2025年7月30日，一篇題為" TUBB3/DTX LNPs Dry Powder Inhaler and an Efficient Delivery Device for Targeted Therapy of Lung Cancer "的研究論文，發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》雜志上。
為解決siRNA-LNP載體的制備與純化難題，本研究借助艾特森MPE-L2型微流控制備儀與LDS-L2型超濾設(shè)備開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。其中，艾特森微流控設(shè)備可實(shí)現(xiàn)脂質(zhì)納米粒的精準(zhǔn)制備，保障載體粒徑均一性與包封率；超濾設(shè)備則能高效完成載體的分離純化，去除游離藥物與雜質(zhì)，提升siRNA-LNP的純度與穩(wěn)定性，為后續(xù)構(gòu)建兼具肺靶向、緩釋性和穩(wěn)定性的協(xié)同治療平臺(tái)奠定設(shè)備基礎(chǔ)。
研究背景
肺癌是全球 “癌王” 級(jí)惡性腫瘤，高耐藥性、強(qiáng)全身毒性和差預(yù)后一直是治療難題。作為肺癌一線化療藥，多西他賽(DTX)水溶性極差，還容易讓腫瘤產(chǎn)生耐藥性，這與βIII - 微管蛋白(TUBB3)過(guò)表達(dá)直接相關(guān)。TUBB3-siRNA能通過(guò)RNA干擾下調(diào)TUBB3，本是逆轉(zhuǎn)耐藥的理想手段，卻面臨體內(nèi)外核酸酶降解、難以跨細(xì)胞膜的困境。
脂質(zhì)納米粒(LNPs)可同時(shí)包裹多西他賽和TUBB3-siRNA，是具潛力的遞送載體，但其膠體溶液需低溫儲(chǔ)運(yùn)，存在運(yùn)輸不便、成本高昂的問(wèn)題。此外，傳統(tǒng)干粉吸入裝置無(wú)法適配吸濕性強(qiáng)、穩(wěn)定性差的siRNA-LNP粉末，缺乏高效的單劑量遞送方案。因此，打造一個(gè)兼具肺靶向、緩釋性和穩(wěn)定性的協(xié)同治療平臺(tái)，搭配專用遞送裝置，成為突破肺癌治療瓶頸的關(guān)鍵。
1. TUBB3/多西他賽-脂質(zhì)納米?？晌敫煞壑苽淞鞒虉D
首先，圖1展示了TUBB3/多西他賽-脂質(zhì)納米粒從液體膠體經(jīng)噴霧冷凍干燥技術(shù)制備為可吸入干粉的流程，明確了研究的核心制劑轉(zhuǎn)化路徑，為后續(xù)性能驗(yàn)證奠定基礎(chǔ)。
圖例1：TUBB3/多西他賽-脂質(zhì)納米粒可吸入干粉制備流程圖
? TUBB3/多西他賽-脂質(zhì)納米粒配方：
圖例2：TUBB3/多西他賽-脂質(zhì)納米粒配方
2. 脂質(zhì)納米粒及干粉的粒徑與ζ電位特征
其次，圖3呈現(xiàn)了剛制備LNPs溶液與噴霧冷凍干燥后脂質(zhì)納米粒的粒徑分布及ζ電位特征，顯示兩類脂質(zhì)納米粒粒徑均小于200nm、ζ電位接近0mV，干粉D50在1.99-5.90μm之間，證明噴霧冷凍干燥工藝未顯著改變脂質(zhì)納米粒核心理化性質(zhì)，且干粉粒徑符合肺部沉積要求。
圖例3：脂質(zhì)納米粒及干粉的粒徑與ζ電位特征
3. 脂質(zhì)納米粒及干粉的形態(tài)表征
接著，圖4通過(guò)透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡圖像，展示了新鮮脂質(zhì)納米粒、復(fù)水后噴霧冷凍干燥脂質(zhì)納米粒及干粉的形態(tài)，新鮮和復(fù)水脂質(zhì)納米粒均為均勻球形，干粉呈疏松多孔球形，證實(shí)噴霧冷凍干燥過(guò)程保留了脂質(zhì)納米粒結(jié)構(gòu)完整性，且干粉形態(tài)利于分散和肺部遞送。
圖例4：脂質(zhì)納米粒及干粉的形態(tài)表征
4. 脂質(zhì)納米粒細(xì)胞攝取及siRNA完整性驗(yàn)證
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)圖5結(jié)果，證明TUBB3-siRNA被A549細(xì)胞成功攝取且與脂質(zhì)納米粒外殼共定位，噴霧冷凍干燥前后siRNA結(jié)構(gòu)完整，證明脂質(zhì)納米粒可有效遞送siRNA，且噴霧冷凍干燥工藝不破壞siRNA完整性。
圖例5：脂質(zhì)納米粒細(xì)胞攝取及siRNA完整性驗(yàn)證
5.脂質(zhì)納米粒的細(xì)胞毒性、凋亡誘導(dǎo)及協(xié)同機(jī)制
隨后，圖6證明了TUBB3/多西他賽-脂質(zhì)納米粒對(duì)BEAS-2B細(xì)胞生物相容性好，對(duì)H460和A549細(xì)胞抑制作用顯著，凋亡率高于單藥組，TUBB3-siRNA可下調(diào)TUBB3表達(dá)、抑制p-AKT通路，揭示化療與基因治療的協(xié)同抗腫瘤機(jī)制，且噴霧冷凍干燥工藝不影響制劑生物活性。
圖例6：脂質(zhì)納米粒的細(xì)胞毒性、凋亡誘導(dǎo)及協(xié)同機(jī)制
6. 單劑量干粉吸入裝置結(jié)構(gòu)與排空率
圖7展示了單劑量干粉吸入裝置的結(jié)構(gòu)示意圖、實(shí)物圖及不同裝置的干粉排空率數(shù)據(jù)，裝置采用中部對(duì)稱四通風(fēng)口設(shè)計(jì)，排空率達(dá)95%-100%，說(shuō)明該裝置結(jié)構(gòu)合理，能實(shí)現(xiàn)高效干粉遞送。
圖例7：?jiǎn)蝿┝扛煞畚胙b置結(jié)構(gòu)與排空率
7. 干粉吸入裝置吸入原理及體外氣溶膠沉積
圖8呈現(xiàn)了干粉吸入裝置的吸入示意圖及體外氣溶膠在下一代撞擊器中的沉積模式，顯示制劑輸出效率>90%，質(zhì)量中值空氣動(dòng)力學(xué)直徑約2.61μm，證明制劑與裝置適配性良好，具備理想的肺部遞送空氣動(dòng)力學(xué)特性。
圖例8：干粉吸入裝置吸入原理及體外氣溶膠沉積
8. 脂質(zhì)納米粒干粉的肺靶向性與生物安全性
圖9實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示由Cy5.5標(biāo)記的脂質(zhì)納米粒干粉主要富集于肺部且48小時(shí)內(nèi)持續(xù)滯留，主要器官無(wú)明顯病理?yè)p傷，證實(shí)制劑具有強(qiáng)肺靶向性和良好生物安全性。
圖例9：脂質(zhì)納米粒干粉的肺靶向性與生物安全性
9. 不同給藥方式的藥代動(dòng)力學(xué)與組織分布
最后，圖10展示了氣管內(nèi)給藥與靜脈給藥后血清及肺組織中多西他賽濃度變化、不同時(shí)間點(diǎn)組織分布數(shù)據(jù)，顯示氣管內(nèi)給藥組肺組織藥物濃度顯著高于靜脈給藥組，血清藥物濃度平穩(wěn)且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，證明氣管內(nèi)給藥結(jié)合制劑與裝置可實(shí)現(xiàn)肺部靶向富集和長(zhǎng)效緩釋，降低全身暴露。
圖例10：不同給藥方式的藥代動(dòng)力學(xué)與組織分布
知識(shí)分享：研究亮點(diǎn)
1 創(chuàng)新構(gòu)建化療與基因治療協(xié)同體系，通過(guò)微流控技術(shù)將多西他賽與TUBB3-siRNA共包封制備脂質(zhì)納米粒，協(xié)同逆轉(zhuǎn)耐藥、增強(qiáng)抗腫瘤效果。
2 采用噴霧冷凍干燥技術(shù)制備可吸入干粉，解決核酸藥物水性制劑穩(wěn)定性差、需低溫儲(chǔ)運(yùn)的難題，同時(shí)獲得適宜肺部沉積的空氣動(dòng)力學(xué)特性。
3 研發(fā)對(duì)稱四通風(fēng)口單劑量預(yù)填充吸入裝置，實(shí)現(xiàn)近完全干粉排空，結(jié)合氣管內(nèi)給藥達(dá)成肺部靶向富集與長(zhǎng)效緩釋，顯著降低全身毒性。
參考文獻(xiàn)：
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.2 ) Pub Date : 2025-07-30 , DOI: 10.1021/acsami.5c07808.
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