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聚乙二醇修飾脂質體：DSPE-PEG-NH2|COOH|MAL|NHS
發布時間：2018-8-10供應商：西安凱新生物科技有有限公司
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脂質體是一種理想的遞藥技術，由于它具有靶向性、較長的血液滯留時間和較高的器官分布選擇性，能提高藥物的療效和減少毒副作用，所以成為藥物制劑研究的熱點。近年來脂質體研究的各個方面，包括磷脂提純、載藥方法、粒徑控制、磷脂和脂質體藥物穩定性的提高等方面都取得了長足的進步[1～8]。特別是通過聚乙二醇、甲基聚唑啉、聚乙烯吡咯酮和神經節苷脂（GM－1）修飾解決了普通脂質體易從體循環中被肝、脾巨噬細胞迅速清除的缺點，可以使脂質體在血液中保留較長時間，增加了藥物的被動靶向功能。由于聚乙二醇價廉易得、可以大規模生產、分子量易于控制、良好的物理化學性質，同時可以事先將其制備成聚乙二醇－磷脂衍生物，制劑工藝相對簡單等優點，成為目前高分子修飾脂質體的研究重點[9～12]。抗癌藥物聚乙二醇－脂質體阿霉素(Doxil) 已經生產上市，多種聚乙二醇－脂質體藥物也已進入臨床Ⅱ/Ⅲ期實驗，這都標志著聚乙二醇－脂質體藥物制劑技術已趨成熟。這篇綜述將集中討論聚乙二醇修飾的脂質體的制備、性質及應用。
1 聚乙二醇修飾脂質體的方法
根據聚乙二醇在脂質體膜內外的分布不同可以將修飾的方法分為兩種：即脂質體內外膜的雙面修飾和僅僅修飾脂質體的外膜表面。脂質體內外膜的雙面修飾是通過合成聚乙二醇的磷脂衍生物，然后將聚乙二醇磷脂衍生物作為包材的一部分用于脂質體的制備，其制劑生產工藝相對簡單，但是分布于脂質體內的聚乙二醇會占用大量載藥空間，同時脂質體內部的聚乙二醇對脂質體的長循環沒有任何幫助。僅僅修飾脂質體的外表面的優點是應用面廣，基本不影響原有的各種脂質體載藥方法，聚乙二醇不占用脂質體的載藥空間，可以zui大限度地利用聚乙二醇對脂質體的長循環作用。但是外表面的修飾增加了工藝的難度，對制劑質量的重現性和穩定性也有一定的影響。兩種修飾途徑各有利弊，應該根據藥物制劑研究的具體情況從綜合效果全盤考慮來做出選擇。
1.1 脂質體內外膜的雙面修飾 聚乙二醇是水溶性、無生物活性、無毒及柔軟的線性高分子，為了使其能穩定地與脂質體相連，就需要引入脂溶性的且與磷脂有很好匹配性的化合物。目前采取的方法多為事先合成聚乙二醇的脂類衍生物，然后用聚乙二醇衍生物作為脂質體包材的組分之一，按照不同的脂質體載藥方法制備聚乙二醇脂質體。為了保證聚乙二醇分子結構的伸展和獲得對脂質體表面的zui大屏蔽保護效果，合成的聚乙二醇衍生物只在其一端連有脂溶性片段。研究報道較多的是甲氧基聚乙二醇－二－硬脂酰磷脂酰乙醇胺 (PEG－DSPE, MePEG－DSPE或MPEG－DSPE)，其他文獻中報道的脂溶性片段包括鞘氨醇脂、膽固醇、二烷基甘油酯、二羧基甘油酯、脂肪酸、脂肪氨和其他脂溶性化合物。
聚乙二醇衍生物的脂溶性部分非常重要，它們是選自天然產物，無毒性，無免疫原性，并保證能使聚乙二醇穩固地附著在脂質體的表面。一般而論，雙鏈的化合物比單鏈的化合物在脂質體膜中的附著力強；長鏈羧基比短鏈附著力強；在油水交界處有電荷比無電荷的衍生物對脂質體的附著力強。但是任何事物都有其兩面性，并非聚乙二醇衍生物在脂質體雙層膜上的附著力愈強愈好。因為，雖然脂質體表面的聚乙二醇增強了脂質體的溶劑化作用，阻礙了血漿蛋白與脂質體之間的相互作用，可以有效阻止脂質體表面的調理作用，從而降低了MPS對脂質體的親和力，減緩了脂質體從血液中的清除。但也同時阻止了脂質體與細胞的相互作用，妨礙了脂質體進入細胞內的吞噬過程，也會影響脂質體藥物的藥效。所以的選擇是聚乙二醇衍生物在脂質體膜表面有適度的附著力，聚乙二醇脂質體在血液中有足夠的保留時間（半衰期在幾小時到幾十小時之間）。在其循環過程中，聚乙二醇衍生物與血液中的蛋白相互作用而逐漸脫離脂質體表面，這時脂質體已經靶向到了病變部位，表面僅僅含有少量聚乙二醇的脂質體就可以與病變細胞結合、內吞，將藥物送入細胞，起到選擇性殺傷病變細胞的功效。
1.2 脂質體外膜表面的修飾 脂質體外膜表面的修飾分為兩種：化學方法和物理方法。化學方法是利用化學反應將分別含有活性基團磷脂的脂質體與聚乙二醇連接在一起；而物理方法是用鑲嵌法在脂質體外膜層嵌入聚乙二醇磷脂衍生物。
1.2.1 化學方法 可以用來連接脂質體和聚乙二醇的化學反應可分為：①含有活化羧酸的聚乙二醇與腦磷脂的反應；②含巰基的聚乙二醇與含有馬來酰亞胺磷脂衍生物的反應；③含巰基聚乙二醇與含有活化巰基的磷脂衍生物的反應。由于其反應相對較充分，反應條件溫和，第二種反應在脂質體外膜表面的聚乙二醇修飾中使用較多[13]。為了有利于巰基和馬來酰亞胺的接觸，保證反應能充分進行，也可以在馬來酰亞胺與腦磷脂之間嵌入間隔臂（spacer）短鏈，使得馬來酰亞胺從脂質體磷脂膜表面暴露出來。
1.2.2 物理方法 也稱之為鑲嵌法。聚乙二醇磷脂衍生物PEG－DSPE是兩性高分子化合物，既含有親水的聚乙二醇又含有疏水的腦磷脂，其在水中的性質近似于表面活性劑，以膠束的形式存在。當PEG－DSPE與脂質體混合在一起，其疏水端插入雙分子膜，使得PEG－DSPE親油的羧基嵌入脂質體形成穩定的聚乙二醇保護層[14]。PEG－DSPE嵌入的快慢和多少取決于脂質體的磷脂組成、PEG－DSPE的zui小乳化濃度(CMC值)、PEG－DSPE的羧基片段與磷脂的親合度、嵌入時混合液的溫度等。 一般而論，嵌入的聚乙二醇磷脂衍生物很難高于起始的總PEG－DSPE的90％。未嵌入脂質體的聚乙二醇磷脂衍生物可以用凝膠色譜柱或層析柱加以分離。
2 聚乙二醇脂質體的作用機制
聚乙二醇修飾的脂質體在體內代謝的許多方面與常規脂質體有著根本的區別[15]。比如常規脂質體的藥代動力學與劑量有關，而聚乙二醇脂質體的藥代動力學與劑量無關。大量研究發現，聚乙二醇脂質體的血液存留時間與脂質體含有的磷脂的相變溫度無關，比如固相磷脂,如,二－硬脂酰磷脂酰膽堿 (DSPC)或流動相磷脂如蛋黃卵磷脂的聚乙二醇脂質體的血液存留時間基本相同；與脂質體是否含有膽固醇無關；分子量在1ku的聚乙二醇脂質體一般都能顯著延長脂質體在血液中的存留時間，但是以2ku的效果；就內外膜雙面修飾法制備聚乙二醇脂質體而言，PEG－DSPE在脂質體包材中的含量在3～10摩爾百分比的區間都能有效延長脂質體在血液中的存留時間，以5～7摩爾百分比zui常用。帶有電荷的磷脂對聚乙二醇脂質體的血液存留時間的影響較復雜，其影響機制還不清楚。實驗發現，脂肪酰磷脂酰肌醇（PI）能增加聚乙二醇脂質體的血液存留時間，脂肪酰磷脂酰甘油(PG)與聚乙二醇脂質體的血液存留時間無關；但是脂肪酰磷脂酰絲氨酸(PS)（即便非常少量，比如3％摩爾）顯著加快了聚乙二醇脂質體從體內的清除。據推測含有PS的脂質體的清除機制可能與衰亡的紅血球在體內的代謝機制相似。PS選擇性地分布在衰亡的紅血球的外膜表面，而正常紅血球的PS磷脂基本上都分布在內膜。外膜表面含有PS的衰亡的紅血球或脂質體可以激活某種識別因子，從而加快了從體內的清除。雖然有關聚乙二醇延長脂質體在血液中存留時間的作用機制仍然不是*清楚，但是基本上可以認為主要是3種作用：①聚乙二醇在脂質體表面形成有效的高分子隔離帶，其空間位阻阻斷或延緩了血中的脂蛋白或血蛋白與脂質體的相互作用，這種相互作用被認為會引起磷脂交換、脂質體泄露、脂質體膜的破壞和溶解；②高分子隔離帶隔斷了脂質體與細胞的直接相互作用；③聚乙二醇隔離帶阻斷或延緩了血漿蛋白在脂質體表面的吸附，有效阻止了其表面的調理作用，降低MPS對脂質體的親和力，從而達到延長脂質體在血液中的存留時間的效果。無論那一種作用機制，其zui終效果都取決于聚乙二醇在脂質體表面的空間位阻和有效屏蔽作用。許多學者利用X－光衍射、差熱分析及表面張力等不同儀器對聚乙二醇在脂質體表面的構像進行了分析。DeGennes 認為聚乙二醇在脂質體表面的zui有代表性的構像有兩種[16]：“蘑菇云”或“毛刷狀”。如圖1所示，當聚乙二醇在脂質體表面的密度較低時，相鄰的聚乙二醇高分子鏈相互間不發生作用，這時高分子鏈形成“蘑菇云”構像。隨著聚乙二醇在脂質體表面的密度增加，相鄰的高分子鏈間的相互排斥力加大，高分子鏈傾向于“毛刷狀” 排列。兩種不同構像的形成受相鄰的聚乙二醇高分子鏈在脂質體表面的鑲嵌點間的距離（D）和聚乙二醇高分子鏈在空間的有效體積（Rf）的控制,而聚乙二醇的空間有效體積與高分子的聚合度(N) 和單體的體積(a)有關，可用公式Rf=aN3/5 計算。當D<Rf 時，聚乙二醇的空間構像為“毛刷狀”；而當D>Rf時，空間構像為“蘑菇云”形狀。Kenworthy 等以兩組脂質體相互間的作用為模型，對聚乙二醇空間構像進行了研究，得出了不同分子量的聚乙二醇在脂質體中的不同摩爾含量所呈現的構像[17]。如圖2所示，PEG－750由于分子量小，在非常高的摩爾濃度（14％）仍然是蘑菇云狀。而大分子量聚乙二醇如PEG－2000和PEG－5000，4％摩爾濃度以上都呈毛刷狀。 聚乙二醇在脂質體表面的空間構像直接決定著高分子保護層的厚度，也就是阻斷血蛋白在脂質體表面吸附的能力。顯然毛刷狀空間構像的聚乙二醇脂質體的屏蔽效果要更好些，在血液中的存留時間較長。實驗測得的5％摩爾的2ku聚乙二醇脂質體的高分子有效保護層的厚度大約為5nm，與脂質體雙層膜的厚度相當，同以上的計算結果非常吻合。其血液中的半衰期可以達到幾十個小時，被稱之為長循環脂質體。
3 聚乙二醇脂質體藥物制劑的研究
脂質體是目前轉運各種藥物進入細胞的zui有效的載體之一,這些藥物可以是化學合成藥、天然提取物、蛋白質、多肽和基因藥物。但是常規脂質體由于在血液中的循環半衰期短，易于被清除，限制了其發展。聚乙二醇修飾的長循環脂質體，增加了脂質體的血液循環時間，不但能夠逃避網狀內皮系統的捕獲，還能提高脂質體的被動靶向性。已經被廣泛用于脂質體藥物制劑。其中Alza公司研制的聚乙二醇修飾的脂質體阿霉素（doxorubicin）已于1995年在美國上市，商品名為Doxil，用于治療與AIDS相關的Kaposi肉瘤(KS)，子宮癌、頭頸部惡性腫瘤、小細胞肺癌和其他癌癥的臨床研究也獲得了很好的結果。同其他脂質體制劑一樣，聚乙二醇修飾的脂質體藥物制劑進入臨床使用也必須達到安全、有效、可控的基本質量要求。目前聚乙二醇修飾的脂質體藥物制劑的主要技術難點都已基本得到了解決，筆者的實驗結果證明聚乙二醇磷脂衍生物作為包材之一不影響藥物的裝載工藝。弱堿性藥物阿霉素、長春新堿、 米托蒽醌和環丙沙星等都可以應用pH梯度法載入脂質體內，包封率幾乎達到100％，并且載藥量遠遠大于臨床需要的濃度。制備的聚乙二醇脂質體藥物粒徑可控，比如聚乙二醇脂質體阿霉素的粒徑就可以控制在100nm左右，粒徑分布窄。從某種程度上看，聚乙二醇衍生物的加入還增加了藥物的包封率。常規脂質體對于水溶性藥物的包埋效率非常低，大單室脂質體（粒徑100nm）其包封率在5％左右，聚乙二醇脂質體的包封率明顯高很多。聚乙二醇脂質體的順鉑和卡鉑、利巴韋林、5－氟脲嘧啶都已經完成了工藝研究，進入臨床實驗。聚乙二醇脂質體藥物的穩定性和存放時間也可以得到保證，比如聚乙二醇脂質體阿霉素存放2a后，其粒徑的變化、藥物、包材的降解及藥物的泄漏等重要參數都能達到藥用規定。由于聚乙二醇在脂質體表面形成有效的保護屏障，可以防止產品冷凍干燥過程中出現的脂質體相互間的聚合和融合。同時聚乙二醇還可以防止脂質體凍干時對脂質體膜的破壞，以及水合時藥品的泄漏，這些特點無疑對開發脂質體凍干產品很有助益。當然聚乙二醇脂質體的優點主要還在于其延長了脂質體藥物在血液中的循環半衰期，增加了在腫瘤、炎癥和病變部位的靶向，增加了療效。表1比較了游離阿霉素、常規脂質體阿霉素和聚乙二醇脂質體阿霉素的藥代動力學參數，聚乙二醇修飾的脂質體的半衰期是常規脂質體的4倍，是游離藥物的9倍。
聚乙二醇脂質體包裹的長春新堿在腫瘤部位的藥量增加了120倍。血藥半衰期的延長和藥物在腫瘤處的富集體現在藥學方面的必然結果是其抗癌效果較之游離長春新堿和常規脂質體長春新堿都有了明顯的提高（圖3）。藥效以延遲腫瘤體積的增加值衡量，動物實驗同時還顯示，荷瘤動物的成活率與脂質體抗腫瘤藥物在血液中的存留時間成正比（圖4）。藥效以荷瘤動物的存活率衡量，聚乙二醇脂質體包裹的米托蒽醌、順鉑、5－氟脲嘧啶、長春瑞賓、托撲替康的研究也都獲得了與阿霉素和長春新堿相似的結果。
綜上所述，聚乙二醇修飾確實是脂質體制劑的一次技術飛躍，是實現脂質體藥物的長循環、靶向性、提高穩定性和增加藥效的有效手段，必將成為今后脂質體載藥技術的研究重點。
西安凱新生物科技有限公司聚乙二醇修飾脂質體產品列表
一、磷脂-二硫鍵-聚乙二醇
磷脂-聚乙二醇是長循環脂質體制備的常用材料，我們在磷脂和PEG之間用雙硫鍵鏈接，當二硫鍵S-S遇到還原型物質二硫蘇糖醇（DTT）時，二硫鍵能發生斷裂。
定制合成的磷脂-二硫鍵-聚乙二醇我們可以提供以下產品：
以下產品 PEG的分子量可以選擇350/550/750/1000/2000/3400/5000/10000
DSPE-SS-mPEG
DPPE-SS-mPEG
DMPE-SS-mPEG
DLPE-SS-mPEG
DOPE-SS-mPEG
DSPE-SS-mPEG
DSPE-SS-PEG-NHS
DPPE-SS-PEG-NHS
DOPE-SS-PEG-NHS
DSPE-SS-PEG-MAL
DPPE-SS-PEG-MAL
DOPE-SS-PEG-MAL
DSPE-SS-PEG-NH2
DPPE-SS-PEG-NH2
DOPE-SS-PEG-NH2
DSPE-SS-PEG-COOH
DPPE-SS-PEG-COOH
DOPE-SS-PEG-COOH
DSPE-SS-PEG-N3
DSPE-SS-PEG-Biotin
DSPE-SS-PEG-OH
DSPE-SS-PEG-cRGD
DSPE-SS-PEG-SH
DSPE-SS-PEG-Silane
DSPE-SS-PEG-CHO
DSPE-SS-PEG-Alkyne
DSPE-SS-PEG-FA
DSPE-SS-PEG-FITC
我們還可以提供一種PH敏感型的材料是腙鍵連接的
DSPE-Hyd-PEG
二:磷脂連接其他聚合物或共聚物產品
我們公司主要提供的磷脂為磷脂酰乙醇胺PE磷脂，可以和他交聯的聚合物或共聚物有PEG、PEI、Hyaluronate、葡聚糖、殼聚糖、PAMAM、聚苯乙烯、聚氧乙烯、PLGA、PCL、PLA、PLL、PGA、PASP等等不同產品。
磷脂酰乙醇胺PE磷脂的磷酸根旁邊是伯氨基，我們可以把他改性成其他基團比如NHS、COOH等等來滿足和其他材料連接的可能性。
定制合成的磷脂-聚合物我們可以提供以下產品：
列表里列出來的是DSPE磷脂，我們還可以選用DOPE、DPPE、DMPE、DLPE等
DSPE-PEI（直鏈）PEI分子量可選600或25000
DSPE-PEI（支鏈）PEI分子量從1000-3萬不等選擇
DOPE-PEI
DSPE-PLGA
DSPE-PLA
DSPE-PCL
DSPE-Hyaluronate
DSPE-Dextran
DSPE-Chitosan
DSPE-Poly(L-lysine)
DSPE-Poly(L-glutamic acid)
DSPE-PEG-PEI
DSPE-PEG-PLGA
DSPE-PEG-PCL
DSPE-PEG-PLA
DSPE-PEG-Dextran
DSPE-PEI-Dextran
MPEG-2000-DMPE
MPEG-5000-DMPE
MPEG-2000-DPPE CAS號：205494-72-0
MPEG-5000-DPPE CAS號：205494-72-0
MPEG-750-DSPE CAS號：147867-65-0
DSPE-mPEG2000 CAS號：147867-65-0
DSPE-mPEG5000 CAS號：147867-65-0
DSPE-PEG2000-NH2
DSPE-PEG2000-COOH
DSPE-PEG2000-MAL
DSPE-PEG2000-NHS
DSPE-PG2000-Biotin
DSPE-PEG2000-FA
DSPE-PEG2000-RGD
DSPE-PEG2000-DBCO
DSPE-PEG2000-CY5
DSPE-PEG2000-CY7
DSPE-PEG2000-FITC
DSPE-PEG2000-RB
DSPE-PEG2000-SH
DSPE-PEG2000-N3
DSPE-PEG2000-Alkyne
DSPE-PEG2000-PDP
DSPE-PEG2000-OH
三：熒光標記的磷脂（有機無機材料）
我們可以把一些有機的熒光染料通過PEG來和磷脂連接 如FITC,羅丹明B，CY3,CY5,CY7,ICG,NBD等等，我們還可以把高波段的熒光量子點通過PEG和磷脂偶連。
水溶性量子點包括：(GA) ZnSe/ZnS，CdS/ZnS，CdSe/ZnS，InP/ZnS，PbS量子點等；這些量子點被MPA（3-巰基丙酸）或PEG（聚乙二醇）包覆，其中，MPA包覆的量子點水合粒徑約10-12nm，易溶解于中性和堿性溶液；而PEG包覆的量子點水合粒徑約20nm
DSPE-PEG-熒光量子點（波段430-920nm）
ZnSe/ZnS-PEG-DSPE
InP/ZnS-PEG-DSPE
CdSe/ZnS-PEG-DSPE
CdS/ZnS-PEG-DSPE
PbS-PEG-DSPE
DSPE-PEG-FITC
DSPE-PEG-TRITC
DSPE-PEG-Cy3
DSPE-PEG-Cy5
DSPE-PEG-Cy5.5
DSPE-PEG-Cy7
四：單分散小分子PEG磷脂偶連產品
西安凱新生物還可以提供一種單分散的小分子PEG，一邊鏈接DSPE/DPPE/DMPE/DOPE,另外一邊連接不同的活性基團的產品。這一類的PEG磷脂，我不是采用高分子的聚乙二醇，而是選用比如說2個PEG循環或者3個或者4個PEG循環。
相關產品列表：
mPEG2-DSPE
mPEG4-DSPE
mPEG8-DSPE
mPEG12-DSPE
DSPE-PEG2-MAL
DSPE-PEG4-MAL
DSPE-PEG6-MAL
DSPE-PEG8-MAL
DSPE-PEG2-NHS
DSPE-PEG4-NHS
DSPE-PEG8-NHS
DSPE-PEG2-NH2
DSPE-PEG4-NH2
DSPE-PEG8-NH2
DSPE-PEG2-COOH
DSPE-PEG4-COOH
DSPE-PEG8-COOH
DSPE-PEG2-Biotin
DSPE-PEG4-Biotin
DSPE-PEG8-Biotin
DSPE-PEG2-Folate
DSPE-PEG4-Folate
DSPE-PEG8-Folate
DSPE-PEG2-FITC
DSPE-PEG4-FITC
我們可以根據客戶需要選擇不同個數的PEG，除了2/4/8我還可以定制3/5/6/7/9/10等等，磷脂端除了常用的DSPE，我們還可以選16個碳鏈的DPPE，14個碳鏈的DMPE和12個碳鏈的DLPE和DOPE等等，末端的活性基團也接受定制。
五：改性磷脂產品
我們能提供DSPE的改性試劑，就是把DSPE末端的氨基（伯氨基）-NH3改性修飾成NHS、COOH、N3、MAL、Thiol（SH）、OPSS、FITC、FA、Biotin等不同活性基團，我公司還可以定制合成不同種類的產品。
DSPE-NHS
DSPE-MAL
DSPE-Thiol
DSPE-Succinic acid
DSPE-Biotin
DSPE-FITC
DSPE-Pyrene
DSPE-OPSS
DSPE-RB
DSPE-Cap-Biotin
DPPE-Cap-Biotin
DSPE-Cap-Folate
DPPE-Cap-Folate
16:0 Folate Cap PE
16:0 Biotinyl Cap PE
六：DSPE-PEG-二種不同活性基團
西安凱新生物科技有限公司可以提供一種特殊的PEG磷脂產品，該產品是PEG的一段連接磷脂DSPE，PEG的另外一段分叉同時連接2種不同的活性基團，我公司已經開發出DSPE-PEG2000(BIOTIN,FITC)和DSPE-PEG2000(Folic acid，FITC)并銷售給科研客戶，并且獲得了良好的使用好評
產品列表：
DSPE-PEG2000-(BIOTIN,FITC)
DSPE-PEG2000-(Folic acid，FITC)
DSPE-PEG-( Folic acid，MAL)
DSPE-PEG-( FITC，NHS)