乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)药物递送系统在生殖健康领域的研究进展

董 健 马 彬 杨紫霞 宁美英

1.国家卫生健康委科学技术研究所(北京，100081)；2.北京协和医学院研究生院

1950-1960年研究人员第一次将生物活性分子掺入固体聚合物中以达到药物缓释的目的，该技术很快就被用于开发药物递送系统(DDS)，研究人员采用多种聚合物进行DDS的开发[1]。其中，热塑性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)生物相容性良好，其载药系统具有长期且可控的药物释放特征，在DDS中具有得天独厚的优势。EVA药物递送系统在生殖健康领域主要以不可降解形式(如阴道环、埋植剂和透皮给药系统)应用于多种商业化药物[2]。笔者就近几年EVA药物递送系统在生殖健康领域的研究进行综述。

1 EVA 特性概述

EVA是乙烯和醋酸乙烯酯(VA)单体的透明热塑性共聚物，VA随机分布在整个聚合物主链中。常用EVA中的w(VA)为1%～40%，改变VA含量便可很容易地改变许多EVA最重要的材料特性。EVA的结晶度和熔融温度随着VA含量的增加而降低：w(VA)为0%的EVA是低密度聚乙烯(LDPE)，结晶度50%～60%，熔融温度110～120℃；w(VA)为40%的EVA几乎无定形，熔融温度范围45～55℃[3-5]。VA通过醋酸酯侧链的空间位阻抑制聚乙烯链段的结晶进而改变EVA的柔软度和结晶度。与含有迁移性增塑剂的聚合物材料相比，EVA副作用的风险显著降低，更适用于医用材料。

1.1 EVA阴道环

以EVA为载体的阴道环(IVR)可在阴道内释放剂量相对恒定的药物，通常持续数周至数月，可起到避孕、黄体支持(LPS)、抗癌、抗病毒和治疗子宫内膜异位症(EMs)等作用。阴道环多为长效缓释控释制剂，且为局部DDS，与口服制剂相比可减少给药次数，提高患者依从性，无首过效应，降低药物使用剂量。热熔挤出法(HME)是使用EVA制备阴道环最常用的方法[6]。HME是一个连续的制造过程，多个加工步骤(熔化、混合和成型)整合为一个连贯完整的流程，可大量制备，产品质量均一。

1.1.1避孕阴道环产品NuvaRing是由荷兰Organon公司开发的第一个以EVA为载体材料的避孕阴道环，于2001年被FDA批准上市，由EVA 28药芯[w(VA)为28%]和EVA 9膜[w(VA)为9%，厚度110 μm]组成，环直径54 mm，横截面直径4 mm，单个制剂载有2.7 mg乙炔雌二醇(EE，15 μg/d)和11.7 mg依托孕烯(ENG，120 μg/d)[7-8]。Fan等[9]进行了一项为期1年的随机试验探究NuvaRing的有效性和安全性，并得出每月1次NuvaRing用于中国女性安全有效的结论。

产品Ornibel是由西班牙Exeltis Healthcare开发的新型EVA避孕阴道环，与 NuvaRing具有相同的尺寸和相似的外观。Ornibel由聚氨酯药芯和EVA28外膜组成(厚度150 μm)，单个制剂载有11 mg ENG(120 μg/d)和3.47 mg EE(15 μg/d)[10]。Algorta等[11]研究了Ornibel的药代动力学、安全性和可接受性，并将其与NuvaRing阴道环比较。结果表明，Ornibel在疗效、安全性、耐受性和可接受性上均与Nuvaring等效。Ornibel创新点在于使用了新的聚合物(聚氨酯，PU)作为药物载体，无需冷链保存，使得运输成本降低并易于储存；EE突释量也较小[12]，副作用减少。

Duijkers等[13]对含有雌二醇(E2，300 μg/d)和ENG(75,100,125 μg/d)、E2(300 μg/d)和醋酸诺美孕酮(NOMAC,500,700,900 μg/d)的阴道环的排卵抑制和周期控制进行了探索，并与NuvaRing阴道环比较。所有实验组均显示排卵抑制效果与NuvaRing相当，其中ENG(125 μg/d)/E2(300 μg/d)组意外出血的概率最低,月经周期较规律。

上述避孕阴道环均通过释放激素进行避孕，但激素会增加代谢负担且不适用于心血管疾病患者。Lerner等[14]研发了一种新型避孕阴道环，药芯载体为EVA35[w(VA)=35%]，单个制剂载有葡萄糖酸铁(至少1 mg/d)、抗坏血酸(至少0.5 mg/d)、柠檬酸二氢钠和聚乙醇酸等活性物质。该阴道环在28d甚至更长时间内持续释放药物，通过降低精子活性、增加宫颈黏液粘度阻碍精子运动，从而达到避孕效果。与已上市的几种产品相比，其最大特点是规避了使用激素避孕可能造成的不良反应。

1.1.2 LPS阴道环目前临床常用的LPS途径有肌内注射、口服胶囊和阴道给药3种。相比肌内注射及口服给药途径，阴道给药途径具有局部药物浓度高、副作用少、给药方便和避免首过效应等优势[15]。

Weiss等[16]对用于黄体支持的EVA阴道环的体外释放、体内药代动力学和局部耐受性进行了详细的研究。阴道环由EVA28组成，持续释放黄体酮(4，8，12 mg/d)。药代动力学分析表明黄体酮可持续释放14d。黏膜刺激性评分和显微镜评估结果表示阴道环具很好的耐受性。Weiss等[17]还研究了一种释放17β-雌二醇(160 μg/d)和黄体酮(4，8 mg/d)的阴道环的药代动力学和耐受性。所有动物组临床观察均无明显异常，E2和黄体酮可持续释放28d以上。这种新型的阴道环DDS在绵羊模型中具有良好的耐受性，在释放期内药代动力学符合预期。

包括NuvaRing在内的已上市的EVA阴道环可小剂量释放激素(多为 μg/d范围)[7,18]，缺乏对可高剂量释放药物的EVA阴道环的研究。近年Koutsamanis等[19]探究储库型EVA阴道环在数周内持续稳定且高剂量释放黄体酮(5，10 mg/d)进行避孕和辅助生殖的可能性。研究人员分别使用EVA 40[w(VA)=40%]和EVA 28药芯与不同厚度、VA含量的膜结合以期达到目标释放量。与使用EVA 28药芯的阴道环相比，使用EVA 40药芯的阴道环黄体酮溶解度更高，药芯与膜间黄体酮浓度梯度更大，可更稳定地释放黄体酮。研究人员合理设计处方并进行优化，自制释药量与进行避孕和辅助生殖所需黄体酮剂量相近的阴道环：EVA 28药芯与EVA 18(膜厚度200 μm)的阴道环日释放量接近5 mg/d，EVA 28药芯与EVA 18(膜厚度100 μm)的阴道环日释放量接近10 mg/d，为制备避孕及辅助生殖黄体酮EVA阴道环奠定基础。

国内宁美英等[20]申请了一种用于LPS的阴道缓释给药系统专利。该发明为黄体酮储库型阴道环，由包含药物的EVA实心骨架核心与不含药的EVA膜构成，可用于辅助生殖以及治疗黄体功能不全所致的子宫出血、经前期综合征等。目前对于黄体酮阴道环用于 LPS的释放剂量尚无参考标准，有研究以得到临床效果认可的黄体酮凝胶制剂雪诺同(Crinone 8%)为参照，对比两种制剂药代动力学特征，对给药后去卵巢小型猪取血样后，使用液相色谱-串联质谱法，测定血浆中黄体酮浓度，结果表明体外可持续释放黄体酮(18 mg/d)的自制EVA阴道环，在小型猪体内平均血药浓度为4.892 ng/ml，初步估算自制EVA阴道环黄体酮要达到市售凝胶相似的血药浓度，体外释放量应在20～25mg/d，为处方优化提供了数据支持。接下来需要进一步优化处方，并有待相关实验验证[21-22]。

1.1.3抗癌阴道环在治疗宫颈癌过程中，阴道DDS可直接将化疗药物递送至作用部位，减少治疗所需剂量并减少不良反应。与凝胶和子宫托等阴道给药系统相比，阴道环不会干扰性行为，阴道内稳定性更好，成为治疗宫颈癌的新型给药途径[23]。

Boyd等[24]制备了释放双硫仑(DSF)的抗宫颈癌EVA阴道环，药芯载体为EVA40或EVA32[w(VA)=32%]，单个制剂载有2.5 g DSF。体外实验表明在14d内，装载两种药芯的阴道环DSF释放量均可达到2 mg/d，可使宫颈组织中的DSF浓度达到Hela宫颈癌细胞的半数抑制浓度的10 000倍，治疗效果仍需体内实验数据支持。该处方提供了一个非侵入性的宫颈癌局部DDS制备思路，可减少所需的药物剂量并尽量减少化疗导致的全身副作用。

Keskar等[25]制备了释放化疗药物顺铂(CDDP)的抗宫颈癌EVA阴道环，药芯载体为EVA28。研究人员通过调整EVA与CDDP的质量比制备了阴道环CDDP16-EVAc[w(CDDP)=16%，8 mg]、CDDP33-EVAc[w(CDDP)=33%，20 mg]和CDDP50-EVAc[w(CDDP)=50%，37.5 mg]。3种阴道环均可持续释放CDDP 90d以上，CDDP释放量同载药量呈正相关。体外实验发现，该处方对HPV阳性和HPV阴性宫颈癌细胞系均有效。初步研究表明，该处方对宫颈癌有较大治疗潜力。

1.1.4抗病毒阴道环美国国家过敏与感染研究院(NIAID)对含CCR5受体拮抗剂维克维罗(VCV)和MK-2048的抗HIV EVA阴道环开展了I期临床试验[26]。该环由载有VCV的EVA28 药芯和载有MK-2048的EVA28 膜组成，环外径54mm，横截面直径4 mm。研究人员评估了低剂量VCV(91 mg)/MK-2048(10 mg)和常规剂量VCV(182 mg)/MK-2048(30 mg)环，常规剂量组的药物血浆浓度明显高于低剂量组。

1.1.5治疗子宫内膜异位症(EMs)阴道环EMs是一种需要长期治疗的慢性炎症性疾病，其病变通常局限于盆腔，考虑使用长效缓控释阴道给药系统以达到局部治疗的目的[27]。临床实验表明，1 mg/d的阿那曲唑(ATZ)与0.03 mg/d的左炔诺孕酮(LNG)合用可缓解EMs引起的盆腔疼痛，释放ATZ的阴道给药系统成为研究热点[28]。

国外拜耳公司Nave等[28]正在研究含有ATZ的阴道环，用于治疗EMs。该环为储库型阴道环，载体基质和控释膜均为硅橡胶，环外径54 mm，横截面直径5 mm，每天释放1 mg ATZ和40 μg LNG，可连续使用28d，已进入临床试验阶段[17，29]。然而，硅橡胶弹性体需要在高温下固化和后固化，制作复杂，成本较高；不属于可再加工材料，不能回收利用；不可降解，造成环境污染[30]；且该研究中阴道环第1～3天内的突释较明显。

国内宁美英等[31]使用新型环保材料EVA替代硅橡胶，并对ATZ阴道环的释药机理进行了研究，通过单因素变量法考察了影响药物释放的因素，进而进行处方筛选，解决突释问题。相关处方设计如下：一种处方由EVA33 药芯与EVA40(膜厚度150 μm)组成，环外径55 mm，横截面直径5 mm，载有2.5 g ATZ，释放周期为28d；另一种由EVA28药芯与EVA33(膜厚度260 μm)组成，环外径49 mm，横截面直径4.3 mm，载有2.2 g ATZ，释放周期长达42d。两种处方均可持续稳定释放ATZ(1～1.3 mg/d)，无明显突释，药物释放符合零级释放方程。

1.1.6 EVA阴道环潜在风险尽管EVA具有较好的生物相容性和耐受性，EVA阴道环也已获批上市，但其对人体造成的影响依旧不能忽视。Carso等[32]就阴道环表面细菌的粘附及成型生物膜对人体的影响展开研究。研究表明，阴道内细菌粘附到阴道环上后很短时间内就会产生构成生物膜的基质，这种粘性基质有助于保护细菌群落免受宿主免疫防御、抗生素和消毒剂的影响。随着生物膜的生长成熟，单个细菌脱离生物膜结构并扩散到身体的其他部位，可能导致严重的栓塞并发症或难以根除的慢性感染。同时，EVA阴道环表面粗糙程度影响环上阴道生物富集程度，提示了产品质量外观的重要性。有学者使用扫描电子显微镜(SEM)对阴道环表面粗糙程度进行评估，提供了一种评价阴道环产品外观表面质量的比较方法[33]。

1.2 EVA埋植剂

埋植剂指用于皮下埋植的药物剂型，通常由硅橡胶制备。埋植剂使用时以手术埋植于皮下，可缓慢释出药物，长期起效。

产品Norplant是由人口理事会研制的第一款避孕埋植剂，由6根3 cm的囊型硅胶棒组成，单个制剂载有216 mg LNG(40～50 μg/d)，埋植1次至少可使用5年[34]。

Implanon是由荷兰Organon公司研制的单根皮下埋植剂，由EVA28药芯 和EVA14膜[w(VA)=14%，厚60 μm]组成，单个制剂载有68 mg ENG(40 μg/d)[35]。与已上市的Norplant避孕埋植剂相比，Implanon仅由1根EVA棒组成，大大降低植入和取出难度，提高患者依从性，此外EVA材料也较硅胶材料更加环保。Implanon通过释放ENG抑制排卵并使宫颈黏液变得粘稠进行避孕。国内平晟旻等[36]对接受Implanon的患者进行了2年的随访，分析Implanon避孕效果和不良反应并得出结论，Implanon的避孕效果好，能有效缓解痛经，可在临床上推广使用。

Nexplanon是由荷兰Organon公司研制的一种不透射线的避孕埋植剂，由EVA37[w(VA)=37%]和w(BaSO4)为3% 的硫酸钡组成，单个制剂载有68 mg ENG[37]。Nexplanon被植入皮下结缔组织，并提供长达3年的避孕效果。与Implanon相比，Nexplanon以硫酸钡为辅料，制剂不透射线，便于植入后定位和取出。

英国药品和健康产品管理局(MHRA)提示要警惕Nexplanon可能的迁移。Savage等[38]重新监测了患者植入物的位置。研究人员认为 MHRA 的警示提醒患者需要安全植入和取出 Nexplanon。Akhtar等[39]报道了1名年轻女性在使用Nexplanon时发生了肺动脉栓塞。肺栓塞是 Nexplanon的罕见并发症，该病例强调了早期诊断和多学科方法的重要性，以便对并发症进行适当的诊断和治疗。Jewett等[40]报告了植入Nexplanon后出现假性脑瘤(PTC)的病例。研究人员虽然不能肯定是Nexplanon导致了PTC，但其提醒医生应警惕接受激素避孕药(包括 Nexplanon)的患者可能出现的 PTC 症状，如果不及时治疗，PTC会导致永久失明。

1.3 EVA透皮给药系统

Ortho Evra是一种上市的透皮避孕贴剂，2001年获得美国FDA批准，单个制剂载有0.75 mg EE(35 μg/d)和6 mg甲基孕酮(NGMN，150 μg/d)[41]。该贴剂可连续使用1周，与每日1次口服避孕药相比，可提高患者依从性。但Ortho Evra因雌激素暴露水平较高可能引起静脉栓塞而从美国退市[42]，揭示了透皮给药制剂的一方面缺陷：无法很有效地调节使用剂量。

EVA透皮给药系统多为注塑成型，其药库层在不透药物的背衬层和EVA控释膜之间，控释膜涂有粘合剂(多为硅胶)，可与皮肤紧密粘合[43]。EVA膜渗透性高，亲水性强，强度高，适用于亲脂性药物，可应用于生殖健康领域[44]。Estraderm MX 50是由英国Norgine公司研制的一种EVA透皮给药系统，药库层由EVA、丙烯酸酯等构成，背衬层由聚氨酯构成，单个制剂载有1.5 mg E2(50 μg/d)，有效释放面积为22 cm2[43]。Estraderm MX 50可用于绝经后妇女雌激素缺乏症状的激素替代疗法，预防绝经后妇女骨质疏松。

Ankarberg等[45]研究了Estraderm MX 50的热稳定性和疗效。结果表明，Estraderm MX 50具有良好的热稳定性，可切成小块降低载药量和释药量，适用于更多临床情况。

2 结论

EVA 药物递送载体具有良好的生物相容性、安全性和缓释控释性能，EVA阴道环与埋植剂已作为避孕药物获批上市。EVA药物递送载体也可装载不同药物治疗宫颈癌、子宫内膜异位症等妇科疾病或提供黄体支持辅助生殖。EVA材料既可作为药物递送载体核心，药物溶解度随VA含量变化而变化，满足不同药物装载量要求；也可作为药物递送载体控释膜，可通过处方优化满足多种释药要求。

EVA材料可满足生殖健康领域DDS的多种需求。患者进行长期避孕、辅助生殖时需连续用药，EVA药物递送系统可实现药物的长效缓释，提高患者用药依从性。某些生殖健康领域药物治疗窗较窄，要求DDS有较好的控释能力，EVA药物递送载体控释能力强，可减少副反应，提高安全性。患者治疗宫颈癌、子宫肌瘤和子宫内膜异位症时，EVA材料可作为局部DDS，无首过效应，降低药物使用剂量并避免了与全身递送相关的问题。

使用已上市的EVA药物递送载体，出现了埋植剂体内迁移和阴道微生物聚集现象，可造成假性脑瘤、肺栓塞和慢性感染等严重并发症，提示药物递送载体研发过程中控制不良反应的重要性。研究人员在研发EVA药物递送载体时要规避可能出现的副反应，重视处方前研究，充分收集并分析相关数据从而进行处方优化，利用EVA材料的优势，使EVA药物递送载体在生殖健康领域有更广阔的应用前景。