藥物中的生物活性大分子物質(zhì)，主要指多肽、蛋白質(zhì)、核酸、糖類和脂類等生物大分子化合物，是細(xì)胞的組成成分。其中，多糖、蛋白質(zhì)和核酸是由許多小分子構(gòu)成的分子量很高的分子，稱為分子型大分子化合物；而脂類直接由許多原子組成，稱為原子型大分子化合物。本章僅闡述典型的、在疾病治療和預(yù)防中具有代表意義的多肽和蛋白質(zhì)類藥物的劑型設(shè)計(jì)(dosage form design)。　　制劑工作者和制藥工業(yè)面臨的問題是如何設(shè)計(jì)出能夠安全、穩(wěn)定和有效地轉(zhuǎn)運(yùn)多肽和蛋白質(zhì)藥物的給藥系統(tǒng)。因此多肽和蛋白質(zhì)藥物的制劑技術(shù)研究顯得日益緊迫和重要。

　　一、處方前研究

　　多肽和蛋白質(zhì)類藥物的給藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)取決于藥物的理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)。包括分子大小、生物半衰期、免疫原性、構(gòu)象穩(wěn)定性、劑量要求、給藥部位和速率以及藥物動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)性質(zhì)，生理、藥理和毒理研究也很關(guān)鍵，還必須考慮任何雜質(zhì)或藥物本身潛在的免疫原性。因?yàn)檫@些藥物相當(dāng)強(qiáng)效，所以給藥速率必須非常精確。給藥方式對(duì)藥物發(fā)揮作用的影響也很大。對(duì)于一些規(guī)律性地調(diào)節(jié)人體功能的生物藥物，如后葉加壓索、降鈣素和黃體生成激素釋放激素(LHRH)，必須設(shè)計(jì)成脈沖給藥劑型而不是普通穩(wěn)定持續(xù)地釋放藥物的劑型。
　　處方前研究的幾個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容是：藥物的穩(wěn)定性，在常用溶劑中的溶解度，對(duì)光、熱、溫度、pH值以及對(duì)其它可能降解藥物的因素的敏感性，賦形劑(如防腐劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑和分散劑)對(duì)多肽和蛋白質(zhì)類藥物穩(wěn)定性和配伍性的影響。許多多肽類藥物沒有很強(qiáng)的結(jié)晶趨勢(shì)，常常以無定形粉末的形式存在，所以差示熱分析可能無法提供很多信息，而無定形粉末則可能會(huì)大量吸收水分，造成批與批之間水分含量不同。多肽和蛋白質(zhì)類藥物具有兩性電離和等電點(diǎn)的性質(zhì)，藥物在等電點(diǎn)時(shí)的溶解度最低等問題都是處方設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題。

　　二、藥物的自身聚集及其在容器表面吸附的性質(zhì)

　　蛋白質(zhì)分子例如胰島素自身可以形成二聚體、六聚體甚至是多聚體。胰島素分子的自身聚集作用是輸注泵系統(tǒng)長(zhǎng)期使用的主要障礙。許多研究者發(fā)現(xiàn)。合適的附加劑可以減少胰島素的自身聚集，這些物質(zhì)包括尿素、酸性氨基酸類(如天冬氨酸和谷氨酸)、丙三醇、EDTA、賴氨酸、Tris緩沖液及碳酸鹽緩沖液等。此外，對(duì)60種附加劑和
1125個(gè)處方的深入研究表明，非離子型表面活性劑Pluoronic F68也能有效地阻止胰島素的自身聚集。也有研究認(rèn)為人胰島素比豬或牛胰島素容易聚集，酚類防腐劑加速胰島素的聚集，鋅胰島素比不含鋅的胰島素更穩(wěn)定。
　　多肽和蛋白質(zhì)類藥物具有吸附在玻璃或塑料等容器表面的趨勢(shì)。濃度低時(shí)藥物活性損失尤其嚴(yán)重。如果吸附是由于肽類分子與玻璃表面的硅烷醇基之間發(fā)生離子相互作用產(chǎn)生的，那么可以將玻璃進(jìn)行甲硅烷基化。其它辦法包括加入載體蛋白如明膠，表面活性劑如月桂醇硫酸鈉，氨基酸以及氯化鈉等，但多量電解質(zhì)的存在，又有可能使蛋白質(zhì)沉淀和失活。

　　三、穩(wěn)定性

　　穩(wěn)定性問題在生物藥物制劑中較化學(xué)藥物中更為突出。以胰島素為例，改變蛋白質(zhì)的一、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)，均可顯著影響蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能。圖6-1是胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)圖。

　　胰蛋白酶水解胰島素，可以去掉B鏈C端的8肽，剩余的43肽只有原來胰島素活力的1％，若將二硫鍵還原，使胰島素A、B兩鏈分開，則其生物活性完全喪失?？梢夿鏈C端8肽的某些氨基酸殘基以及二硫鍵是胰島素表現(xiàn)活力所必需。
　　研究胰島素分子中的功能基團(tuán)與其活力關(guān)系表明，B22位精氨酸的胍基被結(jié)合后，活力只留下1％左右。而精氨酸被其他堿性氨基酸取代后，則仍有一定活力。由此看來，B22堿性側(cè)鏈對(duì)胰島素的生物學(xué)功能是很重要的。

　　四、多肽和蛋白質(zhì)類藥物的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)研究

　　多肽和蛋白質(zhì)類藥物的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)研究程序與其它普通藥物一樣，但是收集和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)必須非常謹(jǐn)慎，因?yàn)槎鄶?shù)肽類和蛋白質(zhì)藥物的半衰期都很短，有的只有幾分鐘甚至更短，而且藥物的代謝模式復(fù)雜。肽酶和蛋白酶的代謝可以發(fā)生在血管上皮、肝、腎以及其它非靶向組織甚至是注射部位。因?yàn)榻o藥劑量很少，且代謝物和降解產(chǎn)物可能與母體藥物結(jié)構(gòu)非常接近，造成分析上的誤差。而且，如果代謝物也具有生物學(xué)活性，那么單憑母體藥物的藥動(dòng)學(xué)研究不足以確定給藥方案。
　　對(duì)單劑量靜脈注射胰島素的藥動(dòng)學(xué)模型報(bào)道不一，有人認(rèn)為是一室、二室或三室線性動(dòng)力學(xué)模型，電有人認(rèn)為胰島素的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)屬非線性的。但總的來說，認(rèn)為胰島素屬于線性動(dòng)力學(xué)模型的觀點(diǎn)占主導(dǎo)地位。胰島素的人體消除半衰期為3.8～120min。
　　多肽和蛋白質(zhì)類藥物的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)與藥效學(xué)之間的關(guān)系復(fù)雜而有趣。例如黃體生成激素釋放激素(LHRH)激動(dòng)劑類似物的脈沖式給藥和連續(xù)給藥，所得效果相反。前者導(dǎo)致生育，后者導(dǎo)致不孕。許多生理功能調(diào)節(jié)劑例如后葉加壓素，必須進(jìn)行脈沖給藥。因?yàn)榉€(wěn)定持續(xù)地釋放藥物使得受體快速脫敏，活性降低。而脈沖給藥則模擬正常的生理節(jié)律而有良好效果。
　　給藥時(shí)間有時(shí)也影響藥物的吸收量，例如經(jīng)鼻給予受試者降鈣素時(shí)，血藥濃度隨給藥時(shí)間的不同而不同。午夜零時(shí)給藥，10min后血藥濃度比其它時(shí)間給藥高得多。

　　五、分析方法

　　長(zhǎng)期以來，生物測(cè)定法一直是某些多肽和蛋白質(zhì)類藥物檢查和效價(jià)測(cè)定的方法。但是普通生物測(cè)定法耗時(shí)而且結(jié)果變異大，不適合自動(dòng)化的要求。近年已逐漸建立起專屬性更強(qiáng)的理化分析方法，包括紫外分光光度計(jì)法、高效液相色譜法、電泳法以及免疫分析法等較精確的生物測(cè)定法。
　　對(duì)于胰島素的效價(jià)測(cè)定，HPLC法被認(rèn)為優(yōu)于家兔法及小鼠血糖法。此外，HPLC法能夠區(qū)分豬、牛及人體胰島素，而且重現(xiàn)性好。對(duì)于需要進(jìn)行穩(wěn)定性加速試驗(yàn)的胰島素或其注射液而言．HPLC法具有很強(qiáng)的分辨率，能夠測(cè)定其降解產(chǎn)物的含量，而這些是小鼠血糖法和免疫化學(xué)法不能做到的。
　　放射免疫分析法(RIA)具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、精確度好、標(biāo)本試劑用量少等特點(diǎn)，但是缺乏HPLC的高分辨率。此外還有快原子轟擊質(zhì)譜法、放射受體分析法以及微量酶聯(lián)免疫法等。
　　由于多肽和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必要時(shí)應(yīng)該將幾種方法聯(lián)用以得到更加可靠的數(shù)據(jù)。


第二節(jié)　緩釋或控釋注射給藥

　　一、多肽和蛋白質(zhì)類藥物緩釋或控釋注射給藥的特點(diǎn)

　　多肽和蛋白質(zhì)類藥物穩(wěn)定性差，在胃腸道中易被水解，且存在能否被吸收的問題，故多使用注射劑。但是由于此類藥物的生物半衰期短，臨床應(yīng)用時(shí)常常需要重復(fù)注射給藥，給患者帶來痛苦和負(fù)擔(dān)。為了減少給藥次數(shù)，減少事故發(fā)生率和重復(fù)注射引起的副反應(yīng)。近年來多肽和蛋白質(zhì)類藥物的注射用緩釋或控釋給藥系統(tǒng)發(fā)展很快。其中黃體生成激素釋放激素(LHRH)激動(dòng)劑類似物的緩釋注射劑已有產(chǎn)品上市。在體內(nèi)，LHRH是以脈沖方式由下丘腦分泌，作用于垂體釋放促性腺激素，導(dǎo)致生育。但是連續(xù)每天皮下注射卻能引起垂體膜的快速脫敏作用，抑制了促性腺激素的釋放，用于節(jié)育。臨床上也廣泛用于治療前列腺癌、乳腺癌、子宮內(nèi)膜異位癥等。
　　多肽和蛋白質(zhì)類藥物的緩釋注射劑常選用生物降解性聚合物材料制成微粒給藥系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是完全釋藥后不需外科手術(shù)將其取出，并能將藥物直接輸送到體循環(huán)。生物降解性聚合物中應(yīng)用和研究得最多的是聚酯類。包括聚乳酸(PLA)，聚乙醇酸(PGA)及其共聚物PLGA。通過改變單體比例或聚合條件，可使聚合物釋藥性能長(zhǎng)達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年。另外聚合物的結(jié)晶度能明顯影響降解速度。PLA和PGA水解的最終產(chǎn)物是水和CO2，中間產(chǎn)物乳酸也是體內(nèi)的正常糖代謝產(chǎn)物，故該類聚合物無毒，無刺激性，并具有很好的生物相容性，詳細(xì)介紹可參看本書二十六章生物降解聚合物。
　　當(dāng)生物降解性聚合物制成微粒給藥系統(tǒng)用于輸送抗原和疫苗時(shí)，還能產(chǎn)生增效作用。例如卵清蛋白為一弱免疫原，腹腔或皮下注射其PLGA微粒比原蛋白所產(chǎn)生的免疫反應(yīng)明顯得多，并且發(fā)現(xiàn)直徑小于6～7μm微?？杀桓鞣N巨噬細(xì)胞有效吞噬，卵清蛋白即被輸送到產(chǎn)生免疫反應(yīng)的細(xì)胞中。故這種微粒在輸送抗原時(shí)，可誘發(fā)強(qiáng)大的原發(fā)和繼發(fā)免疫反應(yīng)。又如葡萄球菌腸毒素B(SEB)的1％類毒素疫苗與PIA - PGA(50：50)制成的微粒(1～10μm和
20～50μm混合物)與游離類毒素疫苗相比，能顯著增加體循環(huán)抗類毒素IgG的量。
　　多肽和蛋白質(zhì)類藥物從PLA-PGA微粒系統(tǒng)中釋放常常出現(xiàn)突釋效應(yīng)(burst release)，即初始快速釋藥。這可能是吸附在微粒表面的藥物較多的緣故。例如白介素-2與PAL-PGA(50：50)制成微粒，顯示出突釋效應(yīng)，隨后的
6～15天內(nèi)釋放極少。

　　二、制備方法

　　1．O/W乳化溶劑揮發(fā)法

　　PLA-PGA微粒的制備方法很多，最常用的是O／W乳化溶劑揮發(fā)法。該過程為將聚合物溶于揮發(fā)性有機(jī)溶劑如二氯甲烷中，主藥溶解或混懸于同一溶液中，再將得到的混合物在含有乳化劑的水溶液中乳化。當(dāng)O／W乳劑形成后，讓溶劑從已形成的微滴中揮散，從而得到固態(tài)載藥微粒。但是，多肽和蛋白質(zhì)類藥物親水性強(qiáng)，且不溶于有機(jī)溶劑，藥物將以微晶碎片的形式包合在聚合物微粒中。而且，不溶性藥物會(huì)擴(kuò)散至水相中，導(dǎo)致藥物在微球中的包封率下降，并容易產(chǎn)生突釋效應(yīng)。

　　2．01/O2乳劑溶劑揮發(fā)法

　　應(yīng)用01/O2乳劑溶劑揮發(fā)法制備微球可以提高多肽和蛋白質(zhì)類藥物的包封率。01/O2型乳劑的外相為油相，內(nèi)相為有機(jī)溶劑而不是水。在制備胰島素的乳酸低聚物微球時(shí)，可將聚乳酸和胰島素共同溶解在有機(jī)溶劑中，將此混合物在攪拌下逐滴加入含乳化劑的油相中乳化。待乳劑形成后，揮散有機(jī)溶劑，可得到微球。應(yīng)用此法制備胰島素微球，包封率可達(dá)到85％以上。

　　3．液中干燥法

　　液中干燥法也是制備多肽類藥物微球的常用方法。例如，在制備醋酸亮丙瑞林(LHRH激動(dòng)劑類似物)的PLA微球時(shí)，將內(nèi)水相(醋酸亮丙瑞林的水溶液)恒溫至60℃。PLA溶解在二氯甲烷溶液中形成油相。在超聲攪拌下，將水相逐滴加入油相，形成W／O微乳。將此微乳冷至15℃以增加粘度。然后再在5000r／min的攪拌下，將此微乳通過直徑為1.5mm的噴嘴噴至含0.5％PVA的水溶液中，繼續(xù)攪拌2min形成W／O／W的復(fù)乳。升高溫度至30℃，在推進(jìn)式混合器中緩慢攪拌2h，待二氯甲烷揮盡后就形成微球。應(yīng)用此法能使藥物的包封率達(dá)70％。

　　4．噴霧干燥法

　　應(yīng)用噴霧干燥法制備多肽類藥物微球時(shí)，溶劑系統(tǒng)具有重要作用。例如，在制備牛血清白蛋白的PLA微球時(shí)。丙酮、二氯甲烷、二噁烷、乙酸乙酯、硝基甲烷、丙亞胺、1，1，1-三氯乙烷和三氯乙烯等溶劑對(duì)微球的特征有不同的影響。當(dāng)選用二氯甲烷、乙酸乙酯或硝基甲烷為溶劑時(shí)得到外形規(guī)則的微球，但是選用三氯乙烷、三氯乙烯、丙亞胺和二噁烷為溶劑時(shí)則得到凝聚的微球。當(dāng)選用與水相混溶的溶劑來制備微球時(shí)，微球中蛋白質(zhì)的抗原性大大下降(降低了50％)，但是二氯甲烷和乙酸乙酯對(duì)蛋白質(zhì)的抗原性沒有產(chǎn)生不良影響。而且應(yīng)用二氯甲烷和硝基甲烷制備的微球的突釋效應(yīng)只有5％。可以認(rèn)為二氯甲烷，乙酸乙酯和硝基甲烷是該系統(tǒng)用于制備蛋白質(zhì)的PLA微球時(shí)供選擇的最佳溶劑。影響蛋白質(zhì)微球性質(zhì)的因素可能包括聚合物溶劑的沸點(diǎn)、蒸氣壓、與水相的相溶性以及表面張力等各種理化性質(zhì)。有關(guān)微球制備的技術(shù)細(xì)節(jié)，讀者可參閱本書第二十二章。
　　多肽和蛋白質(zhì)類藥物除了可以制成微粒給藥系統(tǒng)，還可以制成可注射的凝膠劑，也能起到緩釋作用。例如將
LHRH激動(dòng)劑類似物與單寧酸鹽一起混懸在麻油中，緩慢加熱至125℃，同時(shí)在攪拌下加入硬脂酸鋁。當(dāng)冷卻至室溫后就形成了觸變膠。皮下注射后起到延效作用。又如將胰島素包埋于由脂質(zhì)體與膠原蛋白組成的基質(zhì)中也能延緩胰島素的作用時(shí)間。

第三節(jié)　口服給藥


　　為了使用方便，數(shù)十年來人們一直在努力尋找適合多肽和蛋白質(zhì)類藥物的非注射途徑。非注射給藥途徑包括口服、鼻腔、口腔、直腸、眼內(nèi)、肺部給藥以及經(jīng)皮給藥等。其中，口服給藥(oral delivery)的研究報(bào)道最為廣泛。

　　一、多肽和蛋白質(zhì)類藥物口服給藥的特點(diǎn)

　　口服劑型是人們易接受的劑型，長(zhǎng)期以來一直認(rèn)為多肽和蛋白質(zhì)類藥物在消化道中不僅易被破壞且難吸收，因此少有人從事多肽和蛋白質(zhì)類藥物口服給藥的嘗試。自1979年Sterren等發(fā)現(xiàn)酶可穿過小腸壁后，人們開始研究多肽和蛋白質(zhì)類藥物的口服給藥。但是到目前為止，大多數(shù)工作仍停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的水平。進(jìn)展緩慢的原因之一是人們對(duì)該類藥物在體內(nèi)吸收機(jī)制的探討尚未獲得實(shí)質(zhì)性的突破，而且對(duì)口服生物利用度低的復(fù)雜性缺乏了解。
　　一般認(rèn)為，多肽和蛋白質(zhì)類藥物欲經(jīng)胃腸道吸收達(dá)到有效治療濃度，必須克服三個(gè)障礙：①胃酸及各種蛋白水解酶的破壞；②腸道對(duì)大分子多肽及蛋白質(zhì)幾乎不吸收；③肝臟的首過效應(yīng)。已有許多努力，希望通過采取合適的隱蔽、保護(hù)及促進(jìn)吸收等手段達(dá)到此類藥物口服有效的目的，內(nèi)容包括：在設(shè)計(jì)藥物釋放系統(tǒng)的同時(shí)給予酶抑制劑、吸收促進(jìn)劑或穩(wěn)定劑；將藥物設(shè)計(jì)成定向腸溶的制劑、微乳或復(fù)乳劑、脂質(zhì)體、毫微囊及微球等。

　　二、蛋白酶抑制劑、藥物吸收促進(jìn)劑和穩(wěn)定劑

　　1．酶抑制劑

　　多肽和蛋白質(zhì)類藥物在胃液中首先被胃蛋白酶降解成氨基酸序列較短的肽。進(jìn)入腸道后將進(jìn)一步被胰蛋白酶、彈性蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧基肽蛋白酶A等多種酶降解成氨基酸或由2～6個(gè)氨基酸組成的小分子肽。對(duì)抗酶解的措施包括加入蛋白酶抑制劑(proteinase inhibitor)和研制抗酶降解的前體藥物等。
　　早在1958年，Laskowski等研究了胰蛋白酶抑制劑對(duì)胰島素小腸吸收的影響。將胰島素與大豆胰蛋白酶抑制劑形成的絡(luò)合物與生育酚、碳酸鈣、淀粉及乳糖混合壓制成25IU／片的片劑，具有較好的降血糖作用。
　　當(dāng)選用腸溶丙烯酸樹脂(Eudragit L100)制成胰島素微球時(shí)，分別將大豆胰蛋白酶抑制劑、抑凝乳蛋白酶素、Bowman-Birk酶抑制劑和抑肽酶等與胰島素分別包封于上述微球中。該微球在胃中不溶。大鼠口服上述微球后，發(fā)現(xiàn)抑酶譜廣的抑肽酶和Bowman-Birk酶抑制劑比對(duì)照組(不含酶抑制劑的胰島素微球)降血糖作用增加50％以上，統(tǒng)計(jì)結(jié)果差異明顯(P<0.05)；大豆胰蛋白酶抑制劑及抑凝乳蛋白酶素與對(duì)照組相比，統(tǒng)計(jì)結(jié)果差異不明顯
(P>0.05)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明酶抑制劑有助于提高肽類和蛋白質(zhì)藥物的吸收，而且酶抑制劑的抑酶譜越廣，抑酶作用越強(qiáng)，促吸收作用也越強(qiáng)。
　　酶抑制劑的種類繁多，選擇何種酶抑制劑非常復(fù)雜。例如FOR-305雖然是一種強(qiáng)效胰蛋白酶抑制劑，卻不能促進(jìn)胰島素從腸道吸收。又如將兩種凝乳蛋白酶抑制劑FK-448和抑凝乳蛋白酶素分別與胰島素合用后，前者能大大提高胰島素的血藥濃度，顯著降低家兔血糖，而后者卻沒有明顯效果。檸檬酸、乳酸和酒石酸能進(jìn)一步增強(qiáng)凝乳蛋白酶抑制劑對(duì)胰島素吸收的促進(jìn)作用。另外，在腸道的不同部位，各種蛋白酶抑制劑對(duì)胰島素的保護(hù)及促進(jìn)作用也不同。

　　2．吸收促進(jìn)劑

　　許多吸收促進(jìn)劑(absorption enhancer)如表面活性劑能夠促進(jìn)胰島素的口服吸收。它們能造成腸壁可逆性損傷而增加腸壁的通透性。在芐澤類表面活性劑中，Brij-58最為有效。膽酸及其堿金屬鹽、月桂醇硫酸鈉、癸酸鈉及水楊酸鈉等也具有較好的促進(jìn)吸收作用。在C8～C18的脂肪酸及其衍生物中，含有C10鏈的癸酸、癸酸鈉及癸酸蔗糖酯的促進(jìn)吸收效果最好。
　　混合膠束(mixed micells)能促進(jìn)大分子例如肝素的吸收。這種促進(jìn)吸收作用在結(jié)腸中比在小腸中更顯著。而且所需混合膠束的濃度也較低。
　　有些螯合劑如EDTA-Na2能與腸粘膜上一些活性離子如鈣離子等結(jié)合，造成膜通透性增加而促進(jìn)藥物在胃腸道的吸收。
　　盡管吸收促進(jìn)劑確實(shí)能夠促進(jìn)藥物的吸收，卻很少有人確定其主要作用機(jī)制或者長(zhǎng)期應(yīng)用后的毒性反應(yīng)。許多促進(jìn)劑只是擾亂上皮細(xì)胞膜，雖然是暫時(shí)的，但是吸收促進(jìn)劑周圍一些內(nèi)源性分子也可能因此進(jìn)入血液循環(huán)。“泄漏(1eakiness)”程度取決于吸收促進(jìn)劑的種類及其濃度。部分吸收促進(jìn)劑缺乏專屬性和選擇性，就不可避免地使一些內(nèi)源性分子吸收入血。毒性反應(yīng)只能通過長(zhǎng)期試驗(yàn)來評(píng)價(jià)，但是這類工作目前做得很少?？梢灶A(yù)料如果腸道內(nèi)源性酶被吸收就會(huì)產(chǎn)生臨床病理反應(yīng)。因此必須對(duì)細(xì)胞生理學(xué)等方面進(jìn)行深入研究，研制安全可靠的促進(jìn)吸收系統(tǒng)，使得既不損傷上皮組織，又能專屬性地轉(zhuǎn)運(yùn)藥物。

　　3．穩(wěn)定劑

　　胰島素在胃腸道中容易聚集成六聚體，甚至是更高形式的聚合體。聚集程度與濃度、離子強(qiáng)度、溶劑和溫度等有關(guān)。胰島素的大小約1.2nm，六聚體則達(dá)到3.5nm，但是空腸粘膜孔隙只有0.7l～1.6nm。顯然六聚體不易通過空腸粘膜孔隙擴(kuò)散。從熱力學(xué)角度上看，二聚體就已經(jīng)不易通過空腸擴(kuò)散吸收。將胰島素與十二烷基麥芽糖化物
(DDM)混合形成物理復(fù)合物，體外實(shí)驗(yàn)表明胰島素與DDM的復(fù)合比為1：4時(shí)可以將胰島素穩(wěn)定60天以上。在體內(nèi)吸收研究中，配制50～150IU／ml的胰島素溶液，并分別加入3.2％～12.8％濃度范圍內(nèi)的DDM，然后以胰島素50～150IU／kg的劑量經(jīng)十二指腸導(dǎo)管對(duì)糖尿病家兔給藥。結(jié)果表明胰島素(50IU／kg)復(fù)合6.4％和12.8％DDM能產(chǎn)生顯著的降血糖作用。但是單純以50IU／kg給予胰島素時(shí)，降血糖作用不明顯。

　　三、前體藥物的應(yīng)用

　　1．抗酶降解的前體藥物

　　將多肽和蛋白質(zhì)類藥物制備成抗酶降解的前體藥物(prodrug)受到廣泛重視，體外實(shí)驗(yàn)已取得一系列成果。對(duì)于一些小肽類藥物，將C端氨基甲?；蛐纬扇┧釓?fù)合物后。胰凝乳蛋白酶對(duì)它們的作用最弱。其它基團(tuán)如N-羥甲基、N-2-苯并[C]呋喃酮基等不能抵抗胰凝乳蛋白酶的作用。因?yàn)槎鄶?shù)多肽和蛋白質(zhì)類藥物具有C端氨基，因此C端氨基用一些肽保護(hù)基團(tuán)保護(hù)后，可減少胰凝乳蛋白酶對(duì)藥物的體內(nèi)降解。選擇其它一些保護(hù)基與藥物結(jié)合，將能減弱另外一些酶類的作用。例如促甲狀腺素釋放激素(TRH)經(jīng)a-羥基烷基化或N-a酰氧基烷基化后，其衍生物能完全對(duì)抗羧基肽酶的降解。具有C端脯氨酸氨基的肽被脂肪鏈酰基或酞基?；螅瑢?duì)抗脯氨酸內(nèi)肽酶降解的能力比原藥提高1.5～6倍。

　　2．改變油水分配系數(shù)的前體藥物

　　多數(shù)藥物從胃腸道進(jìn)入血液循環(huán)的途徑足被動(dòng)擴(kuò)散，擴(kuò)散過程需通過胃腸道粘膜屏障。由于多肽和蛋白質(zhì)類藥物分子量大，脂溶性差，不利于通過生物膜進(jìn)入血液循環(huán)。當(dāng)這些藥物與親脂性基團(tuán)結(jié)合后，產(chǎn)生比原藥親脂性更強(qiáng)的前體藥物，有利于提高其生物利用度。
　　研究較多的是促甲狀腺素釋放激素(TRH)。TRH分子中組氨酸末端的咪唑基團(tuán)被不同種類的氯甲酸酯?；笊蒚RH前體藥物，這種前體藥物的脂溶性比TRH大得多。在體內(nèi)可自動(dòng)并定量地被轉(zhuǎn)化為TRH。體外實(shí)驗(yàn)表明TRH前體藥物穿透腸粘膜已顯示較好結(jié)果，而且焦谷氨酰氨基肽酶對(duì)該前體藥物的破壞作用很弱。
　　免疫抑制劑環(huán)孢素(一種環(huán)狀結(jié)構(gòu)的多肽分子)的油水分配系數(shù)很大(正辛醇：Ringers緩沖液 = 99l：1)，因此口服后吸收很不規(guī)則。將其轉(zhuǎn)化成具有一個(gè)自由氨基的異環(huán)孢素，增加了水溶性，生物膜穿透性優(yōu)于環(huán)孢素。

　　四、亞微粒載藥系統(tǒng)

　　1．微乳和復(fù)乳劑

　　對(duì)于多肽和蛋白質(zhì)類藥物乳劑的體內(nèi)吸收機(jī)制研究，尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。一般認(rèn)為，乳劑能夠增加此類藥物的淋巴轉(zhuǎn)運(yùn)，從而提高其生物利用度。
　　在對(duì)3名糖尿病患者長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的治療中，應(yīng)用了一種由胰島素、卵磷脂、單硬脂酸甘油酯、膽固醇、油酸及吐溫80等組成的口服脂質(zhì)微乳，取得了滿意的治療效果。將胰島素制成復(fù)乳(W／O／W)，給小鼠按70IU／kg灌胃，以皮下注射胰島素生理鹽水溶液2.5IU／kg為對(duì)照，結(jié)果復(fù)乳灌胃組與胰島素溶液注射組療效相當(dāng)。

　　2．毫微囊和微球

　　生物大分子可以通過M細(xì)胞(即膜上皮細(xì)胞)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入血液循環(huán)。M細(xì)胞集中存在于淋巴濾泡上，形成集合淋巴結(jié)(peyer區(qū))。該區(qū)域是人和動(dòng)物小腸中與免疫有關(guān)的特定組織區(qū)域，占整個(gè)腸道粘膜的25％左右，其特點(diǎn)是能讓淋巴因子和一些顆粒進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。
　　M細(xì)胞的形態(tài)特征為，在細(xì)胞頂端的表面上有短而不規(guī)則的微型皺折；微絨毛和溶酶體的量均少；細(xì)胞質(zhì)頂端有許多囊泡；有一個(gè)基本固定的細(xì)胞核。在成熟的M細(xì)胞中，頂端的細(xì)胞質(zhì)變薄形成一個(gè)橋拱面，位于“中空”的細(xì)胞外空間之上(見圖6—2)。在此細(xì)胞外空間里常?？梢园l(fā)現(xiàn)淋巴細(xì)胞或巨噬細(xì)胞侵入。

　　通過M細(xì)胞可以將抗原轉(zhuǎn)運(yùn)到腸道的淋巴組織中。一些研究表明，外來的分子如鐵蛋白。碳顆粒和辣根過氧化物酶(HRP)等從腸腔中被M細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外空間后，HRP等與淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的表面結(jié)合，并被巨噬細(xì)胞攝取?？乖臐舛瓤赡苡绊憦哪c腔到循環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)的形式和機(jī)理。例如，低濃度的HRP被M細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)。當(dāng)濃度高時(shí)，則由吸收細(xì)胞和M細(xì)胞同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)。
　　另外，蛋白抗原、病毒和細(xì)菌等能夠穿過腸道的peyer區(qū)。例如影響鼠大腦和其它組織的病毒能夠通過M細(xì)胞穿過上皮屏障?；魜y弧菌經(jīng)M細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)后被淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞降解。經(jīng)過peyer區(qū)的轉(zhuǎn)運(yùn)很重要，因?yàn)樗赡艽碇碳っ庖呦到y(tǒng)的一個(gè)特殊途徑。
　　peyer區(qū)對(duì)不同材料構(gòu)成及不同大小的微球及毫微球的攝取作用也不一樣。用聚交酯(polylactide)-糖甙聚合物為材料制成的微球，粒徑小于10um時(shí)被peyer區(qū)捕獲，其中小于5um的微球能通過腸系膜進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。而用聚苯乙烯混懸液進(jìn)行大鼠口服實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小于3um的聚苯乙烯顆粒能聚集于peyer區(qū)域，最終經(jīng)淋巴系統(tǒng)到達(dá)肝組織，顆粒越小進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間越短，數(shù)量越多。用聚氰基丙烯酸烷基酯為材料制備胰島素毫微囊，大鼠口服后第2～9天內(nèi)血糖下降50％，以后血糖也被控制在一定水平。當(dāng)大鼠口服12.5和50IU／kg胰島素微囊時(shí)，可降低大鼠血糖水平至50％～60％分別達(dá)6和20天。
　　微球和毫微囊提高藥物生物利用度的原因是多方面的。除了促進(jìn)peyer區(qū)的吸收外，還包括微球空間位阻對(duì)包裹藥物的保護(hù)，微球材料防止胃腸道中酶與藥物的接觸等。

　　3．脂質(zhì)體

　　脂質(zhì)體與細(xì)胞膜親和力強(qiáng)，可以增加被包裹藥物透過細(xì)胞膜的能力。脂質(zhì)體與細(xì)胞作用機(jī)理雖未完全闡明，但目前認(rèn)為存在以下幾種方式：①吸附　有人認(rèn)為這是脂質(zhì)體與細(xì)胞作用的主要機(jī)制。由于脂質(zhì)體與細(xì)胞表面的組成(如膜蛋白)相互作用形成一種穩(wěn)定的吸附結(jié)合。因此在細(xì)胞表面附近釋放藥物后，造成藥物在局部高濃度，通過被動(dòng)擴(kuò)散而發(fā)揮療效。研究表明，陽電荷脂質(zhì)體(含十八胺)吸附作用大于陰電荷(含磷脂酸)脂質(zhì)體；②融合　融合系指脂質(zhì)體膜與細(xì)胞膜在一定條件下相互融合，而藥物可以部分地釋放入細(xì)胞漿中；③內(nèi)吞　系指脂質(zhì)體進(jìn)入體內(nèi)后，被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬細(xì)胞作為外來異物而吞噬，然后被溶酶體水解酶水解，釋放藥物作用于溶酶體或其它細(xì)胞器；④脂質(zhì)交換　這是指脂質(zhì)體與細(xì)胞膜上的類脂質(zhì)相互交換。
　　將二乙胺基乙基葡聚糖與胰島素在水中混合并經(jīng)過冷凍干燥形成復(fù)合物。此復(fù)合物較易被哺乳動(dòng)物細(xì)胞攝取，還可防止胰島素降解，延長(zhǎng)其在體內(nèi)的半衰期。將此復(fù)合物用肉豆蔻酰卵磷脂、膽固醇、硬脂酰胺制成帶正電的脂質(zhì)體，不僅提高了藥物包封率，且穩(wěn)定性良好。以6IU／kg劑量，經(jīng)大鼠十二指腸或結(jié)腸給藥，可使大鼠血糖下降12％或22％。
　　近年來對(duì)脂質(zhì)體的研究有很大比例與免疫物質(zhì)有關(guān)，如抗原-脂質(zhì)體的口服給藥系統(tǒng)已引起了廣泛注意。脂質(zhì)體包裹水溶性較大的抗原或合成抗原(肽片斷)。增強(qiáng)了Peyer區(qū)M細(xì)胞對(duì)抗原的攝取，然后引起較強(qiáng)的免疫應(yīng)答，因此脂質(zhì)體有可能作為免疫增效劑應(yīng)用。
　　隨著合成抗原的進(jìn)一步完善，大部分疫苗將采取口服給藥，因此脂質(zhì)體用于制備疫苗的口服給藥系統(tǒng)將會(huì)得到較大發(fā)展。

　　五、腸道特定部位給藥系統(tǒng)

　　已有多篇報(bào)道證明，大腸可能是吸收多肽和蛋白質(zhì)類藥物的最佳部位。因?yàn)樗幬镌谶@里可停留10～24h，消化酶的活性也較低，所以制備口服制劑時(shí)可以考慮使用腸溶衣和適當(dāng)?shù)尼尫偶夹g(shù)。
　　某些制劑可以在結(jié)腸定位釋藥。因?yàn)榻Y(jié)腸的肽酶由結(jié)腸中細(xì)菌產(chǎn)生，而不是由細(xì)胞分泌產(chǎn)生，故結(jié)腸肽酶活性與小腸肽酶活性有質(zhì)和量的差異。某些聚合物可以抵抗胃和小腸的降解，但在結(jié)腸中卻被結(jié)腸細(xì)菌分泌的酶水解，這一特性可用于設(shè)計(jì)在結(jié)腸中專屬性釋放藥物的給藥器。但制劑在結(jié)腸中轉(zhuǎn)運(yùn)的個(gè)體差異大，一般要求制劑口服后4h內(nèi)在結(jié)腸定位釋藥。
　　應(yīng)用聚合物對(duì)胰島素微丸包衣，微丸進(jìn)人大腸后衣層降解，藥物在大腸內(nèi)釋放、吸收，產(chǎn)生明顯的降血糖作用。例如將8IU胰島素和20mg表面活性劑混合物(月桂酸鈉：鯨蠟醇  = 2：8)加花生油至100mg后裝入小的軟膠囊中，膠囊用具有pH依賴性的聚丙烯酸聚合物(Eudragit RS．L和S)包衣，大鼠體內(nèi)研究結(jié)果表明口服給藥與對(duì)照組比較有顯著降血糖作用。
　　將胰島素裝在膠囊中，外包一層聚合物膜(該衣層由二乙烯偶氮苯加入偶氮芳香交聯(lián)劑后制得)，其在胃和小腸中不會(huì)被降解。只有在結(jié)腸中才被結(jié)腸細(xì)菌分泌的偶氮還原酶降解成芳香胺，膠囊破裂，藥物在結(jié)腸定位釋放。對(duì)糖尿病狗口服給予此膠囊，3小時(shí)后觀察到降血糖效應(yīng)(血糖由4mg／ml降至2．9mg／ml)。
　　用丙烯酸、N，N-二甲基丙烯酰胺以及N-叔丁基丙烯酰胺與4，4′-二異丁烯酰胺偶氮苯交聯(lián)制成pH敏感凝膠。在胃內(nèi)pH低時(shí)凝膠不膨脹，沿胃腸道向前傳遞，pH升高，凝膠逐漸膨脹使交聯(lián)鍵暴露，被結(jié)腸細(xì)菌分泌的偶氮還原酶降解，避免了藥物在胃及小腸中受到破環(huán)。體內(nèi)外降解實(shí)驗(yàn)顯示出很好的重現(xiàn)性。
　　多肽和蛋白質(zhì)類藥物的口服給藥是藥劑學(xué)上迫切需要解決的問題。其中疫苗和小分子肽類藥物的口服給藥已取得很大進(jìn)展，有些已能用于臨床。但是大分子的多肽和蛋白質(zhì)藥物的口服給藥仍停留于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的水平，還遠(yuǎn)不能符合臨床需要，穩(wěn)定性和生物利用度的提高仍然是解決這一問題的關(guān)鍵。