可以通過調(diào)節(jié)絲素膜中β-折疊的含量來(lái)控制藥物的釋放速度[19]。

有研究表明，絲素蛋白良好的機(jī)械性能與其肽鏈自組裝形成的納米結(jié)構(gòu)有關(guān)[20]。Zhou J 等[6]通過氯化鈣/水/乙醇三元溶劑體系考察絲素蛋白膜的納米孔徑與β-折疊之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著三元溶劑中乙醇含量的減少，絲素蛋白中的β-折疊的比例升高，所形成納米孔徑減小，膜的結(jié)構(gòu)更為緊密，能降低所包載藥物阿霉素的釋放速率，達(dá)到緩釋效果。Xie C 等[17]使用1-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽離子液體和紫外光照射制備膜劑，當(dāng)溶液pKa 在14-16 范圍內(nèi)時(shí)，溶液中的自由離子可以有效破壞絲素蛋白之間的氫鍵，并在紫外光的作用下，促進(jìn)絲素蛋白結(jié)構(gòu)由α-螺旋向β-折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，提高了絲素蛋白膜的機(jī)械強(qiáng)度。除了與所用溶劑和絲素蛋白本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)外，絲素蛋白膜劑的釋藥性能還與藥物的包埋方式、藥物分子與絲素蛋白載體間的相互作用強(qiáng)弱等有關(guān)[7]。例如，Lemos CN 等[9]發(fā)現(xiàn)，在包載神經(jīng)降壓素的絲素蛋白膜劑中，由于絲素蛋白和神經(jīng)降壓素的非共價(jià)相互作用，使得神經(jīng)降壓素的釋放可以長(zhǎng)達(dá)72 h，從而顯著降低白介素的產(chǎn)生，而神經(jīng)降壓素溶液則無(wú)此效果。

通過使用溴化鋰溶液或氯化鈣溶液溶解絲素纖維，并結(jié)合真空干燥、溫度梯度干燥等方法進(jìn)行鋪膜，可獲得具有較高透明度的再生絲素蛋白膜劑，主要用于創(chuàng)傷修復(fù)。與臨床常用的透明薄膜敷料、泡沫敷料相比[21]，由絲素蛋白膜劑制備的創(chuàng)傷敷料不刺激產(chǎn)生Th1/Th17 和Th2 等相關(guān)細(xì)胞因子[22]、具有更好的生物相容性和生物降解性、優(yōu)良的彈性和透氣性以及可持續(xù)釋放藥物等優(yōu)點(diǎn)。Zhang XN 等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，含有姜黃素的絲素蛋白膜劑能夠在創(chuàng)傷部位形成良好的抗菌屏障，在保持良好水蒸氣透過率和創(chuàng)傷部位適宜濕度的同時(shí)，還可持續(xù)釋放藥物，有效抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)和滲透。此外，通過點(diǎn)擊化學(xué)（click chemistry，以小單位的拼接，快速完成形形色色分子的化學(xué)合成）高效地獲得經(jīng)聚乙二醇（PEG）修飾的絲素蛋白膜劑，從而減少非特異性的蛋白和細(xì)胞黏附，增加絲素膜的親水性，以拓展其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用[1]。

2 凝膠劑

絲素蛋白水凝膠由于制備簡(jiǎn)單、生物相容性好、可形成原位凝膠、通過形成穩(wěn)定的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而具有可控的釋藥速率等特性[4]，在小分子和大分子生物藥物遞送方面都展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。近年來(lái)，通過渦流剪切和超聲等方法可以實(shí)現(xiàn)絲素蛋白水凝膠的快速可控制備[4]，而通過降低絲素蛋白溶液的pH 值、提高絲素蛋白溶液的濃度或溫度、添加無(wú)機(jī)鹽或通過超聲、剪切力、電場(chǎng)等外界因素予以改變還可以調(diào)控絲素蛋白結(jié)構(gòu)中無(wú)規(guī)則卷曲和α-螺旋向β-折疊轉(zhuǎn)換的過程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)凝膠轉(zhuǎn)變時(shí)間的調(diào)控[5]。研究發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)絲素蛋白進(jìn)行聚乙二醇二丙烯酸二乙二醇酯（PEGDA）修飾[24]、將絲素蛋白與殼聚糖、透明質(zhì)酸、海藻酸鈉等不同聚合物材料以不同比例混合[25]或?qū)⑵渲苽涑伤z凍干制品[26]，可以形成具有不同溶脹特性和藥物釋放速度的水凝膠制劑。例如，吳惠英等[25]發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)海藻酸鈉的含量或調(diào)節(jié)凝膠溫度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海藻酸鈉-絲素蛋白復(fù)合水凝膠的凝膠時(shí)間的精確控制。當(dāng)用該水凝膠包載藥物多巴絲肼時(shí)，在擴(kuò)散和融蝕兩種機(jī)制的共同作用下，藥物在經(jīng)歷短暫的突釋后（突釋比例不超過30%），進(jìn)入相對(duì)平緩的持續(xù)釋藥階段，可體外連續(xù)釋藥100 h 以上。另一項(xiàng)研究則發(fā)現(xiàn)，對(duì)絲素蛋白水凝膠進(jìn)行PEG 修飾，可以改善激素等難溶性藥物的溶解度，在不引起免疫炎癥反應(yīng)的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)藥物的緩慢持續(xù)釋放。例如，在豚鼠耳內(nèi)注射PEG 修飾的絲素蛋白-地塞米松原位水凝膠后，地塞米松在豚鼠內(nèi)耳的釋放長(zhǎng)達(dá)10d 以上，而對(duì)照地塞米松溶液的藥物釋放時(shí)間不足12h[27]。

Wu H 等[28]開發(fā)了一種具有pH 響應(yīng)性和觸變性的阿霉素-絲素蛋白可注射自組裝原位凝膠劑，在體外pH4.5 的環(huán)境下可持續(xù)釋放8 周以上，在小鼠乳腺癌組織也能通過pH變化而發(fā)生快速凝膠，增加藥物在腫瘤上的蓄積量，顯著降低阿霉素全身分布導(dǎo)致的系統(tǒng)毒性。通過利用絲素蛋白中所含的酪氨酸基團(tuán)（約占5%），Yan LP 等[29]報(bào)道了一種離子強(qiáng)度和pH 雙響應(yīng)的的新型可注射水凝膠，其可以通過阻止內(nèi)皮細(xì)胞的侵入，從而抑制腫瘤血管生成，達(dá)到抑制腫瘤生長(zhǎng)的目的。在2020 年，Zhang H 等[30]報(bào)道了一種由絲素蛋白反蛋白石結(jié)構(gòu)骨架（silk fibroin inverse opal scaffold）和溫度響應(yīng)型聚N-異丙基丙烯酰胺[poly（N-isopropylacrylamide），PNIPAM]水凝膠，共同構(gòu)成的新型多功能納米載藥系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的絲素蛋白水凝膠以納米纖維β-折疊構(gòu)象為主，納米纖維之間的靜電排斥作用使絲素蛋白水凝膠具有觸變性，β-折疊結(jié)構(gòu)賦予水凝膠疏水性能，更好地包載疏水性藥物阿霉素，不僅如此，該系統(tǒng)中的絲素蛋白反蛋白石骨架具有均勻的納米孔結(jié)構(gòu)，有利于水凝膠的載藥和二次滲透，而絲素蛋白本身還具有增強(qiáng)制劑對(duì)組織細(xì)胞的黏附作用和促進(jìn)細(xì)胞增殖作用，有利于病變組織的快速修復(fù)。近年來(lái)，將絲素蛋白凝膠劑用于單克隆抗體、生長(zhǎng)因子以及基因等生物藥物遞送方面的研究也日益增多，其釋藥時(shí)間可達(dá)數(shù)天至數(shù)月之久，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。表1 列出近年來(lái)報(bào)道的絲素蛋白水凝膠劑型的制備方法、藥物及載體、給藥途徑及其主要特點(diǎn)。

3 微 球

與由PLGA 等合成高分子聚合物材料制備的微球相比，以絲素蛋白為載體制備的生物可降解微球在蛋白多肽類藥物、核酸等生物大分子藥物的遞送方面具備一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。例如，Wang X 等[36]比較了含有PLGA 微球或絲素蛋白微球的海藻酸鹽水凝膠中兩種生長(zhǎng)因子（骨形成蛋白2 和胰島素樣生長(zhǎng)因子）對(duì)人骨髓源充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化的影響。PLGA 降解產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物降低了骨形成蛋白的生物活性，會(huì)阻礙人骨髓源充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化，而絲素蛋白的降解產(chǎn)物不會(huì)使骨形成蛋白的生物活性受到影響。Gong H 等[37]采用聚乙二醇輔助乳化法制備了包載醋酸奧曲肽的絲素微球，與PLGA 微球相比，相應(yīng)的絲素微球在體外無(wú)突釋效應(yīng)，以接近線性的釋放速度可持續(xù)釋藥3 個(gè)月以上，在大鼠體內(nèi)也能觀察到奧曲肽的持續(xù)釋放28 d 以上。在另一項(xiàng)研究中，運(yùn)用微流體法制備的包載胰島素樣生長(zhǎng)因子的注射型絲素微球制劑可體外持續(xù)釋放胰島素樣生長(zhǎng)因子至少28 d，顯著降低了大鼠心肌梗死的面積、提高心肌修復(fù)率，顯著改善心肌功能[32]。以上研究表明，絲素蛋白微球有望在將來(lái)成為生長(zhǎng)因子、多肽等生物大分子藥物的新型長(zhǎng)效控釋遞送載體。

目前已報(bào)道的絲素微球的制備方法包括乳化法、噴霧干燥法、層流射流技術(shù)、自組裝法等[38]。噴霧干燥法因操作簡(jiǎn)便、條件溫和、包封效率高等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前制備絲素微球的首選技術(shù)。Faragò S 等[39]通過噴霧干燥法制備出含絲素蛋白、海藻酸鈉、葡萄糖酸鈣等多成分的自動(dòng)膠凝干粉微球制劑，它在與受傷組織接觸時(shí)，能快速發(fā)生自動(dòng)凝膠化，并能快速大量吸收傷口滲出液，成為褥瘡等病癥治療的極具潛力的局部給藥劑型之一。然而，噴霧干燥法的不足在于，若微粒干燥過快，可能會(huì)阻礙絲素蛋白中其他構(gòu)象向β-折疊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換[40]。乳化法也是制備絲素微球的常用方法之一，但殘留的有機(jī)溶劑可能會(huì)影響制劑的安全性。相比于乳化法，鹽析法只需添加鹽類，無(wú)需添加穩(wěn)定劑和交聯(lián)劑，具有良好的安全性[41]。Zhang H 等[42]通過鹽析法制得包載鹽酸阿霉素的pH 敏感型氧化鐵-絲素蛋白微球，可在宮頸癌組織中選擇性釋放阿霉素。近年來(lái)，許多新的制劑技術(shù)，如電動(dòng)流體霧化法（electrohydrodynamic atomization，CEHDA）[43]和微流控鼓泡法（microfluidic bubbling）[44]等，由于可高效制備粒徑更均一的載藥微球，也有望在將來(lái)被應(yīng)用于絲素蛋白微球的制備中。

4 納米制劑

絲素蛋白的氨基端（等電點(diǎn)pI=4.6）、羧基端（pI=10.5）以及其結(jié)構(gòu)中由短親水區(qū)和長(zhǎng)疏水區(qū)組成的重復(fù)區(qū)域（pI=3.8）等結(jié)構(gòu)，可以使絲素蛋白在不同的pH 條件下帶有不同的電荷，進(jìn)而影響其與藥物的結(jié)合強(qiáng)弱并影響藥物在體內(nèi)的釋放過程[41]。例如，在生理?xiàng)l件下，帶負(fù)電的絲素蛋白[4]可以與帶正電的藥物如吉西他濱，通過靜電相互作用自組裝形成粒徑在105～156 nm 的納米顆粒，然而，在腫瘤酸性環(huán)境下，絲素蛋白與吉西他濱之間的靜電相互作用會(huì)逐漸減弱，從而促進(jìn)吉西他濱在腫瘤組織的可控持續(xù)釋放[45]。再比如，絲素蛋白的羧基可以在碳二酰亞胺等化學(xué)試劑的作用下與如SP5-52 等腫瘤靶向肽[45]或抗表皮生長(zhǎng)因子（EGFR）-iRGD 等重組蛋白[46]發(fā)生偶聯(lián)、或者被葉酸配體[47]或Fe3O4等磁性材料[48]修飾，從而增強(qiáng)絲素蛋白納米粒對(duì)宮頸癌[46]、肺癌[45，49]、胃癌[46，50]、結(jié)直腸癌[51]和乳腺癌[51]等腫瘤組織的靶向性。Bian XY 等[46]報(bào)道了與抗表皮生長(zhǎng)因子-iRGD 重組蛋白相偶聯(lián)的絲素蛋白-紫杉醇納米粒，其具有增強(qiáng)的腫瘤靶向性和良好的裸鼠體內(nèi)抗腫瘤效果。Mao B 等[50]采用攪拌法制備了同時(shí)包載5-氟尿嘧啶和二氫卟吩e6（chlorine e6）的絲素蛋白-環(huán)五肽（cRGDfk）偶聯(lián)納米粒，在裸鼠尾靜脈給藥聯(lián)合光動(dòng)力治療5周后，治療組的腫瘤體積已縮小至肉眼不可見大小，展現(xiàn)出良好的臨床應(yīng)用前景。此外，絲素蛋白結(jié)構(gòu)中的疏水性氨基酸區(qū)域（如甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-絲氨酸重復(fù)序列等）可以通過疏水相包載疏水性藥物，并與絲素蛋白的無(wú)規(guī)卷曲等親水性區(qū)域自組裝形成以silk Ⅰ晶型為主的納米核-殼結(jié)構(gòu)的膠束[4，52]，從而提高疏水性藥物的水溶性。利用該性質(zhì)，Wu P 等[52]通過超聲方法在不使用有機(jī)溶劑和表面活性劑的情況下，成功制備出同時(shí)包載兩種疏水性藥物（沙利霉素和紫杉醇）的絲素蛋白納米水凝膠，對(duì)小鼠體內(nèi)的肝癌細(xì)胞和耐藥性腫瘤干細(xì)胞都有顯著的抑制效果，能夠有效抑制腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。另外，Wu J 等[53]利用絲素蛋白的β-折疊結(jié)構(gòu)與姜黃素的疏水性苯酚基團(tuán)相互作用，制備了負(fù)載姜黃素的絲素蛋白納米顆粒，顯著提高了姜黃素的水溶性，使其口服生物利用度提高了17 倍。

除了用于抗腫瘤藥物遞送，絲素蛋白納米載藥系統(tǒng)還被用于銀屑病[35]、脛骨骨髓炎[54]、潰瘍性結(jié)腸炎[55]、缺血性腦卒中[56]等疾病的治療，并展現(xiàn)出優(yōu)良的藥物緩釋能力、高載藥量和增強(qiáng)的組織滲透性等顯著優(yōu)點(diǎn)。除了用于小分子藥物遞送，絲素蛋白納米粒在大分子藥物遞送方面的研究近年也日益增多。例如，絲素蛋白納米顆粒表面賴氨酸的ε-氨基可與天然胰島素分子發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)合，在不影響胰島素活性的情況下，所產(chǎn)生的空間位阻能夠顯著增強(qiáng)胰島素對(duì)胰蛋白酶的抗性，使其在人血漿中的半衰期從17 h 延長(zhǎng)至42 h[57]。Huang D 等[58]報(bào)道了一項(xiàng)經(jīng)鞏膜非入侵性遞送牛血清白蛋白-絲素蛋白納米顆粒的研究，由于絲素蛋白對(duì)鞏膜膠原的親和力和良好的組織相容性，因此，所制備的載藥顆粒能夠有效黏附于家兔鞏膜細(xì)胞表面并有效促進(jìn)蛋白藥物的細(xì)胞攝取過程，維持牛血清白蛋白在家兔眼部的釋放達(dá)一周以上，且無(wú)炎癥和過敏反應(yīng)發(fā)生，使其有望成為眼部藥物遞送的理想載體。Zhang H 等[59]通過低溫誘導(dǎo)絲素蛋白自組裝的方法，制備了負(fù)載CpG 寡脫氧核苷酸的絲素蛋白納米粒，能夠通過促進(jìn)內(nèi)吞介導(dǎo)有效的免疫細(xì)胞核酸轉(zhuǎn)染。另一項(xiàng)研究表明，通過利用絲素蛋白與抗尿路感染疫苗之間的較強(qiáng)靜電相互作用，所制備的絲素蛋白納米顆粒可作為有效的抗原貯庫(kù)，將抗原緩慢地傳遞給抗原遞呈細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)至少28 天的抗原釋放[60]。絲素蛋白納米粒的常見制備方法及其主要特點(diǎn)見表2。

表2 絲素蛋白納米粒的制備方法及主要特點(diǎn)[62]

5 其他劑型

目前，大多數(shù)載藥微針仍存在成型技術(shù)復(fù)雜、制造成本高、載藥量低、釋藥量少、微針易斷裂、其殘留物可能造成皮膚過敏或炎癥等缺點(diǎn)，開發(fā)具有高機(jī)械強(qiáng)度、低免疫原性和良好釋藥能力的絲素蛋白微針有望彌補(bǔ)這些不足[61]。殷祝平等[61]通過澆鑄法成功制備了含辣椒素的可溶脹干凝膠絲素蛋白微針，具有良好地突破皮膚角質(zhì)層的能力（刺破皮膚的深度在200～250 μm），釋藥量大且使用時(shí)不易斷裂。當(dāng)乙二醇甲醚與絲素蛋白的用量比為1∶10 時(shí)，絲素微針以Silk Ⅰ結(jié)晶為主，給藥后非結(jié)晶區(qū)發(fā)生一定程度的溶脹，但少量的結(jié)晶區(qū)抑制其進(jìn)一步無(wú)限溶脹，使微針溶脹但不溶解，可以減少異物致敏皮膚的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，溶脹后的絲素蛋白鏈間空隙增大，形成藥物釋放的孔道，藥物控釋性能良好。

脂質(zhì)體因具有良好的生物相容性、生物可降解性和促進(jìn)藥物吸收等優(yōu)點(diǎn)，是眼內(nèi)給藥的理想劑型之一，在脂質(zhì)體中添加絲素蛋白組分，可以提高其對(duì)角膜組織的黏附性，更好地延長(zhǎng)了藥物與角膜的接觸時(shí)間。Dong Y 等[63]通過冷凍干燥法制備了包載布洛芬的眼用絲素蛋白脂質(zhì)體，體外角膜滲透實(shí)驗(yàn)顯示，制劑中的絲素蛋白成分能夠增加對(duì)眼部細(xì)胞的黏附和促進(jìn)細(xì)胞攝取。通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)體中絲素蛋白的濃度，所載藥物布洛芬的釋放速率可較布洛芬溶液降低50%以上，并可持續(xù)釋放至少24 h，與角膜細(xì)胞的生物相容性好。

近年來(lái)，將絲素蛋白用于肺部藥物遞送方面的研究也開始受到研究者的青睞。干粉吸入劑（dry powder inhalation，DPI）又稱吸入粉霧劑，是指固體微粉化的原料藥與適宜輔料混合后，以膠囊、泡囊或多劑量貯庫(kù)形式，采用特制的干粉吸入裝置，由患者主動(dòng)吸入或者借助適宜的吸入泵裝置噴出霧化藥粉至肺部的制劑。由于DPI 具有吸入效率高、易于攜帶和使用、無(wú)拋射劑、載藥量高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具潛力的人肺部給藥劑型。Kim SY 等[49]發(fā)展了一款可生物激發(fā)的順鉑-絲素蛋白DPI 處方，具有與市售的DPI 產(chǎn)品相當(dāng)?shù)牧己梦胩匦?，并在人肺上皮?xì)胞系細(xì)胞模型上展現(xiàn)出增強(qiáng)的腫瘤殺傷效果。該研究還發(fā)現(xiàn)，在交聯(lián)劑京尼平的作用下，交聯(lián)型的絲素蛋白DPI 處方能夠更有效地釋放順鉑。在2019 年，Liu C 等[64]的研究首次報(bào)道了由甘露醇-絲素蛋白二元微粒體系構(gòu)成的新型環(huán)丙沙星干粉吸入劑。該處方中的絲素蛋白可通過與環(huán)丙沙星間的靜電相互作用，顯著提高載藥量，并在噴霧干燥過程中形成疏松多孔的低密度結(jié)構(gòu)，提高藥物的霧化吸入和熱穩(wěn)定性，此外，處方中的甘露醇還具有增加肺黏膜表面的滲透壓、降低粘液粘度的作用，這一成果為非囊性纖維化支氣管擴(kuò)張癥的治療提供了新思路。

6 總結(jié)與展望

由于絲素蛋白具有可調(diào)控的晶體多態(tài)性、良好的生物可降解性、細(xì)胞黏附性、低免疫原性、易于化學(xué)修飾、與多種滅菌方法兼容性良好等特點(diǎn)，使其成為近年來(lái)備受關(guān)注的新型藥物遞送載體，在皮膚損傷修復(fù)膜劑、刺激響應(yīng)性原位凝膠劑、透皮微針、脂質(zhì)體和干粉吸入劑等方面都展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。除了在小分子藥物緩控釋制劑開發(fā)方面已取得的很好地研究成果，基于絲素蛋白的藥物遞送系統(tǒng)還具有良好的熱穩(wěn)定性，制備條件溫和，可與干擾素、人生長(zhǎng)激素、抗體等蛋白多肽類藥物之間存在可逆的非特異性吸附，降解后不會(huì)產(chǎn)生?；蠓肿拥乃嵝越到猱a(chǎn)物，經(jīng)化學(xué)改造后可實(shí)現(xiàn)靶向和可持續(xù)釋藥長(zhǎng)達(dá)數(shù)周至數(shù)月[27]等特性，正日漸成為生物醫(yī)藥領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，在胰島素、生長(zhǎng)因子、抗體、酶等蛋白多肽類藥物與核酸類藥物的遞送系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，以及提高疫苗、抗體、基因等生物制品在制備過程中的穩(wěn)定性[27]和半衰期[4，7，36]等方面，都展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。絲素蛋白相關(guān)產(chǎn)品如Seri?Surgical Scaffold、Surusil?、SofsilkTM 和SickVoice?的上市，標(biāo)志著絲素蛋白作為近年來(lái)備受關(guān)注的新型醫(yī)用高分子材料，已經(jīng)從基礎(chǔ)研究走向臨床應(yīng)用。然而，以絲素蛋白作為藥物遞送載體的臨床研究還處于起步階段，在推進(jìn)其臨床轉(zhuǎn)化的過程中仍存在一些亟待解決的問題：例如，如何通過把控絲素蛋白加工過程中的關(guān)鍵制劑參數(shù)，實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化大生產(chǎn)；如何完善絲素蛋白的不同劑型在人體內(nèi)的代謝過程研究和制劑安全性評(píng)價(jià)等。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和完善，在化學(xué)、生物、材料和藥學(xué)等各領(lǐng)域?qū)＜业膮f(xié)同合作下，絲素蛋白作為藥物遞送載體將展現(xiàn)出更大的潛力，在臨床中的應(yīng)用也將日益廣泛。