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1、脑靶向给药系统傅国强一、概述一、概述二、血脑屏障二、血脑屏障三、实现脑靶向给药的途径三、实现脑靶向给药的途径目录目录四、评价方法四、评价方法五、前景与展望五、前景与展望一、概述一、概述（一）、定义（一）、定义靶向给药系统靶向给药系统(targeting drug system),targeting drug system),系系指一类能使药物浓集定位于病变组织、器官、指一类能使药物浓集定位于病变组织、器官、细胞或细胞内结构的新型给药系统。细胞或细胞内结构的新型给药系统。脑靶向给药系统：靶部位脑部脑靶向给药系统：靶部位脑部/中枢神中枢神经系统经系统（二）、特点及优势（二）、特点及优势与其他制剂相
2、比：与其他制剂相比：l l靶向性，药物集中于靶区；靶向性，药物集中于靶区；l l减少用药剂量；减少用药剂量；l l提高疗效；提高疗效；l l减少药物的毒副作用减少药物的毒副作用 第一代常规制剂崩解度水平第一代常规制剂崩解度水平第二代肠溶制剂溶出度水平第二代肠溶制剂溶出度水平第三代缓控释制剂盐酸曲马多缓第三代缓控释制剂盐酸曲马多缓 释片释片 第四代靶向制剂如第四代靶向制剂如赫赛汀赫赛汀靶制剂靶制剂 罗氏第一个生物基因罗氏第一个生物基因 （三）、药物制剂发展历程（三）、药物制剂发展历程 二、血脑屏障二、血脑屏障（一（一)结构结构脑屏障：血脑屏障：血-脑屏障（脑屏障（BBBBBB）、）、血脑脊液血脑
3、脊液屏障、脑脊液脑屏障三部分构成。其中屏障、脑脊液脑屏障三部分构成。其中血血-脑屏障由致密的毛细血管内皮细胞及脑屏障由致密的毛细血管内皮细胞及其之间的紧密连接、基质和周细胞、星形其之间的紧密连接、基质和周细胞、星形胶质细胞及细胞外基质构成，所起的屏障胶质细胞及细胞外基质构成，所起的屏障作用最大。作用最大。血脑屏障模式图血脑屏障模式图a.a.血血-脑屏障；脑屏障；b.b.血血-脑脊液屏障；脑脊液屏障；c.c.脑脑脊液脊液-脑屏障脑屏障AS.AS.星状胶质细胞；星状胶质细胞；N.N.神经元；神经元；CSF.CSF.脑脑脊液脊液（二）血脑屏障的转运方式（二）血脑屏障的转运方式研究表明血脑屏障是相当稳
4、定的研究表明血脑屏障是相当稳定的,物质通物质通过屏障的能力和分子的大小、脂溶性、血浆过屏障的能力和分子的大小、脂溶性、血浆蛋白质结合程度、特定的载体转运系统等有蛋白质结合程度、特定的载体转运系统等有关。关。1.1.被动扩散方式自由出入；如：水、氧、被动扩散方式自由出入；如：水、氧、一氧化碳、碳酸氢根等一氧化碳、碳酸氢根等;2.2.以受体或载体介导转运入脑内；如多巴以受体或载体介导转运入脑内；如多巴胺、胺、5-5-羟色胺、左旋多巴等羟色胺、左旋多巴等;3.3.可通过血脑屏障内皮细胞间的紧密连可通过血脑屏障内皮细胞间的紧密连接进入脑内接进入脑内;如中药中的芳香类物质如中药中的芳香类物质,（薄荷、冰
5、片、麝香等）（薄荷、冰片、麝香等）4.4.通过神经传导进入脑内，如：某些病毒通过神经传导进入脑内，如：某些病毒和细菌和细菌三、实现脑靶向给药的途径三、实现脑靶向给药的途径（一）化学方法（一）化学方法通过改造药物分子的结构或制成前体药物。通过改造药物分子的结构或制成前体药物。1.1.药物的结构修饰药物的结构修饰药物穿透血药物穿透血-脑屏障的过程是一个与膜蛋白和脑屏障的过程是一个与膜蛋白和膜介质相互作用的过程，主要依赖于药物与细膜介质相互作用的过程，主要依赖于药物与细胞膜蛋白之间的静电作用和立体结构对应关系，胞膜蛋白之间的静电作用和立体结构对应关系，因此可通过建立分子立体空间结构，静电因此可通过建
6、立分子立体空间结构，静电 场与药物透过能力之间的构效方程，从场与药物透过能力之间的构效方程，从空间立体，亲脂性方面设计一些可透过空间立体，亲脂性方面设计一些可透过血血-脑屏障的中枢神经系统药物。脑屏障的中枢神经系统药物。2.2.化学传递系统化学传递系统化学传递系统（化学传递系统（CDSCDS）是一种输送药物透是一种输送药物透过生理屏障到达靶部位，再经机体内生过生理屏障到达靶部位，再经机体内生物转化释放药物的药物传递系统，其基物转化释放药物的药物传递系统，其基本结构是药物与配体的复合体，这种复本结构是药物与配体的复合体，这种复合体具有足够的亲脂性和一定的立体空合体具有足够的亲脂性和一定的立体空间
7、结构，能透过血间结构，能透过血-脑屏障，当转运入脑脑屏障，当转运入脑内后即发生离子化，不能再透过血内后即发生离子化，不能再透过血-脑屏脑屏障返回体循环，接着进一步反应释放出障返回体循环，接着进一步反应释放出活性药物和配体，达到脑内治疗目的。活性药物和配体，达到脑内治疗目的。1）对于一些亲水性的四噻唑类化合物可）对于一些亲水性的四噻唑类化合物可通过闭环反应键合到配体上。通过闭环反应键合到配体上。2）利用血）利用血-脑屏障上的转运受体作为化脑屏障上的转运受体作为化学药物的靶点。（氨基酸转运载体、低学药物的靶点。（氨基酸转运载体、低密度脂蛋白载体、胆汁素转运载体密度脂蛋白载体、胆汁素转运载体）（二）
8、鼻腔给药系统（二）鼻腔给药系统大量研究结果已证明低分子量的药物或多肽大量研究结果已证明低分子量的药物或多肽以鼻黏膜给药方式可进入中枢神经系统或脑以鼻黏膜给药方式可进入中枢神经系统或脑中各部分区域。药物通过嗅觉上皮细胞转运中各部分区域。药物通过嗅觉上皮细胞转运的方式主要有三种途径的方式主要有三种途径：(1(1）细胞内转运。）细胞内转运。（2 2）细胞侧转运。）细胞侧转运。（3 3）嗅觉神经转运。）嗅觉神经转运。研究鼻黏膜给药和静脉注射给药后大鼠研究鼻黏膜给药和静脉注射给药后大鼠脑中不同区域可卡因的分布情况。结果脑中不同区域可卡因的分布情况。结果发现，给药发现，给药2 2minmin后，鼻黏膜给药
9、组脑中后，鼻黏膜给药组脑中嗅球区和血浆的药浓曲线下面积之比显嗅球区和血浆的药浓曲线下面积之比显著大于静脉给药组，而且脑内嗅球区和著大于静脉给药组，而且脑内嗅球区和血浆中可卡因的浓度基本相同。血浆中可卡因的浓度基本相同。（三）联合用药开启血（三）联合用药开启血-脑屏障脑屏障合用一些渗透促进剂开启血脑屏合用一些渗透促进剂开启血脑屏障，使活性药物透过血脑屏障进入脑障，使活性药物透过血脑屏障进入脑内已成为脑靶向给药研究的热点。内已成为脑靶向给药研究的热点。3.13.1合用高渗性物质合用高渗性物质将尿素、甘露醇、阿拉伯糖、果糖、将尿素、甘露醇、阿拉伯糖、果糖、甘油等高渗溶液注入颈动脉内，使血甘油等高渗溶
10、液注入颈动脉内，使血-脑脑屏障内皮细胞发生紊乱，可暂时增加血屏障内皮细胞发生紊乱，可暂时增加血-脑屏障通透性，提高脑中药物的浓度，脑屏障通透性，提高脑中药物的浓度，达到治疗目的。达到治疗目的。3.23.2中药芳香类物质的合用中药芳香类物质的合用本草纲目记载薄荷、冰片、麝香本草纲目记载薄荷、冰片、麝香等中药芳香类物质具有等中药芳香类物质具有“芳香开窍，芳香开窍，引药上行引药上行”的功效。动物实验已证明的功效。动物实验已证明它们可提高血它们可提高血-脑屏障的通透性。脑屏障的通透性。如：大鼠灌服冰片后，能增加大鼠脑中庆大如：大鼠灌服冰片后，能增加大鼠脑中庆大霉素的浓度；冰片可延长大鼠体内的磺胺嘧霉素
11、的浓度；冰片可延长大鼠体内的磺胺嘧啶分布相半衰期，增加脑中磺胺嘧啶的浓度；啶分布相半衰期，增加脑中磺胺嘧啶的浓度；中药芳香开窍剂对急性脑血管病意识障碍的中药芳香开窍剂对急性脑血管病意识障碍的促醒作用，可见通过合用中药芳香类物质能促醒作用，可见通过合用中药芳香类物质能提高药物的脑内通透性，对中枢神经系统疾提高药物的脑内通透性，对中枢神经系统疾病起到一定的治疗作用。病起到一定的治疗作用。3.33.3多药耐药性（多药耐药性（MDRMDR）逆转剂逆转剂的合用的合用近年发现血脑屏障毛细血管内皮细胞膜上近年发现血脑屏障毛细血管内皮细胞膜上P Pgp gp 的结构和功能与肿瘤细胞的的结构和功能与肿瘤细胞的P
12、 Pgp gp 相似相似,在脑内转运中起重要作用。在脑内转运中起重要作用。P Pgp gp 是一种含是一种含有有1300 1300 个氨基酸、分子量个氨基酸、分子量1700 1700 kD kD 的能量依的能量依赖型载体蛋白。它与底物结合特异性较差赖型载体蛋白。它与底物结合特异性较差,能与多种底物存在竞争性结合。其底物称为能与多种底物存在竞争性结合。其底物称为多药耐药性多药耐药性(MDR)MDR)逆转剂逆转剂,由于竞争性结合由于竞争性结合使得使得MDR MDR 逆转剂能提高其它药物的脑内渗透逆转剂能提高其它药物的脑内渗透性。性。目前发现的目前发现的MDR MDR 逆转剂主要有天然产物逆转剂主要
13、有天然产物(长春花碱、长春新碱、利血平等长春花碱、长春新碱、利血平等)、钙、钙离子拮抗剂离子拮抗剂(硝苯地平、尼莫地平等硝苯地平、尼莫地平等)和和内源性激素类物质内源性激素类物质(孕酮、睾酮等孕酮、睾酮等)。MDR MDR 逆转剂不仅可提高脑内药物的浓度逆转剂不仅可提高脑内药物的浓度,而而且还可改变药物脑内动力学特征。且还可改变药物脑内动力学特征。临床上对脑肿瘤的治疗，采用联合化疗临床上对脑肿瘤的治疗，采用联合化疗的方法是一种科学合理的治疗方法的方法是一种科学合理的治疗方法。（四）胶态给药系统（四）胶态给药系统胶态给药系统：脂质体、脂肪乳、毫微粒、胶态给药系统：脂质体、脂肪乳、毫微粒、纳米粒。
14、纳米粒。包有吐温包有吐温80的毫微粒是以细胞内吞方式进入的毫微粒是以细胞内吞方式进入脑中。一些易于分解的多肽或不能通过血脑中。一些易于分解的多肽或不能通过血-脑脑屏障的药物通过制成包有吐温屏障的药物通过制成包有吐温80的生物降解的生物降解毫微粒在动物身上已取得一定的治疗效果。毫微粒在动物身上已取得一定的治疗效果。（五）受体介导的给药途径（五）受体介导的给药途径血血-脑屏障内皮细胞上有大量的受体，通过克脑屏障内皮细胞上有大量的受体，通过克隆得出它们的特异性抗体，并以之为药物载隆得出它们的特异性抗体，并以之为药物载体，可实现药物的脑内转运。体，可实现药物的脑内转运。通过基因工程手段，克隆出血通过基
15、因工程手段，克隆出血-脑屏障内皮细脑屏障内皮细胞膜上胰岛素受体的胞膜上胰岛素受体的MAbMAb抗体，并以此为药物抗体，并以此为药物载体，把一些不能通过血脑载体，把一些不能通过血脑-屏障的神经诊断屏障的神经诊断剂和神经中枢治疗药物输送到脑部，在动物剂和神经中枢治疗药物输送到脑部，在动物身上已取得成功。身上已取得成功。利用血利用血-脑屏障上新发现的运铁蛋白受体脑屏障上新发现的运铁蛋白受体，把神把神经生长因子（经生长因子（NGFNGF）连到鼠源性运铁蛋白受体连到鼠源性运铁蛋白受体抗体上，实现了神经生长因子的脑内转运。抗体上，实现了神经生长因子的脑内转运。（六）缓释聚合物释放系统（六）缓释聚合物释放系
16、统研究表明各种聚合物材料包封神经活性研究表明各种聚合物材料包封神经活性分子直接注入脑内病变部位可达到几个分子直接注入脑内病变部位可达到几个星期甚至几个月的缓释效果。星期甚至几个月的缓释效果。目前应用较多的可吸收共聚物有聚乳酸目前应用较多的可吸收共聚物有聚乳酸酯共聚已二酸酯（酯共聚已二酸酯（PLGPLG）、）、聚乙烯乙酯聚乙烯乙酯（EVAcEVAc）、）、硅酮等。硅酮等。神经生长因子神经生长因子-葡聚糖复合物在大鼠实验葡聚糖复合物在大鼠实验中已获得成功，它不仅能控制脑内药物中已获得成功，它不仅能控制脑内药物的释放速率还能降低脑内神经生长因子的释放速率还能降低脑内神经生长因子的清除率。现已有的清除
17、率。现已有BCNU-BCNU-聚羧苯氧丙烯酸聚羧苯氧丙烯酸共聚二酸聚合物上市，商品名为共聚二酸聚合物上市，商品名为 GLIADEL Wafer.GLIADEL Wafer.（双氯乙基亚硝脲）（双氯乙基亚硝脲）（七）细胞治疗（七）细胞治疗蛋白质、多肽类药物不能通过血蛋白质、多肽类药物不能通过血-脑屏脑屏障且易被体内酶降解和代谢。细胞治疗障且易被体内酶降解和代谢。细胞治疗给药有助于克服这些缺点。给药有助于克服这些缺点。7.17.1直接细胞移植治疗直接细胞移植治疗对帕金森病治疗取得一定效果。对帕金森病治疗取得一定效果。7.27.2聚合物包封的细胞移植治疗聚合物包封的细胞移植治疗如：把分泌多巴胺的细胞
18、经聚合物囊化如：把分泌多巴胺的细胞经聚合物囊化包封后，直接植入纹状体中，对帕金森包封后，直接植入纹状体中，对帕金森病治疗效果较好。病治疗效果较好。四、评价方法四、评价方法（一）、活体动物观察法和组织染色法（一）、活体动物观察法和组织染色法（二）、光谱法和色谱法（二）、光谱法和色谱法采用采用HPLCHPLC法和荧光检测器观察了头孢氨苄经不法和荧光检测器观察了头孢氨苄经不同途径（鼻腔滴注、静脉注射、腹腔注射）给药同途径（鼻腔滴注、静脉注射、腹腔注射）给药1515分钟和分钟和3030分钟时分钟时CSFCSF和血浆中药物浓度，结果显和血浆中药物浓度，结果显示血浆中药物浓度无显著差异，但示血浆中药物浓度
19、无显著差异，但CSFCSF中药物浓度中药物浓度有显著差异，鼻腔给药后有显著差异，鼻腔给药后CSFCSF中药物浓度比静脉注中药物浓度比静脉注射或腹腔注射高出几十倍。射或腹腔注射高出几十倍。（三）同位素标记法（三）同位素标记法常用同位素：常用同位素：3 3H H、14C14C、125I125I将将125 125 I-I-神经生长因子鼻腔给药后神经生长因子鼻腔给药后,利用利用照相示踪技术考察药物在不同部照相示踪技术考察药物在不同部位脑组织的动态分布过程位脑组织的动态分布过程,结果表明放结果表明放射性首先出现在嗅球射性首先出现在嗅球,且放射性在嗅球且放射性在嗅球的聚积与鼻腔给药剂量和放射性在嗅粘的聚积
20、与鼻腔给药剂量和放射性在嗅粘膜上皮的浓度呈线性相关膜上皮的浓度呈线性相关,而与静脉注而与静脉注射剂量无关。射剂量无关。（四）微渗析技术（四）微渗析技术以透析原理在体取样技术。以大鼠为实以透析原理在体取样技术。以大鼠为实验动物，获得了利多卡因在脑脊液、嗅验动物，获得了利多卡因在脑脊液、嗅球和小脑中的动态分布曲线。球和小脑中的动态分布曲线。（五）其他方法（五）其他方法 荧光标记抗体法、电子显微技术和免疫荧光标记抗体法、电子显微技术和免疫化学技术等。化学技术等。五、前景与展望五、前景与展望前景：前景：近年来近年来,由于中枢神经系统疾病发病由于中枢神经系统疾病发病率不断增加率不断增加,特别是脑肿瘤发病
21、率以及死亡率特别是脑肿瘤发病率以及死亡率不断增加不断增加,脑靶向给药日益受到重视。脑靶向给药日益受到重视。现阶段研究结果表明现阶段研究结果表明:毫微粒给药系统、受体毫微粒给药系统、受体介导给药系统、中西复方给药系统等新型的脑介导给药系统、中西复方给药系统等新型的脑靶向给药系统能克服血脑屏障的阻碍作用并靶向给药系统能克服血脑屏障的阻碍作用并已取得一定的治疗效果。脑内注入的缓释聚合已取得一定的治疗效果。脑内注入的缓释聚合物给药系统以及细胞治疗给药系统避开了血物给药系统以及细胞治疗给药系统避开了血脑屏障脑屏障,并可达到一定的脑内缓释效果。并可达到一定的脑内缓释效果。展望：随着对血展望：随着对血-脑屏障的转运机制以及脑屏障的转运机制以及脑内发病机理认识的深入脑内发病机理认识的深入,脑靶向给药研脑靶向给药研究必有突破。究必有突破。