1, 2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-聚乙二醇（DSPE-PEG）是一种广泛用于药物输送的磷脂-聚合物结合物。它是一种具有生物相容性、可生物降解性和两亲性的材料，可用各种生物大分子进行功能修饰，以实现特定的功能。随着人们对纳米载体用于药物输送和成像的兴趣的出现，DSPE-PEG已成为这些纳米载体配方中的一种非常有用的材料，可以延长血液循环时间、改善稳定性和提高包封率。本文将重点介绍DSPE-PEG的结构与纳米载体性能之间的关系，以及DSPE-PEG及其衍生物在给药系统中的最新进展。

　　关键词：DSPE-PEG，血液循环时间，生物稳定性，脂质体，胶束，药物输送

　　1、简介

　　近年来，使用聚乙二醇（PEG）结合生物大分子共聚物对纳米载体进行PEG修饰，引起药研究人员的浓厚兴趣。这是由于接枝的PEG能够通过避免网状内皮系统（RES）对纳米载体的识别而改变负载或结合药物的药代动力学和生物分布，从而增加这些纳米载体在血液中的循环时间。各种纳米载体系统，包括脂质体、聚合物纳米粒和脂质-聚合物混合纳米粒等，都是通过PEG修饰进行配制和改性的。PEG聚合物被广泛用于减少RES对生物识别的各种不良后果，反映了其水易溶和无毒的特性。PEG聚合物的这些特性已被解释为其链的高流动性与构象变化和水结合能力有关。

　　PEG被广泛用作化妆品和其他药物输送系统（如片剂）配方中的增溶辅料，并已被FDA和EMEA批准。PEG是一种均质的聚合物，有多种分子量，如图1所示，PEG的基本结构包括由两个端基R1和R2结合的单体乙二醇的重复单元。PEG的这些末端基团会影响其体内的行为和与其他生物分子的结合能力。单甲氧基PEG（mPEG）经常被用作生物分子偶联的起始材料[1]。在众多与PEG偶联的生物大分子中，脂类、蛋白质、小分子药物和其他疏水性聚合物已被广泛研究，并被用来制造用于药物输送和成像的纳米载体。此外，纳米载体的PEG修饰对聚乙二醇酯共聚物更有利，因为它们的结合使纳米载体具有更好的物理化学和药代动力学特性。大多数的聚乙二醇酯是磷脂酰乙醇胺（PE）与PEG的衍生物。然而，据报道，PEG末端修饰的脂质体的RES摄取和循环寿命取决于PE-PEG的脂肪酸链的疏水性和脂质双分子层的亲和力。与短链衍生物相比，含18碳脂肪酸的PE效果更好。DSPE-PEG是研究得最广泛的含18碳脂肪酸的PE之一。因此，本文重点介绍了DSPE-PEG共聚物的合成、性质及其在纳米治疗和成像方面的应用。

　　1.1、DSPE-PEG及其功能化衍生物的合成

　　大多数聚乙二醇酯是通过磷脂酰乙醇胺与mPEG试剂反应合成的[1]。由于mPEG上只有一个活性端基，从而最大限度地减少了交联的可能性，因此它是合成包括DSPE-PEG在内的脂类-聚乙二醇共聚物的首选原料。在这些mPEG试剂中，聚乙二醇咪唑甲酰氧基衍生物（IC-PEG）经常被用来将DSPE偶联到PEG上。另一种用于mPEG-DSPE偶联的试剂是聚乙二醇琥珀酰亚胺碳酸盐（SC-PEG），这是一种反应性更强的试剂，反应可以在45℃下10-15分钟内完成。功能化的mPEG-DSPE可以通过用活性末端（如酰肼）取代惰性甲氧基来合成。

　　图2 DSPE-PEG-酰肼的合成方案

　　方案1：合成Boc保护的酰肼基PEG，其末端带有活性琥珀酰亚胺碳酸盐基团

　　方案2：在三乙胺的存在下，Boc保护的酰肼基PEG与氯仿悬浮的DSPE反应，得到mPEG-DSPE偶联物，透析法纯化并冷冻干燥

　　1.2、DSPE-PEG的结构和重要性质

　　结构和性能之间的关系

　　纳米载体表面的PEG修饰是目前应用最广泛的延长纳米载体体循环时间的方法。PEG链的长度是决定纳米颗粒流体力学直径的重要参数，而纳米载体表面接枝PEG层的厚度和密度与聚合物的构象相关。PEG末端修饰的纳米载体能否变得隐蔽而不被迅速从体内清除，在很大程度上取决于接枝PEG的颗粒大小、链长和密度等参数。接枝的PEG链有两种主要构象。它可以是刷状构象或蘑菇状构象，如图3所示。PEG的构象由接枝距离D（两个最近的相邻PEG之间的距离）和PEG线圈的Flory半径（RF）决定。据报道，具有刷状PEG构象的纳米载体通常具有更长的循环时间，这是因为更致密的涂层对纳米载体具有更好的屏蔽作用。

　　图3 具有两种PEG构象的金球形纳米粒：（A）低密度的蘑菇构象（B）高密度刷状排列

　　然而，据报道，这些纳米载体表面过多的PEG会导致细胞吸收受到强烈抑制，并降低与所需部位作用的蛋白质靶点的相互作用效率[。在一项进一步了解PEG和生物液体之间的相互作用的研究中，Daniela等人表明，PEG末端修饰和与人血浆（HP）的孵育会影响纳米颗粒的细胞摄取效率。他们报告说，在没有蛋白冠的情况下，分子量为1000和2000Da的PEG适度进行末端修饰增加了细胞对多组分阳离子脂质体的摄取，而在纳米颗粒表面带有5000Da的PEG则使PC3细胞的摄取量减少了约两倍。他们得出结论，如图4所示，用大约2000Da的PEG进行适度的PEG末端修饰是抗电离策略和有效摄取之间的最佳折衷。

　　图4 PEG末端修饰脂质体和人血浆（HP）之间的生物纳米相互作用

　　在另一份报告中，Sugiyama等人还研究了PEG的分子量与其血液循环时间之间的相关性以及对PEG末端修饰纳米载体吸收的影响。在他们的研究中，几种PEG分子量在2000-5000Da之间的聚乙二醇酯被用来修饰多柔比星脂质体表面，并评估了对细胞吸收的影响。他们还比较了几种类型对细胞吸收的影响。他们报告说，用聚乙二醇酯修饰脂质体表面并没有阻止脂质体被细胞吸收，相反，可能会促进其吸收。根据他们的研究结果，增加纳米载体膜周围的固定水层厚度（FALT）会导致PEG末端修饰的纳米载体在肿瘤细胞中的有效积聚。他们还得出结论，分子量大于2000Da的PEG修饰并不能进一步改善纳米颗粒的隐蔽性。为了提高提高脂质转化率和实现最大效率，作者开发了一种新型的聚乙二醇酯，它由两个不同链长（500和2000Da）的双臂聚乙二醇脂组成，并用该聚乙二醇酯来修饰脂质体表面。这在聚乙二醇酯材料用量较少的情况下提高了脂质转化率。

　　DSPE-PEG重要性质的应用

　　在目前的研究中，PEG末端修饰已被普遍用作延长药物递送系统，特别是脂质体的血液循环时间的有效方法。众所周知，由于单核吞噬系统（MPS）的作用，没有任何亲水聚合物修饰的传统脂质体将很快从血液中清除。PEG聚合物链具有亲水性和柔韧性，可以提供具有立体结构的囊泡，保护它们不被MPS识别和清除。PEG末端修饰的磷脂如DSPE-PEG明显增加了药物的循环时间。由磷脂、胆固醇和带或不带DSPE-PEG组成的脂质体被用来传递丹酚酸B（Sal B）。静脉注射后，游离的Sal B迅速从血浆中清除，而包裹在传统脂质体和PEG末端修饰脂质体中的Sal B的半衰期更长。经过药代动力学参数分析，带有DSPE-PEG的脂质体的半衰期（t1/2）是游离药物的17.5倍，是传统脂质体的3.0倍。DSPE-PEG2000已成为延长脂质体寿命的金标准，mPEG2000-DSPE修饰的脂质体与未修饰的普通脂质体的直接比较表明，前者在延长寿命方面取得了明显的成功[23]。然而，最近的一些研究表明，在同一动物体内重复注射聚乙二醇末端修饰纳米载体会引起针对PEG聚合物的免疫反应，从而改变纳米颗粒的生物分布特征，减少纳米载体的循环半衰期，降低包埋药物的治疗效果。这种 "加速血液清除（ABC）现象 "已经在不同类型的纳米载体的不同的动物模型中观察到，包括脂体和PEG-聚合物胶束。另据报道，包裹的药物也可能在影响免疫反应方面发挥重要作用。对ABC现象的研究可能为纳米载体药物的临床使用提供非常重要的信息。

　　图5 （a）Beagle犬静脉注射单次6mg/kg剂量的Sal B溶液、传统脂质体和PEG末端修饰脂质体后Sal B的平均血药浓度-时间分布[22]；（b）脂质体在4℃下储存时的胶体稳定性，显示3个月内0（□）、0.5（○）、1（▲）和5（■）mol %PEG-DSPE的平均尺寸。数据以平均值±SD表示（n=3-6)

　　除了血液循环时间，纳米载体的稳定性也是药物输送系统中需要考虑的一个关键因素。通常情况下，胶体稳定性差是脂质体和其他药物输送系统的一个主要问题。克服这一障碍的一种有效方法是在纳米颗粒表面覆盖一层亲水性的聚乙二醇聚合物，这可以减少由于聚合物之间的空间斥力而导致的纳米颗粒的聚集。研究显示，与不含DSPE-PEG的脂质体相比，含有不同量DSPE-PEG的脂质体的稳定性显著提高[26]。在一项研究中，体外稳定性的特点是通过纳米颗粒吸收的蛋白质数量来表征的。结果表明，没有PEG末端修饰的脂质体在48h的孵育期内可增加蛋白质在颗粒上的吸附。相反，含有DSPE-PEG的脂质体只含有极少量的蛋白质。对脂质体包裹多柔比星的研究也得到了类似的结果，即PEG末端修饰明显提高纳米颗粒的胶体稳定性，并明显减少了体外研究中的药物泄漏。

　　包封率（EE）是给药系统中的一个重要参数，制备方法、水体积、膜和表面都会影响所装药物的EE值。在一项研究中，为了获得高包封率和小颗粒的脂质体制剂，采用反相蒸发法制备了大豆磷脂酰胆碱、胆固醇和DSPE-PEG2000脂质体。zeta-电位值显示，含DSPE-PEG的脂质体的负电荷比不含DSPE-PEG的脂质体的负电荷少，间接地反映了囊泡表面的净电荷，可用于评价亲水性聚合物的表面电荷。优化后的包封率为73.68%，平均粒径为136.6 nm。研究表明，DSPE-PEG通过改变表面电荷和平衡包封率与粒径之间的关系，对包封率有积极的影响。

　　由于DSPE-PEG的上述特性，它在再生医学领域显示出潜力，不仅包括药物输送，还包括医疗植入物和组织工程。如（图6）所示，脂质体是控制支架药物输送的一种非常有用的方法[31]。由胶原和羟基磷灰石制成的多孔支架与含有DSPE-PEG或骨结合双磷酸装饰的DSPE-PEG、DSPC和胆固醇的脂质体结合在一起，形成一个药物的储存系统。这种局部给药制剂可以维持骨部的药物浓度，从而减少因植入过大剂量而引起的不良反应。还研究了带有DSPE-PEG的纳米载体在聚合物表面的粘附性。通过将带有DSPE-PEG的脂质体层固定在固体聚苯乙烯基质上，开发了一种局部给药系统，并被认为是迈向用于生物医疗设备制造的聚合物材料的第一步。通过在聚己内酯(PCL)表面吸附RGD修饰的DSPE-PEG，提高了人内皮细胞在PCL表面的生长速度，为在PCL表面接枝肽或生物活性因子提供了途径，并探索了PCL在工程软组织中的应用。