动物实验常用溶剂和助溶剂介绍
2021-09-06 来源:MedChemExpress 点击次数:6600
在动物实验中，药物通常会以溶液 (Solution) 或混悬液 (Suspension) 的形式给药。我们需选择合适的溶剂，可以辅助超声加热措施，得到澄清的溶液或适合给药的混悬液。
■ 人见人爱的生理盐水/PBS
对于水溶性很好的产品，用生理盐水 (Saline) 或者 PBS 现配现用是最合适的了，此方案适合多种给药方式，且不需考虑溶剂的毒性作用。
■ 忍辱负重的有机溶剂们
1、DMSO
实际上，我们实验中会碰到很多水不溶的产品，这时候 DMSO 该登场了。我们知道，一般细胞实验中 DMSO 含量终浓度尽量在 0.1% 以下，而在动物实验中，对于正常鼠，建议 DMSO 的终浓度不大于 10%；对于裸鼠或体弱鼠，建议 DMSO 的终浓度尽量不要超过 2% 。
通常，DMSO 配制的母液如果直接用生理盐或 PBS 稀释成工作液，有可能出现析出的情况，这时就需要助溶剂的鼎力相助啦。例如，我们经常推荐的方案：10% DMSO + 40% PEG300 + 5% Tween-80 + 45% Saline，很多客户有疑惑，这个方案中溶剂这么多，对鼠有毒性吗？是否适合灌胃或者腹腔等给药方式呢？首先，无论使用什么溶剂，实验都需要做好溶剂对照组，以排除溶剂的影响；其次，这个方案是比较普遍的适用方案，对于正常鼠按照比例稀释是基本不会有问题的，可用于腹腔、灌胃等方式。
这里有疑问
实验人甲：我不想要这么高的 DMSO。
实验人乙：我没有 Tween-80，Tween-20 可以替代吗？
实验人丙：PEG300 可以用 PEG400 替代吗，比例还可以更高吗？
萌 Cece：只要溶解度允许，可以降低 DMSO 含量，建议取少量尝试，因为水溶性如果很差的话，可能会有析出。尽量使用 Tween-80 , 动物耐受性更好些；PEG300 的比例可上调， 90% PEG300 用于裸鼠腹腔给药也是有报道的；另外，PEG400 可以替代，也有用 PEG600 的，但不是很建议，因为熔点接近常温。整体来说，PEG300 不管从耐受性，还是粘稠度上来说，都是最佳选择。
2、乙醇、DMF
乙醇也是较常用的一种溶剂，在动物中的使用方法跟 DMSO 类似，但是要注意，乙醇易挥发，所以在存储过程中，注意密封。
作为 DMSO 和乙醇的好兄弟，DMF，是一种挥发速度低的极性溶剂，在生物领域常用来溶解一系类对 DMSO 敏感的产品，比如铂类化合物，动物中使用也与 DMSO 类似。
■ 常见的其它助溶剂
1、羧甲基纤维素钠 (CMC-Na)、甲基纤维素 (MC)
CMC-Na、MC 是常见的动物给药助溶剂，具有调节粘度、稳定乳液的作用。CMC-Na、MC 按照比例给药，对动物基本没有毒性。CMC-Na 溶解药物一般会形成均匀的混悬液，可用于腹腔和灌胃。需要注意的是，CMC-Na 混悬液需现用现配，不建议长期储存。
2、磺丁基-β-环糊精 (SBE-β-CD)
SBE-β-CD 是增加疏水性药物溶解度的理想媒介，已在 FDA 批准的多种注射剂和众多临床候选药物中使用。SBE-β-CD 溶液可以用于多种给药方式，例如腹腔、灌胃、静脉等。
当然还有很多其他的助溶剂，比如 Polyethylene glycol 12-hydroxystearate、玉米油等等，至于您的实验到底适合哪一种溶剂，比例该设定为多少，萌 Cece 建议多查查相关文献，参考与您实验模型相似的文献。
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参考文献
1. Peng Jiang, Xinli Hu, Rui-Ping Xiao, et al. Negative regulation of AMPK signaling by high glucose via E3 ubiquitin ligase MG53. Mol Cell. 2021 Feb 4;81(3):629-637.e5.
2. Wangyue Jia, Jian Wu, Qiong Wu, et al. Trajectory modeling of endothelial-to-mesenchymal transition reveals galectin-3 as a mediator in pulmonary fibrosis. Cell Death Dis. 2021 Mar 26;12(4):327.
3. Ling He, Kun Xu, Zhaoqun, et al. ARV-825-induced BRD4 protein degradation as a therapy for thyroid carcinoma. Aging (Albany NY). 2020 Mar 12;12(5):4547-4557.
4. Claus Brandt, Jens C Brüning, et al. Food Perception Primes Hepatic ER Homeostasis via Melanocortin-Dependent Control of mTOR Activation. Cell. 2018 Nov 15;175(5):1321-1335.e20.
5. Jatinder Kaur Mukker, Jane Alcorn, et al. Comparative pharmacokinetics of purified flaxseed and associated mammalian lignans in male Wistar rats. Br J Nutr. 2015 Mar 14;113(5):749-57.
6. Alex B Burgin, Mark E Gurney, et al. Design of phosphodiesterase 4D (PDE4D) allosteric modulators for enhancing cognition with improved safety. Nat Biotechnol. 2010 Jan;28(1):63-70.
7. Ping Li, Luwei Zhao, et al. Developing early formulations: practice and perspective. Int J Pharm. 2007 Aug 16;341(1-2):1-19.
8. Md Ibrahim H Mondal, et al. Toxicity study of food-grade carboxymethyl cellulose synthesized from maize husk in Swiss albino mice. Int J Biol Macromol. 2016 Nov;92:965-971.
9. Qiuyang Zheng, Xin Wang, et al. Trisomy 21-induced dysregulation of microglial homeostasis in Alzheimer's brains is mediated by USP25. Sci Adv. 2021 Jan 1;7(1):eabe1340.
10. Can Tu, Xiao-He Xiao,1, Jia-Bo Wang, et al. Inflammatory stress potentiates emodin-induced liver injury in rats. Front Pharmacol. 2015 Oct 23;6:233.
11. Valentino J Stella, et al. Sulfobutylether-β-cyclodextrin. Int J Pharm. 2020 Jun 15;583:119396.
12. Z Alexander Cao, et al. CRA-026440: a potent, broad-spectrum, hydroxamic histone deacetylase inhibitor with antiproliferative and antiangiogenic activity in vitro and in vivo. Mol Cancer Ther. 2006 Jul;5(7):1693-701.
13. R. P. Swain, et al. Effect of Solutol HS 15 in Solid Dispersions of Pioglitazone Hydrochloride: in vitro and in vivoEvaluation. Indian J Pharm Sci 2019;81(2):317-325.
14. Motohiro Nonaka, Michiko N. Fukuda, et al. Overcoming the blood-brain barrier by Annexin A1-binding peptide to target brain tumours. Br J Cancer. 2020 Nov;123(11):1633-1643.
15. William R Schwan, et al. Pharmacokinetic/Toxicity Properties of the New Anti-Staphylococcal Lead Compound SK-03-92. Antibiotics (Basel). 2015 Dec;4(4):617-626.
16. C A Castro, M R Landauer, et al. Behavioral effects of vehicles: DMSO, ethanol, Tween-20, Tween-80, and emulphor-620. Pharmacol Biochem Behav. 1995 Apr;50(4):521-6.
17. Ellen Weisberg, James D. Griffin, et al. Beneficial effects of combining nilotinib and imatinib in preclinical models of BCR-ABL+ leukemias. Blood. 2007 Mar 1;109(5):2112-20.
■ 人见人爱的生理盐水/PBS
对于水溶性很好的产品，用生理盐水 (Saline) 或者 PBS 现配现用是最合适的了，此方案适合多种给药方式，且不需考虑溶剂的毒性作用。
■ 忍辱负重的有机溶剂们
1、DMSO
实际上，我们实验中会碰到很多水不溶的产品，这时候 DMSO 该登场了。我们知道，一般细胞实验中 DMSO 含量终浓度尽量在 0.1% 以下，而在动物实验中，对于正常鼠，建议 DMSO 的终浓度不大于 10%；对于裸鼠或体弱鼠，建议 DMSO 的终浓度尽量不要超过 2% 。
通常，DMSO 配制的母液如果直接用生理盐或 PBS 稀释成工作液，有可能出现析出的情况，这时就需要助溶剂的鼎力相助啦。例如，我们经常推荐的方案：10% DMSO + 40% PEG300 + 5% Tween-80 + 45% Saline，很多客户有疑惑，这个方案中溶剂这么多，对鼠有毒性吗？是否适合灌胃或者腹腔等给药方式呢？首先，无论使用什么溶剂，实验都需要做好溶剂对照组，以排除溶剂的影响；其次，这个方案是比较普遍的适用方案，对于正常鼠按照比例稀释是基本不会有问题的，可用于腹腔、灌胃等方式。
这里有疑问
实验人甲：我不想要这么高的 DMSO。
实验人乙：我没有 Tween-80，Tween-20 可以替代吗？
实验人丙：PEG300 可以用 PEG400 替代吗，比例还可以更高吗？
萌 Cece：只要溶解度允许，可以降低 DMSO 含量，建议取少量尝试，因为水溶性如果很差的话，可能会有析出。尽量使用 Tween-80 , 动物耐受性更好些；PEG300 的比例可上调， 90% PEG300 用于裸鼠腹腔给药也是有报道的；另外，PEG400 可以替代，也有用 PEG600 的，但不是很建议，因为熔点接近常温。整体来说，PEG300 不管从耐受性，还是粘稠度上来说，都是最佳选择。
2、乙醇、DMF
乙醇也是较常用的一种溶剂，在动物中的使用方法跟 DMSO 类似，但是要注意，乙醇易挥发，所以在存储过程中，注意密封。
作为 DMSO 和乙醇的好兄弟，DMF，是一种挥发速度低的极性溶剂，在生物领域常用来溶解一系类对 DMSO 敏感的产品，比如铂类化合物，动物中使用也与 DMSO 类似。
动物实验溶剂给药比例[7]
■ 常见的其它助溶剂
1、羧甲基纤维素钠 (CMC-Na)、甲基纤维素 (MC)
CMC-Na、MC 是常见的动物给药助溶剂，具有调节粘度、稳定乳液的作用。CMC-Na、MC 按照比例给药，对动物基本没有毒性。CMC-Na 溶解药物一般会形成均匀的混悬液，可用于腹腔和灌胃。需要注意的是，CMC-Na 混悬液需现用现配，不建议长期储存。
2、磺丁基-β-环糊精 (SBE-β-CD)
SBE-β-CD 是增加疏水性药物溶解度的理想媒介，已在 FDA 批准的多种注射剂和众多临床候选药物中使用。SBE-β-CD 溶液可以用于多种给药方式，例如腹腔、灌胃、静脉等。
当然还有很多其他的助溶剂，比如 Polyethylene glycol 12-hydroxystearate、玉米油等等，至于您的实验到底适合哪一种溶剂，比例该设定为多少，萌 Cece 建议多查查相关文献，参考与您实验模型相似的文献。
| 相关产品 |
| PEG300 分子量为 300 的中性聚合物，由乙二醇重复单元形成的水溶性、低免疫原性和生物相容性聚合物。 |
| Tween 80 一种表面活性剂，可以减少细菌附着并抑制生物膜的形成。 |
| SBE-β-CD 磺基丁基醚 β-cyclodextrin 衍生物，其用作赋形剂或助溶剂以增加难溶性药物的溶解度。 |
| Sodium carboxymethyl cellulose (Viscosity: 800-1200 mPa.s) 羧甲基纤维素的钠盐，常用作黏稠剂，糊料和阻隔剂。 |
| Polyethylene glycol 12-hydroxystearate 一种 Macrogol 15 羟基硬脂酸酯，是一种通透性增强剂增强剂。 |
| Methyl cellulose 一种非离子纤维素醚，具有独特的热胶凝性质，没有毒性。 |
| Corn oil 从玉米胚芽中提取出来的一种油，可作为药物分子的载体。 |
参考文献
1. Peng Jiang, Xinli Hu, Rui-Ping Xiao, et al. Negative regulation of AMPK signaling by high glucose via E3 ubiquitin ligase MG53. Mol Cell. 2021 Feb 4;81(3):629-637.e5.
2. Wangyue Jia, Jian Wu, Qiong Wu, et al. Trajectory modeling of endothelial-to-mesenchymal transition reveals galectin-3 as a mediator in pulmonary fibrosis. Cell Death Dis. 2021 Mar 26;12(4):327.
3. Ling He, Kun Xu, Zhaoqun, et al. ARV-825-induced BRD4 protein degradation as a therapy for thyroid carcinoma. Aging (Albany NY). 2020 Mar 12;12(5):4547-4557.
4. Claus Brandt, Jens C Brüning, et al. Food Perception Primes Hepatic ER Homeostasis via Melanocortin-Dependent Control of mTOR Activation. Cell. 2018 Nov 15;175(5):1321-1335.e20.
5. Jatinder Kaur Mukker, Jane Alcorn, et al. Comparative pharmacokinetics of purified flaxseed and associated mammalian lignans in male Wistar rats. Br J Nutr. 2015 Mar 14;113(5):749-57.
6. Alex B Burgin, Mark E Gurney, et al. Design of phosphodiesterase 4D (PDE4D) allosteric modulators for enhancing cognition with improved safety. Nat Biotechnol. 2010 Jan;28(1):63-70.
7. Ping Li, Luwei Zhao, et al. Developing early formulations: practice and perspective. Int J Pharm. 2007 Aug 16;341(1-2):1-19.
8. Md Ibrahim H Mondal, et al. Toxicity study of food-grade carboxymethyl cellulose synthesized from maize husk in Swiss albino mice. Int J Biol Macromol. 2016 Nov;92:965-971.
9. Qiuyang Zheng, Xin Wang, et al. Trisomy 21-induced dysregulation of microglial homeostasis in Alzheimer's brains is mediated by USP25. Sci Adv. 2021 Jan 1;7(1):eabe1340.
10. Can Tu, Xiao-He Xiao,1, Jia-Bo Wang, et al. Inflammatory stress potentiates emodin-induced liver injury in rats. Front Pharmacol. 2015 Oct 23;6:233.
11. Valentino J Stella, et al. Sulfobutylether-β-cyclodextrin. Int J Pharm. 2020 Jun 15;583:119396.
12. Z Alexander Cao, et al. CRA-026440: a potent, broad-spectrum, hydroxamic histone deacetylase inhibitor with antiproliferative and antiangiogenic activity in vitro and in vivo. Mol Cancer Ther. 2006 Jul;5(7):1693-701.
13. R. P. Swain, et al. Effect of Solutol HS 15 in Solid Dispersions of Pioglitazone Hydrochloride: in vitro and in vivoEvaluation. Indian J Pharm Sci 2019;81(2):317-325.
14. Motohiro Nonaka, Michiko N. Fukuda, et al. Overcoming the blood-brain barrier by Annexin A1-binding peptide to target brain tumours. Br J Cancer. 2020 Nov;123(11):1633-1643.
15. William R Schwan, et al. Pharmacokinetic/Toxicity Properties of the New Anti-Staphylococcal Lead Compound SK-03-92. Antibiotics (Basel). 2015 Dec;4(4):617-626.
16. C A Castro, M R Landauer, et al. Behavioral effects of vehicles: DMSO, ethanol, Tween-20, Tween-80, and emulphor-620. Pharmacol Biochem Behav. 1995 Apr;50(4):521-6.
17. Ellen Weisberg, James D. Griffin, et al. Beneficial effects of combining nilotinib and imatinib in preclinical models of BCR-ABL+ leukemias. Blood. 2007 Mar 1;109(5):2112-20.
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