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多用途的泊洛沙姆188 - 作為細胞剪切保護劑

  專題推薦     |      2024-03-20

I. 作為細胞剪切保護劑

  1. 背景
隨著現代生物科學研究的不斷發展，細胞搖瓶和細胞工廠已不能滿足小規模半生產能力的細胞培養需求，使用生物反應器進行規模化擴增開始逐漸成為解決這一問題的主要方式。然而在攪拌式生物反應器進行細胞培養過程中不可避免地會對細胞造成損傷。原因有二：
一、為了維持反應器內的DO和CO2分壓，通常需要向培養體系中通入不同氣體，當氣泡上浮到培養液體表面破裂時，會導致嚴重的細胞損傷；
二、反應器攪拌時產生的湍流的剪切力會對細胞造成損傷。
有沒有一種保護劑能應對上述情況的細胞損傷呢？還真有，泊洛沙姆P188被廣泛用作細胞培養過程中的剪切保護劑，以保護細胞免受生物反應器環境中的湍流影響，在防止細胞受到流體動力損傷方面有比較明顯效果。細胞培養基中使用泊洛沙姆P188的典型濃度為0.5-3.0g/L。據報道，濃度增加到5g/L不影響細胞培養性能和產品質量。雖然泊洛沙姆P188保護功能的機制仍存在較大的爭論，但大多數實驗表明，它能夠減少細胞與氣泡的附著或改變細胞膜的流動性[1]。
應用機制
泊洛沙姆P188為何能降低湍流剪切力對細胞的損傷？
泊洛沙姆一種是a-b-a型三段嵌合共聚物表面活性劑，具有疏水性聚丙烯氧化物(PPO)中心和兩個親水性聚乙烯氧化物(PEO)尾部。
泊洛沙姆家族包含50多個成員，分子量從1,600到14,600 Da不等，PPO的百分比從15%到86%不等。它們具有不同的物理化學性質，如室溫下的物理形態（液體、糊狀或固體）。自20世紀50年代發明以來，泊洛沙姆已成為一類重要的非離子聚合物表面活性劑，具有廣泛的工業應用。
泊洛沙姆P188是常用的泊洛沙姆產品之一，平均分子量為8400Da,PEO含量在80%左右，以各種品牌名稱而聞名，如PluronicVR F68, LutrolVR F68和Kolliphor VR P188。具有高親水性-親脂性平衡(HLB)值，可將表面張力降低至50dyn/cm左右(0.1%水溶液，室溫)[1]。
Seebio?P188 非離子型表面活性劑，是配置好的10%的濃縮液，并經過內毒素檢測。P188的親水親脂平衡（HLB）值約為29，0.1%水溶液可降低表面張力至50 dyn/cm左右（室溫）。該品用于細胞培養基中，可保護細胞免受水動力影響，降低流體剪切力損傷。該品也可用于減少懸浮攪拌培養過程中的泡沫形成，并降低細胞對反應器罐壁的黏附。
產品信息：
貨號
產品名稱
包裝規格
DCH0535A-50ml
Seebio? P188 非離子表面活性劑（100×）
Seebio? P188 Nonionic Surfactant (100×)
50ml
產品參數：
CAS：9003-11-6
PH：5.0-7.5
Culture testing (CHO-K1)：pass
Endotoxin：Depend on COA
Sterility Testing：Negative

II. 作為藥物輔料

泊洛沙姆188除了在細胞培養中做為剪切保護劑，它還是一種常見的高分子要用輔料，為非離子表面活性劑，具有教佳的乳化能力和安全性，在制藥和醫學應用方面有廣泛的應用價值[2]。
在制藥方面
1、作為乳化劑
泊洛沙姆是目前使用在靜脈乳劑中唯一合成的乳化劑，其中泊洛沙姆188具有最佳乳化性能和安全性，是一種O/W型乳化劑，常用濃度為0.3%[3]。
2、作為增溶劑
作為非離子型表面活性劑，泊洛沙姆188可以通過形成膠束增加難溶性藥物的溶解度。 泊洛沙姆188在植物化學中也有一定的應用。研究表明：泊洛沙姆188對脂溶性化感物質阿魏酸、香草醛的增溶效果良好，在安全濃度范圍內不但可以使阿魏酸、香草醛完全溶于水中，雨水形成穩定的體系，在實驗過程中不沉淀、不析出，滿足準確定量考察化感物質的活性的需要；而且因其具有較高的安全性，在較廣的濃度范圍內不會對受體植物產生影響，因此可以避免試驗中因添加助溶劑而產生假陽性結果現象的產生[4]
3、增加藥物溶出度
固體型號的產品可以作為固體分散體的載體。在固體分散體中，泊洛沙姆188提高了藥物的潤濕性，提高了內在溶解度，從而改變藥物內在溶出速率[5]。
4、作為基質
高分子量的親水性泊洛沙姆水溶性栓劑、親水性軟膏、凝膠、滴丸劑等的基質材料。在口服制劑中，主要利用水溶性泊洛沙姆作為增溶劑及乳化劑。其增加藥物的溶出速度和體內吸收的作用可能是泊洛沙姆潤濕、增溶以及減緩胃腸蠕動、延長吸收時間的綜合作用結果[2]。
5、在液體藥劑中作為增稠劑、分散劑、助懸劑
還可以用作為蛋白質分離的沉淀劑以及消泡劑等。
6、作為吸收促進劑
一方面由于泊洛沙姆188使腸道蠕動變慢，藥物在胃腸道滯留的時間增長，吸收增加，從而能提高口服制劑的生物利用度。另一方面，其與皮膚相容性佳，增加皮膚通透性，可以促進外用藥制劑的吸收[6]。
在醫學研究方面
1、洛沙姆188可以抑制血栓的形成、及預防成年人骨骼肌壞死[7]。
2、泊洛沙姆188可以治療腦損傷：
研究表明泊洛沙姆188可以減少大鼠由于試驗性腦損傷所引起的炎癥及組織損傷，在其他試驗模型中也有證據表明其可以對抗組織損傷[8,9]。有研究者對大鼠的研究表明單劑量的泊洛沙姆188可以對抗出血后早期神經元損傷，但對長期出血所導致的神經元損傷沒有效果。但是每天給予泊洛沙姆188可能可以產生長期、有效的神經元保護作用[10]。
Seebio藥用級泊洛沙姆188產品信息
貨號
產品名稱
包裝規格
ACH0497B
泊洛沙姆188 藥用級
50ml
藥用泊洛沙姆質量標準參考[2]
指標
中國藥典2005年版
美國藥典28版
平均相對分子量
平均分子量1000～7000的應為標示量90%~110%
       平均分子量為7000以上的應為標示量的80%~120%
7680～9510
不飽和度
0.065±0.035
0.026±0.008
聚氧乙烯
81.8%±1.9%
81.8%±1.9%
重金屬
不得大于20ppm
不得大于20ppm
游離氧化乙烯、氧化丙烯、二噁烷
/
分別不得大于
       1ug/g，5ug/g，5ug/g
砷鹽
不得大于0.0002%
/
酸堿度
5.0～7.5
5.0～7.5
*中國藥典標準的泊洛沙姆188只能作為口服用輔料，要作為注射用輔料，必須對其進行進一步精制。
相關產品
細胞轉染試劑
貨號
產品名稱
包裝規格
ACH0497B
Seebio?線性聚乙烯亞胺（PEI 40,000）（即用型）
1ml 10ml 50ml
AJL0940B
Seebio? 線性聚乙烯亞胺（PEI 40,000）（粉末）
10mg 100mg 1g
抗細胞結團
貨號
產品名稱
包裝規格
DCJ0018C
Seebio? 硫酸葡聚糖鈉 5,000（DSS）
1g，5g，25g，50g，100g
DCJ0018D
Seebio? 硫酸葡聚糖鈉 5,000（DSS），低內毒素
5g，25g，50g
DCJ1606D
Seebio? 硫酸葡聚糖鈉 40,000（DSS），低內毒素
10g，25g，50g
參考文獻
[1] https://zhuanlan.zhihu.com/p/657726580
[2] 泊洛沙姆188的應用 https://max.book118.com/html/2021/1204/8024041062004051.shtm
[3] 王猛，張鈞壽，周建平.注射用輔料泊洛沙姆188.藥學臨床與研究，2007,15(1):10-13
[4] 陶月紅，張昭，張本剛等.泊洛沙姆(Poloxamer)在脂溶性化感物質生物檢測中的應用.武漢植物學研究，2008,26(5):533-539
[5] Rina J.Chokshi and Hossein Zia.Improving the Dissolution Rate of Poorly Water Soluble Drug by Solid Dispersion and SolidSolution一Pros and Cons.Drug Delivery ,2007,14 :33-45
[6] 吳剛.泊洛沙姆188的研究進展.中國現代醫生，2008,46(12):48-49
[7] 王浩，顧吉晉，鄧英杰.以泊洛沙姆188為助乳化劑制備雙氯芬酸鈉亞微乳的研究.中國藥房，2008,19(25):1965-1967
[8] Hitesh R.Patel1,Rakesh P.Patel1,M.M.Patel.Poloxamers:A pharmaceutical excipients with therapeutic behaviors.International Journal of PharmTech Research,2009,11(2):299-303,
[9] John M.Collins,Florin Despa,Paphael C.Lee.Structuraland Functional Recovery of Electropermeabilized SkeletalMuscle in-vivo afterTreatment with Surfactant Poloxamer 188.Biochim Biophys Acta.2007 May;1768(5):1238-1246.
[10] SANDRA B.CADICHON,HOANG M.LE,DAVID A.WRIGHT.Neuroprotective effect of the surfactant poloxamer 188 in amodel of intracranial hemorrhage in rats.Journal of Neurosurgeon,2007 (1 Suppl Pediatrics)106:36-40
 

I. 作為細胞剪切保護劑

背景
隨著現代生物科學研究的不斷發展，細胞搖瓶和細胞工廠已不能滿足小規模半生產能力的細胞培養需求，使用生物反應器進行規模化擴增開始逐漸成為解決這一問題的主要方式。然而在攪拌式生物反應器進行細胞培養過程中不可避免地會對細胞造成損傷。原因有二：
一、為了維持反應器內的DO和CO2分壓，通常需要向培養體系中通入不同氣體，當氣泡上浮到培養液體表面破裂時，會導致嚴重的細胞損傷；
二、反應器攪拌時產生的湍流的剪切力會對細胞造成損傷。
有沒有一種保護劑能給應對上述情況的細胞損傷呢？還真有，泊洛沙姆P188被廣泛用作細胞培養過程中的剪切保護劑，以保護細胞免受生物反應器環境中的湍流影響，在防止細胞受到流體動力損傷方面有比較明顯效果。細胞培養基中使用泊洛沙姆P188的典型濃度為0.5-3.0g/L。據報道，濃度增加到5g/L不影響細胞培養性能和產品質量。雖然泊洛沙姆P188保護功能的機制仍存在較大的爭論，但大多數實驗表明，它能夠減少細胞與氣泡的附著或改變細胞膜的流動性[1]。
應用機制
泊洛沙姆P188為何能降低湍流剪切力對細胞的損傷？
泊洛沙姆一種是a-b-a型三段嵌合共聚物表面活性劑，具有疏水性聚丙烯氧化物(PPO)中心和兩個親水性聚乙烯氧化物(PEO)尾部。
泊洛沙姆家族包含50多個成員，分子量從1,600到14,600 Da不等，PPO的百分比從15%到86%不等。它們具有不同的物理化學性質，如室溫下的物理形態（液體、糊狀或固體）。自20世紀50年代發明以來，泊洛沙姆已成為一類重要的非離子聚合物表面活性劑，具有廣泛的工業應用。
泊洛沙姆P188是常用的泊洛沙姆產品之一，平均分子量為8400Da,PEO含量在80%左右，以各種品牌名稱而聞名，如PluronicVR F68, LutrolVR F68和Kolliphor VR P188。具有高親水性-親脂性平衡(HLB)值，可將表面張力降低至50dyn/cm左右(0.1%水溶液，室溫)[1]。
Seebio?P188 非離子型表面活性劑，是配置好的10%的濃縮液，并經過內毒素檢測。P188的親水親脂平衡（HLB）值約為29，0.1%水溶液可降低表面張力至50 dyn/cm左右（室溫）。該品用于細胞培養基中，可保護細胞免受水動力影響，降低流體剪切力損傷。該品也可用于減少懸浮攪拌培養過程中的泡沫形成，并降低細胞對反應器罐壁的黏附。
產品信息：
貨號
產品名稱
包裝規格
DCH0535A-50ml
Seebio? P188 非離子表面活性劑（100×）
Seebio? P188 Nonionic Surfactant (100×)
50ml
產品參數：
CAS：9003-11-6
PH：5.0-7.5
Culture testing (CHO-K1)：pass
Endotoxin：Depend on COA
Sterility Testing：Negative

II. 作為藥物輔料

泊洛沙姆188除了在細胞培養中做為剪切保護劑，它還是一種常見的高分子要用輔料，為非離子表面活性劑，具有教佳的乳化能力和安全性，在制藥和醫學應用方面有廣泛的應用價值[2]。
在制藥方面
1、作為乳化劑
泊洛沙姆是目前使用在靜脈乳劑中唯一合成的乳化劑，其中泊洛沙姆188具有最佳乳化性能和安全性，是一種O/W型乳化劑，常用濃度為0.3%[3]。
2、作為增溶劑
作為非離子型表面活性劑，泊洛沙姆188可以通過形成膠束增加難溶性藥物的溶解度。 泊洛沙姆188在植物化學中也有一定的應用。研究表明：泊洛沙姆188對脂溶性化感物質阿魏酸、香草醛的增溶效果良好，在安全濃度范圍內不但可以使阿魏酸、香草醛完全溶于水中，雨水形成穩定的體系，在實驗過程中不沉淀、不析出，滿足準確定量考察化感物質的活性的需要；而且因其具有較高的安全性，在較廣的濃度范圍內不會對受體植物產生影響，因此可以避免試驗中因添加助溶劑而產生假陽性結果現象的產生[4]
3、增加藥物溶出度
固體型號的產品可以作為固體分散體的載體。在固體分散體中，泊洛沙姆188提高了藥物的潤濕性，提高了內在溶解度，從而改變藥物內在溶出速率[5]。
4、作為基質
高分子量的親水性泊洛沙姆水溶性栓劑、親水性軟膏、凝膠、滴丸劑等的基質材料。在口服制劑中，主要利用水溶性泊洛沙姆作為增溶劑及乳化劑。其增加藥物的溶出速度和體內吸收的作用可能是泊洛沙姆潤濕、增溶以及減緩胃腸蠕動、延長吸收時間的綜合作用結果[2]。
5、在液體藥劑中作為增稠劑、分散劑、助懸劑
還可以用作為蛋白質分離的沉淀劑以及消泡劑等。
6、作為吸收促進劑
一方面由于泊洛沙姆188使腸道蠕動變慢，藥物在胃腸道滯留的時間增長，吸收增加，從而能提高口服制劑的生物利用度。另一方面，其與皮膚相容性佳，增加皮膚通透性，可以促進外用藥制劑的吸收[6]。
在醫學研究方面
1、洛沙姆188可以抑制血栓的形成、及預防成年人骨骼肌壞死[7]。
2、泊洛沙姆188可以治療腦損傷：
研究表明泊洛沙姆188可以減少大鼠由于試驗性腦損傷所引起的炎癥及組織損傷，在其他試驗模型中也有證據表明其可以對抗組織損傷[8,9]。有研究者對大鼠的研究表明單劑量的泊洛沙姆188可以對抗出血后早期神經元損傷，但對長期出血所導致的神經元損傷沒有效果。但是每天給予泊洛沙姆188可能可以產生長期、有效的神經元保護作用[10]。
Seebio藥用級泊洛沙姆188產品信息
貨號
產品名稱
包裝規格
ACH0497B
泊洛沙姆188 藥用級
50ml
藥用泊洛沙姆質量標準參考[2]
指標
中國藥典2005年版
美國藥典28版
平均相對分子量
平均分子量1000～7000的應為標示量90%~110%
       平均分子量為7000以上的應為標示量的80%~120%
7680～9510
不飽和度
0.065±0.035
0.026±0.008
聚氧乙烯
81.8%±1.9%
81.8%±1.9%
重金屬
不得大于20ppm
不得大于20ppm
游離氧化乙烯、氧化丙烯、二噁烷
/
分別不得大于
       1ug/g，5ug/g，5ug/g
砷鹽
不得大于0.0002%
/
酸堿度
5.0～7.5
5.0～7.5
*中國藥典標準的泊洛沙姆188只能作為口服用輔料，要作為注射用輔料，必須對其進行進一步精制。
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10mg 100mg 1g
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貨號
產品名稱
包裝規格
DCJ0018C
Seebio? 硫酸葡聚糖鈉 5,000（DSS）
1g，5g，25g，50g，100g
DCJ0018D
Seebio? 硫酸葡聚糖鈉 5,000（DSS），低內毒素
5g，25g，50g
DCJ1606D
Seebio? 硫酸葡聚糖鈉 40,000（DSS），低內毒素
10g，25g，50g
參考文獻
[1] https://zhuanlan.zhihu.com/p/657726580
[2] 泊洛沙姆188的應用 https://max.book118.com/html/2021/1204/8024041062004051.shtm
[3] 王猛，張鈞壽，周建平.注射用輔料泊洛沙姆188.藥學臨床與研究，2007,15(1):10-13
[4] 陶月紅，張昭，張本剛等.泊洛沙姆(Poloxamer)在脂溶性化感物質生物檢測中的應用.武漢植物學研究，2008,26(5):533-539
[5] Rina J.Chokshi and Hossein Zia.Improving the Dissolution Rate of Poorly Water Soluble Drug by Solid Dispersion and SolidSolution一Pros and Cons.Drug Delivery ,2007,14 :33-45
[6] 吳剛.泊洛沙姆188的研究進展.中國現代醫生，2008,46(12):48-49
[7] 王浩，顧吉晉，鄧英杰.以泊洛沙姆188為助乳化劑制備雙氯芬酸鈉亞微乳的研究.中國藥房，2008,19(25):1965-1967
[8] Hitesh R.Patel1,Rakesh P.Patel1,M.M.Patel.Poloxamers:A pharmaceutical excipients with therapeutic behaviors.International Journal of PharmTech Research,2009,11(2):299-303,
[9] John M.Collins,Florin Despa,Paphael C.Lee.Structuraland Functional Recovery of Electropermeabilized SkeletalMuscle in-vivo afterTreatment with Surfactant Poloxamer 188.Biochim Biophys Acta.2007 May;1768(5):1238-1246.
[10] SANDRA B.CADICHON,HOANG M.LE,DAVID A.WRIGHT.Neuroprotective effect of the surfactant poloxamer 188 in amodel of intracranial hemorrhage in rats.Journal of Neurosurgeon,2007 (1 Suppl Pediatrics)106:36-40