pH响应性牛血清白蛋白功能化层状双氢氧化物纳米载体用于卵巢癌靶向治疗的开发与评价

　　本研究针对卵巢癌治疗中药紫杉醇(PAC)水溶性差、肿瘤微环境释放效率低等问题，开发了一种基于牛血清白蛋白(BSA)功能化层状双氢氧化物(LDH)的pH敏感纳米递送系统。通过D-optimal设计优化制备的BSA-d-LDH-PAC纳米颗粒具有95 nm粒径、51%包封率和-27 mV zeta电位，体外释放显示pH 5.5条件下5小时内释放90%药物，细胞毒性试验表明其抗癌活性显著优于游离PAC。该研究为PAC的靶向递送提供了创新解决方案，具有重要临床转化价值。

　　

卵巢癌作为女性第八大常见恶性肿瘤，全球范围内占癌症相关死亡的4.7%，其治疗面临严峻挑战。紫杉醇(PAC)虽是有效化疗药物，却因极低的水溶性(0.1 μg/mL)和肿瘤微环境中释放效率低下而限制其临床应用。商业制剂Taxol需使用助溶剂Cremophor EL(CrEL)，又会引发过敏反应、脂代谢紊乱和神经毒性等副作用。传统化疗药物无差别攻击快速分裂细胞，导致骨髓抑制、黏膜炎和脱发等并发症，严重影响患者生活质量和治疗依从性。

纳米医学为这些难题提供了新思路。过去十年间，白蛋白结合纳米颗粒(如Abraxane^?)、聚合物胶束(如Cynviloq^?、Nanoxel^?、Paclical^?)和脂质体(如Lipusu^?)等纳米载体平台显著改善了疏水性药物的递送效率。然而，药物提前泄漏、制造工艺复杂和释放动力学控制不足等问题依然存在。无机纳米载体特别是层状双氢氧化物(LDHs)因其高比表面积、可调组成和阴离子交换能力受到关注。LDHs由带正电的金属氢氧化物层与可交换阴离子组成，能通过静电相互作用负载带负电的药物分子如PAC。其pH响应行为尤其引人注目：在生理条件(pH 7.4)下可持续释放药物，而在酸性肿瘤微环境(pH 6.5-7.2)中LDH基质部分溶解可实现药物突释，增强治疗效果的同时减少系统毒性。

为提升LDH载体性能，研究人员引入牛血清白蛋白(BSA)进行功能化修饰。BSA作为一种天然蛋白质，具有良好生物相容性、稳定性和分子结合能力，能与内皮细胞Gp60受体结合增强转胞作用，促进药物在肿瘤组织积累。BSA还能通过静电和空间位阻效应稳定纳米颗粒，防止聚集并延长循环时间。

在这项发表于《Journal of Pharmaceutical Innovation》的研究中，埃及十月现代科学与艺术大学的研究团队开发了一种新型pH响应性BSA功能化LDH纳米载体，用于PAC的靶向递送。他们采用共沉淀法合成镁铝硝酸盐基LDH，通过剥离(delamination)和煅烧(calcination)后处理增加比表面积，并利用D-optimal设计优化配方参数，最终获得最佳制剂F3(含16 mg/mL BSA、0.5 mg PAC和剥离LDH)。研究通过分子模拟和FTIR分析证实了BSA与PAC通过氢键成功整合，采用透射电镜(TEM)、差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射(XRD)进行物理表征，通过HPLC-UV测定包封率和释放率，并利用MTT法在KF-28卵巢癌细胞系上评估细胞毒性。

研究结果

颗粒尺寸分析

研究表明PAC浓度对LDH颗粒尺寸影响可忽略不计，而BSA功能化则显著影响粒径大小(p<0.0001)。BSA浓度增加导致颗粒尺寸逐渐增大，在8 mg/mL时达到峰值后开始下降。高浓度BSA(16 mg/mL)制备的BSA-LDH颗粒平均尺寸为100 nm，略大于d-LDH(89 nm)，表明BSA亲水冠层有效防止了颗粒聚集。

药物包封效率

包封率(EE%)受配方变量显著影响，范围从1.5±0.2%到51.2±0.5%。BSA功能化对PAC包封率影响最小，而药物浓度和后处理工艺影响显著(p<0.0001)。药物浓度与EE%呈负相关，因高载药量下LDH吸附位点饱和所致。剥离LDH(d-LDH)的包封效率显著高于煅烧LDH(c-LDH)。

Zeta电位

药物浓度和后处理对zeta电位影响可忽略，而BSA浓度则显著影响(p<0.0001)。LDH纳米载体原本带+27 mV正电位，BSA功能化使其转变为负电位，更高BSA浓度导致更负的zeta电位，这与改善肿瘤积累相关。

分子模拟与FTIR分析

分子模拟显示LDH晶体通过氢键组装镁铝氢氧化物层，FTIR证实d-LDH在3450 cm^-1处存在羟基层和水的OH伸缩宽带。BSA与LDH通过羟基形成氢键成功功能化，PAC也与BSA和LDH通过氢键相互作用，实现高效载药。

透射电镜分析

TEM显示d-LDH-PAC和c-LDH-PAC颗粒均具有水镁石样(六边形)形态，c-LDH-PAC颗粒尺寸更大且呈现多孔结构。

热分析与X射线衍射

DSC显示纯PAC在218°C有尖锐吸热峰，而BSA-d-LDH-PAC制剂中变为200°C处更宽、强度更低的吸热峰，表明药物结晶度降低。XRD进一步证实LDH颗粒中药物的结晶度减少，这有助于增强药物溶解度和释放性能。

体外药物释放

PAC极差的水溶性导致pH 7.4下几乎无释放。LDH在生理pH下呈现持续释放模式，而在pH 5.5时出现突释，5小时内释放90%药物。Korsmeyer-Peppas模型拟合最佳(R²=0.961 for pH 5.5和0.942 for pH 7.4)，释放指数(n)为0.4，表明准Fickian扩散机制。

细胞毒性分析

空白LDH几乎无细胞毒性，证实其作为药物载体的安全性。游离PAC在10-250 μg/mL浓度范围内显示细胞毒效应，IC₅₀为60.2 μg/mL。BSA-LDH-PAC表现出更强烈的细胞毒性下降，IC₅₀显著降低至52.7 μg/mL，表明更高疗效。统计分析显示从25 μg/mL开始，BSA-LDH-PAC的细胞存活率显著低于PAC(p<0.05)。

稳定性研究

六个月稳定性研究表明，颗粒尺寸、包封率和zeta电位与新鲜制备样品相比无显著变化(p>0.05)，表明制剂具有良好的稳定性。

研究结论与意义

本研究成功开发了一种基于BSA功能化LDH的智能靶向纳米载体系统，有效解决了PAC水溶性差和肿瘤靶向性不足的问题。优化配方F3展现出理想的纳米颗粒特性(95 nm粒径、51%包封率和-27 mV zeta电位)，分子模拟和FTIR分析证实了通过氢键实现的成功整合。制剂在酸性pH条件下表现出突释特性，5小时内释放90%药物，非常适合肿瘤微环境给药。细胞毒性研究表明BSA-LDH-PAC的抗癌活性显著优于游离PAC，IC₅₀从60.2 μg/mL降低至52.7 μg/mL。

该纳米载体系统具有多重优势：BSA功能化增强了颗粒稳定性并通过Gp60受体介导的转胞作用促进肿瘤靶向；LDH的pH响应特性确保药物在肿瘤部位特异性释放；降低的药物结晶度改善了溶解性和释放性能；六个月稳定性数据支持其转化潜力。这些发现不仅为PAC的卵巢癌治疗提供了更高效、安全的替代方案，也为其他疏水性抗癌药物的递送提供了新思路，代表着靶向纳米医学领域的重要进展。

未来研究需在动物模型和临床环境中进一步验证该系统的体内疗效和安全性，并探索其应用于其他治疗药物的潜力。这项研究为开发下一代智能纳米药物递送系统奠定了坚实基础，有望显著改善癌症治疗效果和患者生活质量。