“油凝胶”登上Science子刊，被Nature亮点报道！

2022-06-01 10:31:20 作者：高分子科学前沿来源：高分子科学前沿分享至：

分子料理“油凝胶”，开辟儿童给药新方式！

5岁以下儿童易患许多可治疗和可预防的儿童疾病。由于制造的简便性和低成本，药物通常被配制成片剂。但是，儿童可能难以吞咽药片。在美国进行的一项调查中，超过50%的父母表示他们的孩子难以吞咽标准大小的药片。为了解决与片剂吞咽相关的挑战，研究人员已经设计了几种创新策略。将药物配制成水溶液和糖浆剂是最古老和最有效的儿童用药方式之一。但是，乙醇是口服制剂中常用的助溶剂，然而美国食品和药物管理局允许6岁以下儿童在非处方药产品中的乙醇含量不得超过0.5%。因此，迫切需要确定切实可行的新型制剂提高儿童用药的适应性。

鉴于此，麻省理工学院机械工程系助理教授、哈佛医学院布莱根妇女医院胃肠病学部胃肠病学家Giovanni Traverso团队开发了一种可用于给儿童用药的剂型。作者采用分子料理领域中描述的一种配方技术，将油转化为凝胶，称为油凝胶。油凝胶是由添加到食用油中的胶凝剂制成的油结构体系，通过对疏水系统进行加热、剪切和冷却形成的，从而产生由晶体颗粒、自组装纤维或聚合物包裹液体油的三维网络。该技术已被用于提高油的熔化温度，以使比如巧克力等食品具有耐热性。将植物油转化为凝胶还可以替代动物脂肪以满足饮食限制。此外，使用凝胶代替液体油可以防止油从食品中分离出来，有助于药物的长期储存。相关论文以“Development of oil-based gels as versatile drug delivery systems for pediatric applications”为题，发表在Science Advances上，并被Nature以“Who needs sugar? 'Oleogels' help the medicine go down”为题，作为亮点研究报道，这一油凝胶载药体系有助于儿童吞咽药物，解决了父母的一大难题。

油凝胶的概念和设计

作者旨在设计具有以下特点的给药系统：（i）与疏水性和亲水性药物兼容，（ii）不需要患者吞咽大固体，（iii）不需要重构，（iv）儿童使用安全，（v）在极端温度/湿度下稳定，（vi）表现出良好的药代动力学，以及（vii）与口服和直肠给药相容。油凝胶主要由食用油制成，其稠度通过添加胶凝剂来调节。为了溶解高浓度药物，作者在油凝胶中添加了用于食品和制药行业的表面活性剂。在这项研究中的目标是确定油凝胶的每种成分可能对最终配方产生的一系列影响。然后，作者开发了四种抗感染药物（阿奇霉素、苯芴醇、吡喹酮和莫西沙星）的概念验证配方，并在猪口服和直肠给药时表征了它们的药代动力学。

油凝胶的物理表征

作者首先测试了使用各种长链的饱和脂肪酸合成的油凝胶，然后，作者研究了使用羟基脂肪酸制备的油凝胶的凝胶强度。作者的研究表明，胶凝剂形成膨胀的树枝状微结构以产生油凝胶。通过使用不同的胶凝剂，可以调整这些凝胶的强度以适应消费者的偏好或应用需求。

图1 | 油凝胶的物理表征

油凝胶的体外消化

作者研究了在模拟唾液、胃和肠道条件下体外油凝胶的消化。在模拟的唾液和胃条件下孵育油凝胶对凝胶的整体完整性影响很小。在模拟胃液中孵育2小时后，凝胶保持相分离。相反，当将油凝胶置于肠液中时，它会迅速崩解和乳化，这可能是由于胆汁盐和表面活性剂的存在。

图2 |体外消化和生物可及性的研究

配方成分对油凝胶药物释放的影响

油凝胶包含三种非活性成分：油、增溶剂和胶凝剂。作者使用三种油（棉籽油、玉米油和大豆油）和三种胶凝剂（蜂蜡、小烛树蜡和巴西棕榈蜡）在四种增溶剂条件下（无增溶剂、Capryol 90、Maisine和Peceol）制备了负载阿奇霉素的油凝胶。在模拟肠液中研究了油凝胶的药物释放。出乎意料的是，增溶剂的使用并不总是产生更高的AUC。这种现象在用大豆油和小烛树蜡制成的配方中最为明显。作者的结果表明，油、增溶剂和胶凝剂的选择对于确定油凝胶的药物释放至关重要。药物释放取决于配方中所用成分的复杂相互作用。

油凝胶在大型动物模型中的药代动力学

作者在猪模型中描述了阿奇霉素、吡喹酮和苯芴醇的油凝胶和片剂制剂的药代动力学特征。片剂按照通常的方法口服给药。油凝胶口服和直肠给药，这使作者能够比较制剂和给药途径对药代动力学的影响。

图3 | 猪模型中口服和直肠油凝胶的药代动力学

油凝胶的感官评价

在获得机构审查委员会的批准后，作者招募了一组品尝者来评估油凝胶的感官属性，即质地和风味。使用光谱描述性分析方法评估每个样品的感官属性强度。该分析分两个阶段进行，对数据进行解释，以便为儿科人群的后续评估选择提供信息。在第一阶段，作者使用风味描述性分析对油品进行了分析。在测试的第二阶段，将胶凝剂添加到油中以形成油凝胶，并进行两相分析。作者在这里展示所有三个测试的结果，进行了深入的描述性分析，以深入了解油凝胶的风味和质地。总的来说，这里研究的九种配方展示了一系列风味和质地的可能性。

图4 | 油凝胶的感官评价

结论：目前，儿童用药面临着独特的挑战。首先，儿童的体重差异很大，这需要对药物剂量进行严格把关。另外，儿童可能无法吞咽固体剂型，但大多数剂型都以片剂形式提供。最后，儿科药物的预算可能会受到限制，因此需要性价比高的产品。在这项研究中，作者描述了克服这些挑战的油凝胶平台的开发，表明油凝胶配方可以用安全的成分制成，在高温下长时间保持稳定，能够以与商业片剂相当或更好的水平递送药物，可用于具有一系列物理化学特性的药物，并且可以使用具有良好感觉反馈的计量剂型给药，最大限度地提高患者可接受的可能性。因此，作者相信此给药系统可能成为改善儿童整体健康的重要给药系统。