開發搭載山奈酚之明膠奈米顆粒應用於角膜血管新生抑制研究

研究背景
在眾多眼表疾病中，角膜血管新生(Corneal neovascularization, CNV)，是造成致盲的原因之一。而造成角膜血管新生的成因有物理性傷害、化學性灼傷、發炎、感染、帶隱形眼鏡以及角膜移植手術，在病徵上除了疼痛感還會有畏光、視覺模糊，嚴重甚至會導致失明，故急需尋找能夠有效治療角膜血管新生的方法。山奈酚是天然類黃酮化合物，同時具有抗血管生成、抗發炎之作用，具有抑制血管新生的潛在療效，故本研究選用其作為抑制血管生長之藥劑。近年由於奈米藥物具有體積小、易吸收、有效傳遞及緩慢釋放藥物的效果，讓藥物有效停留於眼表，降低眼部的給藥頻率，並提高生物利用度，因此目前奈米劑型藥物被廣泛的應用在眼科上。眾多奈米藥物載體中，由於明膠有良好的生物相容性、生物可降解性，故選用明膠作為製備奈米藥物的載體。
研究目的
在這項研究中，我們使用明膠製備搭載藥物山奈酚之奈米顆粒(Gelatin nanoparticles-Kaempferol, GNP-KA)，在體外測試上，探討其對於人類血管靜脈內皮細胞(Human umbilical vein endothelial cells ,HUVECs)的影響，期望新型眼藥劑型能夠達到抑制血管內皮細胞生長與功能。
材料與方法
首先製備明膠搭載山奈酚之奈米顆粒，於奈米顆粒製備完成後，使用動態光散射(Dynamic Light Scattering, DLS)檢測其粒徑/表面電位 ; 並透過穿透式電子顯微鏡(Transmission electron microscope, TEM)觀測其顆粒型態，再使用高效液相層析儀(High performance liquid chromatography, HPLC)檢測藥物的載藥率及釋放率，使用紅外線光譜分析測得奈米顆粒各成分之特徵峰。細胞測試部分，使用HUVECs進行實驗，透過WST-8和Live/ Dead檢測不同藥劑作用於細胞之活性，再進行細胞遷移及血管管柱形成的檢測。未來將會進行小鼠眼表血管新生治療評估。
結果
使用參數Type A 175 bloom明膠、pH值2.5明膠溶液、交聯時間三小時、戊二醛最終體積濃度0.4 %、明膠濃度1 % 進行奈米顆粒的製備，製備的奈米顆粒粒徑大小約100~150 nm、表面電位約為25~26 mV。整體山奈酚之包覆率約為93-98 %、載藥率約為4.5%。TEM結果顯示其為圓形顆粒並均勻分布。細胞實驗中，透過WST-8細胞活性測試，在第三天的結果中，載藥奈米顆粒組別，降低細胞的活性至32 % ; 而在Live/Dead染色測試中，在第三天結果上，有許多紅色螢光的產生，均表達了抑制細胞增殖的效果。透過細胞遷移測試，在第18小時的結果中，細胞遷移距離僅有15 %，顯示了抑制細胞活性的效果。透過以上體外測試，得知了包覆山奈酚之明膠奈米顆粒具有降低細胞的活性，進而抑制了細胞增生及遷移的效果。動物實驗結果中，透過表徵觀察及嚴重性評分，表達了加載藥物奈米顆粒抑制角膜血管新生的療效，再透過螢光染色觀測小鼠角膜之血管分布，加載藥物奈米顆粒組別顯示較少綠螢光，表明較少血管新生產生，最後使用石蠟切片並以蘇木素-伊紅染色，結果得知載藥奈米顆粒治療組別幾乎無血管組織形成。上述實驗表明了包覆山奈酚之明膠奈米顆粒相較其他治療組別，表現出顯著治療角膜血管新生的作用。
結論
奈米載體能夠有效的停留在眼表，並且使山奈酚從明膠奈米顆粒中緩慢釋放，能夠有效的抑制小鼠角膜上的血管新生達到治療的效果，故以明膠加載山奈酚之奈米顆粒作為新型藥物劑型，對於角膜血管新生具有潛在的治療效果，並且透過眼藥水達到舒適暨方便且一般人接受的治療方式。