糖尿病，尤其是2型糖尿病（T2DM），已成为全球日益严重的健康问题，影响着约4.51亿人，预计到2045年这一数字将上升至6.93亿。尽管现有的口服降糖药物种类繁多，但它们在控制血糖方面往往效果不佳，尤其是对于T2DM患者。
维达列汀（VLG）作为一种DPP-4抑制剂，因其在调节与血糖相关的激素（如GIP和GLP-1）方面的作用而受到关注。然而，现有的维达列汀制剂存在频繁给药、血药浓度波动及胃肠道不适等问题，导致患者依从性差。
为了解决这些挑战，有研究人员开发了一种通过微反应器辅助的离子凝胶化技术制备的VLG负载壳聚糖-硫酸葡聚糖纳米粒子（VLG-CDNPs），旨在实现药物的持续释放，以提高其在糖尿病管理中的疗效和生物利用度。相关研究以“Engineered vildagliptin-loaded polymeric nanoparticles via microfluidic and spray drying for enhanced antidiabetic activity”为题目，发表在期刊《Future Journal of Pharmaceutical Sciences》上。
本文要点：
1、本研究使用微反应器开发了一种负载维达列汀（VLG）的交联壳聚糖-硫酸葡聚糖纳米颗粒（VLG-CDNPs），用于增强抗糖尿病药物VLG的治疗效果。
2、通过实验设计方法系统优化了制备过程，优化后的VLG-CDNPs平均粒径为217.4 ± 12.3 nm，包封效率为78.25 ± 3.0%。
3、体外研究显示，VLG在12小时内持续释放，在酸性和碱性条件下分别释放了约58%和83%的药物。
4、即使在100 μg/mL的浓度下，细胞存活率仍保持在80%，与纯VLG相比，VLG-CDNPs显著提高了L6细胞的葡萄糖摄取（78.34% vs. 60.91%），并对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶表现出中等抑制活性。
5、该研究结果表明，优化的VLG-CDNPs有望成为治疗糖尿病的有效且有前途的纳米制剂。
在糖尿病治疗中使用纳米颗粒给药有什么优势？
1、增强生物利用度：纳米颗粒能够改善药物的溶解性和吸收，特别是对于水溶性差的药物，如维达列汀（VLG）。通过包裹在生物相容性聚合物中，纳米颗粒可以提高药物在体内的生物利用度。
2、持续释放：纳米颗粒可以设计为实现药物的持续释放，减少给药频率，从而提高患者的依从性。这种释放机制有助于维持稳定的血药浓度，改善糖尿病的管理。
3、靶向递送：纳米颗粒可以通过表面修饰实现靶向递送，增强药物在特定组织或细胞中的积累，减少对健康组织的影响，降低副作用。
4、减少副作用：通过靶向递送和控制释放，纳米颗粒可以减少药物的系统性副作用，尤其是胃肠道不适等常见问题。
5、提高药物稳定性：纳米颗粒的制备和固化过程（如喷雾干燥）可以提高药物的化学稳定性，延长其储存寿命。
6、改善药物的细胞摄取：研究表明，纳米颗粒能够有效地被细胞摄取，增强药物在细胞内的作用，特别是在肌肉细胞中，提高葡萄糖摄取能力。
7、可扩展性和可重复性：微反应器技术的应用使得纳米颗粒的生产过程更加可控、可扩展，确保了制备的一致性和质量。
综上所述，纳米颗粒在糖尿病药物递送中展现出显著优势，能够改善治疗效果并提高患者的生活质量。
维达列汀（VLG）负载壳聚糖-硫酸葡聚糖纳米粒子（VLG-CDNPs）的制备过程主要包括以下几个步骤：
1、材料准备：首先，准备所需的材料，包括低分子量壳聚糖（CS）、硫酸葡聚糖（DEX）、维达列汀（VLG）以及稳定剂（如Tween 80）。
2、溶液制备：
将50 mg的壳聚糖溶解在0.5%的醋酸溶液中，并加入0.5%的Tween 80作为稳定剂，搅拌均匀。
将25 mg的维达列汀溶解在蒸馏水中，并逐滴加入到壳聚糖溶液中。
另制备一溶液，将1%（w/v）的硫酸葡聚糖溶解在蒸馏水中。
3、微反应器辅助制备：
使用微反应器进行纳米粒子的制备。将上述两种溶液通过注射器以恒定流速注入微反应器中，进行混合反应。
在反应过程中，保持600 rpm的搅拌以确保均匀混合。
4、纳米粒子形成：通过离心分离和过滤，获得的纳米悬浮液即为VLG-CDNPs。
5、优化制备参数：采用Box-Behnken设计（BBD）对制备过程进行优化，调整聚合物浓度、流速和稳定剂类型，以获得理想的粒径、分散性和包封效率。
6、喷雾干燥：将制备好的纳米粒子进行喷雾干燥，以提高其稳定性和再分散性，最终得到干燥的VLG-CDNPs粉末。
7、表征与评估：对制备的VLG-CDNPs进行物理化学特性表征，包括粒径、聚合度分散指数、包封效率、形态学分析等。同时，进行体外药物释放、细胞毒性和抗糖尿病活性等生物学评估。
图1.使用Box-Behnken设计（BBD）优化VLG-CDNPs制剂，包含3D响应面图和2D轮廓图。这些图描绘了变量对粒径（A,A'）、PDI（B,B'）和包封率（C,C'）的影响
图2.VLG-CDNP制剂的制备和理化特性
图3.VLG-CDNPs干燥粉末的扫描电子显微镜（SEM）图像
图4.纯VLG、CS、DEX和VLG-CDNPs制剂的固态表征。A）FTIR光谱、B）DSC热图、C）TGA热图和D）XRD图
图5.（A,B）纯VLG和VLG-CDNPs制剂的体外药物释放曲线，（C）纳米颗粒的细胞摄取
图6.A）用不同浓度的VLG及其制剂（VLG-CDNPs）处理24小时后的细胞存活率。B）L6细胞系的体外葡萄糖摄取研究。不同浓度的VLG和VLG-CDNPs对α-淀粉酶（C）和α-葡萄糖苷酶（D）酶活性的抑制百分比。数据以平均值±标准差表示（n=3）
论文链接：https://doi.org/10.1186/s43094-024-00736-9
