骨腫瘤植入型化療緩釋劑藥物載體的研究現(xiàn)狀

1、骨腫瘤植入型化療緩釋劑藥物載體的研究現(xiàn)狀    【關(guān)鍵詞】  植入型緩釋劑；骨腫瘤；藥物治療    腫瘤化療始于20世紀(jì)40年代，化療效果依賴藥物劑量的觀點(diǎn)已得到普遍認(rèn)同。但大劑量全身性化療因嚴(yán)重毒副反應(yīng)而限制其在臨床的應(yīng)用1。同時(shí)，原發(fā)惡性腫瘤，包括部分良性腫瘤，具有浸潤(rùn)性生長(zhǎng)的特點(diǎn)，即使在廣泛手術(shù)和系統(tǒng)性輔助化療下，仍有局部復(fù)發(fā)2?；谶@兩方面因素，在20世紀(jì)70年代提出了腫瘤局部緩釋化療的概念3。    原發(fā)惡性骨腫瘤中，發(fā)病率居前四位的依次是漿細(xì)胞瘤、骨肉瘤、軟骨肉瘤和尤文肉瘤

2、。其中，漿細(xì)胞瘤主要依靠抗增殖藥物化療，尤文肉瘤首選放療，手術(shù)治療處于輔助地位；骨肉瘤、軟骨肉瘤首選手術(shù)治療，配合術(shù)前、術(shù)后化療。骨腫瘤在行手術(shù)切除后造成了負(fù)重骨骼的生物力學(xué)缺陷，同時(shí)病灶內(nèi)殘存的腫瘤細(xì)胞給局部復(fù)發(fā)帶來(lái)了隱患。為解決這一復(fù)雜問(wèn)題，Langendorff等4率先提出在丙烯酸骨水泥中復(fù)合MTX填補(bǔ)骨缺損的治療方案，但并未涉及植入型緩釋劑的概念。    植入型腫瘤化療緩釋劑，是腫瘤局部緩釋化療類型之一，通過(guò)化療藥物與不同載體結(jié)合后植入腫瘤病灶。目前應(yīng)用于骨腫瘤植入化療緩釋劑的載體材料有丙烯酸骨水泥、磷酸鈣骨水泥、陶瓷型人工骨、殼聚糖等。本文擬就上述幾類載

3、體的釋藥特點(diǎn)和骨腫瘤實(shí)驗(yàn)及臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展作一回顧。    1  藥物和載體間相互作用    目前藥物和載體的復(fù)合方法有載體成型后藥物吸附和混合一次成型兩種方法。前一種方法，因藥物吸附入載體時(shí)載體的理化特性已確定，藥物的復(fù)合對(duì)載體無(wú)明顯影響；而且，藥物和載體的作用僅為物理作用，該作用過(guò)程對(duì)藥物和載體均無(wú)影響。至于后一種方法，Wang等5的研究結(jié)果表明，加入MTX至2g/40g丙烯酸骨水泥水平對(duì)骨水泥的抗壓強(qiáng)度和彈性模量無(wú)明顯影響，在超過(guò)1g/40g骨水泥水平時(shí)其抗拉伸強(qiáng)度和抗折彎強(qiáng)度可出現(xiàn)下降。Mestiri等6對(duì)順鉑復(fù)合

4、丙烯酸骨水泥植入體與順鉑和骨水泥物理混合物的X線衍射圖對(duì)照比較發(fā)現(xiàn)，兩者完全吻合。因此，骨水泥單體在聚合過(guò)程中和順鉑無(wú)相互作用。    因此，在較低藥物濃度時(shí)，混入藥物對(duì)骨水泥的生物力學(xué)特性無(wú)明顯影響；同時(shí)，在載藥體系形成過(guò)程中，載體和藥物無(wú)明顯相互作用。    2  丙烯酸骨水泥    最早開(kāi)展的是丙烯酸骨水泥的研究。其藥物的緩釋效應(yīng)通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)。體外釋藥試驗(yàn)證實(shí)，MTX復(fù)合骨水泥2小時(shí)內(nèi)釋藥4%左右，18小時(shí)內(nèi)釋藥10%7。對(duì)不同載藥量（1%20%，w/w）復(fù)合順鉑骨水泥體外釋藥特性研究

5、表明，隨著藥物含量的提高，釋藥量和釋藥速度均明顯提高5。藥物在骨水泥載體內(nèi)以晶格網(wǎng)絡(luò)存在，載體表面藥物晶體的溶解是產(chǎn)生早期突釋現(xiàn)象的根源。在外圍晶體溶解后，載體中留下的空隙為內(nèi)部藥物的溶出提供了途徑。因此，混入藥物越多，內(nèi)部空隙越多，釋藥速率越快。Wasserlauf等8證實(shí)，含MTX、順鉑、5?Fu骨水泥藥粒體外緩慢釋放可達(dá)6個(gè)月，在實(shí)驗(yàn)期內(nèi)有6%MTX、3.3%順鉑、3.4%5?Fu由骨水泥中釋出。Froschle等9研究表明，在加入甘露醇后，柔紅霉素復(fù)合丙烯酸骨水泥體外、體內(nèi)釋藥量均達(dá)90%，表明在骨水泥中加入某些成分可改變載體特性，增強(qiáng)釋藥能力。    對(duì)

6、比體內(nèi)、外釋藥現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，在相同時(shí)間內(nèi)，復(fù)合順鉑骨水泥體內(nèi)釋藥量明顯高于體外（52% vs 9%）6。這可能與機(jī)體血管化促進(jìn)藥物吸收和體內(nèi)交換面積因外形不規(guī)則而擴(kuò)大有關(guān)。在植入藥物80天后，分別取骨組織和骨髓組織，檢測(cè)藥物濃度發(fā)現(xiàn)，在相同組織中，植入物近端藥物濃度是遠(yuǎn)端的46倍，骨髓中濃度是相同部位骨組織的100倍6。因此，藥物在組織內(nèi)的緩釋存在濃度梯度，在骨髓中有濃集現(xiàn)象。上述研究結(jié)果提示，順鉑復(fù)合骨水泥不僅有利于抑制腫瘤的局部復(fù)發(fā)，而且能在一定程度上抑制腫瘤組織的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。將緩釋藥物植入動(dòng)物體內(nèi)，然后分析局部創(chuàng)面引流液，與同時(shí)期血液中藥物濃度比較，發(fā)現(xiàn)其藥物濃度明顯高于血藥濃度8。這是植入

7、緩釋劑體內(nèi)局部釋藥效果的直接證據(jù)，取局部創(chuàng)面引流液的操作較取局部組織更可行，長(zhǎng)期留置引流管可達(dá)到長(zhǎng)期隨訪的目的，因此，該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更具有創(chuàng)意性。    Decker等10對(duì)骨水泥復(fù)合N甲基吡咯烷酮的體外試驗(yàn)表明，其浸出液對(duì)體外培養(yǎng)骨肉瘤細(xì)胞株的增殖抑制作用達(dá)56天，生長(zhǎng)較為迅速的細(xì)胞系在混合培養(yǎng)48小時(shí)即可出現(xiàn)生長(zhǎng)抑制；混合培養(yǎng)96小時(shí)證實(shí)，MTX濃度在低于1×10-3mol/L時(shí)，對(duì)體外培養(yǎng)成骨細(xì)胞的增殖無(wú)明顯抑制作用。在藥物含量低于2.5%時(shí)，MTX骨水泥植入體內(nèi)4天后血漿藥物濃度即降至最低作用濃度（MEC=1×10-8mol/L）以下5。因

8、此，骨水泥復(fù)合MTX的全身性毒副作用較小，對(duì)骨修復(fù)影響不明顯。Kirchen等11發(fā)現(xiàn)，復(fù)合MTX骨水泥浸出液中MTX濃度足以在24小時(shí)內(nèi)對(duì)體外培養(yǎng)骨巨細(xì)胞瘤細(xì)胞株產(chǎn)生明顯抑制作用，該效果可持續(xù)達(dá)17天。    在大鼠誘發(fā)骨肉瘤模型中，植入含1.5mgMTX骨水泥，其中位生存期較對(duì)照組延長(zhǎng)30天，腫瘤病灶中心壞死率75%90%，部分有周圍壞死，而含5mgMTX骨水泥組則在46天內(nèi)90%動(dòng)物死于MTX的全身性毒副作用7。以VX2癌細(xì)胞懸液注入兔脛骨建立腫瘤模型，在行腫瘤切除后缺損部位以復(fù)合MTX骨水泥填充，術(shù)后310天可觀察到破骨細(xì)胞增殖和骨質(zhì)破壞現(xiàn)象明顯受到抑制；

9、因此，該方法可用于治療病理性骨折12。在裸鼠腫瘤術(shù)后殘留模型中植入復(fù)合柔紅霉素骨水泥，可顯著降低復(fù)發(fā)率或延緩局部復(fù)發(fā)，同時(shí)獲得較高局部藥物濃度9。    3  磷酸鈣骨水泥    Otsuka等13對(duì)磷酸鈣骨水泥載藥體系的研究表明，該載體屬于均向基質(zhì)釋放體系，藥物從微孔內(nèi)通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散機(jī)制釋放到周圍組織，釋放速度與藥物在骨水泥載體內(nèi)擴(kuò)散度有關(guān)，與載體厚度無(wú)關(guān)。藥物釋放從外周開(kāi)始，初期存在突釋效應(yīng)。載體中藥物包埋量越大，釋放速率越大。    吳芳等14以磷酸鈣骨水泥混合阿霉素制備含藥0.2%、0.5

10、%和1%的載藥系統(tǒng)，體外釋藥試驗(yàn)證實(shí)，早期有釋藥沖擊效應(yīng)，3天后趨于平穩(wěn)，釋藥率分別為3.5%、3.8%和3.8%，觀察至32天釋藥百分率仍維持在3.5%3.8%；藥物累積釋放量與時(shí)間平方根成正比，基本符合一維假穩(wěn)態(tài)釋藥模型。后期因骨水泥微孔結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致釋藥率與模型存在一定偏差。該體系釋藥曲線平穩(wěn)，預(yù)計(jì)有較長(zhǎng)的釋放周期。    Tahara等15對(duì)順鉑復(fù)合磷酸鈣骨水泥載體研究表明，載藥10%和20%緩釋系統(tǒng)釋藥情況較為理想，4周后分別釋藥32%和62%；植入體周圍骨髓組織中藥物濃度維持在3 000g/g組織左右，而全身用藥骨髓中藥物濃度低于0.2g/g組織，但含

11、藥20%植入體組中肝腎藥物濃度明顯升高，觀察至12周未見(jiàn)成骨效應(yīng)；該研究結(jié)果提示含藥10%載體釋藥效果較好，全身性副作用較小。Lebugle A 等16以磷酸鈣骨水泥混合MTX制成含2%、4%和6%載藥系統(tǒng)，植入新西蘭兔體內(nèi)發(fā)現(xiàn)藥物持續(xù)釋放10天，釋放量分別為95.2%、68.3%和71.9%，在最初24小時(shí)內(nèi)釋藥速度較快，達(dá)25%，血漿藥物濃度在24小時(shí)后低于5×10-8M；植入后7天可觀察到粒細(xì)胞炎癥 反應(yīng)和成骨現(xiàn)象，4個(gè)月后隨訪磷酸鈣骨水泥接近完全吸收，有明顯成骨現(xiàn)象。因此，藥物釋放效果除與載體的孔隙有關(guān)外，部分還由于載體在體內(nèi)的溶解吸收。植入藥物在一定程度上影響成骨效果，但可

12、以通過(guò)實(shí)驗(yàn)摸索得到最佳藥物濃度，平衡在影響成骨作用和抑制腫瘤局部復(fù)發(fā)兩方面的利弊。     4  多孔磷灰石陶瓷    目前應(yīng)用于藥物載體研究的多孔磷灰石陶瓷主要有羥基磷灰石和陶瓷型磷酸鈣兩種類型。    Itokazu等17應(yīng)用磷酸三鈣陶瓷和羥基磷灰石陶瓷，以離心沉淀法制備磷灰石陶瓷復(fù)合MTX載藥系統(tǒng)，在相同條件下，磷酸三鈣陶瓷載藥量高于羥基磷灰石，釋藥水平更穩(wěn)定，濃度更高，兩者藥物濃度均可維持在0.11.0g/ml達(dá)12天。從載藥量、釋藥水平和釋藥濃度三方面綜合考慮，作為載藥系統(tǒng)，磷酸三鈣陶

13、瓷更優(yōu)于羥基磷灰石。該研究組18的另一研究成果顯示，阿霉素復(fù)合羥基磷灰石植入緩釋劑體外釋藥在第4天達(dá)到高峰，在14天內(nèi)藥物釋放速度較快，濃度大于1g/ml，40天內(nèi)藥物濃度仍高于IC50（IC50=0.35）；植入大鼠肌肉中，局部藥物濃度4周內(nèi)維持在較高水平，肝腎中藥物濃度在第一周時(shí)分別是植入部位的3%和6%，此后在0.2%1%之間，血漿中藥物濃度幾乎測(cè)不到，證實(shí)該植入藥物全身毒副作用輕；植入腫瘤局部能顯著降低腫瘤增長(zhǎng)比率（實(shí)驗(yàn)觀測(cè)時(shí)和實(shí)驗(yàn)初始時(shí)腫瘤體積比）和增長(zhǎng)速率（實(shí)驗(yàn)觀測(cè)時(shí)和前一次實(shí)驗(yàn)觀測(cè)時(shí)腫瘤體積比），腫瘤壞死區(qū)域是植入藥物體積的3倍，顯微熒光自顯影證實(shí)，阿霉素在組織中分布呈由植入物中

14、心至外周由高到低的梯度變化，有效范圍是植入藥物體積的48倍。    游洪波等19將自制阿霉素?捕囁琢姿崛?鈣陶瓷緩釋體植入兔股骨，以靜脈應(yīng)用阿霉素作對(duì)照，分別取植入部位肌肉和血漿作高效液相色譜分析，在36小時(shí)隨訪下，植入部位藥物濃度是同期血漿藥物濃度的3864倍；藥時(shí)曲線顯示，阿霉素能緩慢釋放達(dá)10周以上，初期濃度較高，1周內(nèi)濃度超過(guò)1 000ng/g，第6周仍有143.5ng/g。    5  殼聚糖    殼聚糖是甲殼素完全脫乙酰化產(chǎn)物，在低pH值情況下能形成凝膠，用于包裹藥物。徐蔚等20對(duì)

15、載藥10%殼聚糖微球體外釋藥研究表明，微球在14天內(nèi)釋藥80%，掃描電鏡顯示微球首先出現(xiàn)脫皮現(xiàn)象，在釋藥后98%球形保持完整，藥物晶體通過(guò)滲透作用逐步釋放，達(dá)到控釋效果。    殼聚糖因載體強(qiáng)度較低，在骨腫瘤植入緩釋劑中的應(yīng)用研究并不廣泛。章瑩等21，22將殼聚糖復(fù)合阿霉素緩釋藥粒植入兔脛骨上段，與靜脈相同劑量給藥對(duì)照，在局部骨組織中維持較高濃度可達(dá)8周，骨組織中藥物含量是對(duì)照組的29倍，血漿峰值是其1/13；浸出液對(duì)骨肉瘤細(xì)胞株的生長(zhǎng)抑制率第1天可達(dá)58.11%，在第60天仍有21.62%；在對(duì)骨巨細(xì)胞瘤的臨床應(yīng)用初步觀察中發(fā)現(xiàn)，隨訪719個(gè)月無(wú)局部復(fù)發(fā)，肝腎功

16、能無(wú)異常。    6  總結(jié)    綜上所述，各類骨腫瘤植入緩釋劑載體均有早期突釋效應(yīng)。結(jié)合載藥釋藥能力、生物力學(xué)性能和生物降解程度幾方面綜合考慮，磷酸鈣骨水泥載體在骨腫瘤中應(yīng)有良好的應(yīng)用前景。【參考文獻(xiàn)】  1 方志偉，施學(xué)東，魏廣奇，等. 骨軟組織惡性腫瘤患者大劑量順鉑、甲氨喋呤化療的腎損害J. 中國(guó)腫瘤臨床, 1998,25(3):184?186.2 蔡?，牛曉輝，張清，等. 肢體原發(fā)成骨肉瘤綜合治療的遠(yuǎn)期結(jié)果J. 中華外科雜志，2000, 38(5): 329?331.3 Fu JC, Moyer DL,

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