脂质体主动载药技术

◆ 一、什么是主动载药技术？

弱酸或弱碱的中性分子形式可以穿过脂双层膜，而它们的解离形式则不能。Jacobs 等人早期关于红细胞膜通透性的研究，以及 Chappel 和 Crofts 关于线粒体膜与叶绿体膜的研究均表明，当存在跨膜 pH 梯度时，羧酸、乙酸、胺类等中性分子形式能够快速穿过磷脂双分子层，从而促进并维持跨膜浓度梯度。1976 年，Nichols 和 Deamer 等人首次利用 pH 梯度法，采用主动载药技术制备了儿茶酚胺脂质体。1989 年，Gabizon 采用硫酸铵梯度法，以主动载药技术制备了两种不同膜材料、载有盐酸多柔比星的脂质体。此后，研究者们又利用 Ca²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺ 等一系列离子梯度进行主动载药，以制备脂质体。

◆ 二、用于主动载药的脂质体

由于脂质体具有优异的生物相容性、生物可降解性和肿瘤靶向性，其日益被视为靶向递送系统的理想载体。然而在当前的产业化进程中，影响脂质体递送系统的主要障碍是稳定性不足、载药能力不足以及药物泄漏。通过主动载药包封的两亲性药物通常可实现 >80% 的包封率，因而无需去除游离药物。该方法适用于在生理 pH 条件下具有一定脂溶性的两亲性药物，其 pKa 值落在生理 pH 范围内即可获得高包封率。跨膜梯度主动载药方法主要包括 pH 梯度法、硫酸铵梯度法、醋酸钙梯度法和离子载体梯度法。随着脂质体主动载药技术（Remote/Active loading）的深入研究和广泛应用，该技术可制备高载药量、高包封率的脂质体，从而提高脂质体稳定性并减少药物泄漏。因此，脂质体主动载药技术的优越性日益受到关注，已成为脂质体制备的首选方法。

◆ 三、主动载药方法

◆ 1、pH 梯度法

pH 梯度法通过调节脂质体内外水相的酸碱度，建立特定的跨膜 pH 梯度。该方法利用弱酸或弱碱在不同 pH 环境下解离状态的差异，使药物在外水相中以低极性的分子形式存在。当已建立 pH 梯度的脂质体接近或超过相变温度时，磷脂双分子层由有序的“凝胶晶相”转变为无序的“液晶相”。在此转变过程中，磷脂脂肪链中的“全反式构象”碳碳键转变为“邻位交叉构象”，脂肪链的旋转半径显著增大，导致脂质体膜的流动性和通透性增加，有利于分子型药物穿透磷脂双分子层；同时，高极性的离子型药物则被稳定地包封于脂质体内水相中。

◆ 2、硫酸铵梯度法

硫酸铵梯度法适用于两亲性弱碱性药物，尤其是多柔比星、表柔比星、伊达比星和米托蒽醌等蒽环类抗肿瘤药物。硫酸铵梯度法的作用机制较为复杂，主要可用两种理论来解释：

· 化学平衡驱动机制：硫酸铵在水中电离并水解，产生穿透磷脂双分子层渗透系数不同的分子和离子。铵离子的渗透系数大于氢离子（H⁺），因而可快速扩散至外水相，而 H⁺ 基本无法穿过磷脂双分子层，滞留于内水相。通过降低外水相中 NH₃ 的浓度，NH₃ 不断从内水相溢出，导致 H⁺ 累积，间接形成跨膜“质子梯度”，并通过调节 [NH₄⁺]out/[NH₄]in 比值来控制梯度大小。当两亲性弱碱性药物进入脂质体内水相后，弱碱性药物的电离过程消耗大量 H⁺，导致内水相 pH 升高，使更多 NH₃ 持续溢出，从而驱动药物进入脂质体，直至内水相中的 NH₄⁺ 被耗尽。

· 扩散电位驱动机制：随着内水相中 NH₃ 的快速溢出，H⁺ 也倾向于扩散至外水相，形成“内正外负”的跨膜扩散电位，驱动弱碱性药物跨膜并在内水相中聚集。这在一定程度上解释了为何蒽醌类药物经硫酸铵梯度法聚集进入脂质体的动力学，慢于单纯酸化脂质体内水相（pH 梯度法）。

◆ 3、醋酸钙梯度法

醋酸钙梯度法通过透析、超滤或离子交换等过程去除外水相中的醋酸钙，从而建立醋酸钙浓度的跨膜梯度。该方法利用醋酸钙的电离和水解，促使大量醋酸分子（HAc）从浓度较高的脂质体内水相扩散至浓度较低的外水相，提高脂质体内水相的 pH，间接产生跨膜 pH 梯度。HAc 的渗透参数约为 Ca²⁺ 的 2640 万倍。因此，与 HAc 相比，Ca²⁺ 几乎无法穿过磷脂双分子层而滞留于脂质体内部，而 HAc 则参与质子转运。醋酸钙跨膜浓度梯度（内高外低）的建立，使 HAc 携带大量质子从脂质体内部转移到外部，形成内碱外酸的 pH 环境，为弱酸性药物的载入和聚集提供了高效的驱动力。

◆ 四、影响主动载药的因素

◆ 1、跨膜梯度

根据 Henderson-Hasselbalch 理论，pH 每变化一个单位，分子型与离子型药物浓度的比值即变化十倍。因此，三个单位的跨膜 pH 梯度理论上可维持 1000 倍的药物浓度差。硫酸铵梯度和醋酸钙梯度同样如此。降低内缓冲液的 pH 可增大 pH 梯度，但过度酸化可能导致药物和磷脂水解，引起脂质体不稳定。

◆ 2、孵育温度与时间

Arrhenius 方程虽常用于解释化学动力学过程，但也适用于脂质体的主动载药过程。对于给定的脂质体配方和载药量，跨膜活化能（Ea）保持恒定。随着温度（T）升高，载药速率（k）增大，载药时间缩短，脂质体更快达到平衡。当孵育温度超过脂质体的相变温度时，磷脂双分子层的通透性增加，有利于载药；但通透性增加也可能在载药过程中破坏 pH 梯度。

◆ 3、药脂比

药脂比与脂质体的包封率密切相关。一般而言，随着药脂比降低，每个脂质体载入的药量减少，药物更容易被包封于脂质体内。

◆ 4、外水相 pH 调节剂

外水相 pH 调节剂用于中和外水相中的弱酸或弱碱，以保持中性。由于磷脂分子中的酯键对碱性条件敏感，因此外水相不应调节至碱性 pH。

◆ 5、内水相缓冲能力

随着主动载药过程的进行，跨膜离子梯度逐渐被消耗。因此，内水相的缓冲能力在载药过程中对维持跨膜离子梯度起着关键作用，并显著影响药物的包封率。

◆ 6、药物 LogP 值与 pKa 值

在确定脂质体配方与制备工艺时，药物的性质会显著影响脂质体的包封率。这些性质包括：（1）分配系数（LogP），反映药物在脂水相中的溶解度；（2）解离常数（pKa），反映药物的解离能力及其极性。

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