用二氧化硅纳米粒子解决药物溶解度问题

哈佛大学和香港中文大学的研究人员开发了一种技术，可以将药物分子的溶解度提高三个数量级。这可能是药物配方和输送方面的突破

超过60%的候选药物存在水溶性差的问题，这限制了它们的生物利用度和治疗活性。常规技术，如粒径减小、固体分散、脂质基系统和介孔限制，通常具有药物特异性限制，实施成本高昂，并且容易出现稳定性问题

新开发的方法通过利用药物分子和水在工程二氧化硅表面上的竞争吸附机制来解决这些问题。它避免了药物分子的化学修饰或使用额外的增溶剂来实现溶解性，有可能取代多种药物递送技术

在发表在《美国国家科学院院刊》上的研究“通过在具有超高硅烷醇密度的二氧化硅纳米表面上竞争吸附来提高药物溶解度”中，研究人员描述了在干燥条件下吸附药物分子并在引入水中后迅速释放的纳米表面

使用7至22nm的二氧化硅纳米粒子作为原料。这些纳米粒子以高曲率凸面为特征，通过受控蒸发聚集，形成能够吸附药物分子的多孔模板。水和药物分子在这些工程表面上的竞争性吸附将药物溶解提高了两到三个数量级

美国食品和药物管理局将二氧化硅归类为公认安全。传统二氧化硅表面的硅烷醇密度为4至6 OH/nm²，不足以与药物分子或水发生强烈相互作用

研究人员将这种密度增加到20 OH/nm²，创造了一种超高亲和力的表面。这种增强使表面能够在无水状态下吸附药物分子，并在暴露于水时经历竞争性吸附过程，其中水分子取代药物分子，促进快速解吸和溶解

布洛芬被用作体外和体内测试的模型药物。溶出度研究表明，90%的药物在一小时内释放，而结晶布洛芬在六小时内释放不到20%

与市售产品相比，小鼠体内试验表明，血浆峰值浓度几乎是其两倍，药物暴露量是其1.5倍

该团队还测试了15种难溶性活性药物成分的配方方法，包括酮洛芬、多西他赛和非诺贝特。在所有测试的药物中，与晶型相比，溶解度提高了10倍至2000倍

两年的稳定性测试表明，溶解性能没有明显下降

使用密度泛函理论的计算分析证实了实验观察结果，表明水分子由于在人口稠密的硅烷醇表面上具有更高的结合亲和力，有利于置换吸附的药物

研究人员相信，他们已经找到了一种解决药物输送中溶解度问题的方法，该方法将适用于广泛的药物，同时保持成本效益和大规模生产的可扩展性。如果研究结果转化为临床研究中的实际结果，它可能会对药物开发、制造成本、所需剂量和药物可用性产生重大影响 More information: Zhuo Xu et al, Enhancing drug solubility through competitive adsorption on silica nanosurfaces with ultrahigh silanol densities, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2423426122

Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences