国家重大科学研究计划项目“生物医学纳米材料对血细胞作用的研究”工作进展与讨论

纳米材料对血液免疫功能细胞的作用及其在白血病免疫治疗中的新方法研究

中国医学科学院基础医学研究所 许海燕 教授


HME方法制备水溶性雄黄固体分散体及其抗白血病作用研究

雄黄是一类含砷的矿物药物,主要成分为二硫化二砷(As2S2),从上世纪60年代开始应用于白血病的治疗,取得了一定的疗效。多中心临床实验表明,急性早幼粒细胞性白血病(Acute promyelocytic leukemia, APL)患者口服雄黄后1年内的完全缓解率达86.1 %,3年内的完全缓解率可达76.6 %。雄黄与目前常用的一线化疗药物,如伊马替尼(Imatinib, IM)、全反式维甲酸(all-trans retinoic acid, ATRA)、阿糖胞苷(cytarabine, araC)和亚砷酸(As2O3)等无交叉耐药。因此,雄黄可以作为急性髓系白血病(Acute myeloid leukemia, AML)和慢性髓系白血病(Chronic myelogenous leukemia, CML)的二线药物,应用于复发和耐药患者的治疗。

但是,雄黄在临床使用中面临的最大问题是雄黄水溶性障碍。由于晶格能较大,雄黄难溶于水,由而限制了机体对雄黄的吸收。有研究报道,口服给药后雄黄的生物利用度仅有4 %。临床使用中为达到治疗需要的血药浓度,通常会给予患者较大剂量(约为330 mg/d-1080 mg/d),这不仅会加重患者和社会的负担,降低患者的顺应性,而且长期大剂量服用砷类化合物还存在巨大的健康风险。因此,改善雄黄在水中的溶出性,从而提高其生物利用度,对于降低雄黄的临床使用剂量、提高临床疗效和降低健康风险均具有极为重要的意义。

目前对雄黄进行现代化开发的技术主要有:(1)溶剂接力法;(2)脂质体包封法;(3)球磨法。但是上述加工方法都存在明显的不足。例如,溶剂接力法存在有机溶剂残留问题;脂质体包封法生产效率较低,不适合大规模工业生产。球磨法是这其中研究较多的一种方法,该方法通过纳米化提高雄黄的溶出和生物利用度,但该方法制备过程会有剧毒副产物As2O3产生,严重影响用药安全;另外,由于比表面积增加,表面能加大,导致纳米雄黄稳定性不好,难以进行工业化推广。我们采用热熔共挤出技术,将雄黄原料药与高分子基质共混,制备得到一种水溶性的雄黄固体分散体(命名为RealMix)。

研究发现,RealMix在水中可以快速溶解分散,As2S2成分快速溶出进入水相,形成一种橙黄色的胶体溶液(图1 A),累积溶出量相比于雄黄原粉提高了约200倍(图1 B)。大鼠口服生物利用度实验结果表明,RealMix同样可以有效提高SD大鼠对雄黄的吸收利用,相比于雄黄原粉,RealMix中As2S2的生物利用度提高了4.4倍(图2)。体外实验表明,RealMix对急性早幼粒细胞性白血病细胞系HL-60具有显著的杀伤作用,并且杀伤作用具有明显的时间和剂量效应(图3)。对AML模型小鼠治疗的研究结果表明,RealMix可以有效抑制白血病细胞在小鼠体内增殖(图4),延长白血病小鼠的生存期(图5)。

RealMix作为一种新型水溶性雄黄固体分散体,有效解决了雄黄因水溶性障碍导致的生物利用度低的问题,提高了雄黄的药效。水溶性雄黄固体分散体RealMix及其制备方法已申请国家发明专利(申请号201510324572. X),研究结果正在撰文投稿。


1. 雄黄新剂型RealMix可以有效提高As2S2在水中的溶出量。


2. 雄黄新剂型RealMix可以有效提高SD大鼠外周血中的砷含量,延长雄黄在体内的循环时间。


3. 雄黄新剂型RealMix可以显著抑制急性早幼粒细胞性白血病细胞HL-60的增殖。


4. 雄黄新剂型RealMix可以有效抑制HL-60细胞在小鼠体内的增殖,其中A为外周血;B为骨髓;** P<0.01, *P<0.05 versus untreated group by t-test; †P<0.01,▼P<0.05 versus coarse realgar group by t-test


5. 雄黄新剂型RealMix可以有效延长AML模型小鼠体内的生存期。