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Study on preparation and in vitro transdermal penetration of betulinic acid ethosomes modified by sodium deoxycholate

经去氧胆酸钠修饰的白桦脂酸醇质体的制备及其体外透皮效果研究



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 10 期 2014 年 5 月 ·1407·
经去氧胆酸钠修饰的白桦脂酸醇质体的制备及其体外透皮效果研究
夏晓静 1,包汝泼 2,黄 悦 1
1. 浙江医药高等专科学校,浙江 宁波 315100
2. 宁波天衡药业股份有限公司,浙江 宁波 315201
摘 要:目的 制备并优化白桦脂酸(BA)-去氧胆酸钠(SDC)修饰醇质体处方,并考察其作为 BA 经皮给药载体的渗透
特性。方法 采用乙醇注入法制备 BA-SDC 修饰醇质体,以包封率作为评价指标,采用正交试验法优化该醇质体处方,并
考察其形态及粒径;采用 Franz 扩散池进行体外透皮吸收实验,比较 BA-SDC 修饰醇质体与脂质体、普通醇质体的经皮累积
渗透量及渗透速率差异。结果 优化后 BA-SDC 修饰醇质体最佳处方:大豆卵磷脂、SDC 和 BA 的质量比为 18∶1∶1,乙
醇体积分数为 35%。按优化后处方制得的 BA-SDC 修饰醇质体的平均包封率为(93.8±1.6)%,平均粒径为(102.3±3.6)
nm;体外透皮 12 h 的累积透过量为(99.62±9.44)μg/cm2,分别达到了普通醇质体、脂质体和 10%异丙醇饱和溶液的 1.67、
3.85 和 8.33 倍。结论 SDC 修饰醇质体包封率高,促进 BA 透皮吸收的效果明显,是 BA 最有前景的透皮给药剂型之一。
关键词:白桦脂酸;去氧胆酸钠;醇质体;体外透皮;大豆卵磷脂
中图分类号:R283.6 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2014)10 - 1407 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2014.10.011
Study on preparation and in vitro transdermal penetration of betulinic acid
ethosomes modified by sodium deoxycholate
XIA Xiao-jing1, BAO Ru-po2, HUANG Yue1
1. Zhejiang Pharmaceutical College, Ningbo 315100, China
2. Ningbo Team Pharmaceutical Co., Ltd., Ningbo 315201, China
Abstract: Objective To prepare and optimize the prescription of betulinic acid (BA) ethosomes modified by sodium deoxycholate
(SDC) and then to investigate its transdermal penetration as carrier of BA. Methods The BA ethosomes modified by SDC were
prepared by the ethanol injection method. The encapsulation efficiency (EE) was considered as the evaluation index to optimize the
prescription of the ethosomes by orthogonal design, and the shape and particle size of the optimized ethosomes were analyzed. The in
vitro transdermal absorption of BA was evaluated using Franz diffusion cells. The accumulated permeation amounts and permeation
rate of liposomes, ethosomes, and BA ethosomes modified by SDC were compared. Results The best formulation consisted of
soybean lecithin-SDC-BC (18︰1︰1) and 35% ethanol. The average EE and the particle size were (93.8 ± 1.6)% and (102.3 ± 3.6) nm,
respectively. The accumulated permeation amount of BA ethosomes modified by SDC in 12 h was (99.62 ± 9.44) μg/cm2, which was
1.67, 3.85, and 8.33 times of ethosomes, liposomes, and satuated solution containing 10% isopropanol, respectively. Conclusion The
BA ethosomes, modified by SDC with high EE, obviously enhance the percutaneous absorption of BA and might be one of the most
perspective percutaneous preparations.
Key words: betulinic acid; sodium deoxycholate; ethosomes; in vitro transdermal penetration; soybean lecithin

白桦脂酸(betulinic acid,BA)是从白桦树皮、
蒲桃树叶、夏枯草、滇刺枣仁等药用植物分离得到
的五环三萜类化合物[1-2],具有抗肿瘤、抗 HIV、抗
疟、抗炎等多种生物学活性,尤其是对黑色素瘤细
胞(Mel-1、Mel-2 和 Mel-4)具有专一的细胞毒性,
不损伤正常细胞[3-4],作为一种潜在的治疗黑色素瘤
药物极具开发前景。然而,BA 不溶于水以及相对
较大的相对分子质量(MW 456.71)限制了其经皮给
药[5]。而纳米粒、脂质体、纳米乳等纳米给药系统
可增加药物透皮速率,延长停留时间。其中醇质体

收稿日期:2013-12-30
基金项目:浙江省教育厅高等学校访问工程师校企合作项目(FW2013005);2010 年浙江省高校优秀青年教师资助计划(No.291)
作者简介:夏晓静(1981—),女,江西广丰人,讲师,硕士,从事药物新剂型和新制剂的研发。E-mail: xiaxj@mail.zjpc.net.cn
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 10 期 2014 年 5 月 ·1408·
(ethosomes)是一种新型的含有一定量小分子醇且
具有囊泡结构的纳米给药载体,主要用于经皮给药,
具有流动性及变形性强、包封率高、稳定性好、刺
激性小等优点[6-8]。通过柔性强的醇质体膜结构,携
带药物直接穿透角质层,同时醇质体上的磷脂也可
与角质层上的脂质发生融合,促进药物穿透角质层。
Niu 等[9]的研究表明脂质体中加入胆酸盐可增加脂
质体的柔性,更有利于纳米粒穿透生物膜。因此,
本研究以 BA 为模型药物,处方中加入去氧胆酸钠
(sodium deoxycholate,SDC)制成一种 SDC 修饰醇
质体,并通过正交设计优化得到 SDC 修饰醇质体处
方,再进行了 BA-SDC 修饰醇质体与 BA 脂质体及
普通醇质体的体外经皮渗透性比较,为 BA 经皮给
药系统的研究及产品开发提供新思路。
1 材料和仪器
BA(质量分数≥98%,西安小草植物科技有限
责任公司);大豆卵磷脂(上海太伟药业有限公司);
葡聚糖凝胶(Sephadex G-50,北京瑞达恒辉科技发
展有限公司);SDC(上海研生生化试剂有限公司);
异丙醇(国药集团化学试剂有限公司);甲醇和乙腈
为色谱纯;其他试剂均为分析纯。
Agilent 1200 高效液相色谱仪(美国 Agilent 公
司);HJ—3 数显恒温磁力搅拌器(常州国华电器有
限公司);JY92—2D 超声波细胞粉碎仪(宁波新芝
生物科技股份有限公司);JEM—2100 透射电镜(日
本电子公司);RYJ—6B 型 Franz 扩散池(上海黄海
药检仪器厂,有效扩散面积 2.8 cm2,接收池体积
6.5 mL);Zetasizer Nano—ZS90 型马尔文激光散射
粒径测定仪(英国马尔文公司)。
实验动物为昆明种小鼠,雄性,体质量 18~22
g,购自浙江省医学科学院,许可证号 SCXK(浙)
2008-0033。
2 方法和结果
2.1 BA-SDC 修饰醇质体的制备
采用乙醇注入法制备:称取 BA 20 mg、SDC 20
mg 和大豆卵磷脂 360 mg,加入 6 mL 乙醇使之完全
溶解。持续搅拌下,密闭环境中以缓缓细流注入 14
mL pH 7.4 的磷酸盐缓冲液,继续搅拌 10 min,然
后在冰水浴条件下探头超声(200 W,工作 10 s,
间歇 5 s)30 次,将得到的样品冷藏、备用,即得
BA-SDC 修饰醇质体。
2.2 BA 脂质体及普通醇质体的制备
BA 脂质体及普通醇质体均采用乙醇注入法制
备,称取 BA 20 mg 和大豆卵磷脂 380 mg,分别加
入处方量乙醇使之完全溶解。持续搅拌下,密闭环
境中以缓缓细流注入适量的 pH 7.4 磷酸盐缓冲液,
使总体积达到 20 mL。注完后继续搅拌,脂质体需
将乙醇挥尽,普通醇质体则搅拌 10 min 即可。然后
在冰水浴条件下探头超声(200 W,工作 10 s,间
歇 5 s)30 次,将得到的样品冷藏、备用,即分别
制得 BA 脂质体及普通醇质体。
2.3 包封率的测定
2.3.1 色谱条件[10] 色谱柱为 Hedera ODS-2 C18柱
(250 mm×4.6 mm,5 μm);柱温为 40 ℃;检测波
长为 207 nm;流动相为乙腈-3%醋酸溶液(70∶30);
体积流量为 1.0 mL/min;进样量为 10 μL。
2.3.2 方法学考察 精密称取干燥至恒定质量的
BA 对照品适量至 100 mL 量瓶中,用甲醇溶解并稀
释至刻度,摇匀,即得质量浓度为 126.00 μg/mL BA
储备液。分别精密量取储备液 2、5、10、20、50 mL
至 100 mL 量瓶中,加甲醇稀释至刻度,摇匀。按
“2.3.1”色谱条件进样,记录峰面积。以 BA 质量浓
度为横坐标(X),峰面积积分值为纵坐标(Y),绘
制标准曲线,计算回归方程 Y=67.832 X+8.952 7
(n=3),r=0.999 6,线性范围为 2.52~63.00 μg/mL。
日间精密度和日内精密度的RSD值分别为 1.79%和
1.30%,低、中、高质量浓度(30.24、37.80、45.36
μg/mL)样品溶液回收率平均分别为100.9%、99.1%、
102.3%,RSD 分别为 1.87%、1.92%、1.75%。
2.3.3 包封率测定 采用葡聚糖凝胶柱分离法[11]
测定包封率。取制备所得醇质体或脂质体混悬液 0.5
mL,从已制备好的 Sephadex G-50 微柱凝胶顶端加
入,转速为 3 000 r/min 条件下离心 6 min,用 1 mL
水洗脱 2 次,合并滤液,用甲醇定容至 50 mL,过
0.22 μm 微孔滤膜滤过,HPLC 检测,计算得到包封
药物的量(W 包)。取醇质体或脂质体混悬液 0.5 mL,
不经微柱离心,直接用甲醇稀释至相同倍数,用 0.22
μm 微孔滤膜滤过,HPLC 检测,计算得醇(脂)质
体中药物的总质量(W 总),计算包封率(包封率=
W 包 / W 总),结果见表 1。
取与醇质体质量浓度相同的 BA 溶液 0.5 mL,
按上述方法过 Sephadex G-50 微柱凝胶,收集滤液,
用甲醇定容至 50 mL,过 0.22 μm 微孔滤膜滤过,
HPLC 检测,记录峰面积为 A 后。取 BA 溶液 0.5 mL,
不经微柱离心,直接用甲醇稀释至相同倍数,用 0.22
μm 微孔滤膜滤过,HPLC 检测,记录峰面积为 A 前,
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 10 期 2014 年 5 月 ·1409·
表 1 包封率、粒径及多分散指数测定结果 ( ± = 3x s n, )
Table 1 Determination of polydispersity index of EE
and particle size ( ± = 3x s n, )
样品 平均粒径 / nm 多分散指数 包封率 / %
BA 脂质体 182.4±7.9 0.267±0.014 83.6±2.5
BA 普通醇质体 157.5±6.7** 0.238±0.011 87.2±2.3
BA-SDC 修饰
醇质体
105.2±5.8**ΔΔ 0.193±0.009 92.7±2.0**
与 BA 脂质体相比:**P<0.01;与 BA 普通醇质体相比:ΔΔP<0.01
**P<0.01 vs BA liposomes; ΔΔP<0.01 vs BA ethosomes

计算微柱对游离 BA 的吸附率[(A 前-A 后) / A 前],
结果为 99.6%,表明微柱对游离 BA 的吸附性能良
好。最终测得 BA 脂质体、普通醇质体及 SDC 修饰
醇质体的包封率平均值分别为为 83.6%、87.2%和
92.7%。SDC 修饰醇质体与脂质体、普通醇质体比
较,包封率均显著增加(P<0.01)。
2.4 粒径及多分散指数测定
取 BA 脂质体或醇质体适量,采用马尔文激光
散射粒径测定仪测定其平均粒径及多分散指数,结
果见表 1。BA 脂质体、普通醇质体和 SDC 修饰醇
质体的平均粒径分别为 182.4、157.5、105.2 nm。
BA-SDC 修饰醇质体与脂质体相比,其平均粒径显
著性减小(P<0.01),说明醇质体处方中加入 SDC,
制得的粒径为最小,且包封率提高。
2.5 单因素试验
通过对磷酸盐缓冲液 pH 值(X1)、大豆卵磷脂
和 BA 的质量比(X2)、BA 和 SDC 的质量比(X3)、
乙醇体积分数(X4)、搅拌时间(X5)5 个单因素进
行筛选,分别考察其对醇质体包封率的影响,结果
见表 2。结果可知磷酸盐缓冲液 pH 值和搅拌时间对
包封率的影响较小,同时确定磷酸盐缓冲液 pH 值
为 7.4,搅拌时间为 10 min。利用正交试验设计优
化对包封率影响较大的其余 3 个因素。
2.6 正交试验设计
经过单因素考察,选择对 SDC 修饰醇质体制备
影响较大因素:大豆卵磷脂和 BA 的质量比(A)、
BA 和 SDC 的质量比(B)、乙醇体积分数(C)为
优化指标,包封率为考察指标,各因素取 3 水平,
采用 L9(34) 正交表进行试验,对醇质体处方进行优
化。因素水平及实验结果见表 3,方差分析结果见
表 4。
根据表 4 方差分析结果可知,各因素对醇质体
包封率影响大小依次为 A>B>C,其中因素 A 具
表 2 不同因素对包封率影响的试验结果
Table 2 Effects of different factors on EE
处方 X1 X2 X3 X4 / % X5 / min 包封率 / %
1 6.8 18∶1 1∶1 30 5 87.1
2 7.4 18∶1 1∶1 30 5 90.4
3 7.6 18∶1 1∶1 30 5 88.8
4 7.4 18∶1 1∶1 30 10 93.2
5 7.4 18∶1 1∶1 30 15 92.0
6 7.4 20∶1 1∶1 30 10 88.6
7 7.4 15∶1 1∶1 30 10 71.1
8 7.4 18∶1 1∶2 30 10 77.6
9 7.4 18∶1 2∶1 30 10 93.3
10 7.4 18∶1 1∶2 35 10 81.2
11 7.4 18∶1 1∶2 40 10 88.9
表 3 L9(34) 正交试验设计与结果
Table 3 Design and results of L9(34) orthogonal test
序号 A B C / % D 包封率 / %
1 20∶1 (1) 1∶2 (1) 30 (1) (1) 65.2
2 20∶1 (1) 1∶1 (2) 35 (2) (2) 92.5
3 20∶1 (1) 2∶1 (3) 40 (3) (3) 81.4
4 18∶1 (2) 1∶2 (1) 35 (2) (3) 81.9
5 18∶1 (2) 1∶1 (2) 40 (3) (1) 89.6
6 18∶1 (2) 2∶1 (3) 30 (1) (2) 93.7
7 15∶1 (3) 1∶2 (1) 40 (3) (2) 40.2
8 15∶1 (3) 1∶1 (2) 30 (1) (3) 70.6
9 15∶1 (3) 2∶1 (3) 35 (2) (1) 73.5
K1 239.1 187.3 229.5 228.3
K2 265.2 252.7 247.9 226.4
K3 184.3 248.6 211.2 233.9
R 80.9 65.4 36.7 7.5
表 4 方差分析
Table 4 Analysis of variance
方差来源 离差平方和 自由度 F 值 显著性
A 1 136.562 2 112.131 P<0.01
B 894.629 2 88.263 P<0.05
C 224.482 2 22.147 P<0.05
D(误差) 10.136 2
F0.05(2, 2)=19.00 F0.01(2, 2)=99.00

有极显著影响(P<0.01),因素 B、C 具有显著影
响(P<0.05);初步确定最佳处方工艺组合为
A2B2C2,即大豆卵磷脂与 BA 的质量比为 18∶1,
BA 与 SDC 质量比 1∶1,乙醇体积分数为 35%。按
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 10 期 2014 年 5 月 ·1410·
优化后处方制备 3 批 BA-SDC 修饰醇质体,测定其
平均粒径和包封率,结果见表 5。优化处方后制备
的 BA-SDC 修饰醇质体平均粒径为(102.3±3.6)
nm,包封率为(93.8±1.6)%。结果表明,该处方
与工艺稳定性可控,重现性好。
表 5 验证结果
Table 5 Results of verification
批号 平均粒径 / nm 多分散指数 包封率 / %
1 105.6 0.195 94.5
2 102.9 0.186 91.9
3 98.5 0.189 94.9
平均值 102.3 0.190 93.8

2.7 形态观察
吸取优化处方后制备的醇质体混悬液少许滴于
有支持膜的铜网上,滤纸吸取铜网边缘多余液体,
待稍干后,以透射电镜观察其形态,结果见图 1。
由图 1 可知,BA-SDC 修饰醇质体外观呈类球形,
粒子大小比较均一。

图 1 BA-SDC 修饰醇质体电镜照片
Fig. 1 Electron micrograph of ethosomes modified
by BA-SDC

2.8 体外透皮试验[12]
取体质量合格的健康昆明种小鼠,颈椎脱臼法
处死,腹部剪毛。剪下腹部皮肤,小心去除皮肤上
的短毛、皮下组织和筋膜,放大镜观察确保皮肤角
质层的完整性。用生理盐水漂洗干净后备用。将皮
肤夹于双室扩散池中,角质层面向供给池,真皮层
面向接收液;分别取 1 mL BA-SDC 修饰醇质体、
BA 普通醇质体、BA 脂质体以及 BA 10%异丙醇饱
和溶液(含药物 BA 量均为 1 mg)加入供给池,接
触皮肤角质层。以 10%异丙醇水溶液作为接收介质,
37 ℃水浴保温,并以 400 r/min 速度搅拌;分别于
1、2、3、4、6、8、10、12 h 定时取样 1 mL(同时
补充 37 ℃保温的等量空白接收液)。接收液经蒸
干,用甲醇定容至 1 mL 经 0.22 μm 微孔滤膜滤过,
按“2.3.1”项色谱条件进样检测并计算质量浓度,
计算累计渗透量(Qn),结果见图 2。
Qn=(ρnV+
1
1
n
i

=
∑ ρiV i) / A
ρn 为不同取样点时的接收液中 BA 质量浓度(μg/mL),ρi
为各取样点时取样液中 BA 质量浓度(μg/mL),V 为接收池
体积(mL),Vi 为每次取样体积(mL),A 为有效扩散面积
(cm2)



图 2 BA 在不同载体中的累积渗透量曲线 (n = 3)
Fig. 2 Accumulated permeation amount curves
of BA from different carriers (n = 3)
结果显示,BA 在不同载体中 12 h 累计渗透量
由大到小的顺序依次为 BA-SDC 修饰醇质体>BA
普通醇质体>BA 脂质体>BA 10%异丙醇饱和溶
液。其中 BA-SDC 修饰醇质体 12 h 的累积渗透量为
(99.62±9.44)μg/cm2,分别是 BA 普通醇质体、BA
脂质体和 BA 10%异丙醇饱和溶液的 1.67、3.85 和
8.33 倍,且差异具有统计学意义(P<0.01)。
2.9 稳定性考察
取适量 BA-SDC 修饰醇质体密封于锥形瓶中,
分别置于 4、25 ℃条件下保存,分别于 0、1、2、3
个月测定样品的包封率。结果 4 ℃时的包封率分别
为 91.9%、91.2%、90.6%、90.1%,25 ℃时的包封
率分别为 91.9%、90.7%、90.3%、89.6%。可知
BA-SDC 修饰醇质体稳定性良好。
3 讨论
本研究结果表明,与脂质体和普通醇质体相比,
BA-SDC 修饰醇质体具有较小的粒径范围和较高的
包封率。进一步进行正交试验优化 SDC 修饰醇质体
的处方,发现乙醇体积分数过低将不利于对药物的
包封,乙醇体积分数增加,包封率也随之提高。但
当乙醇体积分数超过 35%时,包封率反而降低,可
能有部分磷脂溶解。
体外透皮实验中,由于 BA 不溶于水,必须选
择合适的接收液才能满足实验要求的漏槽状态,考
120
80
40
0累




/


cm
−2
)
BA-SDC 修饰醇质体
BA 普通醇质体
BA 脂质体
BA 10%异丙醇饱和溶液
0 2 4 6 8 10 12
t / h
300 nm
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 10 期 2014 年 5 月 ·1411·
虑到介质对皮肤的影响以及能更好的模拟药物在体
内的渗透条件,通过预试验选择 10%异丙醇溶液作
为接受介质。
醇质体与脂质体相比,由于乙醇的加入使得双
分子层膜具有良好的柔韧性和流动性,在经皮传递
过程中易于变形,因而更容易穿过皮肤屏障进入皮
肤深部甚至体循环,促进药物的经皮转运[13]。本研
究发现 BA 在醇质体系统 12 h 累计渗透量高于其脂
质体,能显著增强药物透皮效率,这与醇本身促透
作用有关,也与醇的加入形成的醇质体的粒径更小,
膜流动性更强等因素。且 BA 在 SDC 修饰醇质体系
统中累积渗透量、渗透速率明显高于普通醇质体,
原因可能有以下 2 个方面:由于 SDC 的存在使得所
制备的醇质体粒径较小,而且均匀;SDC 为透皮吸
收促进剂,在柔性脂质体中应用,可以增加脂质体
的变形能力,在醇质体中应用,也可增强醇质体的
变性能力,有利于提高 BA 的透皮速率。
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