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1、,targeted drug delivery system（TDDS）,第二十章 靶向制剂,第十六章 靶向制剂,1,PPT课件,CONTENTS,2,PPT课件,第一节 概述,靶向给药系统 (target-oriented drug delivery system,简称TODDS)又称靶向制剂,指借助载体、配体或抗体将药物通过局部给药、胃肠道或全身血液循环而选择性地浓集定位于靶组织、靶器官、靶细胞或细胞内结构的给药系统.,载体将药物通过局部给药或全身血液循环而选择性地浓集于靶组织、靶器官、靶细胞或者细胞内结构的制剂。,利用人体生物学特性，如pH梯度(口服制剂的结肠靶向) 、毛细血管直径差异、
2、免疫防卫系统、特殊酶降解、受体反应、病变部位的特殊化学环境(如：pH值) 和一些物理手段(如：磁场) 。,3,PPT课件,靶向到达的部位分为三级： 一级指到达靶组织或靶器官 二级指到达细胞（如肿瘤细胞而 不是正常细胞，肝细胞而不是Kupffer细胞） 三级指到达细胞内的特定部位,靶向传递机理-靶向制剂分为三类： 被动靶向制剂 主动靶向制剂 物理化学靶向制剂,TDDS,4,PPT课件,1.被动靶向,通过正常的生理过程运送至肝、脾、肺等器官与主动靶向制剂最大的区别在于表面未修饰特异性配体、抗体等，因此修饰PEG等“隐形”分子也属于被动靶向,将药物包裹或镶嵌入各种类型的微粒中，利用机体内不同器官、组
3、织或网状内皮系统对不同大小微粒的截留或吞噬作用，将药物输送到靶部位的方法。,5,PPT课件,2 主动靶向是指表面经修饰后的药物微粒给药系统，不被单核吞噬系统识别其上连接有特殊的配体、单克隆抗体；使其能够与靶细胞的受体结合；,PEG化,6,PPT课件,主动靶向制剂与细胞膜受体的结合,凝聚素：能与细胞表面特殊糖蛋白、糖脂的寡糖结构结合的天然蛋白麦胎凝集素（WGA）:在小麦胚中分离得到的凝集素，对N-乙酰氨基(-D-)葡萄糖/唾液酸专一。每个分子由2个亚基组成，每个亚基含有4个结构域和2个糖结合位点。,凝集素最大的特点在于它们能识别糖蛋白和糖肽中，特别是细胞膜中复杂的碳水化合物结构，即细胞膜表面的碳
4、脂化合物决定簇。一种凝集素具有对某一种特异性糖基专一性结合的能力，如刀豆素与D吡喃糖基甘露糖（DMannopyranosy）结合；麦芽素与N乙酰糖胺（Nacetyl glucosamine）结合。,7,PPT课件,3.物理化学靶向,磁导向制剂应用磁性材料制备，在体外磁场的引导下定位于特定靶区；热敏感制剂热敏感载体制成在局部热疗作用下释放药物；pH敏感制剂 pH敏感型载体制备使药物在特定pH靶区内释药；栓塞制剂可以阻断靶区的血供和营养，起到栓塞和靶向化疗的双重作用.,是用某些物理化学方法将药物传输到特定部位而达到靶向；,8,PPT课件,附：靶向制剂的载体,大分子连接物(macromolecula
5、r conjugates),微粒给药系统Microparticles systems,脂质体liposomes,聚合物纳米粒polymeric nanoparticle,聚合物胶束block copolymer micelle,树状大分子dendrimer,9,PPT课件,大分子连接物,大分子连接物(macromolecular conjugates)是指药物与大分子载体共价连接。常用的大分子载体包括合成聚合物及内源性蛋白如人血清白蛋白、单抗等。药物与大分子载体的共价连接应能控制药物释放。,10,PPT课件,微粒给药系统,微粒给药系统为分子组装体，药物分子包裹在载体内，通常在微粒核心。和大分子
6、连接物相比，微粒给药系统可使药物与周围环境分离，保护药物避免酶的降解。由于不需共价连接，因此一种药物载体可装载不同种类的药物，并且较大分子连接物有更高的载药量。,11,PPT课件,脂质体（liposomes）是将药物包封于类脂质双分子层内形成的微型泡囊。,嵌段共聚物胶团是球形、纳米化的两亲性共聚物的超分子装载体，粒径10100 nm。胶团中心可包裹疏水药物，其亲水性外壳可使胶团分散于水中,聚合物纳米粒（polymeric nanoparticle）由各种生物相容性聚合物（biocompatible polymers）制成，粒径在101000 nm。药物被包裹在载体膜内称为纳米囊，药物分散在载体
7、基质中称为纳米球。,12,PPT课件,第二节 被动靶向原理,一、 循环系统基本生理二、 被动靶向原理三、 隐形原理,Liposomes,Microspheres,Micro-emulsions,Nanoparticles,13,PPT课件,一、循环系统生理,体循环,血液循环对分布影响：1.血流速度： 血流量大，血液循环好的器官，分布少 脑、肝、肾是循环较快的器官，肌肉皮肤中等，脂肪结缔较慢2.毛细血管通透性：（管壁的类脂屏障和微孔） 肝窦的毛细血管壁上有很多微孔，微粒易通过 脑和脊髓毛细血管壁致密，细胞间隙少，形成血脑屏障，所以即使血流速度快，普通纳米粒无法富集于脑,1.直径及通透性均大于毛细
8、血管（大分子易进入），因此其与蛋白质回收，脂肪运输等重要功能2.存在防淋巴液倒流的瓣膜,14,PPT课件,EPR效应 Enhanced permeability and retention,肿瘤自生血管血管壁间隙较宽，结构完整性差淋巴回流功能并不完善,15,PPT课件,细胞摄取,脂质体膜中的磷脂与细胞膜的组成成分相似，和产生完全混合作用，进而使脂质体中的药物完全释放进入胞浆,细胞依靠细胞表面的受体特异性的摄取细胞外蛋白、激素或其他物质,细胞摄取,1m颗粒,吞噬,受体介导,吞饮,融合,内吞,质膜的形变运动将细胞外的物质转运到细胞内的过程，通过形成内吞体，在溶酶体的作用下释放药物,从外界获取物质及
9、液体形成吞饮小泡，最终和溶酶体结合结合后内部物质水解或分解,网格蛋白,16,PPT课件,二、被动靶向原理,静注后 被巨噬细胞摄取通过正常生理过程运送至肝脾等器官,微粒系统在体内的分布首先由其粒径大小决定，微粒较大时，通常通过机械栓赛作用被分不到相应部位。,7 m,7 m,肺最小毛细血管截留,肝、脾吞噬细胞摄取,200400 nm,100200 nm,集中于肝，最终到达kupffer细胞溶酶体中,被巨噬细胞吞噬，在血液中清除,50100 nm,进入肝实质细胞,50 nm,通过肝内皮细胞或淋巴进入脾骨髓中,17,PPT课件,微粒表面性质：单核吞噬细胞系统对微粒的识别和摄取主要通过微粒表面的调理素和
10、吞噬细胞上的受体完成，而微粒表面性质决定了吸附调理素的成分和程度，进而决定了吞噬途径,微粒表面： 亲水性=不易被调理素调理=血液中长循环 疏水性（如吸附了免疫球蛋白）=易被吞噬从血肿清除 带负电=肝的单核巨噬细胞系统吞噬滞留于肝 带正电=截留于肺,18,PPT课件,三、隐性化原理,避免被单核-巨噬细胞吞噬,将聚乙二醇以共价结合的方式引入微粒表面,19,PPT课件,主动靶向,修饰药物载体,前药,抗体介导,配体介导,裂解所需酶仅靶部位特有改变原药物极性或大小修饰分子与靶部位特有的亲和性,第三节 主动靶向制剂,20,PPT课件,（一）免疫脂质体定义：表面链接抗体的脂质体一代：连有单抗二代：含有PEG
11、 长循环三代：抗体连接于长效脂质体表面聚合物（PEG）链末端,基于抗体的主动靶向原理,PEG链,链接抗体,21,PPT课件,（二）免疫纳米粒,单抗分子 适宜功能的基团的纳米粒,共价吸附：静电、疏水相互作用 可逆、不稳定共价偶联：需要纳米粒表面有适合的偶联基团 不可逆 稳定性重现性好 常用化学偶联物：EDC,结合方法如图所示，使用水溶性碳二亚胺（EDC）活化纳米球表面的羧基，使其与蛋白表面氨基形成酰胺键。但羧基载体难以固定等电点较低的蛋白分子，在反应条件下，低等电点蛋白分子与载体都带有负电荷，难以相互靠近。在羧基球的基础上，通过接枝带有伯氨基的分子，将羧基载体改性为氨基载体。用相似的方法，活化蛋
12、白分子上的羧基，再同载体表面氨基形成酰胺键，或使用氨基间交联的方式，实现抗体/抗原分子的固定。,22,PPT课件,（三）免疫微球 免疫磁性微球,标记分离细胞做诊断和治疗,23,PPT课件,KADCYLA 曲妥珠单抗与微管抑制剂DM1偶联而成,（四）免疫复合物 抗体间接或直接与药物连接,化疗药物DM1,曲妥单抗,24,PPT课件,二 受体介导的主动靶向制剂,受体和其配体的结合具有高特异性、高选择性、饱和性、亲合力强和生物效应明显等特点,利用配体为药物或放射性核素的载体,通过受体介导作用,增加病灶局部药物浓度,提高疗效,降低毒副作用,达到靶向治疗目的。目前研究较多的有叶酸受体、去唾液酸糖蛋白受体、
13、表皮生长因子受体、胰岛素受体、转铁蛋白受体、凝集素受体以及小分子蛋白多肽受体等常用受体的特性以及作为靶向药物载体的国内外应用。,Medina S H, Tiruchinapally G, Chevliakov M V, et al. Targeting hepatic cancer cells with pegylated dendrimers displaying N-acetylgalactosamine and SP94 peptide ligandsJ. Advanced Healthcare Materials, 2013, 2(10):1337.,配体修饰的粒子与细胞表面受体结合,
14、25,PPT课件,第四节 物理靶向制剂,26,PPT课件,一、磁性靶向制剂,将磁性物质包裹于载体微粒中，在体外磁场作用下，使载药微粒在体内定向移动、定向浓集，从而富集于病变部位发挥疗效,常用磁性物质：FeOFe2O3（Fe3O4）磁粉或磁流体,磁性物质为黑色胶体溶液，粒径215nm，亦称磁流体,27,PPT课件,磁性微球,一步法制备：成球前加入磁性物质，成球时将磁性物质包裹eg.磁性明胶微球：将超细磁流体分散于明胶溶液，成乳后甲醛交联固化,两步制备法：先制成微球再磁化eg.多孔聚苯乙烯微球：微球硝化后，用硫酸铁将微球磁化，并偶联单克隆抗体，,28,PPT课件,磁性纳米粒,将磁性物质包载于纳米粒
15、中，形成磁性纳米粒优点： 1.磁场作用下更有效地避免巨噬细胞的吞噬2.可以作为实体瘤的显像剂 3.在磁场部位超向聚集，在微血管中形成栓塞阻 断肿瘤供血，而在非磁区无此效应,29,PPT课件,二、栓塞靶向制剂,通过动脉插入的导管将栓塞物运送到靶组织或器官，通过阻断靶区的供血和营养，使靶区肿瘤细胞坏死,栓塞微球、栓塞复乳栓塞、靶向化疗双作用,30,PPT课件,三、热敏靶向制剂,通过外界热源对靶区进行加热，使靶区温度稍高于周围未加热区，实现载体中药物在靶区释放的一类制剂。,热敏脂质体,31,PPT课件,相转变温度,当升高温度时，脂质体双分子层中的疏水链可从有序排列变为无序排列，从而引起脂质膜物理性质
16、的一系列变化，膜从胶晶态变为液晶态，厚度减小、流动性增加，造成药物释放,转变温度取决于磷脂,酰基侧链越长，T越高脂肪酸不饱和度增加，T越低磷脂纯度越高，T越窄,DPPC T=41摄氏度,不同比例混合可制备具有不同相转变温度的热面脂质体,DSPC T=55摄氏度,32,PPT课件,也可将碳酸氢铵包载于脂质体内水相，当温度高于40摄氏度时，碳酸氢铵分解生成氨气和二氧化碳使脂质双分子层破裂,Gao W, Hu C M, Fang R H, et al. Liposome-like Nanostructures for Drug Delivery.J. Journal of Materials Che
17、mistry B Materials for Biology & Medicine, 2011, 1(48):6569-6585.,33,PPT课件,四、pH敏感靶向脂质体,疾病状态会改变病理组织的pH,实体瘤细胞外pH6.5低于生理pH7.4溶酶体囊泡内pH明显低于细胞质pH消化道不同部位pH不同,H敏感脂质体 含有pH敏感基团的脂质制备而成，在低pH时脂肪酸羟基质子化引起六角向形成，导致膜融合而达到细胞内靶向和控制药物释放的功能,Fan Y, Chen C, Huang Y, et al. Study of the pH-sensitive mechanism of tumor-targe
18、ting liposomes.J. Colloids & Surfaces B Biointerfaces, 2016, 151:19.,34,PPT课件,二油酰磷脂酰乙醇胺（DOPE）,二油酸磷脂酰乙醇胺(DOPE)分散于水中可形成反六角相结构(磷脂头基朝内、碳链朝外)，但在pH中性时加人胆固醇半琥珀酸酯、其酸性基团可增加磷脂分子间斥力、形成脂质体双层膜结构在酸性条件下，胆固醇半琥珀酸羧基质子化、磷脂分子间斥力消失，DOPE转相形成反六角相结构，释放药物，实现pH敏感递药。,Monteiro L O, Lopes S C, Barros A L, et al. Phase behavior
19、of dioleyphosphatidylethanolamine molecules in the presence of components of pH-sensitive liposomes and paclitaxel.J. Colloids & Surfaces B Biointerfaces, 2016, 144:276-283.,35,PPT课件,H敏感型结肠定位给药系统,结肠部位pH较高，利用某些在pH较高时溶解的材料作为载体，即可实现结肠定位。材料：丙烯酸树脂（Eudragit L、RS、S等） 醋酸纤维素钛酸酯 羟丙甲纤维素钛酸酯,36,PPT课件,靶向超声微泡（Ultr
20、a Contrast Agent，UCA）,又称超声显影剂，可载药，被动靶向或主动靶向均可 静注 超声显影监控 振破微泡释放药物,附：实际应用,37,PPT课件,脂质体（liposomes） 将药物包封于类脂质双分子层内而形成的微型囊泡,肿瘤靶向阿霉素脂质体,38,PPT课件,合成磷脂制备PEG包覆长循环脂质体,Doxil,阿霉素（Doxorubicin） 治疗卵巢癌一线用药之一，具有骨髓毒性，心脏毒性,Myocet,蛋黄卵磷脂为膜材空白脂质体+Buffer+药物冻干粉现用现配,39,PPT课件,第五节 靶向性评价,一、体内分布,40,PPT课件,式中，AUCi 由浓度-时间曲线求得的第i个组
21、织/细胞/细胞器的药时曲线下面积；下标p和s分别表示靶向制剂和对照的普通溶液制剂。Re大于1表示药物制剂在该器官或组织有靶向性，Re越大表示靶向性越好；Re等于或小于1表示无靶向性。,Re = (AUCi)p / (AUCi)s,1.相对摄取率 Re,二、评价指标,41,PPT课件,2.靶向效率 Te,Te = AUCT / AUCNT,式中， AUCT-靶器官或者组织的药时曲线下面积； AUCNT-非靶器官或者组织的药时曲线下面积 Te表示药物制剂对靶器官的选择性。Te值大于1表示药物制剂对靶器官比某非靶器官有选择性，Te值越大，选择性越强；药物制剂的te值与药物溶液的Te值相比，表示药物制
22、剂靶向性增强的倍数。,42,PPT课件,3.综合靶向效率,式中，T-综合靶向效率，表示某制剂相当于所有非靶组织对靶组织的选择性。AUC-靶器官或者组织的药量-时间曲线下面积 T-靶器官或者组织NT-非靶器官或者组织T值越大，靶向性越强。,43,PPT课件,4.峰浓度比Ce,Ce = (AUCmax)p / (AUCmax)s,式中，AUCmax峰浓度，每个组织或器官中的Ce值表示药物制剂改变药物分布的效果， Ce值越大，表示改变药物分布的效果越明显。,44,PPT课件,第六节 活体成像技术简介,分子影像学（molecular imaging） 应用影像学的方法，对活体状态下的生物过程进行细胞和
23、分子水平的定性和定量研究。可以长时间跟踪同一研究个体进行成像，避免了传统试验方法中个体差异的影响，也大大的降低了动物用量，节约实验成本,可见光成像,核素成像,核磁共振成像,计算机断层摄像,超声成像,45,PPT课件,可见光成像,生物发光：用荧光素酶基因标记细胞或DNA以表达荧光素酶当外源给予其底物荧光素，即可在几分钟内产生发光,荧光：银光报告基因：GFP，RFP，Cy5，Cy7利用荧光蛋白或染料产生的荧光就可以在体内形成荧光光源,46,PPT课件,图例是使用萤火虫荧光素酶标记4T1乳腺癌细胞建立的皮下肿瘤模型，通过IVIS成像系统长期监测肿瘤的生长情况，在肿瘤细胞皮下注射的当天即可灵敏的观测到
24、由5个被标记肿瘤细胞发出的光信,47,PPT课件,放射性核素主要通过放射性核素标记药物或载体，进入活体后，从体外检测放射性核素衰变放出的射线。,核素成像,SPECT（单光子发射计算机断层显像）：99mrTc为放射性核素半衰期较短发射的射线能量低副作用小,PET：（正电子发射计算机断层显像）11C，14N，15O，18F衰变发出正电子，正电子与体内电子发生中和反应放出两个方向相反，511KeV的光子,48,PPT课件,核磁共振成像,利用原子核在磁场内共振所产生的信号经重建成像的一种成像技术，同前两种成像手段相比，具有较高的分辨率和较低的敏感性,超声成像,利用超声声束扫描，通过对反射信号的接收、处理，以获得体内器官的图像。,CT成像,利用组织密度不同，对X射线的透过率不同而对活体成像的临床检测技术，常用于结构成像,49,PPT课件,
