利用前体药物和离子导入协同策略促进3-羟基苯二氮卓类化合物透皮递送研究

The pre-administration of 3-Hydroxy-benzodiazepines to children enables prevention of the recurrent febrile seizures, however, given that the different stages of the development of children's body structure and the disease, the delivery of therapeutics should be convenient, precise and fast, but more importantly, the ease of dose modulation during administration is essential because it will facilitate the personal dose titration and medication. The marketed formulations are hardly meeting the clinical demand. As an intelligent delivery technique which is able to modulate the dose administered precisely, transdermal iontophoresis can easily deliver hydrosoluble ionizable drugs into human body. The preject has several steps. Guided with the prodrug strategy, amino acid ester prodrugs of 3-hydroxy-benzodiazepines will be synthesized by taking advantage of the bare 3-hydroxyl group of the parent molecules. Compared with the highly lipophilic parent molecules which are not good candidates of iontophoresis, the new prodrugs, which are hydrosoluble and ionizable, shall be easily transported via skin by iontophoresis. The ester bond, connected with the parent molecule and the amino acid promoiety, shall be hydrolyzed during transportation, and as a result, the parent molecule will be released. Based on numerical data that will be obtained from iontophoretic delivery, the transport mechanism and structure-permeation relationship will be investigated, which should provide generalized means of rational prodrug design for transdermal iontophoresis. In vivo studies aiming to investigate the parameters of pharmacokinetics during iontophoresis will be conducted, which will be used to evaluate the clinical advantage of prevention of children's febrile seizures by iontophoresis of these prodrugs.

以苯二氮卓类化合物对婴幼儿热性惊厥进行预防性给药可以大为降低复发率，然而，由于婴幼儿身体发育和疾病情况千差万别，再加上用药顺应性问题，使得药物递送剂量除了要方便、准确、快速外，还应具备可调控性，以便个体化剂量滴定和给药，这是目前上市剂型所难以满足的。透皮离子导入技术是一种智能化剂量可控的给药技术，能方便地将水溶性离子化药物快速递送至体内。本项目首先通过前药策略，利用3-羟基苯二氮卓类化合物暴露的3位羟基，合成一系列氨基酸酯前药，使本来不适合用于离子导入的难溶性非离子化的原药变为适用于离子导入的优秀分子；在离子导入条件下，前药快速递送至体内，并在递送过程中非特异性水解酶水解，释出原药。通过离子导入研究中的大量数据，研究导入机制和构渗关系，为面向透皮离子导入的前药合理化设计提供普遍意义上的参考。对在体透皮离子导入前药的药代动力学进行研究，来对预防婴幼儿热性惊厥的临床优势进行评估。

项目背景 本项目将透皮离子导入技术和前体药物改造相结合，探索出了一种适合预防婴幼儿热性惊厥的新型给药系统。.研究内容 合成了劳拉西泮氨基酸酯类前体药物并进行结构确证；开发体内外方法并进行方法学验证；进行饱和溶解度、稳定性等处方前研究；在体外透皮实验中，进行被动透皮吸收和离子导入透皮吸收的对比研究，考察各因素对离子导入透皮递送量的影响；利用健康大鼠进行在体离子导入透皮递送进行透皮药代动力学研究，根据模型拟合线性选择合适的拟合模型，进一步进行体内外相关性研究；进行劳拉西泮口服和劳拉西泮甘氨酸酯凝胶透皮离子导入血药浓度的对比研究；进行劳拉西泮甘氨酸酯凝胶透皮离子导入的药效学研究。.结果和数据 制备并确证了三种劳拉西泮（LZP）前体药物，分别为LZP甘氨酸酯（LZP-Gly）、LZP异亮氨酸酯（LZP-Ile）和LZP苯丙氨酸酯（LZP-Phe）；建立并确证了LZP及其前药的HPLC分析方法和LC-MS/MS分析方法；所有化合物进行了溶解度、稳定性等理化性质研究，显示水溶解度大为提高，其前药对皮肤酶敏感。饱和LZP及前体药物溶液被动透皮扩散6 h后，接收池中未检出或检出少量的LZP，其中最优数据是饱和LZP-Gly溶液的透皮扩散量6.53±2.2 μg/cm2；施加离子导入后，低浓度的LZP-Gly的离子导入透皮递送量最大为52.3±14.77 μg/cm2，是优选的前体化合物。LZP的累积渗透率与药物浓度或电流密度的变化成正相关。在体离子导入递送研究显示，血药浓度在通电5 h内随时间增加而增加，且与电流密度成正相关。在各实验条件下，时变输入模型可以更好的拟合LZP血药浓度，通过拟合得到的在体输送速率与体外透皮递送速率之间进行体内外相关性拟合，得到较高的拟合度（r2=0.9998）。进行了LZP口服和LZP-Gly凝胶透皮离子导入血药浓度的对比研究，发现LZP口服和LZP-Gly凝胶离子导入的AUC无显著统计学差异。药效学结果显示，LZP-Gly凝胶离子导入仅40 min即可有效预防大鼠热性惊厥。.科学和应用意义：通过合成劳拉西泮的氨基酸酯类前药，并结合离子导入策略，可在短时间内迅速达到有效血药浓度，快速发挥治疗婴幼儿热性惊厥的作用。