全 文 :基金项目:新疆维吾尔自治区自然科学基金(2014211C136)。
作者简介:陈 蕾(1980-),女,硕士,副主任药师,研究方向:中药新药研究。
通信作者:邢建国,男,教授,硕士生导师,研究方向:新药研究与开发,E-mail:xjguodd@163.com。
复方一枝蒿复合磷脂脂质体的制备及其在Caco-2
细胞模型中的吸收特性研究
陈 蕾1,姜 雯2,曾 诚3,潘晓梅2,邢建国3
(1新疆维吾尔自治区卫生与计划生育委员会药品采购中心,乌鲁木齐 830000;2新疆医科大学第六附属医院药剂科,乌鲁木齐 830002;
3新疆维吾尔自治区药物研究所,乌鲁木齐 830004)
摘要:目的 通过建立体外Caco-2细胞模型,考察复方一枝蒿提取物和复方一枝蒿复合磷脂脂质体的转运
机制。方法 采用硫酸铵梯度法制备复方一枝蒿复合磷脂脂质体,考察其理化性质,并利用Caco-2细胞模型,研
究和评估复方一枝蒿提取物和复方一枝蒿复合磷脂脂质体的肠吸收和转运特征。结果 在Caco-2细胞单层模
型中,复方一枝蒿复合磷脂脂质体的渗透系数(Papp)与复方一枝蒿提取物对比增加了6倍,复方一枝蒿提取物从
apical(A,肠腔面)到basolateral(B,基底面)的(Papp)等于B到 A,转运符合被动扩散,通过复合磷脂脂质体包裹
后,提高复方一枝蒿提取物透射率(A到B的(Papp)>B到A的(Papp))具有一定的主动转运效果。结论 通过复
合磷脂脂质体包裹复方一枝蒿提取物促进了其跨膜转运,并进一步提高了复方一枝蒿提取物的转运能力。
关键词:复方一枝蒿提取物;复合磷脂脂质体;包封率;Caco-2细胞模型
中图分类号:R914 文献标识码:A 文章编号:1009-5551(2016)03-0320-05
doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2016.03.014
Preparation of Co.YiZhiHao composite phospholipid liposomes and
investigation of its intestinal transportation on Caco-2cel monolayer model
CHEN Lei 1,JIANG Wen2,ZENG Cheng3,PAN Xiaomei 2,XING Jianguo3
(1 Center for Drug Procurement of Health and Family Planning Commission of the
Autonomous Region,Urumqi 830000;2 Department of Pharmacy,The Sixth Affiliated Hospital of
Xinjiang Medical University,Urumqi 830002;3 Xinjiang Institute of Materia Medica,Urumqi 830004)
Abstract:Objective To investigate the mechanisms of action of transportation of compound YIZHIHAO
extract(CYE)and compound YiZhiHao(CY)composite phospholipid liposomes(CPL)across Caco-2cel
monolayer model.Methods The method of ammonium sulfate transmembrane gradients was adopted to
prepare compound YiZhiHao composite phospholipid liposomes(CYCPL),and Caco-2cel was applied to
evaluate the transport properties of CYE and CYCPL.The concentration of CYE in Caco-2cel experiment
was determined by HPLC.Results In Caco-2cel uptake,a 6-fold increase on CYE permeability was ob-
tained for CPL when compared with CYE alone,and Pappof Apical to Basolateral was equal to that of Ba-
solateral to Apical,which indicated that the transport of CYE was passive diffusion.Due to CPL,the per-
meating amount of CYE was enhanced.Conclusion CPL could enhance transport of CYE and the permea-
ting enhancement was obviously improved on Caco-2cel monolayer model.
Keywords:compound YiZhiHao;composite phospholipid liposomes;encapsulation efficiency;Caco-2
cel model
复方一枝蒿 (compound YiZhiHao,CY)是一
种常用的抗病毒中成药,临床上主要用于治疗小儿
呼吸道病毒性感染[1]。复方一枝蒿处方由新疆一枝
蒿、大青叶和板蓝根组成,具有清热解毒、抗菌消炎、
第39卷 第3期 新 疆 医 科 大 学 学 报 Vol.39 No.3
2016年3月 Journal of Xinjiang Medical University Mar.2016
抗过敏和治疗感冒等功效[2]。根据维吾尔医理论,
其可清除“乃孜来(病毒性感冒)”、解毒利咽,用于
“乃孜来”所致的感冒发烧、咽喉肿痛等[3-4]。复方
一枝蒿中的主要成分为一枝蒿酮酸,一枝蒿酮酸具
有抗病毒、抗炎、抗菌等作用[5]。复方提取物吸湿性
强和易潮解,为提高复方一枝蒿的临床疗效和稳定
性[6],采用复合磷脂脂质体技术制备复方一枝蒿复
合磷脂脂质体,复合磷脂脂质体 (composite phos-
pholipid liposomes,CPL)是近年来涌现出的一项
制剂新技术,是一种由2种不同磷脂相间排列和胆
固醇组成的类似生物膜结构的拥有不同相区域的磷
脂双分子层的球型药物载体,主要特点为在CPL制
备过程中采用2种不同相变温度的磷脂(1种高于
常温,1种低于常温),所得制剂能够使药物的生物
相容性和生物利用度大幅度上升[7-10]。
本实验采用复合磷脂脂质体包裹复方提取物,
并通过建立体外Caco-2细胞模型考察药物的转运
机制,使药物在体内具有良好的生物相容性,并在胃
肠道中防止药物被降解,从而提高药物的口服生物
利用度,为中药复方制剂在口服纳米制剂领域中的
应用奠定基础。
1 仪器与材料
1.1 实验仪器 SPD-10Avp型高效液相色谱仪
(日本岛津公司),控温加热磁力搅拌器(德国IKA
公司),FIELDA-400S型手提式超声波细胞破碎仪
(江苏波杨智能科技股份有限公司),Nano S90激光
粒度仪(英国马尔文公司)。
1.2 实验材料 复方一枝蒿提取物(由新疆维吾尔
自治区药物研究所提供),大豆磷脂(德国lipoid公
司,批号139017),氢化大豆磷脂(日本精细化工株
式公社,批号RKL-MD231),胆固醇(河南利伟生物
药业股份有限公司,批号14116,分析纯)。Sepha-
dex G-50(北京慧德易科技有限责任公司,批号17-
0042-02),透析袋(上海哈灵生物有限公司,截留分
子量:8 000~14 000u),乙腈为市售分析纯试剂,水
为重蒸馏水。
1.3 Caco-2细胞 人体结肠癌细胞(the human
colon carcinoma cel line),Caco-2细胞株购于中国
医学科学院药物研究所。
2 方法与结果
2.1 复方一枝蒿提取物复合磷脂脂质体的制备
按9∶1∶1(重量比)将大豆磷脂(SPC)、氢化大豆
磷脂(HSPC)和胆固醇溶于2mL无水乙醇,适当超
声使其溶解,注入到磁力搅拌(60℃)的5mL、0.2
mol/L硫酸铵溶液中,50℃减压回收乙醇5min,取
出,调整体积至25mL,冰浴探头超声(400W,150
次)匀化后,低速离心(1 000r/min,5min)除去钛
粉,用10倍量体积PBS溶液(pH=7.4)透析,每次
2h,共4次,除去外水相硫酸铵,制得空白复合磷脂
脂质体。取CYE溶液与空白复合磷脂脂质体混匀,
60℃恒温水浴磁力搅拌30min,冰浴中放置10min,
即得复方一枝蒿提取物复合磷脂脂质体(CYCPL)。
2.2 色谱条件 COSMOSIL Packed Column 5C18-
MS-Ⅱ色谱柱(4.6mm×250mm,5μm);流动相:
甲醇-0.4%磷酸溶液(55∶45);检测波长:242nm,
流速:1.0mL/min,柱温35℃,进样量10μL。分别
测定一枝蒿酮酸对照品、CYE样品,在此色谱条件
下样品中其他成分对一枝蒿酮酸测定无干扰,见图
1、2。
图1 一枝蒿酮酸对照品的HPLC色谱图
图2 CYE样品的HPLC色谱图
2.3 方法学考察
2.3.1 标准曲线的建立 建立CYE的 HPLC分
析方法,标准曲线方程为:Y=35 228.63 X+8 407.
68(r=0.999 8,n=5),一枝蒿酮酸质量浓度在9.
024~162.432μg/mL范围内线性关系良好。
2.3.2 精密度试验 将低、中、高浓度的一枝蒿酮
酸标准溶液(10.16、77.548、155.34μg/mL)用
HPLC在242nm下连续测定5次峰面积,计算日
内精密度,分别在5d内每天用HPLC测定峰面积,
计算日间精密度。日内和日间精密度的相对标准偏
差(RSD)分别为(1.52±0.14)%、(1.13±0.11)%、
(1.47±0.18)%和(1.39±0.18)%、(1.22±0.
15)%、(1.62±0.26)%,证明本方法精密度良好。
2.3.3 稳定性试验 取CYE溶液5份,用 HPLC
在242nm下于不同时间点(0、1、2、4、6、8h)测定峰
面积并计算含量。结果RSD=(2.06±0.23)% (n
123 第3期 陈 蕾,等:复方一枝蒿复合磷脂脂质体的制备及其在Caco-2细胞模型中的吸收特性研究
=6),证明本方法精密度良好。
2.3.4 加样回收率试验 精密吸取已知浓度(3.85
μg/mL)的CYE溶液1mL,精密加入1mL不同浓
度(5.24、70.35、140.70μg/mL)的一枝蒿酮酸标准
溶液混匀,用 HPLC法测定峰面积并计算含量和加
标回收率。一枝蒿酮酸高、中、低浓度的加样回收率
分别为(99.08±1.04)%、(99.54±0.85)%、(98.55
±1.22)%,RSD分别为(0.93±0.12)%、(0.86±
0.14)%、(1.34±0.22)%,均符合要求。
2.4 CYCPL的粒径、zeta电位和形态观察 精密
移取CYCPL 0.05mL,用5倍水和介质稀释,采用
Nano S90激光粒度仪测定粒径和zeta电位。同时,
采用2%磷钼酸纳负染色制备样品(样品用水和介
质稀释10倍),在透射电镜下观察其形态与分布。
取CYCPL,用激光粒度仪测定其粒径大小、分
布和zeta电位,所得CYCPL平均粒径为(147.7±
4.8)nm,分散系数PDI为(0.151±0.038),表明
CYCPL粒径适中,分布均匀,分散性良好(图3),所
测Zeta电位为-18.36mV。
图3 CYCPL的粒径分布图
采用磷钨酸负染法,用透射式电子显微镜观察
CYCPL形态。将适当稀释后的待测复合磷脂脂质
体滴于Formwan膜铜网上(膜面向上),5min后,
用滤纸片从铜网边缘吸干多余液体。然后向铜网上
滴加1%磷钨酸染液,1min后,同样吸干多余液
体。将此铜网晾干后放入透射电镜观察,在镜下可
见CPL呈圆球型且呈单分散分布,具有明显双分子
层结构,粒径范围小于180nm,分布均匀(图4)。
2.5 包封率的测定 精密吸取CYCPL 3mL上
SephadexG-50柱(内径1cm,长度27cm),用pH
7.4的磷酸盐缓冲液(PBS)洗脱,流速为1mL/min,
收集含药复合磷脂脂质体,取同一批CYE用PBS
溶液(pH=7.4)按1∶3比例稀释,分别用 HPLC
进样10μL测定其峰面积,并代入线性方程计算复
合磷脂脂质体中药物含量和总药物含量。
包封率(EE %)=复合磷脂脂质体中药物含
量/总药物含量×100%
2.6 Caco-2细胞培养 人体结肠癌细胞Caco-2细
胞传至16~22代,在37℃、5% CO2 的环境中培养
Caco-2细胞,培养基采用 DMEM(含10% 胎牛血
清、1% 谷氨酰胺、1% 非必需氨基酸和青霉素-链霉
素双抗液)。培养液3d更换1次,3d达到融合。
用胰酶(0.25%)-EDTA(1mmol/L)在37℃条件下
消化,细胞接种按浓度80 000个/cm2 转移到12孔
Transwel板上,在细胞肠腔侧(AP)加入0.5mL
细胞培养液,在基底侧(BL)加入1.5mL无细胞的
培养液。2d换1次液,10d后每天换1次液,在细
胞培养到20d时,测定Caco-2细胞单层的跨膜电
阻(TEER)。TEER值>450Ω,表明其具有足够的
紧密连接与完整性,见图5。
空白CPL透射电镜图(A) CYCPL的透射电镜图(B) 10倍电镜下的形态图(A) 40倍电镜下的形态图(B)
图4 图5 Caco-2细胞单层形态图
2.7 CYE和CYCPL的转运实验 取已建模成功
的Caco-2细胞板,吸去肠腔侧(AP侧)和基底侧
(BL侧)的细胞液,向AP侧和BL侧分别加入0.5
和1.5mL HESS平衡盐溶液(pH 7.4),放入培养
箱中30min后取出,移去平衡盐溶液。向AP侧分
别加入0.5mL CYE和CYCPL。同时,在BL侧加
入1.5mL的平衡盐溶液作为接受介质。给药后于
1、5、15、30、45、60、120、180和240min在BL侧取
样0.5mL供 HPLC测定,之后及时补充等体积的
平衡盐溶液,转运指标为表观渗透系数(Papp),公式
如下:Papp=dQ/dt/(A×C0),式中dQ/dt为渗透
速率(μg/s),C0 为Caco-2细胞AP侧初始质量浓度
(μg/mL),A为Transwel的表面积(cm
2)。
2.8 CYE和CPL细胞毒性研究 CYE和CPL在
10~300μg/mL浓度范围内,对Caco-2细胞无明显
细胞毒性,细胞存活率均>95%,见图6。
2.9 Caco-2细胞的转运试验 取 CYE 溶液和
CYCPL分别加入Transwel 的 AP侧和BL侧,分
223 新 疆 医 科 大 学 学 报 第39卷
别测定AP-BL和BL-AP的(Papp),结果CYCPL的
(Papp)与CYE溶液对比增加了6倍,同时CYE溶
液的主要转运机制为被动扩散,CYCPL除被动扩
散以外,还具有一定主动扩散效果,见表1。
图6 CYE和CPL对Caco-2细胞毒性影响
3 讨论
CPL是一种类似生物膜结构的磷脂双分子层的球
型药物载体,由于其双分子层中形成2种不同相区域,
使双分子层分隔成多个不连续的区域,抑制了难溶性
药物的互相聚集,从而提高了药物在脂质体中的稳定
性,并同时存在相分离,这便导致了脂质体膜表面产生
区块结构,从而增加了膜通透性,使得CYE可能更容
易通过CPL膜进入内水相,提高了药物的载药量[11]。
在当今中药药剂学领域,采用复合磷脂脂质体技术的
特点,解决中药中成分多而复杂且用量大等问题,尤其
对中药有效部位和提取物脂质体的制备具有更加深远
的意义。因此,本课题将SIHE制成复合磷脂脂质体,
拟开发新型纳米给药制剂,并且希望此技术得到更好
的改进,更加广泛地应用于医药领域。Caco-2细胞的
结构和生化作用类似于人小肠上皮细胞,并含有与
刷状缘上皮细胞相关的酶系(碱性磷酸酶、蔗糖酶、
葡糖醛酸酶和磺基转移酶等)[12]。在体外培养一定
时间后能够分化具有小肠微绒毛结构,被广泛应用
于药物吸收机制的研究[13-14]。
表1 各组药物的转运实验结果
样品名称 Papp(AP-BL)/(cm/s) Papp(BL-AP)/(cm/s) Papp(AP-BL)/Papp(BL-AP)
CYE溶液 8.5×10-7 8.2×10-7 1.04
CYCPL 5.9×10-6 3.3×10-6 1.79
根据目前研究,药物的主要吸收机制有2种,一
种是存在于小肠肠壁上皮细胞细胞膜的 Na+依赖
葡萄糖转运载体1可能参与药物的转运。而另一种
机制是存在于哺乳动物小肠绒毛边缘的乳糖酶-根
皮苷水解酶参与水解至少一部分药物[15]。Singh
等[16]报道,人体完全吸收的药物的Papp>1×10-6;
吸收在10%者Papp介于1×10-6与1×10-7之间;吸
收1%者<1×10-7。本实验通过Caco-2细胞转运
实验得出CYE溶液的 AP-BL侧的Papp为8.5×
10-7 cm/s,BL-AP侧的(Papp)为8.2×10-7 cm/s,
表明CYE的口服吸收较差,而Papp(AP-BL)/Papp
(BL-AP)为1.04,表明CYE溶液的主要转运机制
为被动扩散。同时,CYCPL的Papp(AP-BL)/Papp
(BL-AP)为1.79,比值>1.5,表明除了被动扩散之
外,可能还存在载体媒介转运。在Caco-2细胞单层
膜上,CYE的透射率随吸收促进剂的能力而定,而
结果表明CPL有利于促进CYE经细胞旁路跨膜转
运。当用CPL包裹CYE之后,细胞间的跨膜电阻
明显下降,CYE的跨膜转运增加(主要增加细胞旁
路的通透性),表明CYCPL具有保护和促渗作用,
可促进CYE的口服吸收。
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(下转326页)
323 第3期 陈 蕾,等:复方一枝蒿复合磷脂脂质体的制备及其在Caco-2细胞模型中的吸收特性研究
A>B,即超声温度>提取时间>乙醇浓度>药液
比。超声温度和提取时间为主要影响因素,乙醇浓
度和药液比次之,最佳提取工艺为 A2B2C3D1,即体
积分数70%的乙醇,药液比为1:40,超声温度
40℃,超声时间为30min,见表2、3。
表1 正交设计因素水平表
水平 A:乙醇浓度/% B:药液比 C:超声温度/℃ D:超声时间/min
1 60% 1:30 30 30
2 70% 1:40 35 40
3 80% 1:50 40 50
表2 正交试验设计表及结果
试验序号
因素
A B C D
多酚含量mg/g
重复1 重复2 重复3 平均含量
1 1 1 1 1 5.637 5.642 5.653 5.644
2 1 2 2 2 5.502 5.499 5.499 5.500
3 1 3 3 3 8.286 8.294 8.293 8.291
4 2 1 2 3 5.476 5.468 5.469 5.471
5 2 2 3 1 10.985 11.102 11.069 11.052
6 2 3 1 2 7.704 7.718 7.723 7.715
7 3 1 3 2 10.212 10.220 10.222 10.218
8 3 2 1 3 4.602 4.611 4.611 4.608
9 3 3 2 1 6.788 6.792 6.805 6.795
K1 6.478 7.111 5.989 7.830
K2 8.079 7.053 5.922 7.811
K3 7.207 7.600 9.854 6.123
R 1.601 0.547 3.932 1.707
表3 方差分析
方差来源 偏差平方和 自由度 F值 F临界值
A 3.855 2 0.380 4.460
B 0.542 2 0.053 4.460
C 30.398 2 2.998 4.460
D 40.560 2 0.568 4.460
误差 5.762 8
2.6.6 总多酚最佳工艺提取验证试验 为考察上
述工艺的稳定性,精密称取1g药材,按照该工艺条件
A2B2C3D1 进 行 重 复 性 试 验 3 次,平 均 含 量 为
11.163mg/g,RSD为0.049%,说明该提取工艺稳定。
3 结论
本研究以乙醇浓度、药液比、提取温度和提取时
间为影响因素,并采用正交试验优化工艺。筛选出
对叶大戟中总多酚最佳提取工艺为 A2B2C3D1,即
体积分数70%的乙醇,药液比为1:40,超声温度
45℃,超声时间为30min。对最佳提取工艺进行验
证试验,提取的对叶大戟中总多酚含量可达11.163
mg/g,RSD为0.049%,实验结果表明A2B2C3D1 提
取工艺简单、稳定性好,可为对叶大戟总多酚提取研
究提供理论依据。
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(本文编辑 施洋)
623 新 疆 医 科 大 学 学 报 第39卷