全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 1期 2016年 1月
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星点设计-效应面法优化天山雪莲提取物复合磷脂脂质体制备工艺
姜 雯 1,曾 诚 2, 3,于 宁 2,谭梅娥 2,邢建国 2*
1. 新疆医科大学第六附属医院 药剂科,新疆 乌鲁木齐 830002
2. 新疆药物研究所,新疆 乌鲁木齐 830004
3. 新疆医科大学中医学院,新疆 乌鲁木齐 830054
摘 要:目的 采用星点设计-效应面法优化天山雪莲提取物(Saussureae Involucratae Herba extract,SIHE)-复合磷脂脂质
体(composite phospholipid liposome,CPL)的制备工艺,并考察其体外释药规律。方法 采用硫酸铵梯度法制备 SIHE-CPL,
通过单因素试验考察磷酸盐缓冲液 pH 值、药脂比(质量比)和磷脂与胆固醇质量比对平均粒径和多分散指数(PDI)的影
响。基于单因素,应用星点设计考察磷脂用量、胆固醇用量 2个因素对平均粒径、PDI、Zeta电位和包封率的影响,对结果
进行多元线性和二项式方程拟合,用效应面法预测最佳处方,并考察其体外释放特征(动态透析法),用傅里叶红外光谱
(FTIR)和 X射线衍射光谱(XRD)研究 SIHE-CPL的光谱特征及分子表征。结果 二项式非线性拟合方程优于多元线性回
归方程,理论预测值与实测值偏差较小,预测性良好。在最佳制备工艺条件下,SIHE-CPL的平均粒径为(102.7±5.1)nm,
PDI为 0.154±0.017,Zeta电位为(−28.4±2.2)mV,绿原酸的包封率为(87.68±2.57)%,芦丁的包封率为(84.18±2.97)%,
SIHE和 SIHE-CPL的体外释放规律均符合一级动力学方程,FTIR和 XRD验证了 SIHE-CPL的形成。结论 SIHE-CPL具有
较低的平均粒径、PDI和较高的 Zeta电位、包封率,星点设计-效应面法可以准确快速地优化 SIHE-CPL的制备工艺。
关键词:天山雪莲提取物;复合磷脂脂质体;星点设计-效应面法;体外释放;红外光谱法;X射线衍射
中图分类号:R283.6 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2016)01 - 0057 - 08
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2016.01.009
Optimization on preparation of Saussureae Involucratar Herba extract-composite
phospholipid liposome by central composite design-response surface method
JIANG Wen1, ZENG Cheng2, 3, YU Ning2, TAN Mei-e2, XING Jian-guo2
1. Department of Pharmacy, the Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830002, China
2. Xinjiang Institute of Materia Medica, Urumqi 830004, China
3. Institute of Traditional Chinese Medicine, Xinjiang Medical University, Urumqi 830054, China
Abstract: Objective To optimize the preparation of Saussureae Involucratae Herba extract (SIHE)-composite phospholipid
liposome (CPL) by the central composite design-response surface methodology (CCD-RSM) and to investigate the in vitro release of
drugs. Methods The method of ammonium sulfate transmembrane gradients was adopted to prepare SIHE-CPL. The single factor
experiments were used for the key experimental factors and their test ranges. Based on the single factor experiments, with the size of
SIHE-CPL, polymey disperse index (PDI), encapsulation efficiency (EE), and Zeta potential as dependent variables, central composite
design was adopted to optimize the preparation technology by taking the content of phospholipid and the content of cholesterol as
independent variables, test results were fitted by multiple linear and binomial nonlinear equations, and optimum formulation was
selected by RSM, then the in vitro release behavior of the drug was studied by method of dynamic dialysis. Infrared (IR) spectroscopy
and X-ray diffraction (XRD) pattern were used to analyze the spectroscopic properties of SIHE-CPL. Results The second-order
polynomial equation was superior to the linear one, the observed values agreed well with model predicted values. The optimal process
conditions were as follows: Size of SIHE-CPL was (102.7 ± 5.1) nm, PDI was 0.154 ± 0.017, EE of chologenic acid and rutin was
(87.68 ± 2.57)% and (84.18 ± 2.97)%, Zeta potential was (−28.4 ± 2.2) mV, SIHE-CPL and solution of SIHE were both accorded with
the first order model, and IR analysis and XRD proved the formation of SIHE-CPL. Conclusion The size and PDI of SIHE-CPL are
收稿日期:2015-09-07
基金项目:国家自然科学基金资助项目(81260681)
作者简介:姜 雯,女,硕士研究生。Tel: 15026018390 E-mail: 523524359@qq.com
*通信作者 邢建国,男,研究员,硕士生导师。Tel: (0991)2300682 E-mail: xjguodd@163.com
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low, the EE and Zeta potential of SIHE-CPL are high. CCD-RSM could be successfully used to optimize the prescription of SIHE-CPL.
Key words: Saussureae Involucratae Herba extract; composite phospholipid liposome; central composite design-response surface
methodology; in vitro release; infrared spectroscopic analysis; X-ray diffraction
天山雪莲 Saussureae Involucratar Herba为菊科
(Compositae)植物雪莲 Saussurea involucrate (Kar.
et Kir) Sch. -Bip. 的干燥地上部分,始见于藏药文献
《月王药珍》,清代《本草纲目拾遗》中也有记载[1],
维吾尔名为“塔格来丽斯”,系维吾尔医习用药材[2],
在我国仅分布于新疆天山、昆仑山[3]。天山雪莲具
有温肾助阳、祛风胜湿、通经活血等功效,同时,
本课题组前期研究已证实天山雪莲提取物
(Saussureae Involucratae Herba extract,SIHE)中主
要活性成分为绿原酸和芦丁[4-5]。但由于 SIHE脂溶
性不高、口服吸收差、生物利用度低,从而影响药
物的临床疗效[6]。
复合磷脂脂质体( composite phospholipid
liposome,CPL)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[7],其特点是在制
备过程中采用 2种不同相变温度的磷脂为膜材(一
种高于常温,一种低于常温)[8],由于复合磷脂脂
质体中形成了不同的相区域,所制得的脂质体能够
改善脂溶性药物的溶解度,从而提高其口服生物利
用度[9]。与传统脂质体相比,具有更好的稳定性和
生物利用度,并且克服了传统脂质体的载药量偏低
和包合率低等问题[10]。
近年来,星点设计(central composite design,
CCD)-效应面优化法(response surface methodology,
RSM)在优化实验中被广泛应用[11-12],与常用的正
交设计、均匀设计相比,其实验的准确度高、适用
于非线性模型拟合,预测值更接近真实值[13-15]。因
此,本实验在单因素试验基础上,结合 CCD-RSM
设计非线性数学模型优选天山雪莲提取物复合磷脂
脂质体(SIHE-CPL)的制备工艺,为其制剂学研究
和开发应用提供实验依据;通过动态透析法观察体
外释放特征,采用傅里叶红外光谱(FTIR)和 X射
线衍射光谱(XRD)研究 SIHE-CPL的光谱特征及
分子表征,初步探讨 SIHE-CPL的体外释药规律。
1 仪器与材料
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;BS110S 型
Sartorius电子天平,德国 Sartorius公司;KQ-100DE
型数控超声波清洗器,昆山市超声仪器有限公司;
AB135-S梅特勒-托利多电子天平,瑞士梅特勒仪器
公司;JY92-IIN超声细胞粉碎机,宁波新芝生物科
技股份有限公司;Nano S90激光粒度仪,英国马尔
文公司。SIHE,批号 130512,含绿原酸 3.159%、
芦丁 7.908%,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,质量分
数>95%;氢化大豆磷脂,日本精细化工株式公社,
批号 RKL-MD231,质量分数>98%;胆固醇,分
析纯,中国慧兴生化试剂有限公司,批号 13126,
质 量 分 数 > 95% ; 对 照 品 绿 原 酸 ( 批 号
110753-200413,质量分数>99%)、芦丁(批号
100080-200707,质量分数>98%),中国食品药品
检定研究院;甲醇和乙腈,色谱纯,美国 Fisher公
司;水为去离子水,其余试剂均为分析纯。
2 方法与结果
2.1 绿原酸、芦丁定量测定
2.1.1 对照品溶液的制备 取绿原酸与芦丁对照品
适量,精密称定,置 50 mL棕色量瓶中,加甲醇至
刻度,制成含绿原酸 52.5 μg/mL、芦丁 50 μg/mL的
混合储备液,摇匀,经 0.22 μm滤膜滤过,备用。
2.1.2 SIHE供试品溶液的制备 精密称取SIHE 10
mg,置 10 mL量瓶中,加甲醇稀释至刻度,摇匀,
经 0.22 μm滤膜滤过,备用。
2.1.3 SIHE-CPL 供试品溶液的制备 精密吸取
SIHE-CPL溶液 1 mL,加入 1 mL破膜剂(无水乙
醇-异丙醇 1∶4),超声 5 min,摇匀,经 0.22 μm滤
膜滤过,即得 SIHE-CPL供试品溶液。
2.1.4 阴性对照样品溶液的制备 精密吸取空白
CPL溶液 1 mL,加入 1 mL破膜剂(无水乙醇-异丙
醇 1∶4),超声 5 min,摇匀,经 0.22 μm滤膜滤过,
即得阴性对照样品溶液。
2.1.5 色谱条件 Kromasil C18柱谱柱(250 mm×
4.6 mm,5 μm),流动相为乙腈-0.4%磷酸水溶液,
梯度洗脱:0~13 min,10%~12%乙腈;13~40 min,
12%~15%乙腈;检测波长 353 nm,柱温 35 ℃,
体积流量 1 mL/min,进样量 10 mL。绿原酸与芦丁
混合对照品溶液、SIHE供试品溶液、SIHE-CPL供
试品溶液、阴性对照样品溶液的色谱图见图 1。
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图1 混合对照品 (A)、SIHE样品 (B)、SIHE-CPL样品 (C)
和阴性对照样品 (D) 溶液的 HPLC图
Fig. 1 HPLC of mixed reference substances (A), SIHE
sample (B), SIHE-CPL sample (C), and negative controls (D)
2.1.6 线性关系考察 精密吸取混合对照品储备液
0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、10.0 mL 加甲醇稀
释至 10 mL,0.22 μm微孔滤膜滤过,HPLC法进样
测定。以质量浓度(C)为横坐标,峰面积(A)为
纵坐标进行线性回归,得绿原酸回归方程A=26 288
C+722.56,r=0.999 4;芦丁回归方程 A=23 243
C+6 104.6,r=0.999 7。结果表明,绿原酸在 1.31~
52.5 μg/mL、芦丁在 1.25~50 μg/mL与峰面积呈良
好的线性关系。
2.1.7 精密度试验 分别取低、中、高质量浓度的
绿原酸和芦丁对照品溶液(1.31、26.9、52.5 μg/mL
和 1.25、25.6、50.0 μg/mL),用 HPLC法在 353 nm
下连续测定 6次峰面积,计算日内精密度,分别在
5 d内每天用 HPLC测定峰面积,计算日间精密度。
绿原酸和芦丁低、中、高 3个质量浓度的日内精密
度分别为 1.22%、1.41%、0.76%;日间精密度分别
为 1.47%、0.85%、1.52%。上述结果表明仪器精密
度良好。
2.1.8 稳定性试验 取同一供试品溶液,按“2.1.5”
项下色谱条件在 0、1、2、4、6、12 h进样测定峰
面积,共测定 6次,分别测定绿原酸及芦丁峰面积
值,结果绿原酸峰面积值 RSD为 1.42%,芦丁峰面
积值RSD为 1.78%,表明供试品溶液在 12 h内稳定。
2.1.9 重复性试验 制备一供试品溶液 6 份,按
“2.1.5”项下色谱条件测定,分别测定绿原酸及芦丁
峰面积值,结果绿原酸质量分数的 RSD为 0.81%,
芦丁质量分数的 RSD为 0.66%,表明重复性良好。
2.1.10 回收率试验 精密吸取 SIHE-CPL 1 mL,分
别加入 1 mL高、中、低质量浓度的绿原酸(31.4、
15.6、7.1 μg/mL)和芦丁(30.7、15.3、6.6 μg/mL)
对照品溶液,混匀,再加入 2 mL破膜剂(无水乙
醇-异丙醇为 1∶4),超声 2 min,经 0.22 μm滤膜滤
过,用 HPLC测定峰面积并计算加标回收率。结果
高、中、低质量浓度的绿原酸的回收率分别为
100.31%、99.15%、98.29%,RSD 分别为 0.62%、
0.97%、1.28%(n=3);高、中、低质量浓度的芦
丁的回收率分别为 99.35%、100.49%、100.35%,
RSD分别为 0.92%、0.72%、0.63%(n=3)。
2.2 SIHE-CPL的制备工艺
按一定质量比将氢化大豆磷脂、大豆磷脂和胆
固醇,溶于 2 mL无水乙醇,适当超声使其溶解,
注入到磁力搅拌(60 ℃)的 5 mL、0.2 mol/L硫酸
铵溶液中,50 ℃减压回收乙醇 5 min,取出,调整
体积至 25 mL,冰浴探头超声(400 W,150次)匀
化后,低速离心(1 000 r/min,5 min)除去钛粉,
用 10倍量体积磷酸盐缓冲液(PBS,pH 7.4)透析,
每次 2 h,共 4 次,除去外水相硫酸铵,制得空白
CPL。取SIHE磷酸盐缓冲液与空白CPL混匀,60 ℃
恒温水浴磁力搅拌 45 min,冰浴中放置 10 min,即
得 SIHE-CPL。
2.3 SIHE-CPL包封率的测定
精密吸取 SIHE-CPL 2 mL,上样经处理的
SephadexG-50柱(内径 1 cm,长度 27 cm),用 pH
7.4 PBS洗脱,体积流量为1 mL/min,收集含药CPL;
取同一批 SIHE无水乙醇溶液用 PBS溶液(pH 7.4)
按 1∶3比例稀释;分别以 HPLC进样 10 μL,测定
峰面积,并代入线性方程计算 CPL中药物的量和游
离药物的量。
包封率=CPL中药物的量/(CPL中药物的量+游离药物
的量)
2.4 单因素试验考察
2.4.1 磷酸盐缓冲液(PBS)的 pH值 按照“2.2”
项下 SIHE-CPL的制备方法,设定所用 PBS 的 pH
值分别为 6.8、7.4、8.0,固定其他因素(药脂比为
1∶20和磷脂与胆固醇比例为 12∶1),考察不同 pH
值对平均粒径和多分散指数(PDI)的影响,得出平
均粒径分别为(226.6±7.2)、(174.4±3.5)、(190.7±
6.5)nm,PDI分别为 0.245±0.043、0.202±0.016、
0.266±0.025,根据结果,选择 PBS的 pH值为 7.4。
2.4.2 药脂比例 按照“2.2”项下 SIHE-CPL的制
A
B
C
D
绿原酸 芦丁
0 10 20 30 40
t/min
绿原酸
芦丁
芦丁
绿原酸
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备方法,固定其他因素(PBS 的 pH 值 7.4 和磷脂
与胆固醇比例 12∶1),设定 SIHE与磷脂用量比例
分别为 1∶10、1∶20、1∶40,考察不同比例对粒径
和 PDI的影响,分别得出平均粒径分别为(280.6±
6.7)、(168.6±4.9)、(248.4±3.2)nm,PDI分别为
0.277±0.015、0.194±0.014、0.298±0.021,根据结
果,选择药脂比例为 1∶20。
2.4.3 磷脂与胆固醇比例 按照“2.2”项下
SIHE-CPL的制备方法,固定其他因素(PBS的 pH
值为 7.4和药脂比为 1∶20),设定磷脂与胆固醇的
用量比例分别为 6∶1、12∶1、24∶1,考察不同比
例对粒径和 PDI 的影响,得出平均粒径分别为
(242.6±8.8)、(179.2±3.7)、(356.1±12.3)nm,
PDI为 0.263±0.023、0.216±0.008、0.378±0.031,
根据结果,选择磷脂与胆固醇比例为 12∶1。
2.5 处方优化
2.5.1 星点设计 根据单因素试验与方差分析结果
PBS 的 pH 值和药脂比例对平均粒径、PDI 和包封
率影响不显著(P>0.05),而磷脂与胆固醇的用量
变化对平均粒径、PDI和包封率影响较为显著(P<
0.05),选择对 SIHE-CPL理化性质影响较显著的 2
个因素:磷脂用量(即大豆磷脂和氢化大豆磷脂的
总和为 X1)和胆固醇用量(X2)作为处方考察因素,
分别以平均粒径(Y1,最小化)、PDI(Y2,最小化)、
绿原酸包封率(Y3,最大化)、芦丁包封率(Y4,最
大化)和 Zeta电位(Y5,最小化)为考察指标进行
星点设计-效应面优化,实验设计与结果见表 1。
2.5.2 模型拟合 以 5项评价指标为因变量,采用
表 1 星点设计-效应面优化试验结果
Table 1 Results of central composite design and response surface methodology
试验号 X1/mg X2/mg Y1/nm Y2 Y3/% Y4/% Y5/mV
1 243.02 (−1) 26.11 (−1) 216.7 0.288 75.39 70.62 −13.6
2 836.98 (1) 26.11 (−1) 264.2 0.303 71.61 76.34 −17.2
3 243.02 (−1) 103.89 (1) 178.6 0.267 79.25 75.33 −15.3
4 836.98 (1) 103.89 (1) 206.7 0.326 74.62 71.26 −16.8
5 120.00 (−1.414) 65.00 (0) 197.5 0.322 73.68 71.47 −9.2
6 960.00 (1.414) 65.00 (0) 246.7 0.335 72.52 69.35 −8.7
7 540.00 (0) 10.00 (−1.414) 174.3 0.178 82.35 82.64 −18.6
8 540.00 (0) 120.00 (1.414) 185.2 0.182 84.52 81.52 −20.6
9 540.00 (0) 65.00 (0) 101.2 0.153 89.59 85.71 −29.5
10 540.00 (0) 65.00 (0) 102.5 0.147 88.15 84.98 −28.6
11 540.00 (0) 65.00 (0) 102.1 0.151 90.46 85.46 −28.9
12 540.00 (0) 65.00 (0) 101.3 0.155 90.27 85.86 −28.2
13 540.00 (0) 65.00 (0) 103.4 0.149 88.82 86.22 −29.7
Design-Expert 8.0.6 软件对实验结果进行多元线性
回归和二项式拟合,以相关系数(r)和置信度(P)
评定模型的优度。由于多元线性回归各拟合方程的
相关系数较低,自变量与因变量之间线性相关性较
差,而二元多项式回归拟合方程 r和 P较好。二元
多项式方程分别为 Y1=401.025-0.691 92 X1-
3.688 27 X2-4.199 13 X1X2+7.225 2 X12+0.028 13
X22(r2=0.951 7,P=0.000 2);Y2=0.555 57-
1.227 87 X1-2.488 02 X2+9.523 81 X1X2+1.113 62
X12+1.537 19 X22(r2=0.947 9,P=0.000 2);Y3=
48.588 2+0.107 43 X1+0.373 13 X2-1.839 83 X1X2-
1.022 85 X12-2.548 1 X22(r2=0.957 5,P=0.000 1);
Y4=44.439 8+0.115 26 X1+0.319 84 X2-2.103 9
X1X2-9.453 23 X12-1.628 26 X22(r2=0.963 0,P<
0.000 1);Y5=18.723 1-0.123 73 X1-0.414 92 X2+
4.545 45 X1X2+1.101 19 X12+2.900 83 X22(r2=
0.987 0,P<0.000 1)。
上述各方程经 F检验显示二次多项式拟合的模
型均具有显著性,失拟性检验(P>0.05)不显著,
表明二次多项式拟合的回归模型拟合情况良好,代
表性强,理论预测值与实际值偏差较小,模型拟合
优度好。
2.5.3 效应面优化与预测 采用 Design-expert
8.0.6软件,固定 2个自变量之一为中心值,代入方
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程,以拟合目标函数为数学模型,绘制三维效应图,
使其能形象地反映各因素对不同考察指标的影响,
见图 2。结果表明在一定范围内,因素 X1、X2 与
SIHE-CPL 的平均粒径、PDI、包合率和 Zeta 电位
呈正态相关。综合以上结果,确定最终 SIHE-CPL
制备工艺的较优工艺范围为 X1 535~550 mg,X2
55~70 mg。
2.5.4 验证试验 按优选的工艺条件进行 3次验证
试验,取均值与二项式方程预测值相比较,结果见
表 2,所有实际值与预测值的偏差[偏差=(预测
值-实验值)/预测值]<3%,说明二项式模型拟合
效果良好,可信度高。
图 2 制备工艺中各因素对不同考察指标影响的响应曲面及等高线
Fig. 2 Response surface model (RSM) and contour of effect of each factors on various inspection index in preparation
表 2 预测值与实验值比较 (n = 3)
Table 2 Comparison on predicted values and actual values
(n = 3)
指标 预测值 实验值 偏差/%
粒径/nm 103.6 102.5 1.06
PDI 0.159 0.156 1.89
绿原酸包封率/% 89.57 87.68 2.11
芦丁包封率/% 85.85 84.18 1.95
Zeta电位/mV −29.2 −28.4 2.74
2.6 体外释放度考察
按照《中国药典》2010年版规定的第三法(小
杯法)测定释放度。采用动态透析法,精密移取 SIHE
溶液和 SIHE-CPL混悬液各 5 mL,分别置于已活化
的透析袋中,两端扎牢,将透析袋置于装有 50 mL
溶出介质的具塞锥形瓶中,37 ℃恒温水浴振荡,分
别于 0、0.083、0.167、0.333、0.5、0.75、1、2、3、
4、6、8、10、12、24 h各取 1 mL置于 EP管中,
并及时补充等温同体积空白介质,经 0.22 μm微孔
X2/mg 391.51
688.49
X1/mg
84.45
45.55 X2/mg 391.51
688.49
X1/mg
0.245
0.150
91
81
71
84.45
45.55 X2/mg
688.49
391.51 X1/mg
87
78
69
Y 4
/%
Y 3
/%
84.45
45.55 X2/mg 391.51
688.49
X1/mg
−8
−19
−30
84.45
X2/mg 45.55 391.51 688.49 X1/mg
Y1/nm
45.55
84.45
X 2
/m
g
688.49 391.51 X1/mg
X 2
/m
g
84.45
45.55
84.45
45.55
X 2
/m
g
391.51 688.49 X1/mg
Y2
X1/mg 391.51 688.49
Y3/%
Y4/%
84.45
X 2
/m
g
45.55
391.51 X1/mg 688.49
Y5/mV
84.45
45.55
X 2
/m
g
391.51 688.49 X1/mg
270
Y 1
/n
m
185
100
84.45
45.55
0.340
Y 2
Y 5
/m
V
A B C
D E
A B C
D E
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 1期 2016年 1月
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滤膜滤过,参照“2.1”项方法测定所取溶液中绿原
酸和芦丁的总量(总量=绿原酸的量+芦丁的量),
根据公式计算各时间点相对累积释放率,并绘制累
积释放曲线,见图 3。由图 3可知,SIHE-CPL 3 h
累积释放近 90%,4 h即达到 95%以上,释放速度
及释放量均明显高于 SIHE。
相对累积释放率=某个时间点取样测定的总量/24 h 的
最终释放量
2.7 释放度数据拟合
分别对 SIHE 溶液和 SIHE-CPL 累积释放率与
时间按照零级、一级、Higuchi和Weibull方程进行
拟合,根据《中国药典》2010年版规定,拟合时以
r最大而均方误差(Mse)最小为最好拟合结果,结
图 3 SIHE和 SIHE-CPL的体外累积释放曲线 (n = 3)
Fig. 3 In vitro release curves of SIHE and SIHE-CPL (n = 3)
果见表 3。结果表明,SIHE和 SIHE-CPL释放均符
合一级方程。
2.8 SIHE-CPL的表征及形成机制推测
2.8.1 红外分光光度法 本研究通过溴化钾压片的
方式,对 SIHE、物理混合物、空白 CPL及 SIHE-CPL
的红外表征进行扫描分析,观察各组分在扫描波长
范围内的吸收值的变化。
扫描波长选择:在波长 400~4 000 nm下SIHE、
物理混合物,空白 CPL和 SIHE-CPL的红外分光光
度法扫描光谱扫描图见图 4。从图 4 可知,物理混
合物保留了 SIHE 中 1 800~1 500 cm−1 处的峰
(C=O)、芳香族化合物苯环振动骨架 v(C=C)、v
(NO2)的特征峰;SIHE-CPL 保留了空白 CPL
1 700~500 cm−1的 5个峰,同时,SIHE-CPL对比
与空白 CPL,减弱了其在 2 273.95 cm−1处的峰。图
4-C显示了空白 CPL红外光谱图的特征频率,其中
3 079.71 cm−1是空白CPL中胆固醇的-OH与压片时
水蒸气缔合的特征吸收峰,2 921.34 cm−1是 C-H伸
缩振动吸收峰,2 851.73 cm−1是 CH2对称伸缩吸收
峰,1 733.05 cm−1是大豆卵磷脂中C=O伸缩吸收峰,
1 456.82 cm−1是 CH2剪切振动(为六方晶系),
1 117.72 cm−1是大豆卵磷脂中 CO-C-O反对称伸缩
表 3 释放曲线拟合结果
Table 3 Results of release curve fitting
拟合模型 SIHE溶液 SIHE-CPL
零级方程 Q=0.316 6 t+0.057 4,r2=0.924 9,Mse=0.0081 4 Q=0.990 8 t-0.016 7,r2=0.937 6,Mse=0.0083 6
一级方程 ln(1-Q)=0.921 4 t+0.112 3,r2=0.952 1,
Mse=0.0066 2
ln(1-Q)=2.039 4 t+0.116 9,r2=0.963 8,
Mse=0.0057 4
Higuchi方程 Q=0.586 1 t1/2+0.122 5,r2=0.934 2,Mse=0.0076 3 Q=0.941 1 t1/2-0.183 8,r2=0.883 6,Mse=0.0121 5
Weibull方程 lnln[1/(1-Q)]=1.170 6 lnt-0.433,r2=0.948 2,
Mse=0.0071 9
lnln[1/(1-Q)]=1.438 6 ln t+0.631 6,r2=0.947 1,
Mse=0.0074 3
图 4 SIHE (A)、物理混合物 (B)、空白 CPL (C) 及
SIHE-CPL (D) 的 IR图
Fig. 4 IR spectra of SIHE (A), mixture of SIHE (B), blank
CPL (C), and SIHE-CPL (D)
吸收,1 063.61 cm−1是大豆卵磷脂中 PO2−1对称伸
缩吸收峰,949 cm−1是 RCH=CH2特征吸收峰。而
胆固醇的主要特征吸收峰为 1 394.82、861.34、
536.25和 513.13 cm−1。
2.8.2 XRD 分析 XRD 分析检测条件:石墨单色
器单色化 CuKα 辐射;管电压 40 kV;管电流 40 mA,
扫描角度 5°~80°,步长:0.02°,步速:0.2°/步。
分别将 SIHE、物理混合物、空白 CPL和 SIHE-CPL
进行 XRD分析,结果见图 5。从图 5可知,图 5-A
是 SIHE的 XRD图谱,在 5°~30°有较强衍射峰包,
其中,在 11.12°位置的衍射最强,周围有多处零散
4 000 3 000 2 000 1 000 400
ν/cm−1
D
C
B
A
SIHE
SIHE-CPL
0 0.5 1 2 3 4 6 8 10 12 24
t/h
100
80
60
40
20
0
相
对
累
积
释
放
率
/%
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的尖峰,根据此现象可以推测 SIHE 以无定性非晶
体结构为主。图 5-B 和 C中衍射角在 0°~30°有多
处结晶峰,但同时,也存在无定型区域对应的峰包,
由此推测空白 CPL和物理混合物均为半晶型粉末。
在图 5-D 中,可以看出 SIHE-CPL的 XRD 谱图基
线平稳、衍射峰窄且强度高,说明结晶度高、规整
性好。
图 5 SIHE (A)、物理混合物 (B)、空白 CPL (C) 和
SIHE-CPL (D) 的 XRD图
Fig. 5 XRD spectra of SIHE (A), mixture of SIHE (B),
blank CPL (C), and SIHE-CPL (D)
2.8.3 Scherrer公式计算晶粒尺寸 根据 X 射线衍
射理论,运用 Debye-Scherrer 公式计算 SIHE-CPL
的晶粒尺寸。
Dhkl=kλ/β·cosθ
Dhkl为沿垂直于晶面方向的晶粒直径,k 为 Scherrer 常数
(k=0.89),λ为入射 X射线波长(Cuka波长为 154.06 pm),
θ为布拉格衍射角(°),β 为衍射峰的半高峰宽(FWHM)
采用 XRD分析软件MDI Jade5.0和 XRD粒径
计算器(v1.0),对 SIHE-CPL的XRD图谱中的衍射
峰计算后得到 SIHE-CPL的Dhkl平均值为(142.71±
6.88)nm。通过计算 SIHE-CPL的 Dhkl值与激光粒
度仪基本一致。
3 讨论
前期研究表明[16],SIHE(主要成分为绿原酸和
芦丁)主要以被动扩散为主,通过溶入膜的类脂中
透过脂质层。而 CPL具有两亲性,利于药物的溶解,
同时 CPL中有 SPC和 HSPC,对肠道中的脂质层具
有亲和性,有助于药物在胃肠道中的渗透与吸收。
单因素试验结果表明,硫酸铵梯度法制备
SIHE-CPL 的机制在于脂质体膜内外存在 pH 梯度
(浓度差)。药物在外水相 pH值中性条件(pH 7.4)
下以分子形式存在,并以浓度差为动力,通过磷脂
双分子层进入内水相,由于内水相和药物均为酸性,
根据相似相容原理,使得药物不能再回到外水相,
从而减少药物泄漏,使得制剂的粒径和分散度减小。
SIHE 脂溶性差,可溶解于水和 PBS 中,本实验通
过考察不同的药脂比,确定最佳比例系数。其中,
磷脂用量过低时,澄清度好,但药物因缺少足够的
磷脂包裹,易从体系中析出结晶,使得成型制剂稳
定性差,从而增大粒径和 PDI,但当磷脂用量过大
时,CPL的粒径和 PDI较大,偶见磷脂块,浊度较
大,易发生脂质体相互间的絮凝和融合,稳定性差。
此外,胆固醇在脂质体的制备中起着膜流动性调节
剂的作用,可使相变温度以下处于固态的磷脂转变
为液晶态,防止类脂链结晶化,可抑制磷脂分子碳
氢链的某些运动能力,降低其流动性,还能增加脂
质双分子层膜的坚固性,防止药物渗漏。加入适量
的胆固醇,可使膜的刚性增强,曲率增大,在相同
质量的膜质中,所形成的脂质双分子层膜的总表面
积减小,从而使得粒径和 PDI减小。但是胆固醇的
量不宜过低,据报道胆固醇的量过低会使 CPL在制
备和储存过程中发生严重渗漏,形成结晶。当胆固
醇的用量过大时,CPL容易出现絮凝或沉淀现象。
本研究采用星点设计效应面法优化了 SIHE-
CPL的处方。结果表明,采用二项式方程拟合上述
5种考察指标,均具有良好的 r,且预测效果较好。
由于 SIHE 脂溶性差,在制备过程中采用磷酸盐缓
冲液作为溶解剂,可增加其溶解性,且采用减压的
方法将乙醇除尽,使 SIHE均匀分散在 CPL中。此
外,本实验采用动态透析法,主要根据透析膜相对
分子质量大小的不同对不同分子截留的原理,从而
使小分子药物透过,达到分离的方法,此方法相比
于溶出度测定法,操作简单,测定准确,重复性好。
并为 SIHE-CPL的体内的分布、药效及毒性研究提
供试验依据。
在 IR图谱中,SIHE-CPL显示出 SIHE官能团
基团的特征吸收峰(如 2 928、967.45 cm−1)与物理
混合物的 IR图谱比较差异较大。从物理混合物图谱
中可以显示出 SIHE的一些官能团区(4 000~1 400
cm−1)基团的特征吸收峰和指纹区(1 300~400
cm−1)的吸收峰。但 SIHE-CPL 的红外图谱中只有
865.6和 527.51 cm−1(均为胆固醇特征峰)有较强
吸收外,由于 SIHE 被磷脂双分子层包裹的原因,
其余区域的特征吸收峰均消失。根据 XRD 图谱表
示,SIHE 被 CPL 包裹后受到 SIHE、SPC、HSPC
及胆固醇物质分子之间的相互作用或影响,可能形
成亚微晶或微晶结构。同时,对比SIHE和SIHE-CPL
的衍射图谱,在 SIHE-CPL 衍射图谱中可以看到
0 20 40 60 80
2θ/(°)
D
C
B
A
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SIHE 中的晶型衍射峰几乎完全消失,这表明在
SIHE-CPL 成型过程中,由不同磷脂的脂质分子自
组装形成以双分子层为单位的多层膜,而 SIHE 被
磷脂所包裹,CPL的宽峰将 SIHE 的晶型衍射峰掩
盖,使 SIHE以一种无定形形式存在于 CPL中。
本课题组前期进行了天山雪莲提取物磷脂复合
物的研究,与目前 CPL的研究相比,二者的生成机
制截然不同,其内部结构和特点存在较大差异。磷
脂复合物主要通过药物与磷脂的极性端之间相互作
用而与磷脂结合在一起。而 CPL是将药物包裹在由
不同磷脂材料形成的囊泡内,药物主要分散在囊泡
内的溶液中和磷脂的多层膜之间。从结构上比较,
使得 CPL 比磷脂复合物具有更高的载药量和稳定
性。此外,药物与磷脂形成复合物后使药物理化性
质和药效发生改变,形态多呈不规则排列,由于此
特点,往往使得实际结果比理想预期结果偏差较大。
故本课题组根据药物自身特点,以提高药物口服生
物利用度和稳定性为目标,制备 SIHE-CPL。
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,并且采用不同相变温度,这就使得
在 CPL的双分子层中形成了 2种不同的相区域,即
胶晶相和液晶相,这 2种相将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SIHE可能更容易通过CPL
膜进入内水相,提高了药物的载药量[8]。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
单一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 CPL拟开
发新型纳米给药制剂,并且,希望将此技术得到更
好的改进,更加广泛地应用于医药领域。
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