摘要：盡管抗生素在早期取得了成功，但由于耐藥細菌的出現(xiàn)和傳播，目前對于細菌感染的治療仍然是全球最嚴峻的健康挑戰(zhàn)之一。改進現(xiàn)有的抗生素藥物傳遞系統(tǒng)是當下克服該問題的最有前途的研究策略之一。近年來，脂質體載藥系統(tǒng)因其獨特的性質而得到廣泛應用，可以有效提高炎癥部位抗生素的局部濃度，改善藥物生物學分布和藥代動力學特性，抑制細菌誘導耐藥性的產生，并有利于減小全身給藥劑量，降低藥物毒副作用。本文對脂質體作為抗生素載體的研究進展進行了綜述，并簡要介紹了脂質體作為抗生素載體的優(yōu)缺點，以期為抗生素脂質體的研究和發(fā)展提供參考。

關鍵詞：脂質體；抗生素；載體；抗生素耐藥性；靶向

中圖分類號：R964 文獻標志碼：A

Research progress of antibiotic liposome

Lu Yuxin and Chen Xuefan

（Green Pharmaceutical Collaborative Innovation Center， Zhejiang University of Technology， Hangzhou 310014）

Abstract Antibiotics are a key tool for preventing and treating bacterial infections， and despite their early success， the treatment of bacterial infections remains one of the world's greatest health challenges due to the emergence and spread of drug-resistant bacteria. Improving the existing antibiotic drug delivery system is one of the most promising research strategies to overcome this problem. In recent years， liposome drug delivery systems have been widely used due to their unique properties， which can effectively increase the local concentration of antibiotics at the site of inflammation， improve the biological distribution and pharmacokinetics of drugs， inhibit the generation of bacterial-induced drug resistance， and help to reduce the systemic dose of drugs and reduce toxic side effects of drugs. In this paper， the research progress of liposomes as antibiotic carriers was reviewed， and the advantages and disadvantages of liposomes as antibiotic carriers were briefly introduced in order to provide references for the research and development of antibiotic liposomes.

Key words Liposome; Antibiotic; Carrier; Antimicrobial resistance; Targeting

自20世紀40年代青霉素問世以來，抗生素成為治療細菌感染不可缺少的藥物。然而，近幾十年來，抗生素在臨床、農業(yè)和動物生產環(huán)境中被過度使用，大量耐藥細菌隨之出現(xiàn)，最終抗生素耐藥性導致了全球健康問題的加劇，成為了21世紀全球公共衛(wèi)生面臨的最大威脅之一[1]。然而新的抗生素、生物制劑或輔助療法的研究和開發(fā)是一個費時的過程，無法跟上日益增長的耐藥率。因此，研究者把目光轉向利用制劑學手段，將已上市批準的抗生素與脂質體結合起來，通過改進現(xiàn)有抗生素的體內行為，進一步改善其抗菌效果[2]。脂質體在20世紀70年代作為藥物載體被引入制劑處方，是一種很有前途的多功能藥物囊泡，具有良好的生物相容性和可修飾性，其作為抗生素載體能降低藥物毒性、改善藥物生物學分布和藥代動力學特性，并能延緩或避免細菌耐藥和降低毒副作用[3-4]。本文將對近年來脂質體作為抗生素載體的研究進行綜述，為抗生素脂質體的研究和發(fā)展提供參考。

1 脂質體概述

1.1 脂質體的簡介

脂質體是一種自組裝的磷脂質藥物囊泡，由一個或多個磷脂雙分子層圍繞水腔室或單元組成的小球形囊泡[5]。脂質體最初是于1965年由英國學者Bangham和Standish發(fā)起的[6]，并于20世紀70年代，Gregoriadis等[7]首先將脂質體作為藥物載體應用。此后，脂質體作為小分子藥物、蛋白質、核酸和顯像劑的遞送載體被廣泛研究[8]。不同的給藥途徑，如腸外給藥、肺給藥、口服給藥、經皮給藥、眼給藥和鼻給藥，已經被開發(fā)出來，以提高治療效果和患者的依從性[9-10]。此外，脂質體在食品[11]、化妝品[12]等領域也得到了廣泛的應用。

脂質體作為藥物載體，可以保護被包被物質不被生理降解、提高藥物穩(wěn)定性、延長藥物半衰期、具有良好的生物相容性和安全性等特性[13]。此外，脂質體可以通過被動或主動靶向選擇性地將藥物遞送到病變部位，從而減少全身副作用，提高最大耐受劑量，提高治療效果[14]。目前，國內外已有數(shù)個脂質體產品上市（表1～2），這些脂質體產品除主要集中于腫瘤治療外也涉及感染、麻醉、疫苗、肺部疾病和光動力治療等領域，劑型主要為無菌混懸液和凍干粉，給藥途徑包括靜脈輸注、肌內和鞘內注射、硬膜外給藥、局部浸潤和口服吸入等[15]。其中，美國藥品監(jiān)督管理局（FDA）和歐洲藥品管理局（EMA）批準上市的抗生素脂質體有柔紅霉素脂質體、鹽酸阿霉素脂質體和硫酸阿米卡星脂質體等，中國國家藥品監(jiān)督管理局批準上市的抗生素脂質體有鹽酸多柔比星脂質體和鹽酸米托蒽醌脂質體。

1.2 脂質體的結構和性質

脂質體的結構是單層或多層球形囊泡，由一個或多個同心彎曲脂質雙層膜和膽固醇組成[5]，它們的尺寸范圍從二十納米到幾微米，根據其結構中的雙層磷脂膜層數(shù)可分為單室脂質體（ULV）、多室脂質體（MLV）和多囊脂質體（MVL）（圖1）。根據顆粒大小，ULV可進一步分為小單室脂質體（SUV，粒徑約20～80 nm）、大單室脂質體（LUV，粒徑在0.1～l μm），目前的商業(yè)產品多為SUV；MLV是由多層雙分子層組成的泡囊，粒徑在1～5 μm之間，與MLV不同，MVL包括數(shù)百個由單層脂質膜包圍的非同心水室，并呈現(xiàn)蜂窩狀結構[16]，粒徑在10 μm以上。

脂質體的特征取決于其磷脂組成、粒徑、片層數(shù)、內/外水相、雙分子層的電荷（陰離子、陽離子或中性）和聚合物或配體的表面功能化。這些特性會影響它們在體內外的穩(wěn)定性和生物學性能[17]，其中電荷和磷脂組成成分是特別重要的特征，它們決定著脂質體膜的流動性和穩(wěn)定性，并影響脂質體—細菌的相互作用[18]。此外，配體的表面功能化是將脂質體提升為潛在的破壞性抗菌療法的一個基本特征，如聚合物（如聚乙二醇化脂質體）和分子（如抗體、蛋白質/多肽和碳水化合物）用于特異性靶向脂質體，在高效遞送和治療效果中發(fā)揮著重要作用[19]。

1.3 " "脂質體的制備

脂質體的制備方法分為被動載藥法和主動載藥法，其中被動載藥法包括：薄膜水合法、冷凍干燥法、超聲分散法、注入法、復乳法、反向蒸發(fā)法、超臨界法等；主動載藥法為pH值梯度法、硫酸銨梯度法、醋酸鈣梯度法等。不同方法的優(yōu)缺點如下。

1.3.1 薄膜水合法

該方法通過去除有機溶劑，在圓底燒瓶中形成薄的脂質膜，加入分散介質并攪拌，形成非均質脂質體[20]，該方法設備簡單、較為成熟，適用于制備粒徑在1～5 μm的多層脂質體，但該方法制備出來的脂質體粒徑大小很不均勻，且制備過程中使用了氯仿和甲醇等有機試劑，會導致有機溶劑殘留從而造成潛在毒性等問題?，F(xiàn)常與其他制備方法相結合，如薄膜-均質法、薄膜-擠壓法、薄膜-超聲法等。

1.3.2 注入法

注入法是將磷脂和膽固醇溶解在乙醇或乙醚中制成有機相，在磁力攪拌下將有機相注入一定體積的水相中，當有機溶劑和水相接觸時脂質體因其避水作用而自發(fā)形成，最后通過旋轉蒸發(fā)去除脂質體中的有機溶劑[21]。該法的優(yōu)點在于不需要通過超聲或高壓均質就能制備粒徑很小的脂質體，通常用于制備30～200 nm的單層脂質體，但其除去有機溶劑的溫度較高，不適用于對熱敏感的藥物[22]，且制備過程中使用多種有機溶劑也存在溶劑殘留等問題。

1.3.3 冷凍干燥法

此法的特點是制備的脂質體粒徑較小，通常小于200 nm，且產品為粉末狀物質，穩(wěn)定性好，易于滅菌和貯存，因此常與其他制備方法合用以增加脂質體制劑的穩(wěn)定性。但冷凍干燥法成本高、脂質體復水化后粒徑分布不夠均勻[23]。

1.3.4 復乳法

復乳法是制備多囊脂質體的常用方法，適用于制備5～50 μm的多囊脂質體，適合包封大分子水溶性藥物，但該方法的包封率低。Tomoko等[24]研究發(fā)現(xiàn)，乳化過程和有機溶劑的去除過程中，溫度對脂質體的粒徑有比較大的影響，較低的溫度有利于減小脂質體的粒徑，通過控制溫度可以制得粒徑為400 nm，包封率達到90%的脂質體。

1.3.5 超臨界法

與傳統(tǒng)方法不同，超臨界法可以實現(xiàn)快速和簡單的一步制備過程，并更好地控制所產生的脂質體的物理化學性質。此外，考慮到超臨界流體的性質，有機溶劑的使用可以減少或完全避免。該方法應用廣泛、粒徑均一、步驟簡單、包封率高、穩(wěn)定性強，適用于工業(yè)《藥品生產質量管理規(guī)范》 （GMP）工藝，但技術條件要求苛刻[25]。

1.3.6 逆相蒸發(fā)法

逆相蒸發(fā)法制備的脂質體內水相體積大，適合包裹水溶性的大分子活性物質，如蛋白質、抗生素、核酸，但包封的物質接觸有機溶劑，會導致蛋白質變性。逆相蒸發(fā)法的包封率明顯高于薄膜分散-超聲法，而逆相蒸發(fā)法制備所得脂質體的粒徑比薄膜分散-超聲法制備脂質體的粒徑大，因此逆相蒸發(fā)法更適合水溶性藥物[26]。

1.3.7 主動載藥法

適用于水溶性、兩親性藥物的包裹，包封率高。但操作過程煩瑣，需透析除鹽等步驟。硫酸銨梯度法與pH梯度法相比無須緩沖液或pH滴定，操作簡便，內水相只在短時間內呈較低pH，有利于脂質體的穩(wěn)定性[27]。有研究表明[28-29]，分別采用pH梯度法與硫酸銨梯度法，以相同的脂質及組成制備多柔比星脂質體，后法所得脂質體的穩(wěn)定性高于前者，前法所得脂質體在貯存期間易滲漏。

2 脂質體作為抗生素載體的優(yōu)勢

脂質體作為抗生素載體，能顯著改善藥物在組織內的分布，有效提高抗炎部位抗生素的局部濃度，并抑制細菌誘導耐藥性的產生，也可以克服細菌的部分耐藥性，有利于減少全身給藥劑量，降低毒副作用；此外，脂質體可以被生物降解，無體內殘留風險，是經典的抗生素藥物遞送載體之一[30]。與普通化學藥物相比，抗生素類脂質體藥物制劑還有以下方面的優(yōu)勢。

2.1 穩(wěn)定性

2.1.1 控制抗生素的持續(xù)釋放

一些研究表明[31]，對于一些具有濃度依賴性活性的藥物，例如氟喹諾酮類藥物和氨基糖苷類藥物等，需要使用較高劑量的抗生素才能有效地清除和防止耐藥菌株的選擇。因此，當使用游離藥物時，為了保持抗生素濃度高于細菌最低抑制濃度（MIC），高劑量和重復給藥是必不可少的[32]，而高濃度抗生素的使用受到抗生素劑量依賴性毒性作用的限制，這使得抗生素治療劑量的管理成為臨床挑戰(zhàn)。

在抗生素中加入脂質體可調節(jié)被包裹抗生素的釋放。根據脂質體的組成和特定刺激因素（如pH值或熱量）的存在，脂質體可被設計成以可控的方式分解并隨后釋放包裹的藥物[33]?？股氐某掷m(xù)釋放能夠維持高于MIC濃度水平，卻不會產生二次毒性，因此對抗生素耐藥菌株非常有效，其在感染部位的循環(huán)過程中會持續(xù)一段時間，從而降低給藥頻率以及全身毒性[34]。

2.1.2 延長血漿循環(huán)時間

對于一些殺菌活性較慢的抗生素，如β-內酰胺類和萬古霉素，它們的抗菌作用具有高度的時間依賴性。此外，β-內酰胺類抗生素還具有與血清蛋白結合的特性，可影響血漿中游離抗生素濃度，降低抗菌活性[35]。因此，為了保持抗生素的血藥濃度在治療水平，需要頻繁給藥。

在脂質體中包裹抗生素可以有效增加藥物在體內循環(huán)時間，在不需要重復給藥或高劑量給藥濃度的情況下獲得更好的抗菌效果，此外，還可以防止不必要的酶降解和化學或免疫失活[36]。Swenson等[37]研究表明，通過控制脂質體的物理化學性質，如粒徑大小和表面電荷等，可以增加脂質體的體循環(huán)時間，中性和小尺寸脂質體具有較長的循環(huán)半衰期。此外，一些含有天然或合成磷脂的脂質體可被單核吞噬系統(tǒng)（MPS）高度全身清除[38-39]，為了避免MPS的吸收，可以用生物相容性親水聚合物如聚乙二醇（PGE）包裹藥物，以提高脂質體的穩(wěn)定性，減少與血漿蛋白的相互作用和巨噬細胞的識別，增加了血液循環(huán)時間。Muppidi等[40]的研究表明，與游離萬古霉素和非PGE化制劑相比，PGE化萬古霉素脂質體顯著延長了血液循環(huán)時間，并增加了肺、肝和脾的沉積，減少了腎組織中的積累，在提高治療MRSA肺炎療效的同時降低了腎毒性風險。

2.2 對感染部位具有特定的靶向性

脂質體以靜脈方式給藥時，能選擇性地集中于網狀內皮系統(tǒng)，定向到特定部位，如選擇性組織、器官或致病菌，這是脂質體作為抗生素輸送載體最大特征之一[41]。對于特定類型的感染，如呼吸道感染，可以設計脂質體氣霧劑進行抗菌治療，特別是對肺透性差的抗生素，如β-內酰胺類、黏菌素、氨基糖苷類和糖肽。阿米卡星脂質體吸入混懸液Arikayce是由Insmed公司開發(fā)的，專門用于治療成人肺部分枝桿菌復合體（MAC）疾病，該公司采用了LamiraTM霧化系統(tǒng)將阿米卡星通過霧化直接遞送至肺部，使其被感染了非結核分枝桿菌的肺巨噬細胞所吸收，這樣可以減少在其他部位的分布，從而降低毒性[42]。Wang等[43]為了提高多重耐藥菌（MDR）引起的肺部感染的治療效果，開發(fā)了一種結合黏菌素和環(huán)丙沙星的干粉吸入型脂質體配方，并在體外對臨床分離的銅綠假單胞菌進行了測試，結果表明使用兩種抗生素對MDR感染具有協(xié)同效應。此外，當感染部位不能直接給藥時，可以設計脂質體制劑以非特異性或特異性方法靶向治療感染。為了實現(xiàn)特定的相互作用，脂質體在其表面與靶向配體偶聯(lián)，如蛋白質、適體或抗體，這些配體可被靶細胞上的特定表面受體識別，從而實現(xiàn)脂質體配方的局部遞送[44]，這可以減少治療所需的總劑量，從而減少藥物在健康組織中的蓄積和劑量依賴性毒性的風險。Hajiahmadi等[45]研究了靶向萬古霉素包封脂質體局部給藥后的體內治療效果，其中溶血葡萄球菌在脂質體表面偶聯(lián)，用于特異性微生物靶向，使病原體固定化，破壞其細胞壁，并在細菌內釋放抗生素，研究發(fā)現(xiàn)在脂質體表面偶聯(lián)的溶血葡萄球菌蛋白比未偶聯(lián)的脂質體具有更高的結合率和細菌效應。Loureiro等[46]利用OX26Mab開發(fā)了靶向轉鐵蛋白受體的聚乙二醇化免疫脂質體，用于治療細菌性腦膜炎，研究發(fā)現(xiàn)功能化脂質體在體外豬腦毛細血管內皮細胞中被內化，并能在動物模型中到達大腦，研究證明了靶向脂質體穿過血腦屏障并將合并的抗菌藥物輸送到大腦的強大能力，從而提高了治療效果。

2.3 抑制細菌的部分耐藥性

由于脂質體結構和組成與細菌膜相似，因此脂質體能夠通過與細菌外膜發(fā)生融合，將抗生素釋放到細菌周質中，與游離形式的抗生素相比，抗生素負載脂質體后增強了抗菌活性，并破壞細菌的耐藥機制[47]。

Rukholm等[48]利用二棕櫚酰磷脂酰膽堿與膽固醇配方的脂質體遞送慶大霉素、妥布霉素至細菌感染部位，結果顯示該脂質體制劑可以與細菌外膜發(fā)生融合，對細胞內和細胞外革蘭陰性菌的抑制作用增強，對慶大霉素耐藥性發(fā)揮抑制作用。Nicolosi等[49]的研究表明，將萬古霉素包封在融合性脂質體中可以抑制革蘭陰性菌株的生長，而將游離抗生素或非融合性脂質體用于同一菌株時，則沒有觀察到這一效果。此外，包裹在脂質體中的抗生素能夠規(guī)避與酶水解相關的細菌耐藥性。Nacucchio等[50]研究發(fā)現(xiàn)，將哌拉西林包封在磷脂酰膽堿和膽固醇制備的脂質體中能夠保護抗生素不被葡萄球菌β-內酰胺酶水解，從而保留其抗菌活性。Mugabe等[51]研究發(fā)現(xiàn)，裝載氨基糖苷的脂質體可以成功治療銅綠假單胞菌耐藥臨床菌株引起的感染，暴露于抗生素脂質體的細菌比暴露于游離藥物的細菌顯示出更高的抗菌敏感性。

3 抗生素脂質體存在的問題

3.1 穩(wěn)定性差

抗生素脂質體的主要缺點是脂質囊泡的保質期較短，這主要受到脂質體物理和化學過程的制約。化學不穩(wěn)定性主要是由于酯鍵的水解或用于構建脂質體囊泡的脂質的不飽和?；湹难趸斐?，而天然來源的磷脂在其?；溕纤憩F(xiàn)出的結構多樣性也會導致脂質體穩(wěn)定性的差異[52]。因此，脂質體藥物在體外的穩(wěn)定性主要取決于脂質組成和儲存溫度，可以通過添加抗氧化劑成分或冷凍干燥以防止氧化，也可以在較低溫度下儲存脂質體抗生素以阻止其水解。脂質體物理穩(wěn)定性主要包括粒徑、粒度分布和包封藥物的泄漏等，物理穩(wěn)定性差會導致藥物的滲漏率增加[53]。脂質體的物理穩(wěn)定性可通過添加膽固醇、進一步增加脂質體膜材的穩(wěn)定性以及對脂質體表面進行修飾等方法來提高[54]。

3.2 包封率偏低

包封率對脂質體藥物的治療效用具有非常重要的影響，是評價脂質體藥物質量的最重要因素，脂質體只有在包封率達到一定要求，并在體外釋放藥物達藥物治療濃度時才能得到進一步應用。高劑量的脂質可能是有毒的，并且會影響脂質體藥物的藥代動力學。由于脂質體制劑中存在殘留的有毒有機溶劑，通常不適合一些采用有機溶劑的高效封裝方法。低包封率也會使藥物和脂質體膜材質量增加，從而大大增加藥品成本[55]。通過對脂質體制備工藝及處方進行優(yōu)化和篩選，在一定程度上可以提高抗生素脂質體的包封率。

3.3 其他

目前脂質體藥物的制備方法非常復雜和昂貴，難以應用到工業(yè)化生產中。一方面，有些制備方法僅適合進行實驗研究，所以工業(yè)化生產也是脂質體技術需迫切解決的問題。另一方面，脂質體抗生素制備的一個非常重要的因素是無菌性，由于脂質對高溫非常敏感，且很容易被氧化和水解，因此許多脂質體抗生素的滅菌程序不能涉及使用加熱、輻照或化學制劑[56]，熱殺菌只能考慮耐熱和親熱藥物，機械過濾僅適用于比細菌細胞更小的抗生素脂質體，而且仍然不能保證去除病毒顆粒[52]。

4 總結

近年來，由于抗生素耐藥性病原體的出現(xiàn)，現(xiàn)代醫(yī)學正面臨著治療細菌感染的重大挑戰(zhàn)。為解決這一問題，人們廣泛研究開發(fā)新的抗生素遞送策略以提高其抗菌效果，其中脂質體被認為是最有前途的藥物遞送系統(tǒng)之一。一方面，它們能夠改進藥物的藥代動力學和藥效學[57]；另一方面，它們也能夠保護被包裹的藥物免受過早的酶促和免疫失活[58]，并以有效和持續(xù)的方式將抗生素直接輸送至感染部位、組織或病原體，限制其分布到健康組織，并最大限度地減少可能的毒副作用[59]。此外，脂質體脂質雙分子層可能與細菌細胞膜直接相互作用或融合，增加細菌內的抗生素濃度，從而有助于改善抗生素的治療效果，脂質體包裹的抗生素已被證明可以克服某些微生物耐藥機制，如不滲透的外膜、外排機制和酶降解[57]。最后，需要更好地理解抗生素脂質體和細菌細胞之間的機制，從而進一步優(yōu)化這些抗生素傳遞系統(tǒng)。

參 考 文 獻

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