大家好！我是制药卓越221班（大一）的王佳莉，今天为大家分享一篇2022年发表在Journal of Drug Delivery Science and Technology（三区，IF=5.062）上的文章，题目为《用于口服结肠靶向给药的新型pH响应性聚乙烯醇/阿拉伯胶/氧化镁纳米生物复合材料》，通讯作者单位为拉齐大学（伊朗）。
【背景】癌症是当今人类面临的最重要的疾病之一，它已经在世界各地造成了许多人的死亡。根据《世界癌症报告》，预计患者数量将达到2400万人，这是重大的健康问题之一。有几种传统的癌症治疗方法，如手术、放射治疗和化疗。口服化疗因其减少副作用和提高疗效而成为最理想的化疗方法。
结肠靶向给药是治疗结直肠癌、克罗恩病和溃疡性结肠炎等多种结肠疾病的重要途径。特别是，结肠靶向纳米药物递送对结肠特异性疾病治疗是有用的，因为纳米颗粒可以在患病部位积累，提高治疗效果，并实现局部治疗，从而减少全身性毒性。
在传统的口服制剂中，由于药物通过胃和肠，大量的药物被上消化道(GIT)吸收。为了克服这一问题，我们需要设计结肠给药系统。因为人体内的pH值从胃(pH = 1.0-3.0)到结肠(pH = 7.0-8.0)不等，pH敏感系统适合口服给药。因此，我们需要一种pH敏感的药物释放系统，它能将药物释放到弱碱性环境中，而在胃的酸性环境中不发生释放。这种系统适合通过口服途径治疗许多结肠疾病。
如今，复合材料在日常生活中发挥着重要作用，将材料中的不同成分结合在一起，可以生产出具有特定其他性能的新材料。近几十年来，基于聚合物的药物递送系统被科学家们关注，并用于治疗癌症。这些聚合物包括合成聚合物，如聚乙烯醇(PVA)、聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)(PHEMA)、聚乙二醇(PEG)、树状大分子和天然聚合物，如海藻酸盐、壳聚糖、透明质酸、纤维蛋白。天然多糖因其独特的生物相容性、生物降解性、高亲水性和来源丰富等优点在生物医学应用中具有重要意义。
在所研究的天然聚合物中，阿拉伯树胶(GA)在药物递送中是必要的。GA是一种由糖蛋白和多糖组成的天然胶，又称相思胶、查尔贡、查尔古德和麦斯卡。最近的报道表明，GA在治疗胃肠道、肾脏和心血管疾病方面有积极的作用，GA基本上可以减少化疗的毒性。聚乙烯醇（PVA）作为一种合成聚合物，由于具有生物相容性、无毒性、可生物降解性、亲水性和无致癌性，已被广泛用于生物医学领域。另外，PVA有许多羟基作为氢键的来源连接到碳链主干上。PVA改善了亲水性和疏水性药物的溶解度。由于PVA具有高的表面稳定性、螯合特性和低的蛋白质吸附性，因此PVA作为一种缓释系统已被广泛应用。最近，PVA与其他聚合物相结合，已被用于可控的药物输送。
无机纳米粒子作为填料可以作为基质添加到有机聚合物中，从而制备出具有更好力学性能和光学性能的纳米复合材料。这些纳米复合材料具有多种优势，包括金属氧化物的加工能力和聚合物的灵活性。在各种金属氧化物中，氧化镁(MgO)在许多应用中是必不可少的，包括具有显著物理、光学、电子、运输、机械和化学性质的电子传感设备。纳米MgO作为一种抗菌剂，具有较大的比表面积，被用作有毒物质的吸附剂，可以杀死HeLa等癌细胞。此前报道，纳米MgO作为填料可以提高聚乙烯醇等聚合物的强度和热稳定性。
在我们之前的工作中，我们利用两种聚合物(PVA和AG)与MgO纳米颗粒直接共混的方法制备了新型的PVA/银/MgO纳米复合材料。目前还没有关于含有PVA和AG的纳米生物复合材料和用于输送抗癌药物的纳米MgO纳米颗粒的报道。本研究对合成的纳米生物复合材料作为pH敏感的口服给药系统的应用进行了研究。使用抗癌药物阿霉素(DOX)作为药物模型，并将其加载到合成的纳米生物复合材料中。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、热重分析和红外光谱等方法对所合成的纳米生物复合材料进行了表征。测定了所合成的纳米生物复合材料的载药效率及其在不同pH条件下的药物释放曲线。采用四甲基偶氮唑盐比色法检测纳米生物复合材料的细胞毒性。
【摘要】在这项研究中，我们使用了一种新型的pH响应型聚乙烯醇/阿拉伯胶/氧化镁(PVA/AG/MgO)纳米生物复合材料作为阿霉素(DOX)的口服结肠靶向给药系统。考察了不同含量的PVA、AG和MgO纳米颗粒对纳米复合材料载药效率、释药行为和动力学的影响。3mg PVA、3mgAG和6mgMgO纳米粒子的载药率为82%。该纳米生物复合材料的药物释放对pH具有良好的敏感性。在模拟结肠环境(pH 7.4)中，10 h内药物累积释放率可达90%，而在模拟胃环境(pH 1.2)中，2 h内药物累积释放量低于10%。体外细胞毒性实验表明，PVA/Ag/MgO纳米生物复合材料具有良好的生物相容性。本研究证实了新型PVA/Ag/MgO纳米生物复合材料具有良好的口服pH敏感性给药的潜力，用于治疗结肠癌和其他结肠癌疾病。
【结论】合成了PVA/AG/MgO纳米生物复合材料，并将其作为结肠靶向给药的药物载体。选择阿霉素作为模型药物，考察了不同纳米复合材料组成、pH值、不同药物浓度和接触时间对载药效率的影响。样品F9在3 mg PVA、3 mg AG和6 mg MgO NPs时载药效率最高。当纳米复合材料与DOX的比值为10:1，pH值为6.0，接触时间为36 h时，可获得最大的DOX负载效率(82%)。在模拟胃介质(pH 1.2)下，纳米生物复合材料的药物释放受到限制，而在模拟结肠介质(pH 7.4)下，由于亲水官能团的电离，药物释放速率增加。药物释放曲线依赖于纳米生物复合材料的组成。在酸性和碱性条件(pH 1.2和7.4)下的释放行为建模结果表明，释放数据与Korsmeyer- Peppas和Higuchi模型最吻合。此外，PVA/AG/MgO纳米复合材料对Caco2细胞的细胞毒性可以忽略，当浓度达到200 μg/mL时，细胞存活率高达92%，表明PVA/AG/MgO纳米复合材料具有良好的生物相容性，可用于临床应用。该研究证实，新型PVA/AG/MgO纳米生物复合材料是一种非常方便的载体，可用于治疗结肠癌和其他结肠疾病的可控和pH触发的药物释放。
引用文献：Moghadam A, Kariminia S, Mobarakeh M S. Novel pH-responsive polyvinyl alcohol/Arabic gum/magnesium oxide nanobiocomposite for oral colon targeted drug delivery[J]. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 2022, 74: 103544.
DOI：10.1016/j.jddst.2022.103544