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2023-11-16 10:20:56

药物递送之白蛋白纳米粒技术概述

1. 白蛋白概述

白蛋白(Albumin),又称清蛋白。人血清白蛋白是含有三个同源的α-螺旋结构域的螺旋状蛋白,三个结构域聚集在一起形成不对称的心形结构。结构域是由疏水性和带正电荷的基团所形成的袋状结构,每个结构域中包含两个亚级结构域,每个亚级结构域又由6个螺旋结构所组成的。

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图1 白蛋白的结构

白蛋白能维持稳定的血浆胶体渗透压,保证细胞内液、外液和细胞液间的交流,其黏性和胶质性能保护球蛋白,同时又能络合重金属离子,发挥解毒作用。白蛋白含有游离巯基和八个二硫键,水溶性良好。最重要的是,白蛋白是非专属转运蛋白,能与难溶性或者外源性物质形成复合物,成为这类物质在血液循环中的“轮渡”。运输能力加上其生物相容性、非免疫原性和可生物降解特性,使其可作为药物递送的载体。

除此以外,白蛋白也能靶向于肿瘤细胞。由于肿瘤细胞的快速繁殖需要大量的营养物质,而白蛋白正好可以能提供氨基酸和能量,使得肿瘤细胞表面存在白蛋白结合受体Gp60(分子量为60kDa的糖蛋白)。当白蛋白作为递送载体时,能与Gp60受体靶向结合,再与细胞内蛋白质(caveolin-1)结合,细胞膜内陷形成转运囊泡,使药物递送系统与肿瘤细胞中过表达的富含半胱氨酸的酸性分泌型蛋白(Secreted proteinacidic and rich in cysteine SPARC)结合,白蛋白载体在肿瘤内蓄积,实现靶向药物递送。

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图2 白蛋白靶向递送

2. 白蛋白的种类

1)人血清白蛋白(HSA

人血清白蛋白(Human serum albumin,HSA)在人体血清中的含量高达35~50mg/ml,约占血浆总蛋白的50%,为一种含有585个氨基酸的单肽,半胱氨酸含量高,色氨酸含量低。

人血清白蛋白由肝实质细胞中的单基因翻译成前清蛋白原,前清蛋白原的N端前肽被内质网中的丝氨酸蛋白酶裂解,形成清蛋白原,清蛋白原被输送到高尔基体中,高尔基体中的弗林蛋白酶将清蛋白原转化为分子量为65–70 kDa的白蛋白。合成后的白蛋白立即释放到体循环中,半寿期约为15-19天。

市售人血白蛋白注射液经两次60℃、10小时加热灭活病毒处理,用于失血、创伤及烧伤等引起的休克,脑水肿及大脑损伤所致的脑压增高,防治低蛋白血症、新生儿高胆红素血症、低蛋白血症及肝硬变或肾病引起的水肿和腹水,用于心肺分流术、烧伤的辅助治疗、血液透析的辅助治疗和成人呼吸窘迫综合征。

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图3 人血清白蛋白

2)牛血清白蛋白(BSA

牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)又称第五组分,是牛血清中的一种球蛋白,包含583个氨基酸残基,分子量为69kDa。牛血清白蛋白与人血清白蛋白类似,因其良好的生物相容性、生物降解性、无毒和无免疫原性,而被广泛用于药物递送技术。

目前有用牛血清白蛋白制备他克莫司和多西他赛白蛋白纳米粒的相关文献。以他克莫司牛血清白蛋白纳米粒为例,该递送系统先速释后缓释,并且药物在体内循环时间延长,药物清除速率变慢。

与人血清白蛋白不同的是,因其来源于动物,可能引起的免疫应答是限制其临床应用的主要因素,但牛血清白蛋白是替换人血清白蛋白的主要选择之一。目前主要作为稳定剂被用于限制酶或者修饰酶的保存溶液和反应液中,也作为营养物质被广泛用于细胞和微生物培养。

 

3)卵白蛋白(OVA

卵白蛋白即卵清蛋白(Ovalbumin,OVA),为一种单体磷糖球蛋白,由365个氨基酸组成,分子量在42~47 kDa之间。卵白蛋白易被免疫系统识别,可用于抗原递送。卵蛋白的表面活性功能使其能用于制备乳剂、凝胶和泡沫,并且对酸碱度和温度敏感,适合用于药物递送。相比于其他白蛋白,卵白蛋白更为经济。

在相关的应用中,有将卵清蛋白与其他聚合物材料联合使用,可以增加主要组织相容性复合体(Major histocompatibility complex,MHC)的表达和T细胞的激活,这个特点可用于靶点CD88的疫苗递送。

市售的卵白蛋白口服液,主要用于免疫调节,能预防低蛋白血症,增强人体免疫力,改善贫血。

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图4 卵蛋白口服液

4)鼠血清白蛋白(RSA或者MSA

鼠血清白蛋白由608个氨基酸残基组成,分子量约64.3kDa,结构与其他血清蛋白类似,根据来源可分为小鼠血清白蛋白(Mouse serum albumin,MSA)和大鼠血清白蛋白(Rat serum albumin,RSA)。目前鼠血清蛋白主要在抗体制备过程中作为载体用于偶联半抗原,尚无其他药物递送的应用。

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