白藜蘆醇納米傳遞系統的研究進展

張文君，吳夢婷，張國鋒，李 想，陳泳霖，楊 碩,*

（1.哈爾濱商業大學藥學院，黑龍江 哈爾濱 150076；2.黑龍江生物科技職業學院，黑龍江 哈爾濱 150025）

白藜蘆醇（resveratrol，Res），化學名3,5,4’-三羥基二苯乙烯，是一種含有芪類結構的天然非黃酮類多酚化合物，存在于藜蘆、虎杖等藥材中，也存在于葡萄、桑葚等食物中[1]。Res以反式異構體和順式異構體兩種形式存在，反式異構體生物活性更強但在紫外光照射下易轉化為順式異構體[2-3]。Res具有抗炎、抗氧化、抗自由基、抗心血管疾病、抗腫瘤等諸多生物活性[4]，但其水溶性差、見光易分解的性質，以及體內的廣泛代謝嚴重限制了其生物活性的發揮。近年來，納米傳遞系統以其良好的生物相容性、靶向性及緩釋性引起研究者的關注。Res納米傳遞系統有望彌補Res自身物理性質的不足，提高生物利用度，使其充分發揮其生物活性，提高應用價值[5]，并應用到藥品、食品以及營養添加劑中。本文對Res的主要生物活性、藥動學性質及其納米傳遞系統的研究進展進行綜述，以期為Res今后的研究與應用提供參考。

1 白藜蘆醇生物活性及藥動學性質

Res具有廣泛的生物活性，如抗腫瘤、抗心血管疾病、抗菌抗病毒、抗衰老及雌激素樣活性等（表1）[6-9]。Res可作為天然防腐劑延長食品的貨架期，同時也可作為食品添加劑添加到食品中[10-11]。Res在人體內可發生廣泛的II相代謝反應，迅速發生硫酸化和葡萄糖醛酸化，因此其在人體口服吸收率高達75%，但生物利用度不足1%，血液中只能檢測到痕量原型藥物[12-13]。受試者分別口服或靜脈注射Res，口服后1 h觀察到最大血藥濃度，6 h后出現第2次峰值，而靜脈注射后未出現第2次峰值，說明口服Res后，其可能在體內發生了腸肝循環[14]。Boocock等[15]給志愿者單劑量口服Res 0.5～5.0 g，口服給藥0.8～1.5 h內即可出現最大血藥濃度，但平均血藥濃度較低。代謝產物以白藜蘆醇硫酸結合物為主，此外還包括兩種葡萄糖醛酸結合物，Res與其代謝物的半衰期基本相同。生物利用度是衡量制劑療效的重要指標之一，目前改善Res物理性質、提高Res生物利用度的制劑策略包括協同給藥、設計前體藥物以及通過納米傳遞系統制備成靶向制劑與緩控釋制劑[16]。

表1 Res生物活性及作用機制Table 1 Biological activity and mechanisms of action of resveratrol

2 納米傳遞系統的優勢及其應用

納米遞送系統是一種粒徑小于1 000 nm的新型遞送系統，較常規制劑具有諸多優勢，可在不改變藥物活性成分的情況下彌補藥物自身缺點。首先，通過不同載體材料及配比，可實現藥物的緩釋和靶向，減少藥物的不良反應；其次，其粒徑小、比表面積大且高度分散，在提高難溶性藥物的水溶性和溶出速率的同時可延長藥物的滯留時間，促進藥物的吸收并提高了生物利用度；此外，載體所形成的封閉環境提高了藥物的生物活性和穩定性[21-23]。如圖1所示，現有納米遞送系統類型主要包括脂質體、聚合物膠束、納米乳、納米混懸劑、納米粒和納米囊泡等[24]，根據所載藥物的特性不同，納米遞送系統具有透皮給藥、口服給藥、黏膜給藥、注射給藥等諸多給藥方式[22]。近年來，已有多種納米藥物上市或處于臨床實驗階段[25]（表2）。

圖1 藥物的主要納米傳遞系統[24]Fig.1 Major nano drug delivery systems[24]

表2 臨床轉化中的部分癌癥納米藥物[25]Table 2 Selected cancer nanomedicines in clinical translation[25]

3 白藜蘆醇納米傳遞系統

3.1 納米粒

納米粒由外殼、內核和活性物質組成，具有“核-殼”結構。其外殼材料決定穩定性、生物半衰期等性能，而內核決定納米粒負載的活性物質類型。可通過載體對活性物質的包封作用實現緩釋及靶向目的，納米粒較常規制劑有諸多優勢，首先，其可通過不同載體材料及配比實現活性物質的緩釋和靶向，減少其不良反應；其次，其粒徑小、比表面積大且高度分散，可使活性物質的滯留時間延長，從而促進其吸收并提高了生物利用度；此外，載體所形成的封閉環境提高了生物活性和穩定性[26]。

3.1.1 聚合物納米粒

在活性物質應用領域中，可降解的合成高分子材料提供了諸多具有良好生物相容性的納米載體，包括聚乳酸（polylactic acid，PLA）類共聚物、聚己內酯、聚酸酐等，這些化合物降解的最終產物為H2O和CO2，可隨著人體正常代謝排出體外。

疏水性聚合物載體存在體內滲透效果不佳以及在血液循環中會被快速清除等弊端，將親水基團在疏水性聚合物載體端基處進行修飾后，形成兩親性共聚物，克服了納米粒與血漿蛋白表面間疏水或靜電作用；聚合物鏈擴散和松弛的聯合作用導致聚合物溶脹或溶蝕，使物質從納米系統中釋放出來[27-29]。Lindner等[30]采用乳化溶劑揮發法分別以PLA和兩親性嵌段共聚物聚乙二醇-PLA（polyethylene glycol-polylactic acid，PEG-PLA）為載體制備Res-PLA-納米粒和Res-PEG-PLA-納米粒，二者粒徑和載藥量均無顯著差異（P＞0.05）；體外釋放研究結果顯示二者均符合Higuchi擴散動力學，24 h時釋放率分別約18%和32%；72 h累計釋放率分別為21.7%和35.5%，Res-PEG-PLA累計釋放率是Res-PLA的1.6 倍左右，具有顯著性差異（P＜0.05）。

3.1.2 固體脂質納米粒

固體脂質納米粒（solid lipid nanoparticles，SLN）是以固態天然或合成的類脂如卵磷脂、單硬脂酸甘油酯等為載體，將活性物質包埋或夾嵌于載體中制備的粒徑在10～1 000 nm范圍內的固體膠粒包載系統，是提高難溶性物質口服吸收生物利用度的有效方法[31]。相關研究[32]以載脂蛋白E可以被血腦屏障上過表達的低密度脂蛋白受體所識別的特點，使用載脂蛋白E功能化的SLN對Res進行腦靶向遞送。經表征，其包封率高達90%。對于Res濃度高達50 μmol/L的SLN，與陽性對照（EBM-2培養基）相比，未影響永生化人腦微血管內皮細胞生存力或膜完整性。與未經官能化的SLN相比，載脂白蛋白E官能化的SLN血腦屏障的通透性增加1.8 倍，這可能是Res向大腦內輸送以治療神經系統疾病的一種潛在策略。

3.1.3 無機納米粒

研究人員依靠π-π堆積作用力，以氧化石墨烯（graphene oxide，GO）為載體經分散法制備裝載Res的納米粒（NGO-RV）[33]，平均粒徑98 nm，裝載率約為89%。相比于游離Res，NGO-RV可使A549、NCI-H358兩種人非小細胞肺癌細胞活性顯著降低。體外釋放實驗中，NGO-RV在pH 5.0溶液中釋放速率可達52.3%左右。張蓉蓉等[34]以氨基改性的介孔二氧化硅（aminomodified mesoporous silica particles，NH2-MSN）為載體材料，通過反復飽和溶液吸附法制備新型口服介孔二氧化硅載Res納米粒（NH2-MSN-Res）。在pH 7.4 磷酸緩沖液中，4 h時基本釋放完全；MSN-Res和NH2-MSN-Res在48 h內，釋放率分別為81.4%和73.3%，均呈現明顯的緩釋特性。在跨膜轉運實驗中，NH2-MSN-Res的表觀滲透系數遠高于Res溶液和MSN-Res，表明氨基修飾之后的MSN的跨膜轉運能力更強。另外，藥動學實驗結果表明，NH2-MSN-Res的達峰濃度明顯大于Res溶液和MSN-Res，進一步說明經氨基修飾后，MSN的胃腸道吸收效果有所改善；NH2-MSN-Res的血藥濃度-時間曲線下面積是Res溶液的2.58 倍，但其清除率只有Res溶液的27.6%，說明NH2-MSN-Res可提高Res的生物利用度。杜倩等[35]以油酸修飾的Fe3O4為載體，通過乳化超聲分散法制備槲皮素和Res共載磁性SLN（QR-MSLN）。與槲皮素和Res共載SLN（QR-SLN）相比，QR-MSLN中槲皮素在各時間點的釋放率均顯著增加，Res在前6 h釋放速率基本相同，之后逐漸升高，12 h內累計釋放率超過80%，說明經油酸改性后，整體緩釋效果有所改善。QR-MSLN與槲皮素和Res原藥、QR-SLN相比，QR-MSLN對肝癌細胞（H22）的腫瘤抑制率顯著增高（P＜0.05）。

3.1.4 仿生型納米粒

仿生型藥物遞送系統將納米粒與細胞或蛋白等重組，模擬自身結構功能或人體內源性物質，避免機體將藥物視為外源性物質排出體外[36]。Geng Tao等[37]將腫瘤靶向分子精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸通過PEG修飾在人血清白蛋白（human serum albumin，HSA）包載的Res表面，制備負載Res的HSA納米粒，并考察對胰腺腫瘤PANC-1細胞的細胞毒性。與游離Res和未經PEG、氨基酸修飾的Res HSA納米粒相比，其不僅對正常細胞幾乎無細胞毒性，且細胞攝取率最高，對PANC-1細胞的細胞毒性更高；此外，PEG和HSA特有的性質使得其延長了Res的血液循環時間，較游離Res在血液中的循環時間延長了約5 倍；靜脈注射后，Res在腫瘤組織中的含量比游離Res組高8 倍，結果表明其具有更高的抗癌作用。不同類型的納米粒具有各自的特點（表3）。

表3 納米粒類型及特點Table 3 Types and characteristics of nanoparticles

3.2 納米乳

納米乳是由水相、油相、乳化劑、助乳化劑以適當比例形成的平均粒徑50～1 000 nm的熱力學穩定體系。納米乳安全性高且制備簡單，包括剪切法、高壓均質法和超聲法等[45-46]。與傳統輸送系統相比，納米乳可提高親脂性活性化合物的水溶性、避免發生降解反應并促進細胞攝取[47]。研究人員[48]以制備鼻腔給藥的腦靶向Res納米乳劑，與Res混懸液相比，納米乳劑體外釋放率顯著提高至（78.53±4.70）%；納米乳劑12 h內體外經皮滲透后釋放率達（63.95±4.70）%。相比于口服納米乳的最大血藥濃度和藥時曲線下面積經鼻腔給藥分別提高2.23 倍和8.05 倍（P＜0.05），且對鼻黏膜安全。Sessa等[49]采用高壓均質法制備Res納米乳，在通過Caco-2細胞單層運輸過程中由于Res在脂質相中受到親水性和親脂性乳化劑的雙重保護，對基底外側的樣品進行高效液相色譜分析時未發現Res代謝物。

雖然近年來國內外有關納米乳的研究不斷深入且有產品上市，但其推廣應用也存在諸多局限性，如穩定性較差、工業生產受限以及（助）表面活性劑具有一定毒性仍是導致上市品種少的主要因素。

3.3 納米囊

納米囊是一種粒徑在10～1 000 nm內以高分子聚合物薄層如磷脂、小單室脂質體及具有衣架式結構的表面活性劑將藥物包埋在其膜殼內的新型納米傳遞系統[50]。制備納米囊的方法主要包括乳化聚合法、天然高分子凝聚法、液中干燥法、鹽析法、界面沉淀法等[51]。與普通的微囊相比，納米囊更小的粒徑使其可直接注射進入血液循環。與基質納米球相比，該系統優點在于其形成納米囊包膜的聚合物含量低且對藥物具有更高載藥量，此外，納米囊將藥物限制在囊心可避免藥物與組織直接接觸，減少了給藥部位的刺激并更好地實現緩釋作用[52]。Jeon等[53]根據表面的親水材料殼聚糖（chitosan，CS）和γ-聚谷氨酸（γ-poly（glutamic acid），γ-PGA）可以將疏水性Res與水性環境分離的原理，采用離子凝膠法制備負載Res的CS/γ-PGA納米囊（CS/γ-PGA-Res），隨著CS/γ-PGA比的降低，較高的靜電相互作用引起CS/γ-PGA納米粒子的交聯，導致結構更緊密，粒徑顯著減小至100～200 nm，從而提高了水溶性和細胞攝取率。當暴露于紫外線下時，由于CS/γ-PGA為Res提供了可抵御紫外線誘導降解的物理屏障，CS/γ-PGA-Res納米囊在紫外線暴露3 h后trans-Res的質量分數仍可保持73%左右。

3.4 納米脂質體

NLs是一種粒徑范圍在10～1 000 nm的脂質體，粒徑小，且兼備脂質體良好的生物相容性。NLs的制備方法主要包括超聲波分散法、溶劑乳化-蒸發法、薄膜蒸發法和冷凍干燥法[54]。王新春等[55]采用乙醇注入法制備Res-NLs，大鼠在體腸吸收實驗結果顯示，Res原料藥在各腸段均被吸收，但吸收速率常數（Ka）方差分析結果無顯著性差異，Res-NLs在回腸段Ka高度顯著高于其他腸段（P＜0.001），結腸段Ka極顯著低于其他腸段（P＜0.01），但Res-NLs在各腸段的Ka均高度顯著高于Res原料藥（P＜0.001），由此說明Res-NLs可實現緩釋作用，并且促進了Res在小腸的吸收。相關研究[56]同樣以乙醇注入法制備Res-NLs，經噻唑藍分析，Res-NLs和Res在48 h內的半數抑制濃度分別為49.2 μg/mL和105.4 μg/mL。與Res相比，Res-NLs對HepG2人肝癌細胞具有顯著的抑制作用。在細胞周期分析結果中發現，經Res-NLs處理的HepG2細胞中G2/M期的比例顯著增加，而即Res-NLs可有效抑制HepG2細胞的增殖并阻斷G2/M期，最終誘導細胞凋亡。

3.5 納米混懸劑

納米混懸劑是指在少量的表面活性劑或高分子聚合物等穩定劑作用下，將藥物分散于水中形成的給藥系統，具有粒徑小、載藥量高、服用劑量準確等優點。可提高大多數難溶性藥物的溶解度，進而提高生物利用度；此外，也可對其進行修飾，實現藥物的靶向和長循環。納米混懸劑可作為最終劑型應用，也可作為中間體進一步制成可用于口服、注射、經皮、肺部和眼部等給藥途徑的其他劑型。納米混懸劑的制備方法主要包括溶劑沉淀法、高壓均質法、沉淀法-高壓均質聯合技術以及介質研磨法[57-58]。

Sinico等[59]通過介質研磨法制備了白藜蘆醇納米混懸劑。粒徑分析和差示掃描量熱分析結果顯示，其平均粒徑在200～300 nm范圍內，粒徑的減小既未使藥物結晶發生改變，也未使反式雙鍵異構化，納米結晶均勻分散無聚集現象；相比于原料藥，白藜蘆醇納米混懸劑晶體納米尺寸提高藥物飽和溶解度近10 倍。此外，評估納米混懸劑中Res的皮膚遞送效果時發現，與原料藥粗混懸液相比，白藜蘆醇納米混懸劑滲透到皮膚中的Res含量均有所提高，且使用質量分數0.5%泊洛沙姆188制得的納米混懸劑滲透到皮膚中的Res含量最高。

3.6 納米醇質體

醇質體是一種新型脂質體，由高質量分數（20%～45%）、低分子質量的醇以及水和磷脂組成，具有多層囊泡結構，能包封多類藥物，如親脂性、親水性的小分子和蛋白類大分子藥物[60]。相比于傳統脂質體，醇質體粒徑較小，結構穩定，包封率高。此外，醇質體的有效化學位移各向異性更小，極性磷脂頭基運動性更強，磷脂雙層具有更高的流動性和更低的轉變溫度。醇質體中磷脂堆積不如脂質體緊密，膜具有較高的陽離子通透性。乙醇可引起皮膚脂質雙層排列紊亂，使流動性增強，隨后，可延展性的醇體囊泡透過被擾亂的角質層雙層，增加藥物的透皮性能，使得藥物能夠到達皮膚深層或進入體循環，使其成為經皮給藥較為理想的載體[61]。Zhang Zhen等[62]通過乙醇注入法制備白藜蘆醇納米醇質體，分別用DPPH自由基清除能力、ABTS陽離子自由基清除能力以及鐵離子還原法來評價其體外抗氧化作用。所制得白藜蘆醇納米醇質體呈類球形囊泡結構，粒徑為（121.5±2.4）nm，平均包封率為85.84%。白藜蘆醇納米醇質體對DPPH自由基和ABTS陽離子自由基的清除率明顯高于原料藥，總抗氧化能力測定法結果顯示空白醇質體幾乎無還原性，而同濃度的白藜蘆醇納米醇質體的FeSO4當量為原料藥的1.82 倍，說明醇質體能明顯增強白藜蘆醇的抗氧化能力。

醇質體雖然可促進生物活性分子透過皮膚和細胞膜進行傳遞，但仍有弊端亟待解決，如高濃度醇對某些藥物的影響、不穩定的結構使藥物易在透皮過程中滲漏等，因此今后還需對醇質體進行更深入的研究，使其更好、更廣泛地應用于藥劑學領域及臨床。

3.7 聚合物納米膠束

聚合物納米膠束是指由可生物降解且具有生物相容性的兩親性嵌段聚合物在水溶液中自組裝形成的具“核-殼”結構的聚合物分子聚集體，在膠束形成過程中，疏水性藥物分子與聚合物鏈段發生協同作用，被包裹進疏水內核而形成載藥納米膠束。聚合物納米膠束粒徑較小（介于10～200 nm之間），有片狀、棒狀、管狀等形態，以球形最為常見；其種類包括兩親性嵌段共聚物膠束、接枝共聚物膠束、聚電解質膠束和非共價鍵膠束等[63-64]。Nie Mingjun等[65]以mPEG-PLA為載體合成了負載白藜蘆醇的聚合物納米膠束，結果表明，納米膠束的粒徑為（52.87±3.80）nm，載藥量和包封率分別為（11.0±2.3）%和（72.8±2.4）%。該制劑在長時間內還顯示出白藜蘆醇的兩相持續釋放。另外，與游離白藜蘆醇相比，納米膠束制劑中的白藜蘆醇具有更高的生物利用度。在去卵巢大鼠模型中，納米膠束在與游離白藜蘆醇等效劑量下顯著提高了骨礦物質密度和骨強度，加強了骨鈣蛋白和I型膠原的C端遠端肽等骨轉換標志物的修復。

聚合物納米膠束由于具有親水端，在一定程度上可避免藥物被網狀內皮系統吞噬，但因其是動力學不穩定體系，一定程度上制約了聚合物膠束納米藥物的應用。因此，對聚合物結構進行修飾或設計聚合物前藥，進一步提高聚合物納米膠束的穩定性具有十分重要的意義。

納米傳遞系統具有諸多類型，在食品、藥品等領域中的創新研究中，要結合不同傳輸系統的結構與特點選擇傳遞系統進行開發與應用（表4）。

表4 不同納米傳遞系統的比較Table 4 Comparison of different nanodelivery systems

4 結 語

隨著生活水平不斷提高，以天然活性物質為主要成分的營養健康食品和藥品越發受到關注。白藜蘆醇具有抗炎、抗病毒、抗氧化、抗心血管疾病和抗腫瘤等諸多生物活性作用，尤其以優良的抗腫瘤效果使其成為繼紫杉醇后又一天然抗腫瘤活性物質，近年來可利用新型納米傳遞系統改善其水溶性差、易光解的性質。但目前研究仍存在不足之處，個別載藥系統載藥量低、性質不穩定以及納米藥物制備技術成本高且工業化生產難度大等問題仍需更深入地探索。根據白藜蘆醇的生物活性以及作用部位，可考慮與其他活性物質聯合使用，并采用合理的劑型種類，使其更好地發揮治療效果。相信隨著研究的不斷深入，負載白藜蘆醇的納米傳遞系統服務于臨床和食品應用指日可待。