文摘
软性隐形眼镜可以提高药物的生物利用度,延长停留时间,因此,对眼科药物输送理想的药物载体。水凝胶的主要材料是柔软的隐形眼镜,因为他们的生物相容性和透明的特点。为了增加负载药物和控制释放他们在预期的时间间隔,很多策略开发修改传统隐形眼镜以及新型水凝胶的隐形眼镜,包括(i)与亲水/疏水性共聚物比控制聚合物水凝胶;(2)水凝胶的药物分散的胶体结构隐形眼镜;(3)ligand-containing水凝胶;(iv)分子印迹聚合物水凝胶;(v)水凝胶表面含有多层结构的药物负载和释放。这些策略的优缺点修改或设计水凝胶隐形眼镜长眼科药物输送进行了分析。
1。介绍
人体眼部疾病频繁发生,主要是通过药物治疗。在治疗使用,药物对人体可能带来一些副作用,甚至损害正常组织当他们的浓度太高了。另一方面,不会治疗疾病的药物有效浓度太低时(1]。此外,治疗眼部疾病经常是缓慢的过程延长从几天到几周。因此,有效的治疗必须依赖于合理的药物浓度、停留时间。90%或更多的药物用于治疗眼部疾病的形式是眼药水或眼药膏1]。只有1 - 5%的药物中包含眼药水可以有效地使用,而很大一部分药物进入体循环的结膜吸收或排水进入鼻腔。此外,眼药水的停留时间只有2分钟左右(2]。这些特征的眼药水造成不便使用,效率低、无效的治疗,严重的副作用,等等。虽然眼药膏可能居住在比眼药水眼睛长得多,他们可能影响视力和眼睛刺激组织(1,3- - - - - -5]。为了克服的缺点眼药水和眼药膏,众多策略开发治疗眼部疾病包括增加滴眼剂的粘度和增加角膜渗透性。虽然这些策略可能增加药物停留时间和生物活性,他们不能完全满足需要治疗眼部疾病,尤其是对眼部疾病需要长期治疗(6]。
随着药物输送的发展,药物载体等粒子,水凝胶,插入电影和隐形眼镜已经开发控制眼科药物的释放(4,6,7]。在这些运营商隐形眼镜尤其有吸引力,因为他们的能力延长药物的停留时间,改善其生物利用度,易于控制,使用方便。一些研究报道,在理论上有效的使用眼部药物由隐形眼镜比35倍,由眼药水(8- - - - - -11]。水凝胶的主要材料是柔软的隐形眼镜,因为他们的生物相容性和透明的特点(12,13]。因此,水凝胶隐形眼镜广泛应用于眼科药物输送。
大多数传统水凝胶隐形眼镜是用来提供眼科药物通过浸泡隐形眼镜在药物解决负载药物,应用在隐形眼镜眼药水后插入到眼睛,或将药物纳入水凝胶的单体隐形眼镜。最近,超临界流体(SCF)辅助方法用于提高药物装载量在水凝胶的隐形眼镜和控制释放14,15]。然而,药物使用上述方法的持续释放时间是不超过24小时,不适合扩展药(9,16,17]。近年来,许多策略操作修改传统隐形眼镜长药的出现和发展新型水凝胶隐形眼镜。摘要传统隐形眼镜的修改以及小说隐形眼镜水凝胶为基础介绍了扩展眼科药物输送。
2。亲水/疏水性共聚物水凝胶
水凝胶是water-swollen高分子材料能吸收大量的水,但不溶于水(20.]。后poly-hydroxyethyl丙烯酸甲酯(水凝胶)水凝胶作为软性隐形眼镜首次准备在1960年代,水凝胶的隐形眼镜已经被用来提供眼科药物。然而,传统隐形眼镜有一些限制应用程序的长期治疗由于药物快速释放率和低加载药物量(11,16,17]。为了提高水凝胶负载药物的潜在能力,延长药物的持续释放时间,疏水单体如4-vinylpyridine (VP)或离子等单体N - (3-aminopropyl)甲基丙烯酰胺(APMA)成立水凝胶水凝胶(21]。的离子/疏水单体会增加水凝胶和药物相互作用,药物从水凝胶扩散有更多的困难。Andrade-Vivero等人也报告说,装载药物的结合单体显著增加(布洛芬高达10倍或双氯芬酸高达20倍)不改变水凝胶的粘弹性性质和水的状态。pHEMA-APMA可能的药物释放控制的离子在媒体上,pHEMA-VP的持续释放过程持续了至少24小时的布洛芬和双氯芬酸(近1周21]。
为了增加氧气渗透、有机硅聚合物取代传统隐形眼镜单体(22- - - - - -24]。金等人使用硅胶小分子(bis-alphaω- (methacryloxypropyl)聚二甲硅氧烷),疏水单体含硅(3-methacryloxypropyltris (trimethylsiloxy)硅烷,三羟甲基氨基甲烷)液、亲水单体(N, N-dimethylacrylamide, DMA)硅水凝胶的合成扩展戴隐形眼镜和运输眼科药物(timolol、地塞米松和地塞米松21-acetate)。发现硅水凝胶的持续的药物释放过程变化从20天到三个月以上成分的亲水性和疏水性有机硅水凝胶的组成部分。结果还表明,硅水凝胶的性能如力学性能、离子渗透,平衡水分,透明,表面接触角是适合隐形眼镜的应用程序(24]。然而,如果亲水/疏水性比不当,亲水/疏水性共聚物水凝胶会变得不透明,因为相分离。尽管硅水凝胶隐形眼镜具有氧渗透率高,刚度也随含水量的减少,这将对病人不舒服因为角膜是柔软的。
3所示。Colloid-Laden水凝胶
胶体运营商利用,实现眼科药(7]。这些胶体系统由微/纳米粒子,微/这种nanosuspensions,脂质体(7]。据报道,通过纳米药物载体是有利的在促进药物渗透,控制药物的释放和靶向药物(27]。封装在这些胶体载体的药物也能显著防止退化眼酶(28,29日]。此外,这些人们足够小的大小,以免影响病人的视力。因此,胶体载体可以被纳入水凝胶隐形眼镜为了延长药物释放时间持续和进一步增加生物利用度(18,19,25,30.]。
Gulsen和Chauhan封装微乳液滴的眼科药物制剂,和丰富药效微乳液滴分散在p-HEMA水凝胶,这是进一步插入到眼睛,如图1。他们的研究结果表明,p-HEMA凝胶含有纳米乳是透明的;这些凝胶释放药物一段时间超过8天,和交付率可以通过控制粒子和定制药物加载。他们还发现,这个系统可能提供润滑剂在延长镜头缓解眼部问题普遍穿以及治愈眼睛的疾病。然而,microemulsion-loaded水凝胶的制备过程需要两步的过程:制备微乳液滴,其次是截留在水凝胶18,19]。
它也提出了创建colloid-laden水凝胶原位在一个步骤。Surfactant-laden水凝胶可以由加成聚合表面活性剂的混合物。surfactant-laden凝胶的微观结构的示意图如图2。在制造的过程中,表面活性剂与聚合物链,形成胶束形成疏水核心,疏水性药物将优先进入的地方。毒品运输抑制由于表面活性剂胶束的存在。卡普尔等人准备玻雷吉surfactant-laden p-HEMA水凝胶能够释放环孢霉素(自保”)以控制的速度长时间(20天)。他们的研究结果表明,玻雷吉surfactant-laden p-HEMA凝胶提供延长释放的自保”和拥有适合隐形眼镜的机械和光学特性的应用程序。然而,水凝胶没有有效的延长释放两个疏水眼科药物,也就是说,地塞米松(DMS)和醋酸地塞米松21 (DMSA),因为分区内表面活性剂总量不足(25,30.]。
然而,有一些缺点使用colloid-laden水凝胶隐形眼镜。一个是不稳定的colloid-laden水凝胶在保存和运输,因为装载药物扩散到水凝胶矩阵。另一个是腐烂的释放率colloid-laden水凝胶在眼科药物输送11,19]。
4所示。Ligand-Containing水凝胶
弱的药物和配体之间的相互作用在聚合物基质包括氢键、静电相互作用,主客体相互作用可以诱导药物加载和控制其释放的离子在溶液中(15,26,33- - - - - -38]。
佐藤等人合成水凝胶含有阳离子基团的阴离子的药物和水凝胶含有阴离子基团阳离子药物交付。得到的水凝胶能够存储阴离子或阳离子药物药物根据基于离子交换反应的官能团。合并药物会释放到眼泪由离子交换液。他们的研究结果也显示,这些水凝胶适合软性隐形眼镜作为眼科药物输送。然而,这些离子ligand-containing水凝胶的持续释放时间只有几个小时,这使得这些水凝胶适合延长交付眼科药物(35,36]。
环糊精(CDs)被称为“主机”分子疏水内部蛀牙,可以包括“客人”药物分子。这些包含复合物实际上是动态的过程,由于共价债券之间的cd和他们的客人就像其他弱相互作用,这意味着cd发现广泛应用领域的药(15,33,34]。一些努力已经把cd融入各种聚合物矩阵为了增加溶解度和眼科配方的稳定性,提高装载药物,维持药物释放了好几天。多斯桑托斯等人开发了含丙烯酸水凝胶β环糊精(βcd)通过嫁接反应在温和的条件下。水凝胶的结构如图3(26]。水凝胶包含βcd现在类似的透光率、玻璃化转变温度、溶胀度、粘弹性、氧气渗透、表面接触角、力学性能和生物相容性丙烯酸水凝胶βcd但是明显改善负载药物的能力,维持在泪的液体药两周(26]。Jinku等人合成水凝胶/βcd -水凝胶的光聚合平台,monomethacrylatedβcd (mono-MA -βcd)和三羟甲基丙烷trimethacrylate持续眼科药物的释放。结果表明,整合βcd的水凝胶的平衡溶胀比增加,抗拉强度。药物(葛根素)加载和在体外释放率依赖β在水凝胶/ cd的内容β乳糜泻水凝胶。puerarin-loaded水凝胶/β乳糜泻水凝胶隐形眼镜precorneal地区提供持续的药物释放的兔子长保留时间和更高的生物利用度38]。
5。分子印迹聚合物水凝胶
分子印迹聚合物(MIPs)追究药物输送领域由于其活跃的站点特定的识别(31日,40- - - - - -42]。一般的印迹过程包括五个步骤,如图4。首先,模板、功能单体、交联单体、引发剂(图4(一)在溶液中自组装成复杂的聚合改性(图4通过共价或共价化学(b))。第二,复杂是通过紫外线光或热启动形成交联网络(图4(c))。第三,删除原始模板通过清洗步骤中,交联聚合物网络与蛀牙(图4(d))形成。第四,新模板(潜在的药物)重新绑定到交联聚合物(图4(e))。第五,新模板扩散等解决方案通过刺激肿胀(图4(f))。在这印迹过程中,生物活性的药物也可以保存(31日]。
近年来,研究人员把MIPs融入水凝胶隐形眼镜增加药物加载和持续释放时间延长,考虑MIPs的优点和软性隐形眼镜提供眼科药物。印迹水凝胶与单个功能单体以及多个功能单体合成为软性隐形眼镜提供眼科药物(43- - - - - -54]。最近,一些评论提出全面介绍分子印迹治疗隐形眼镜(51,54]。一些代表drug-imprinted软性隐形眼镜以及drug-imprinted水凝胶的潜在技术介绍如下。
Hiratani和Alvarez-Lorenzo准备印隐形眼镜由丙烯酸-或N, N-diethylacrylamide (DEAA),低交联剂的比例,和一小部分功能单体(甲基丙烯酸(MAA),这是能够与药物(马来酸timolol)通过离子和氢键。发现印HEMA-based和DEAA-based隐形眼镜uptook timolol比相应的nonimprinted系统,加载的隐形眼镜可能会维持在泪的液体药物释放了超过12 h,和空镜头可以重载药物一夜第二天使用[45,50]。四种单体支柱的影响和模板/功能单体比例的药物装载能力,释放行为,和属性如亲水特征、肿胀程度,以及机械性能得到了进一步研究[46,48]。在活的有机体内实验中,发现印隐形眼镜可能能够延长保留时间的timolol precorneal区域,比传统隐形眼镜和眼药水47]。之后,他们设计了压印HEMA-based水凝胶隐形眼镜使用丙烯酸(AA)为功能单体负载和释放诺氟沙星持续数小时甚至数天(44]。然而,这些印迹水凝胶中的药物释放时间隐形眼镜使用一个功能单体仅限于不到1天在体外和在活的有机体内实验。
马纳尔等人合成了印迹HEMA-co-polyethylene乙二醇(200)利用- (PEG200DMA)包含多个功能单体AA的隐形眼镜,丙烯酰胺(AM)和N-vinyl 2-pyrrolidinone(一步法)眼部药物如H1-antihistamines的交付。他们的结果表明,这些隐形眼镜有可能加载大量的药物,以及释放治疗剂量的药物在体外控制方式为5天一个进一步扩展的蛋白质。也发现水凝胶具有不同功能的多个络合点表现水凝胶形成多样化的功能单体,机械和光学性能的水凝胶同意传统的镜头,并增加加载反映在减少了聚合物链的传播(49]。阿里和伯恩设计印聚(乙烯醇)- (PVA)建立包含多个功能单体的隐形眼镜,一步法,和2 - (diethylamino)甲基丙烯酸乙酯(DEAEM)治疗的眼表面的透明质酸(HA)的释放动力学,提高镜片的润湿性和治疗干眼的症状(43]。
最近,里贝罗等人设计bioinspired印迹水凝胶使用丙烯酸-作为支柱组件。甲基丙烯酸锌酯、1 -或4-vinylimidazole (1 vi或4 vi)和丙烯酰胺N-hydroxyethyl (HEAA)在水凝胶结合繁殖CA的锥形空腔,其中包含锌2 +离子协调三个组氨酸残基。因此,仿生网络可以加载更多的药物和控制药物释放比传统水凝胶合成水凝胶,被用于先进的控释系统的发展。然而,光学透明度等方面的影响药物释放的长度,厚度和长期耐久性的仿生受体需要进一步的研究来阐明充分的实际潜力enzyme-mimicking网络(52]。
6。基团,水凝胶
除了修改的努力在水凝胶隐形眼镜制造加载眼部疾病的药物治疗,一些努力已经修改的表面商业眼科药物输送的隐形眼镜。Danion等人封装药物脂质体和随后绑定这些完整的脂质囊泡到商业的前部和后部表面隐形眼镜。固定脂质体的过程包括三个步骤,如图5。在第一步,表面接枝到表面的一个商业隐形眼镜(Hioxifilcon B)通过酰胺化的catalyzation disuccinimidyl碳酸盐(DSC)。NHS-PEG-biotin分子共价界后在表面碳化二亚胺化学。在第二步中,NeutrAvidin固定化PEG-biotin层通过biotin-avidin亲和力。脂质体含有PEG-biotinylated脂质被停靠在surface-immobilized NeutrAvidin。在第三步,多层脂质体被连续添加进一步NeutrAvidin捏造和脂质体层或让隐形眼镜涂上Neutr-Avidin脂质体骨料添加免费生物素产生的解决方案。结果表明,surface-immobilized, drug-filled脂质体多层为特定站点交付提供一个前途光明的大道。然而,这项研究中没有实际的药物研究[32]。
最近,分层技术(LbL)平台已经申请药因其简单、温和的水生产条件在室温下(39,55,56]。然而,LbL平台不能提供小分子与高度控制药物释放动力学,并释放时间尺度由LbL平台是短暂的。一些努力已经修改传统的小分子药物输送LbL技术如环糊精融入LbL的平台。史密斯等人设计的分层技术平台提供小分子疗法从几乎任何表面,无论几何或表面化学,通过水解与可编程的零级释放动力学自上而下的退化。方法LbL电影被显示在图6(39]。保利(羧甲基-β环糊精)(polyCD)与小分子混合(数字6(一)-6(d))作为阴离子型超分子复杂。聚β氨基酸酯)(pba)作为可降解聚阳离子和阴离子复杂超分子交替固定表面的电影通过LbL技术。双氯芬酸的药物或flurbiprofen LbL电影可能会维持在零级释放动力学发布15天(39]。
7所示。结论和观点
据估计,近1亿人戴隐形眼镜和数量仍在增长。尽管隐形眼镜是为了纠正屈光异常,他们也显示伟大的视角作为交付眼科药物的治疗设备。理想接触镜头的眼科药物输送系统会加载大量的药物的能力和控制释放在零级释放配置文件没有影响自己的属性,如形状固定,稳定,透明度和氧气渗透。修改期间或之后的生产水凝胶隐形眼镜包括亲水/疏水比控制,colloid-laden合并,配体修改,MIPs,多层技术拓宽他们的眼科药物传输领域的应用。根据眼科药物的不同属性,必须做出不同的措施。疏水眼科药物,CD片水凝胶显示出潜在的应用在治疗隐形眼镜,因为疏水内部蛀牙的CD可以调节疏水性药物释放资料虽然主-客体相互作用。印迹水凝胶显示出巨大的优势来控制亲水性药物释放和重新加载药物。根据不同的使用日常一次性隐形眼镜等,每月可支配,和每年的可支配,不同水凝胶的设计必须作出。眼科药物延长交货,隐形眼镜通常需要延长使用时间。然而,一些眼部疾病是由于隐形眼镜戴着,因为蛋白质吸收或缺乏生物相容性表面。 Therefore, some special hydrogel designs must be made to decrease the protein absorbing and increase biocompatibility of hydrogel. Moreover,在活的有机体内研究也需要眼部治疗隐形眼镜的应用程序。
确认
本文的研究基金资助(没有在中国金陵科技学院。JIT40610008),金陵科技学院的博士基金在中国(没有。jit - b - 201014),对江苏省高校自然科学基金(没有。09年kjd150011)。