我系張凡教授研究團隊實現(xiàn)口服制劑在動物活體內(nèi)胃腸道藥物釋放的實時定量監(jiān)測
近日，化學(xué)系張凡教授研究團隊（http://nanobiolab.fudan.edu.cn/）利用近紅外熒光成像技術(shù)實現(xiàn)了口服給藥微載體在動物活體內(nèi)胃腸道藥物釋放的實時定量監(jiān)測，未來有望應(yīng)用于口服藥物開發(fā)過程中藥代動力學(xué)的精準檢測，為藥物從實驗室走向臨床提供了全新的分析手段。3月10日，相關(guān)研究論文“In vivo gastrointestinal drug-release monitoring through second near-infrared window fluorescent bioimaging with orally delivered microcarriers” 在線發(fā)表于《自然通訊》（Nature Communications 8, 14702 (2017)）。張凡課題組的博士生王睿為論文第一作者。
口服制劑在進行臨床轉(zhuǎn)化前，其活體藥物釋放動力學(xué)及藥物載體本身的代謝情況評估尤為重要。截至目前，已有多種成像技術(shù)被應(yīng)用于活體藥物釋放的監(jiān)測，包括超聲成像、正電子發(fā)射計算機斷層顯像（PET-CT）成像、核磁共振成像（MRI）等。但是，這些檢測技術(shù)受限于其較低的時間和空間分辨率，因而無法達到對藥物載體和藥物釋放情況實時監(jiān)測的目的。相比之下，熒光成像技術(shù)具有實時、非侵入性、無輻射、檢測成本低等優(yōu)點，對于實時活體內(nèi)藥物釋放監(jiān)測具有很大的潛力。然而目前應(yīng)用于體內(nèi)藥物釋放監(jiān)測的熒光成像方法如熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)，其吸收和發(fā)射波長往往局限于組織穿透深度較淺的可見光區(qū)（400-750 nm）和近紅外第一窗口（NIR-I, 750-900 nm），極大地限制了該技術(shù)在活體監(jiān)控釋藥方面的應(yīng)用。
針對目前存在的問題，復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系的張凡教授研究團隊構(gòu)建了基于吸收競爭原理（absorption competition induced emission, ACIE）的新型近紅外成像檢測體系。利用穿透深度較深的近紅外第二窗口（NIR-II, 1000-1400 nm）稀土納米探針（1060nm發(fā)射）實現(xiàn)了動物活體內(nèi)藥物載體和藥劑釋放的實時監(jiān)控。
圖1. （a）紅外成像分析用于活體藥物釋放監(jiān)控；使用808 nm和730 nm兩束不同的近紅外激光來分別實現(xiàn)口服給藥后藥物載體在活體內(nèi)運動軌跡的監(jiān)測和藥物載體在腸道藥物釋放的定量監(jiān)測；（b）藥物釋放量數(shù)學(xué)計算公式；（c）活體成像分析結(jié)果；（d）由c圖中成像結(jié)果提取的數(shù)值結(jié)合b圖中的數(shù)學(xué)計算得出的不同時間藥物釋放量。
通過與傳統(tǒng)的碘I125同位素藥代動力學(xué)分析方法對比發(fā)現(xiàn)，兩者的檢測結(jié)果具有很好的相關(guān)性，而新的近紅外成像技術(shù)不僅避免了放射性同位素的使用，而且可以原位實時的反應(yīng)藥物在活體內(nèi)的釋放情況，相對于通過解剖方式來獲取結(jié)果的同位素標記法更能夠反映藥物在活體內(nèi)的真實藥代過程，并且檢測的效率也大幅提高。因此這種新的分析技術(shù)有望應(yīng)用于高通量的藥代動力學(xué)篩選，為藥物從實驗室走向臨床提供更好地檢測手段。
該工作得到了復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系、聚合物工程國家重點實驗室、復(fù)旦大學(xué)先進材料實驗室、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、中組部青年拔尖人才計劃的大力支持。
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