全 文 :·制剂与炮制·
固体分散技术和包合技术对白头翁
总皂苷增溶作用研究
管咏梅1,张妮1,陈振华2,刘红宁1,朱卫丰1,陈丽华1,杨明1
(1江西中医学院 现代中药制剂教育部重点实验室,江西 南昌 330004;
2江西科技师范大学 药学院,江西 南昌 330013)
[摘要] 目的:考察固体分散技术及包合技术对白头翁总皂苷(白头翁总皂苷)溶出性能的影响并初步探讨其机制。方
法:采用熔融法制备白头翁总皂苷PEG4000固体分散体,用冷冻干燥法制备白头翁总皂苷羟丙基β环糊精(HPβCD)包合
物,通过IR,DSC,NMR鉴定固体分散体及包合物性质,并采用小杯法测定了固体分散体及包合物的溶出度。结果:IR,DSC,
NMR的结果表明形成了固体分散体及包合物;溶出度大小依次为包合物>固体分散体>原料药。结论:包合技术能显著提高
白头翁总皂苷的溶出性能,而固体分散技术对其增溶作用不明显。
[关键词] 白头翁总皂苷;固体分散体;包合物;溶出度
[收稿日期] 20130617
[基 金 项 目] 国 家 “重 大 新 药 创 制”科 技 重 大 专 项
(2013ZX09103002001);江西省落地计划项目(赣财教[2011]243
号);江西省卫生厅中医药科研课题(2012A152);江西省自然科学基
金项目(20122BAB215041);江西省卫生厅项目(2012A036)
[通信作者] 杨明,博士,教授,研究方向为中药新剂型与新技术,
Tel:(0791)87118658,Email:yangming16@126.com
[作者简介] 管咏梅,博士,Tel:(0791)87118614,Email:guan
gym2208@163.com
白头翁总皂苷为中药白头翁经提取、分离和纯
化得到的有效部位,药理试验证明其具有抗肿瘤、抗
溃疡等作用[12],具有良好的开发应用前景。该药物
在水中溶解度差[3],口服生物利用度较低。固体分
散技术和环糊精包合技术常用做药物的增溶方法,
用以提高药物的溶解性能,增加药物的生物利用
度[4],如茴三硫固体分散体、诺氟沙星磺丁基醚β
环糊精包合物等的研究[56],故本研究采用固体分散
技术和包合技术改善白头翁物理性能,以提高白头
翁总皂苷的溶出度,就两者对白头翁总皂苷的增溶
能力进行了比较,并初步探讨其增溶作用的机制。
1 材料
Vertex70型傅里叶红外光谱分析仪(德国
BRUKER);DiamondDSC型差示扫描热分析仪(美
国DerkinElmer公司);核磁共振仪(德国 BRUK
ER);HJ6磁力搅拌器(常州国华电器有限公司);
Agilent1200型高效液相色谱仪(美国安捷伦科技有
限公司);BS124S型分析天平(德国 Sartorius);
FREEZONE6L冷冻干燥机(美国 Labconco公司);
ZRS8G型智能溶出试验仪(天大天发科技有限公
司)。
聚乙二醇(PEG)4000(国药集团化学试剂有限
公司);白头翁总皂苷羟丙基β环糊精(HPβCD,
西安德立生物化工有限公司);白头翁总皂苷(中药
固体制剂制造技术国家工程研究中心);常春藤皂
苷元3OαL吡喃鼠李糖(1→2)[βD吡喃葡萄
糖(1→4)]L吡喃阿拉伯糖苷(B3)对照品(中药
固体制剂制造技术国家工程研究中心);氘代吡啶
(CAS:811983);甲醇为色谱纯;水为自制双蒸水;
其他试剂均为分析纯。
2 方法
21 固体分散体和包合物的制备
211 固体分散体的制备[7] 按照熔融法制备固
体分散体。精密称取一定量 PEG4000置于蒸发皿
中,80℃水浴加热至完全熔化,然后按白头翁总皂
苷粉末PEG40001∶2将白头翁总皂苷粉末加入其
中,不断搅拌,待完全熔融时,取出并立即置于冰水
浴中搅拌骤冷,在-20℃条件下冷冻2h后取出,于
真空干燥箱内干燥,成品研细,粉碎后过5号筛,即
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得到白头翁总皂苷PEG4000固体分散体。
212 包合物的制备 按白头翁总皂苷粉末白头
翁总皂苷粉末与HPβCD1∶2的比例,取白头翁总
皂苷粉末加无水乙醇,超声,使其溶解,60℃保温备
用。另取HPβCD,置于烧杯中,加双蒸水使溶解,
60℃、磁力搅拌下逐滴缓慢加入白头翁总皂苷乙醇
溶液,滴毕继续保温搅拌1h,冷却至室温,搅拌至剩
余液体约5mL,冷冻干燥,得白头翁总皂苷的HPβ
CD包合物。
22 固体分散体和包合物的表征
221 固体分散体红外光谱检测 取白头翁总皂
苷、PEG4000、物理混合物(白头翁PEG=1∶2)、固
体分散体适量,用KBr压片。测试条件为2mg样品
用800mgKBr制片,扫描范围400~4000cm-1。
222 包合物红外光谱检测 取白头翁总皂苷、
HPβCD、物理混合物(白头翁HPβCD1∶2)、包合
物适量,用KBr压片。测试条件同221。
223 固体分散体DSC检测[8] 分别检测白头翁
总皂苷、PEG4000、物理混合物(白头翁PEG1∶2)、
固体分散体的DSC曲线。工作条件:空铝钳锅为参
比池,另一空铝钳锅为样品池放入样品2mg左右,
升温温度为 10℃·min-1,扫描范围为 20~300
℃,N2流速为 20mL·min
-1。
224 包合物 DSC检测 分别检测白头翁总皂
苷、HPβCD、物理混合物(白头翁HPβCD1∶2)、
包合物的DSC曲线。工作条件同223。
225 固体分散体NMR检测 分别对白头翁总皂
苷、PEG4000、固体分散体进行1HNMR和13CNMR
测定。精密称取白头翁总皂苷10mg,PEG400010
mg,固体分散体30mg,溶解于氘代吡啶06mL中,
进行测试。1HNMR测试条件:实验控制温度24.85
℃,测试温度24.85℃,频率300MHz。13CNMR测
试条件为实验控制温度2005℃,测试温度20.05
℃,频率75MHz。
226 包合物NMR检测 分别对白头翁总皂苷、
HPβCD、包合物进行1HNMR和13CNMR测定。精
密称取白头翁总皂苷10mg,PEG400010mg,固体
分散体30mg,溶解于氘代吡啶06mL中,进行测
试。1HNMR和13CNMR测试条件同225。
23 固体分散体及包合物的含量和溶出度测定
231 色谱条件 HypersilODS2C18色谱柱(46
mm×250mm,5μm);流动相乙腈水(39∶61),流速
lmL·min-1;柱温30℃;检测波长203nm;进样量
20μL。
232 专属性试验 分别对白头翁总皂苷指标成
分常春藤皂苷元 3OαL吡喃鼠李糖(1→2)[β
D吡喃葡萄糖(1→4)]L吡喃阿拉伯糖苷对照品、
供试品溶液、空白溶剂进行液相检测,结果得到指标
成分出峰位置无溶剂干扰,峰形和分离度良好
(图1)。
1常春藤皂苷元3OαL吡喃鼠李糖(1→2)[βD吡喃葡萄糖
(1→4)]L吡喃阿拉伯糖苷。
图1 对照品(A)、供试品(B)和空白溶剂(C)的HPLC图
Fig1 HPLCchromatogramsofthereference(A),sample(B)
andthenegativecontrol(C)
233 标准曲线的制备 精密称取对照品约 20
mg,加入甲醇定容至100mL,作为储备液。精密吸
取该储备液025,10,20,40,80mL,分别用甲
醇定容至25mL。按上述色谱条件进样,记录。以
质量浓度(C)为纵坐标,峰面积(A)为横坐标,求得
回归方程A=40786C+97975,r=09997。曲线
在2~200mg·L-1线性良好。
234 精密度试验 取对照品溶液,按上述色谱条
件于同天测定3次并连续测定3d,计算日内精密度
和日间精密度,RSD分别为013%,042%。
235 回收率试验 精密量取已测定含量的溶出
样品1mL,精密加入等体积浓度相近的对照品溶
液,平行3份,按上述色谱条件测定,得到样品加样
回收率为9917%,RSD30%。
236 固体分散体中白头翁总皂苷含量的测定
精密称取固体分散体适量(约15mg)置50mL量瓶
中,加甲醇,超声溶解,定容,用022μm微孔滤膜
过滤,取续滤液进样测定,在205nm处测定吸收度,
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计算白头翁总皂苷质量分数为 3597%,RSD
065%。
237 包合物中白头翁总皂苷含量的测定 精密
称取包合物适量(约15mg)置50mL量瓶中,加甲
醇,超声溶解,定容,用022μm微孔滤膜过滤,取
续滤液进样测定,在205nm处测定吸光度,计算白
头翁总皂苷质量分数为3357%,RSD034%。
238 溶出度的测定 分别精密称取白头翁总皂
苷约20mg、包合物约60mg、固体分散体约60mg
各6份,参照2010年版《中国药典》二部附录XC第
3法(小杯法)测定,置于(37±05)℃恒温的双蒸
水200mL中,转速50r·min-1,药物接触溶出介质
起计时,分别于05,1,15,2h取样1mL,同时立即
补加等量新鲜溶出介质,取样的样品立即过滤,续滤
液HPLC分析,计算累积溶出度。
3 结果
31 固体分散体和包合物的红外检测
311 固体分散体 物理混合物在约3400,1640
cm-1分别呈现出白头翁总皂苷游离羟基和碳氧双
键的特征吸收峰,在约2900cm-1呈现出 PEG4000
的亚甲基伸缩振动特征吸收峰,整个图谱显示出白
头翁总皂苷和 PEG40002个图谱特征峰的叠加。
而在包合物的图谱中,白头翁总皂苷在约 3400,
1640cm-1处的特征峰消失,整体显示出 PEG4000
的红外吸收特征,以上分析说明白头翁总皂苷与
PEG4000形成了固体分散体。
312 包合物 物理混合物在约 3400,2930,
1100cm-1分别呈现出更加强烈的羟基、碳氧双键
和碳氧单键的特征吸收峰,分别都为白头翁总皂苷
和HPβCD的特征吸收峰,整个图谱显示出白头翁
总皂苷和HPβCD2个图谱特征峰的叠加。而在包
合物的图谱中,白头翁总皂苷在约 3400,2930,
1100cm-1处的特征峰较物理混合物有明显减小,
整体显示出HPβCD的红外吸收特征,以上分析说
明白头翁总皂苷已被HPβCD包合。
32 固体分散体和包合物的DSC检测
321 固体分散体 白头翁总皂苷在 26768,
27084℃处出现尖锐的吸热峰,为其熔融峰。PEG
4000在6518℃有明显的熔融峰。在物理混合物
的DSC图谱中,熔融的 PEG4000成为了白头翁总
皂苷的溶剂,使白头翁总皂苷的特征吸热峰消失。
而在包合物的 DSC图谱中,白头翁总皂苷在
26768,27084℃处的吸热峰几乎消失,与 PEG
4000的图谱接近一致,与药物的图谱有明显的差
异,以上分析说明白头翁总皂苷与PEG4000形成了
固体分散体(图2)。
a白头翁总皂苷;b物理混合物;c固体分散体;dPEG4000。
图2 固体分散体的DSC分析图
Fig2 TheDSCofthesoliddispersion
322 包合物 白头翁总皂苷在9201℃出现较
宽吸热峰,在26768,27084℃处有很强的吸热峰,
2805℃也有吸热峰,都为其熔融峰。在物理混合
物的DSC图谱中,白头翁总皂苷的吸热峰发生位
移。而在包合物的 DSC图谱中,白头翁总皂苷在
26768,27084℃处的吸热峰完全消失,与 HPβ
CD的图谱接近一致,与药物的图谱有明显的差异,
以上分析说明白头翁总皂苷与 HPβCD形成了包
合物(图3)。
a白头翁总皂苷;b物理混合物;c包合物;dHPβCD。
图3 包合物的DSC分析图
Fig3 TheDSCoftheinclusioncomplex
33 固体分散体和包合物的NMR检测
331 固体分散体 分别取白头翁总皂苷、PEG4000
[结构为HO(CH2CH2O)nH]和固体分散体,以氘代吡
啶为溶剂,扫描其1HNMR和13CNMR图谱。PEG
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4000中有质子发生了化学位移变化,形成固体分散
体后,化学位移增大,发生氢键缔合作用;从白头翁
总皂苷核磁共振结果中看出,白头翁总皂苷C28上的
碳核和3种糖上的碳核均发生了化学位移变化,由
此推测,白头翁总皂苷C28上的羧基和3种糖分子中
的羟基都与 PEG4000分子发生了氢键缔合作用
(图4,5,表1)。
A白头翁总皂苷;BPEG4000;C固体分散体(图5同)。
图4 固体分散体的1HNMR图
Fig4 The1HNMRofthesoliddispersion
图5 固体分散体的13CNMR图
Fig5 The13CNMRofthesoliddispersion
表1 固体分散体的NMR数据
Table1 TheNMRdataofthesoliddispersion
固体分散体 编号
自由分子
化学位移
固体分散体
化学位移
固体分散体后
化学位移改变量
PEG4000质子 4999 5003 0004
5053 5055 0002
5086 5085 -0001
5334 5330 -0004
白头翁总皂苷碳核 C28 18007 18152 145
glc5 7859 7992 133
glc3 7835 7835 0
glc4 7101 7101 0
glc6 6228 6678 45
rha4 7392 7503 111
rha2 7206 7385 179
ara3 7527 7719 192
332 包合物 分别取白头翁总皂苷、HPβCD和
包合物,以氘代吡啶为溶剂,扫描其1HNMR和13C
NMR图谱。HPβCD中2,3,5位上的氢化学位移
增大,其电子屏蔽作用减少,发生了氢键缔合作
用[9],而白头翁总皂苷中 C28位上的氢核未发生改
变,说明该位置上的羧基没有与 HPβCD发生氢键
缔合,由此,可以推断出可能是白头翁总皂苷结构中
的糖与HPβCD发生氢键缔合作用。白头翁总皂苷
C28的化学位移无变化,而糖上的碳核均发生了化学位
移的变化,结合1HNMR谱分析,确定白头翁总皂苷中
糖与HPβCD发生氢键缔合作用,而且ara中3位上
的羟基、rha中2,4位上的羟基和glc中3,4,6位上的
羟基与HPβCD发生缔合(图6,7,表2)。
A白头翁总皂苷;BHPβCD;C包合物(图7同)。
图6 包合物的1HNMR图
Fig6 1HNMRoftheinclusioncomplex
图7 包合物的13CNMR图
Fig7 13CNMRoftheinclusioncomplex
34 固体分散体中白头翁总皂苷含量测定
采用HPLC测定固体分散体中白头翁总皂苷含
量,结果得固体分散样品中白头翁总皂苷质量分数
为3597%,RSD065%。
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表2 包合物的NMR数据
Table2 TheNMRdataoftheinclusioncomplex
包合物 编号
自由分子
化学位移
包合物
化学位移
包合后化学位
移改变量
HPβCD质子 1 5538 5538 0
2 3921 3930 0009
3 4485 4489 0004
4 3704 3700 -0004
5 4247 4249 0002
6 4128 4122 -0006
白头翁总皂苷质子 28 5333 5333 0
白头翁碳核 C28 18007 18007 0
glc5 7859 7919 06
glc3 7835 7848 013
glc4 7101 7391 29
glc6 6228 6669 441
rha4 7392 7523 131
rha2 7206 7452 246
ara3 7527 7828 301
35 包合物中白头翁总皂苷含量测定
采用 HPLC测定包合物中白头翁总皂苷含量,
结果得包合物样品中白头翁总皂苷质量分数为
3357%,RSD034%。
36 溶出度测定
包合物溶出度较固体分散体和白头翁总皂苷
高,在1h即达到80%左右,固体分散体溶出度较白
头翁总皂苷高,但相差不大(图8)。溶出结果说明
包合技术能显著提高白头翁总皂苷的溶出度,而固
体分散技术对其增溶作用不明显。
图8 白头翁总皂苷、包合物和固体分散体的溶出度曲线
Fig8 ThedissolutioncurveofPulsatilaetotalsaponins,the
inclusioncomplexandsoliddispersion
4 讨论
本研究分别采用 IR,DSC,NMR对白头翁总皂
苷原料药、辅料、包合物、固体分散体、辅料与原料药
物理混合物进行测试,结果表明白头翁总皂苷分别
与HPβCD,PEG4000形成了稳定的包合物及固体
分散体。白头翁总皂苷与 HPβCD在形成包合物
时发生了氢键缔合作用,且为 ara,rha,glc中上的羟
基与 HPβCD发生缔合。白头翁总皂苷和 PEG
4000在形成固体分散体时也形成了氢键缔合作用,
可能为白头翁总皂苷 C28上的羧基和3种糖分子中
的羟基都与PEG4000分子发生了氢键缔合作用。
本试验中白头翁总皂苷系白头翁中药材醇提皂
苷混合物,无法采用等摩尔系数法测定主客体分子
比例,故采用连续递变法[10]测定最佳包合质量比
例。分别制备白头翁总皂苷与 HPβCD质量比分
别为15∶1,1∶1,1∶15,1∶2的系列包合物,分别测
定溶出度,结果得到白头翁总皂苷与 HPβCD质量
比为1∶2制备得到的包合物溶出度最大,故采用两
者比例为1∶2进行包合。
HPβCD作为一种新型药物辅料,具有毒性低、
水溶性高等特点[11]。其为截锥状空腔结构,具有高
包合性[12],白头翁总皂苷分子部分结构进入空腔
内,形成较为牢固的分子间氢键作用。而 PEG4000
为网状骨架结构,白头翁总皂苷分子较大,无法进入
网状骨架机构内,在制备成固体分散体后,形成的氢
键不牢固,因此其增容作用不明显,而制备成包合物
后,有较牢固的键力作用,能明显增大白头翁总皂苷
溶解度。
对白头翁总皂苷包合物和固体分散体进行溶出
度比较,结果显示包合物对白头翁总皂苷的增容效
果明显高于固体分散体。包合物能显著提高白头翁
总皂苷的溶解性能,有利于提高白头翁总皂苷在人
体的吸收和生物利用度,为白头翁总皂苷相关制剂
的研发奠定基础。
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technologyonPulsatilaetotalsaponins
GUANYongmei1,ZHANGNi1,CHENZhenhua2,LIUHongning1,ZHUWeifeng1,CHENLihua1,YANGMing1
(1KeyLaboratoryforModernPreparationofTraditionalChineseMedicine,MinistryofEducation,Nanchang330004,China;
2JiangxiScienceandTechnologyNormalUniversity,Nanchang330013,China)
[Abstract] Objective:Tostudytheefectofsoliddispersiontechnologyandinclusiontechnologyondissolutionperformanceof
Pulsatilaetotalsaponins,andpreliminarilyinvestigateitsmechanismMethod:ThesoliddispersionofPulsatilaetotalsaponinsPEG
4000waspreparedbythemeltingmethodTheinclusioncompoundofPulsatilaetotalsaponinshydroxypropylβcyclodextrin(HPβ
CD)waspreparedbythefreezedryingmethodThepropertiesofsoliddispersionandinclusioncompoundwereidentifiedbyusingIR,
DSCandNMRAndthedissolutionofsoliddispersionandinclusioncompoundwerealsodeterminedbythesmalglassmethodRe
sult:IR,DSCandNMRresultsshowedtheformationofsoliddispersionandinclusioncompoundIntermsofthedissolution,thein
clusioncompoundrankedfirst,whichwasfolowedbysoliddispersionandbulkpharmaceuticalchemicalsConclusion:Theinclusion
technologycouldsignificantlyincreasethedissolutionofPulsatilaetotalsaponins,whereasthesoliddispersionshowednonotablesolu
bilizationefect
[Keywords] Pulsatilaetotalsaponins;soliddispersion;inclusioncompound;dissolution
doi:10.4268/cjcmm20132314
[责任编辑 曹阳阳]
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