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Study on preparation process of artesunate polylactic acid microspheres

青蒿琥酯聚乳酸微球的制备工艺研究



全 文 :青蒿琥酯聚乳酸微球的制备工艺研究
潘旭旺1,王维2,方红英1,王福根1,蔡兆斌1
(1杭州市西溪医院 制剂室,浙江 杭州 310023;
2浙江省人民医院 药学部,浙江 杭州 310014)
[摘要] 该文研究了青蒿琥酯聚乳酸微球的制备工艺及体外释放行为,以制备一种适合肝动脉栓塞的青蒿琥酯给药方
式。以聚乳酸为材料,聚乙烯醇为乳化剂,采用O/W乳化溶剂挥发法制备青蒿琥酯聚乳酸微球,并对制备工艺进行优化。以
载药量、包封率、粒径为指标,对聚乳酸浓度、聚乙烯醇浓度、药载比、搅拌速度等进行单因素考察,通过正交试验,确定了最佳
工艺条件为聚乳酸质量分数90%,聚乙烯醇质量分数09%,药载比1∶2,搅拌速度1000r·min-1。并对最佳工艺进行了验
证,微球粒径为(1017±037)μm,载药量和包封率分别为(308±084)%,(536±062)%。研究表明该工艺合理,稳定性
好,为进一步研究奠定了基础。
[关键词] 青蒿琥酯;聚乳酸微球;制备工艺;正交设计;体外释放
[收稿日期] 20130522
[基金项目] 杭州市医疗科研及重点专科专病项目(20110733Q20)
[通信作者] 蔡兆斌,Tel:(0571)86481888,Email:czbys@si
nacn
[作者简介] 潘旭旺,主管中药师,硕士,主要从事药物新剂型、新
制剂研究,Tel/Fax:(0571)85463955,Email:pxuwang@163com
  青蒿琥酯(artesunate,ART)是从天然植物青蒿
中提取的一种含内过氧化基团的倍半萜内酯化合
物,具有化学结构独特、抗癌效果显著、不良反应小、
不易产生耐药性等优点,在肝癌治疗方面有显著作
用[13]。但 ART静脉注射后血药浓度下降很快,半
衰期短[45],使局部的药物浓度很快便不能达到理想
的有效治疗水平;并且因其给药剂量较大,被机体吸
收后在各组织器官分布广泛,影响了其临床应用。
因此研制ART缓释微球,将其作为制备长效制剂的
药物载体,以达到延长药物作用时间、降低毒副刺激
作用的目的,具有广泛的临床应用前景。
1 材料
Agilent高效液相色谱仪;UV2550型紫外可见
分光光度计(日本 SHIMADZU公司);OPTIKA显微
镜(意大利 DAD公司);XL30型扫描电子显微镜
(荷兰FEI公司);SHAB恒温震荡器;78HW1数显
恒温磁力搅拌器(杭州仪表电机有限公司);DZF
6050型真空干燥箱(上海精宏实验设备有限公司);
FA2004型分析天平(上海精科天平)。
青蒿琥酯(纯度980%,AladdinChemistryCo,
Ltd,批号49612);聚乳酸(PLA,山东医疗器械研究
所,相对分子质量为80000);聚乙烯醇(PVA,1788
型,醇解度870%~890%,AladdinChemistryCo,
Ltd,批号19599);透析袋(MD2514000,上海绿鸟
科技有限公司);其他试剂均为分析纯。
2 方法与结果
21 微球的制备方法
采用O/W乳化溶剂挥发法制备 ARTPLA微
球[6]。精密称取适量 ART和 PLA溶解于二氯甲烷
中,超声30s,将此溶液以固定速度滴入 PVA溶液
中,固定搅拌速度,在室温下连续搅拌数小时,待二
氯甲烷挥发完毕,将产品用蒸馏水洗涤3次,真空干
燥,得白色粉末状固体微球。
22 微球制备的影响因素考察
ARTPLA微球在形成过程中受乳化剂浓度、乳
化时间、搅拌速度、油水比例、药载比例以及 PLA浓
度等多种因素影响。根据陆荣等[6]的研究报道,确
定乳化时间为3h,油水相体积比为1∶10。
PVA过少时,油相难以在水相中均匀分散,导
致油水分层,影响了微球的形态。随着 PVA的增
加,油相在水相中分散乳化均匀,成球性良好,得到
的粒径也越小。但是,如果PVA浓度过高会导致微
球的洗涤困难(表1)。
  PLA浓度越大,微球的粒径越大,载药量和包封
率也随之增大,这可能是由于随着粒径的增大,比表
面积减小,包裹的药物不容易析出。但PLA浓度也不
宜过大,不然会发生黏连现象,反而不易成球(表2)。
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表1 乳化剂浓度对微球质量的影响
Table1 Efectoftheemulsifierdosageonmicrospheres′quality
No
PVA用量
/%
乳化
程度
微球粒径
/μm
成球
特性
1 05 油水分层 80~150少量微球形成且黏着
2 10 乳化均匀 60~90 成球性较好,无黏着现象
3 15 乳化均匀 20~50 成球性好,无黏着现象
表2 PLA用量对微球质量的影响
Table2 EfectofthePLAonmicrospheres′quality
No PLA用量/% 微球粒径/μm 载药量/% 包封率/%
1 5 652 264 445
2 10 1103 317 526
3 15 2304 373 636
  微球的载药量与投药量成正比,但当投药量增
加到一定量时,包封率反而下降,这可能是由于药物
的量超过了PLA的包裹量。当此比例过大时,成球
性也较差。可见,药载比例存在一个最适值。因此,
制备载药微球时要综合考虑载药量与包封率的平衡
(表3)。
表3 药载比例对微球质量的影响
Table3 Efectofthedrug/foundationmaterialratioonmicro
spheres′quality
No 药载比例 载药量/% 包封率/%
1 1∶1 568 468
2 1∶2 305 532
3 1∶4 213 379
  搅拌速度越快,微球粒径越小。在一定程度上
加快搅拌速度,有利于油相在水相中分散,形成均匀
的乳滴(表4)。
表4 搅拌速度对微球质量的影响
Table4 Efectofthestiringvelocityonmicrospheres′quality
No 搅拌速度/r·min-1微球粒径/μm 成球特性
1 500 60~360 粒径大小悬殊,黏着严重
2 1000 50~110 成球性好,无黏着现象
3 1500 30~70 成球性好,粒径较小
23 ARTPLA微球中ART含量的测定
231 色谱条件[7] AgilentZorbaxSBAqC18色谱
柱(46mm×250mm,5μm);流动相水乙腈(45∶
55,用稀醋酸调节 pH至 45),流速 10mL·
min-1;检测波长210nm;柱温25℃。
232 对照品溶液的配制 精密称取ART对照品
218mg,置10mL量瓶中,加乙腈溶解并稀释至刻
度,摇匀,即得。
233 供试品溶液的配制 称取供试品10mg,加
乙腈05mL,涡旋溶解并定容至 1mL,1万 r·
min-1离心10min,取上清液作为供试品溶液。
234 标准曲线的绘制 精密吸取对照品溶液2,
4,6,8,10,15,20μL进样,按上述色谱条件测定峰
面积,以峰面积(A)对进样量(m,μg)进行线性回
归,得回归方程 A=43183m-536,R2=09999,
线性范围436~436μg。
235 精密度和稳定性考察 精密吸取对照品溶
液4,8,15μL,连续进样测定 5次,考察日内精密
度,峰面积的 RSD均小于10%;冷藏,隔日连续测
定5次,考察日间精密度,峰面积的 RSD均小于
10%;将样品置于室温条件下,隔日连续测定5次,
考察稳定性,峰面积的 RSD均小于050%,表明该
法精密度和稳定性良好。
236 回收率的测定 精密吸取对照品溶液100,
400,750μL于1mL量瓶中,并分别加入10mg研
细的空白壳聚糖微球,分别加乙腈05mL,涡旋溶
解,再用乙腈定容至1mL,配成低、中、高3种浓度,
每个浓度平行配制3份。取样品适量,经045μm
微孔滤膜过滤,进样 20μL,HPLC测定 ART峰面
积,代入标准曲线求其含量,平均回收率98.77%,
RSD0.23%。
237 含量测定 取研细的微球粉末适量,加乙腈
05mL,涡旋溶解,再用乙腈定容至1mL,取适量用
045μm微孔滤膜过滤,20μL进样,HPLC测定
ART的峰面积,代入标准曲线方程,得样品含量。
24 正交实验优化工艺
在单因素考察的基础上,确定以上4个因素作
为考察对象,即PLA浓度(A)、PVA浓度(w/v,B),
药载比例(ART与 PLA的质量比,C),搅拌速度
(D),每个因素设3个水平,根据正交设计原理,取
L9(3
4)正交试验表进行试验(表5)。以微球的载药
量(S1),包封率(S2),粒径与 100的差值绝对值
(S3),多个指标的加权求和值S(S=S1+S2-S3)进
行综合评分,优选最佳工艺条件(表6)。影响微球
质量的主次顺序分别为药载比例(C)、搅拌速度
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(D)、PVA浓度(B)、PLA浓度(A),最佳制备工艺
为A3B3C2D2,即 PLA质量分数为90%,PVA质量
分数为09%,药载比为1∶2,搅拌速度为1000r·
min-1。
表5 青蒿琥酯聚乳酸微球制备工艺的正交试验因素水平
Table5 Factorsandlevelsoforthogonaltest
水平

PLA质量浓度
/g·mL-1

PVA质量浓度
/g·mL-1

药载比例

搅拌速度
/r·min-1
1 5 05 1∶1 750
2 7 07 1∶2 1000
3 9 09 1∶3 1250
表6 青蒿琥酯聚乳酸微球制备工艺的正交试验
Table6 Resultoforthogonaltest
No载药量/% 包封率/% 粒径与100的差距/μm 综合评分S
1 359 451 51 913
2 231 388 10 1076
3 235 372 15 854
4 322 546 6 1376
5 186 466 92 364
6 419 549 24 1382
7 219 564 34 1090
8 430 389 12 1151
9 324 580 24 1281
25 微球形态和粒径分布测定
将制备的微球于光学显微镜下观察形态,每批
测量并记录500个微球的直径,计算微球的平均粒
径、粒径分布和粒径的分散度。平均粒径 =

500
i=1
n1d1/∑
500
i=1
n1,式中 d1,d2……di为微球的粒径,
n1,n2……ni分别为具有粒径为 d1,d2……di的微球
的个数。分散度 =(D90-D10)/D50,式中,D10,D50,
D90分别指粒径累积分布图中10%,50%,90%处所
对应的粒径。ARTPLA微球的外观为白色疏松粉
末,加纯化水后为白色混悬液。在光学显微镜下观
察,微球形状圆整,分散性及流动性良好(图1)。在
扫描电镜下观察,含药微球表面光滑,表面未见有药
物黏附,释放后微球表面有微孔,这可能是微球内药
物由球内向外扩散的通道(图2)。微球的平均粒径
为1017μm,分散度为078,粒径分布在50~150
μm的微球占836%(图3)。
图1 ArtPLA微球的光镜图
Fig1 MicrophotographsofArtPLAmicrospheres
A释放前;B释放后。
图2 ArtPLA微球的扫描电镜图
Fig2 ScanningelectronmicrophotographsofArtPLAmicro
spheres
图3 ArtPLA微球的粒径分布图
Fig3 SizedistributionofArtPLAmicrospheres
26 验证性试验
取研细的微球粉末适量,加乙腈05mL,涡旋
溶解,再用乙腈定容至1mL,取适量用045μm微
孔滤膜过滤,20μL进样,HPLC测定 ART的峰面
积,代入标准曲线方程,得样品含量。由以下公式计
算载药量和包封率:载药量=(微球中ART的含量/
微球的质量)×100%,包封率 =(微球质量 ×载药
量/所投ART的总量)×100%,测得平均载药量为
308%,平均包封率为536%(表7),说明优化的制
备工艺稳定,重复性良好。
27 体外释放
271 检测波长的确定 加 NaOH预处理后,在
200~400nm对ART对照品磷酸盐缓冲液(PBS,含
乙醇28%)进行扫描,ART在289nm附近有最大吸
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  表7 青蒿琥酯聚乳酸微球制备工艺的验证试验
Table7 Resultsofverificationtest
No 粒径/% 载药量/% 包封率/%
1 10159 315 53
2 10098 304 538
3 10169 307 542
4 10207 304 544
5 10177 321 529
6 10183 298 534
收,而空白辅料在此无干扰吸收,因此将测定波长确
定为289nm。
272 标准曲线的绘制 精确称取 ART对照品
213mg,用无水乙醇1mL溶解后,用 PBS(含乙醇
28%)溶液稀释定容至1000mL,精密吸取05,1,
15,3,4,6,8mL至10mL量瓶,分别加1mol·L-1
的NaOH1mL,并用 PBS(含乙醇28%)溶液定容,
于(50±1)℃水浴保温45min,迅速冷却至室温,以
PBS(含乙醇28%)溶液为空白,在289nm测定吸收
度(A),ART溶液在1065~1704mg·L-1,吸收
度与浓度呈良好的线性关系,标准曲线方程为 A=
00051C+00093,R2=0999。
273 回收率测定 取 ART对照品适量,按标准
曲线样品制备方法,分别配置质量浓度约为213,
639,1278mg·L-1的ART溶液,各加入50mg空
白聚乳酸微球溶液,按标准曲线项下方法处理,测定
吸光度(A),按回归方程计算回收率和相对平均偏
差,回收率均大于98%,表明方法可行(表8)。
表8 ART的回收率
Table8 RecoveryrateofART
加入量/mg·L-1 测得值/mg·L-1 回收率/%平均回收率/% RSD/%
213 210±015 9859 9909 0.62
639 632±017 9890
1278 1275±023 9977
274 精密度考察 取 ART对照品适量,按标准
曲线样品制备方法,分别配置质量浓度约为213,
639,1278mg·L-1的 ART溶液,每隔2h测定紫
外吸光度,连续测定5次,得日内精密度的 RSD均
小于13%;连续测定5d,得日间精密度的 RSD均
小于14%。
275 释放度试验 由于中国药典还未收载专用
于微球体外释放度测定的方法,因此本试验中采用
目前应用较多的透析法[8]。精确称取按优选工艺
制备的ARTPLA微球100mg,装入预先处理好的透
析袋中,加入 PBS(含乙醇28%)溶液4mL,两端扎
紧,放入 PBS(含乙醇28%)溶液200mL的具塞玻
璃瓶中,于(37±05)℃水浴恒温振荡,60次/min,
定时取样 40mL,并补加新鲜同温释放介质 40
mL。取样后按252项下方法处理并测定吸收度,
根据标准曲线计算累计释放率(Q),以 Q对 t作图,
并进行方程拟合。同时精确称取 ART原料药 30
mg,按上述处理方法同法处理,比较其与 ARTPLA
微球释放的区别。ARTPLA微球在37℃的累积释
放曲线显示ART原料药4h内药物已基本释放完
全,而ARTPLA微球开始释放较快,存在较强的突
释效应,之后随着浅层药物释放完全和微球内药物含
量下降所致的势能降低使得微球以较为恒定的速度缓
慢释放药物,表明ARTPLA微球与ART原料药相比体
外释放具有明显的缓释作用(图4)。对ARTPLA微球
的累积释药率分别用零级动力学方程,一级动力学方
程,Higuchi方 程,RitgerPeppas,BakerLonsdale及
Weibul拟合,其释药规律符合一级动力学方程:ln
(100-Q)= -00553t+45176(R2=09835)。
图4 ARTPLA微球与ART原料药释放的比较
Fig4 ThecomparisonofthereleaseprofileofARTPLAmi
crospheresandARTdrugsubstance
3 讨论
本实验制备的微球拟用于肝动脉栓塞给药,微
球粒径不宜过大或过小,小于30μm有可能通过动
静脉吻合处进入静脉,而大于200μm则难以对末
梢动脉进行栓塞,往往形成侧枝循环,使肿瘤组织重
新获得血供得以继续生长,同时考虑到释药特性,故
将微球粒径确定在50~150μm,并使平均粒径接近
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100μm[910]。
为了改善ART的水溶性差的特点,进行体外释
放试验时在释放介质中加入一定比例的乙醇加以改
善。试验考察释放介质,选择含有28%乙醇的 PBS
溶液。
由于ART本身紫外吸收波长在近紫外区(210
nm左右),所以ART的测定比较困难。所以在做体
外释放时,先在碱性条件下水解,并于289nm处测
紫外吸收值。
以PLA为原料,选择PVA为乳化剂,采用O/W
乳化溶剂挥发法制得形态较好的 ARTPLA微球。
通过正交试验得出制备平均粒径约为100μm左右
ARTPLA微球的最佳工艺条件为:PLA质量分数为
90%,PVA质量分数为09%,药载比为1∶2,搅拌
速度为1000r·min-1。按照优化处方制备6批ART
PLA微球,平均粒径为1017μm,RSD037%,平均载
药量 308%,RSD084%,平均包封率 536%,RSD
062%。该制备工艺稳定,重复性良好。
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Studyonpreparationprocessofartesunatepolylacticacidmicrospheres
PANXuwang1,WANGWei2,FANGHongying1,WANGFugen1,CAIZhaobin1
(1PreparationRoomofHangzhouXixiHospital,Hangzhou310023,China;
2PharmaceuticalDepartment,ZhejiangProvincialPeople'sHospital,Hangzhou310014,China)
[Abstract] Thisstudyaimstoinvestigatethepreparationprocessandinvitroreleasebehaviorofartesunatepolylacticacidmi
crospheres,inordertoprepareanartesunatepolylacticacid(PLA)administrationmethodsuitableforhepaticarterialembolization
WithPLAasthematerialandpolyvinylalcohol(PVA)astheemulsifier,O/Wemulsion/solventevaporationmethodwasadoptedto
prepareartesunatepolylacticacidmicrospheres,andoptimizethepreparationprocessWithdrugloadingcapacity,encapsulationefi
ciencyandparticlesizeasindexes,asinglefactoranalysiswasmadeonPLAconcentration,PVAconcentration,drugloadingratioand
stiringvelocityThroughanorthogonalexperiment,theoptimalprocessingconditionsweredeterminedasfolows:PLAconcentration
was90%,PVAconcentrationwas09%,drugloadingratiowas1∶2andstiringvelocitywas1000r·min-1Accordingtotheveri
ficationoftheoptimalprocess,microspheresize,drugloadingandentrapmentrateofartesunatepolylacticacidmicrosphereswere
(1017±037)μm,(308±084)%,(536±062)%,respectivelyTheresultsshowedthattheoptimalprocesswassoreasona
bleandstablethatitcouldlayfoundationforfurtherstudies
[Keywords] artesunate;polylacticacidmicrosphere;preparationprocess;orthogonaldesign;releaseinvitro
doi:10.4268/cjcmm20132316
[责任编辑 曹阳阳]
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第38卷第23期
2013年12月
                             
Vol38,Issue 23
December,2013