胰岛素非注射给药研究百花齐放

　　
胰岛素（INS）是目前治疗胰岛素依赖型糖尿病（IDDM）的主要药物，属多肽类药物，因其分子量大，半衰期短，脂溶性差，不易透过生物膜，长期以来一直以注射给药为主，给患者带来诸多问题。为此，国内外学者一直致力于胰岛素非注射给药剂型的开发与研制，如口服、鼻腔、肺部、直肠、透皮制剂等，并已在这些方面取得了一些进展。
■口服给药 向微型制剂发展
游离的胰岛素口服无效的主要原因有三个：胰岛素易被胃肠道中的酶水解失活；胰岛素分子量超过6000，难透过胃肠道上皮细胞；肝脏首过效应。目前常用的技术手段往往是针对这三个障碍。人们通过各种方法，如，包肠溶衣，加蛋白酶抑制剂（如胆酸钠）和黏膜促吸收剂（如10%的水杨酸盐），来促进口服吸收，以提高药物生物利用度。
微囊 国外研究证明，分别给予大鼠口服12.5IU/千克体重和50IU/千克体重胰岛素微囊，可分别降低血糖水平至50%~60%，维持时间长达6天和20天。对糖尿病模型大鼠及糖尿病狗依次给予不同剂量一次口服氰基丙烯酸酯包裹的胰岛素微囊，可维持1~3周的降糖效果，胰岛素可在小肠各部位吸收，其吸收大小顺序为：回肠>空肠>十二指肠>结肠。国内的研究证明，给糖尿病大鼠一次口服120IU/千克体重的氰基丙烯酸酯毫微囊乳液，给药后第1天血糖下降，第2天降至正常，维持正常血糖3天，降糖幅度达90%。
毫微球 北京大学药学院研究人员用氰基丙烯酸烷基酯包裹胰岛素，制成胰岛素毫微球，并比较胰岛素溶液皮下给药和胰岛素毫微球口服的降糖效果，结果表明胰岛素毫微球口服后降血糖速度低于皮下给药，但作用持续时间较长，血糖水平相对较为稳定，相对生物利用度为7.58%。之后，他们又改进了配方，比较两种胰岛素毫微球的降糖作用，其生物利用度分别为27.86%和28.56%。
那么，毫微球增加胰岛素吸收的机制到底是什么呢？目前，人们至少已明确两点：一是小于500纳米的微球可以在肠道的派尔淋巴集结（Peyer''s patches）中累积，并以完整的结构通过淋巴结集中的M细胞，将药物释放到循环中去；其次是胰岛素分子结合于毫微球，胰岛素受到微球的保护，与蛋白水解酶的接触机会大大下降，从而增加被吸收的机会。研究已经证明，大部分（约80%）胰岛素分子是通过共价结合方式与形成的
NP紧密相连，处于包裹颗粒的表面，对蛋白水解酶的降解有一定抵抗作用，且包裹颗粒被消化道直接吸收有具有可能性。
微乳 近期，国外开发了胰岛素微乳制剂，其水相中含胰岛素及蛋白酶抑制剂，油相中含胆固醇，磷脂和游离脂肪酸，口服后药物可被肠上皮细胞吸收，按1IU/千克体重剂量给3例患者服用，血糖均明显下降。
还有人将胰岛素制成复乳，给小鼠灌胃进行降糖实验研究，结果发现复乳组、胰岛素水溶液组在给药后40分钟内血糖差异显著，且复乳组与注射组疗效相当。
结肠定向微丸 研究人员选用能被结肠微生物降解的偶氮化合物对胰岛素微丸进行包衣，并加入水杨酸类做吸收促进剂，结果发现，微丸口服后可有效避免胃及小肠的酶破坏，顺利进入结肠上部，衣层降解药物释放吸收，并产生明显的降糖作用。
■鼻腔给药 吸收促进剂选择是重点
鼻黏膜内血管丰富，黏膜上蛋白酶含量也比胃肠道中的少，可减少胰岛素被酶破坏失活，提高药物的生物利用度。许多药动学研究表明，鼻黏膜吸收胰岛素的机制与体内内源性的胰岛素释放极为相似，这为鼻腔胰岛素给药提供了理论依据。
鼻腔给药需要加入吸收促进剂才能增加吸收效果。这些吸收促进剂可暂时改变鼻腔黏膜的通透性，从而提高药物吸收率。所以，吸收促进剂的研究和应用一直是鼻腔给药的研究重点，而此领域的进展也一直很迅速。今年初，美国食品药品管理局（FDA）批准辉瑞公司的全球首个胰岛素吸入剂Exubera上市。
国外的研究发现，以牛磺二褐霉酸钠为吸收促进剂制成的胰岛素滴鼻液、液体喷雾剂及粉末气雾剂相对同剂量静脉给药的生物利用度分别为5.7%、37.4%、37.8%。因此许多人认为粉末气雾剂是胰岛素的最佳剂型，其达峰时间为5~15分钟，维持疗效90分钟，且粉末的固体状态有利于胰岛素的化学稳定性。
另外，还有学者以1%甘珀酸钠为吸收促进剂，制成胰岛素气雾剂给糖尿病大鼠鼻腔给药，60分钟血糖下降约50%，并维持疗效达3小时。如果以氮酮为透皮促进剂，大鼠鼻黏膜给予含1%氮酮的胰岛素溶液，同样具有显著降糖作用，且降糖作用时间持续更长。
研究发现，DM-β-环糊精对胰岛素溶液在兔和大鼠鼻腔给药的促进性有显著不同，大鼠给药出现了显著的胰岛素吸收，并伴发有强烈的低血糖反应，而在兔身上则表现不明显，说明β-环糊精衍生物对不同物种表现出不同效应。另一方面，当鼻腔给予含DM-β-环糊精的粉末剂时，兔的血糖浓度最大降低50%，粉末给药绝对生物利用度是13.4%，而溶液剂为1.1%。
目前的研究表明，在动物实验中，皂树皂甙及其衍生物、苯乙烯磺酸钠阴离子型树脂、苯乙烯-二乙烯苯聚合物非离子树脂、豆甾醇混合物（SS）和类固醇糖苷混合物（SG）也显示出对胰岛素良好的鼻腔吸收增强作用。
■肺部给药 多方面问题有待解决
肺泡的总面积大，肺泡壁很薄，通透性良好，蛋白酶活性低于胃肠道，不存在首过效应，所以经肺吸收可能成为大分子药物吸收进入全身循环的一条途径。但同时肺部给药也存在一些问题，比如需要特殊的给药装置，给药剂量和实际吸入剂量不准确，长期使用肺部的安全性等。
目前已有多种肺内给药系统，如脂质体，微球等，因脂质体主要由磷脂组成，而磷脂是肺泡表面活性剂的重要组成部分，所以脂质体特别适合于肺内控释给药。复旦大学研究人员曾对以肺表面活剂为载体的胰岛素制剂进行过深入探索，取得较乐观的效果。目前国外已有公司研制出新型的胰岛素吸入器，并且在进行临床试验，有望近期上市。
研究人员观察了以氰基丙烯酸树脂为载体的胰岛素微球（INS-NP）经大鼠肺部给药后的降血糖作用。其肺给药的相对生物利用度达到59.2%，与胰岛素溶液相比，INS-NP经大鼠肺部给药后能明显延长其血糖下降时间，作用时间达12小时以上，有显著的缓释作用。
还有人制备了用乳酸-羟基乙酸共聚物装载的胰岛素微球，平均直径在400纳米。体外释放有突释作用，85%的药物能很快释放，其余药物延长释放数小时。豚鼠经雾化吸入给药后降糖作用延长至48小时，与胰岛素溶液雾化吸入作用时间（6小时）相比，微球的延长释放效果可能是由沉积在肺部的微球持续释放造成的。干粉胰岛素的微球或脂质体稳定性好，工艺简单，能有效地输送到下呼吸道，是一种良好的肺部给药形式。
■直肠给药 力求辅料与主药同步释放
胰岛素直肠栓剂是代替注射给药的重要途径之一。为了增加吸收，同样需要向其中加入吸收促进剂。
水杨酸钠（SS）是一种重要的吸收促进剂，但是由于它与胰岛素在直肠中吸收不同步，造成其促吸收效果并不理想。为解决此问题，我国学者首次利用葡聚糖凝胶（DG）来特异地减慢SS从栓剂中的释放速度，而不影响胰岛素的释放，从而达到二者同步吸收的作用。试验证明，含200毫克DG的胰岛素与不含DG的胰岛素相比，能够明显提高栓剂中胰岛素在兔直肠中的吸收量，致使兔血浆中胰岛素最大浓度不变的情况下，持续时间明显延长，进而血糖浓度下降，当DG达到400毫克时，效果反而不好。科研人员分析原因认为，可能是过量的DG过度地减慢了SS从胰岛素栓中的释放速度，以至于SS始终不能达到促进胰岛素吸收浓度。在此基础上，研究人员还制成了加入甲硝唑的胰岛素，结果证实甲硝唑和DG对SS促进胰岛素在兔直肠吸收具有协同作用。
国外学者评价了不饱和脂肪酸如油酸、DHA（二十二碳六烯酸）、EPA（二十碳五烯酸）作为胰岛素直肠给药（W/O/W）复乳的吸收促进剂的效应和毒性。研究证明DHA有很强烈的促渗作用，而且不能或较少引起黏膜破坏。
另外，还有人开发了一种热可逆性胰岛素液体栓剂，该栓剂能在体温下发生相转变而成为黏附性凝胶，能提高胰岛素的生物利用度，当处方配比为胰岛素誜聚合物P407∶聚合物P198∶聚卡波非誜水杨酸钠为100IU/克∶15∶20∶0.2∶10%时，表现出适宜的物化特性和良好的安全性，并能够比较有效地降低血糖水平。
■经皮给药 透皮是关键
角质层对大分子肽类药物的透皮吸收能力差，但只要措施得当，仍可透过皮肤发挥全身治疗作用。如可将胰岛素制成软膏，而且124I标记证实了胰岛素可从软膏基质中释放出来，透过皮肤进入大循环，且体内外释药量有一定相关性。还可以采用脉冲电流增加皮肤两侧的电流强度（不超过0.6毫安/平方厘米），可以促进药物透过皮肤，而且在一定范围内血糖下降幅度与脉冲电流强度和释放胰岛素浓度成正比。
近日，中国科大的研究人员利用一种特殊的生物技术成功找到了一种透皮肽，它能携带胰岛素通过皮肤进入体内。这是一个由11个氨基酸组成的高效透皮肽，研究显示，毛囊极可能是透皮的通道。
■经眼给药 作用时间需延长
滴眼剂是一种简便易行的剂型，胰岛素主要通过眼结膜和鼻泪管黏膜吸收进入体循环而达到降糖效果。一般眼内容量少，胰岛素作用时间短，生物利用度低，因此人们致力于研究能延长胰岛素作用时间的滴眼剂，并选择刺激性小的滴眼剂。
明胶海绵因为生物相容性好，理化性质稳定且可生物降解，被作为骨架制成胰岛素眼内给药装置。该装置所含的5毫克胰岛素和20微克作为吸收促进剂的Brij-78，经兔眼给药后，两小时的血糖下降约50%~62%，且维持时间达4~6