全 文 :不同酯化度果胶对苦豆子总碱水凝胶骨架片
体外释放的影响
赵文昌,邓虹珠,宋丽军,黄永恒,黄德浩,姚 晖
(南方医科大学 中医药学院,广东 广州 510515)
[摘要] 目的:制备苦豆子总碱水凝胶骨架结肠定位释放片,研究不同酯化度果胶对其释放行为的影响。方
法:采用湿法制粒压片法制备不同酯化度果胶骨架片,分别考察其在模拟胃液、肠液中6h释放情况,在此基础上采
用KolicoatMAE30DP包衣,分析其在模拟胃液、肠液、盲肠液介质中的释放行为。结果:不同酯化度果胶能够明显
影响其在模拟胃液、肠液中的释放。采用KolicoatMAE30DP包衣的低酯果胶配方 E能够使苦豆子总碱中槐定碱
结肠释放,近似零级释放模型,属骨架溶蚀释药机制。结论:肠溶包衣的低酯果胶骨架片靶向性强,能够使苦豆子
总碱定位释放,从而提高疗效。
[关键词] 低酯果胶;高酯果胶;苦豆子总碱;槐定碱;结肠定位释放
[中图分类号]R283 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)19218806
[收稿日期] 20080504
[基金项目] 广州市科技局科技攻关项目(2006Z3E50512)
[通讯作者] 邓虹珠,Tel:(020)62789106,Email:denghong
zhu@126.com
苦豆子总碱是豆科 Leguminosae槐属植物苦豆
子SophoraalopecuroidesL的干燥全草、根及种子经
一定工艺制备而得的提取物。味苦性寒,具有清热
解毒、消炎止痢、止痛之功效。主要有效成分为槐定
碱,苦参碱,氧化苦参碱,槐果碱,氧化槐果碱,槐胺
碱,莱曼碱,苦豆碱等[1]。药理研究表明苦豆子总
碱具有抗炎、免疫调节、抗肿瘤等作用,并通过直接
的方式而发挥抗炎作用[2]。本课题组前期研究表
明苦豆子总碱能有效治疗三硝基苯磺酸(TNB)/乙
醇致实验性结肠炎大鼠[34],并授权专利。为更好提
高苦豆子总碱治疗溃疡性结肠炎的疗效,使总碱富
集于病变部位———结肠,减少对非病变器官的毒副
作用,有必要制备成结肠定位释放片。
基于结肠内特异性的菌群酶和显著的菌群浓度
梯度变化原理而设计的菌触发型结肠定位系统
(bacterialytriggeredcolonspecificdrugdeliverysys
tem,BCDDS)具有靶向性强、定位准确的特点,是目
前口服结肠定位递送系统研究的热点之一[5]。BC
DDS主要以天然的多糖化合物如果胶、瓜儿胶、直
链淀粉、葡聚糖等骨架材料制备而成。其中果胶是
存在于植物细胞壁的水溶性大分子,能够被结肠内
特异的果胶酶降解,且对肠道黏膜有特异的保护作
用。不同酯化度(degreeofesterification,DE)果胶影
响其水溶性及形成凝胶的特性,低酯果胶(LDE<
50%)可与钙离子反应生成“鸡蛋盒”复合物而控制
药物释放,而高酯果胶(HDE>50%)水溶性差,在
酸、糖的存在下可交联,但与钙离子结合率下降[67]。
目前不同酯化度果胶对水凝胶骨架片体外释放的影
响研究较少,本实验以苦豆子总碱为模型药比较了
不同酯化度果胶对其释放的影响。
1 材料与仪器
HP-1100高效液相色谱仪(G1315A紫外可见
光二级管阵列检测器);超声波清洗器(昆山市超声
仪器有限公司);AB250D1/10万天平(美国 DEN
VER公司);RC-6溶出度测定仪(天津市国铭医药
设备有限公司);ZDY-8重型单冲压片机(上海远
东制药机械总厂);225型荸荠式糖衣机(山东潍坊
制药机械厂);YD-20片剂硬度测定仪,FT-2500
型脆碎度测定仪(天津市天大天发科技有限公司)。
槐定碱对照品(批号110784200303,中国药品
生物制品检定所);苦豆子总碱(批号20070212,含
槐定碱438%,宁夏盐池制药有限公司);AP102高
酯果胶DE54(批号061203,含DE52%~60%,山东
烟台安德利果胶有限公司);低酯果胶 DE9(批号
S34305,含DE6% ~12%,CO.LTD.OSAKA,JA
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PAN);氯化钙(广东台山化工厂),KolicoatMAE
30DP200mL(BASF化学公司广州杰辅有限公司)。
清洁级SD雄性大鼠250~300g(南方医科大
学动物实验中心提供,合格证号 SCXK(军)2002
009,2005A047)。
2 方法及结果
2.1 槐定碱含量测定
依据苦豆子总碱 WS10001(HD1391)2003标
准检测槐定碱含量并进行适当条件优化,Kromasil
1005C18色谱柱(46mm×250mm);以乙腈磷酸
水溶液(pH2)无水乙醇(80∶8∶10)为流动相,三乙
胺调 pH60;检测波长 205nm;流速 10mL·
min-1,柱温 30℃,外标法定量。①专属性试验:
HPLC色谱图。表明槐定碱出峰时间无干扰峰。②
线性关系的考察:精密量取槐定碱对照品贮备液
0025,0625,125,25,5,10mL,流动相定容至10
mL,共得6个浓度的对照品溶液。分别精密吸取20
μL,按上述色谱条件测定,标准曲线方程为 Y=
34605X+15521,r=1(002~83μg)。③精密
度试验:精密吸取对照品溶液5μL,连续进样5次,
RSD11%。④重复性试验:制备供试品溶液6份,
精密吸取10μL,RSD12%。⑤稳定性实验:精密
吸取同一供试品溶液5μL,分别于0,2,6,10,24h
测定,RSD12%,说明供试品溶液在24h内稳定。
⑥回收率试验:精密量取已知含量的苦豆子总碱
005g,分别加入一定量对照品贮备液,平均回收率
为986%,RSD14%。⑦供试品溶液制备:精密称
取苦豆子总碱01g,加流动相超声溶解,定容至25
mL,即为供试品溶液。⑧对照品溶液制备:槐定碱
对照品约10mg,精密称定,置25mL量瓶中,用上
述流动相溶解并稀释至刻度。
2.2 苦豆子总碱果胶骨架片的制备
2.2.1 预试验 依据苦豆子总碱的药效剂量及临
床拟用量确定每片含总碱100mg,辅料为果胶、氯
化钙,片重为350mg左右。①苦豆子总碱投料方
式:苦豆子总碱为褐色黏稠状浸膏,比较了总碱干
燥粉碎过筛工艺和用纯化水溶解总碱2种投料方
式。结果苦豆子总碱不易干燥,难于粉碎,因此确定
采用苦豆子总碱溶于黏合剂的方式投料。②黏合剂
用量确定:以处方量的200倍70g小试,逐渐加入
纯化水,快速混匀,制软材,直至软材成型,过16目
筛,确定黏合剂量为 38mL,以此量为基准适当调
整。③黏合剂的确定:以处方量的 200倍 70g小
试,分别用纯化水、20%可溶性淀粉浆、80%乙醇制
软材。20%可溶性淀粉浆制得软材黏性适中,成粒
较好。
2.2.2 制备工艺 将果胶、氯化钙快速过60目筛
2次,混匀。用20%可溶性淀粉浆溶解苦豆子总碱,
超声5min,以此作为粘合剂、润湿剂。取一定量的
黏合剂加入果胶、氯化钙预混合物中,搅拌制软材,
过22目筛,湿颗粒于50℃干燥4h,加05%硬脂
酸镁润滑,9mm浅凹冲压片,处方组成及片物理性
状见表1,2。
表1 不同处方组成的果胶骨架片 mg
配方
苦豆子
总碱
高酯
果胶
低酯
果胶
CaCl2
A 100 125 - 125
B 100 150 - 100
C 100 175 - 75
D 100 - 125 125
E 100 - 150 100
F 100 - 175 75
表2 果胶骨架片的物理性状分析
骨架片
配方a
堆密度/g·mL-1
VB VT
Car′s指数
(I)/%
休止角/°
(n=3)
颗粒粒径分布/%
20目 20~40目 40~60目
硬度/kg
(n=20)
脆碎度
(n=3)
A 048 056 143 28 52 363 404 37 071
B 049 055 140 25 57 332 381 41 086
C 050 055 90 28 93 387 392 45 079
D 051 055 89 31 153 333 353 46 077
E 050 054 107 34 142 342 375 48 086
F 051 054 105 30 163 383 332 53 092
比较了不同配方果胶骨架片颗粒堆密度、Cars'
系数(I)、休止角和粒径分布(筛分法)等颗粒特性。
Cars'系数(I)用下式表示:I=[1-VBVT
]
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其中VB,VT分别是样品质量与体积的比值,对
骨架片而,颗粒I应小于15%。
制粒过程中黏合剂、辅料配比合适,软材成粒较
好。高酯果胶、低酯果胶制得颗粒质脆,压片前不需
整粒,I最高为143%,粒径分布合理,表明颗粒具
有较好的成粒性、流动性、可压性。所压片硬度、脆
碎度符合要求。
2.3 释放度试验
按《中国药典》2005年版二部释放度测定法第
一法,采用溶出度测定法第三法的装置(小杯小桨
法)。溶出介质为200mL,转速为50r·min-1,温
度(37±05)℃,上述制剂分别放入模拟人工胃液
(01mol·L-1盐酸溶液)2h、人工肠液(pH68的
磷酸钠缓冲液介质)4h,分别于 30,60,120,180,
240,300,360min取样。取样量为1mL,用045μm
微孔滤膜过滤,同时补充等量等温相应的新鲜溶出
介质。重点考察果胶骨架片360min内槐定碱的释
放行为(生理状态胃排空时间2h,小肠排空时间为
3~4h),确定果胶骨架片在进入结肠前的释放率。
2.3.1 高酯果胶对药物的释放影响 采用不同比
例的高酯果胶对槐定碱的释放见图1。从图1可以
看出,处方 A,B,C槐定碱累积释放度分别为
581%,538%,526%。随着高酯果胶质量比升
高,可减少药物释放,其在 6h的释放速率分别为
01482,01325,01436(r分别为 09873,
09883,09844)。
图1 不同比例高酯果胶配方对槐定碱释放的影响
2.3.2 低酯果胶对药物的释放影响 采用不同比
例的低酯果胶对槐定碱的释放见图 2。从图 2可
见,处方D,E,F槐定碱累积释放度分别为416%,
423%,518%,随着低酯果胶、氯化钙质量比变化,
可明显减少药物释放,其在6h的释放速率分别为
01136,01152,01362(r分别为 09992,
09963,0996)。低酯果胶能够形成一定强度凝胶
延缓槐定碱释放,处方 D,E在释放方面无明显差
异,说明果胶、氯化钙质量比从125∶125到150∶100
对释放无较大影响,但其质量比为175∶75时释放明
显提高,说明氯化钙用量与槐定碱释放呈负相关。
其释放速率较高酯果胶明显降低。
图2 不同比例低酯果胶配方对槐定碱释放的影响
2.4 包衣后释放行为分析
2.4.1 果胶骨架片KolicoatMAE30DP包衣工艺 根
据上述果胶骨架片释放情况以及软材成粒、压片情
况,确定处方E为优选配方。为延迟其槐定碱的释
放,控制果胶在交联形成凝胶时的溶胀性和水溶性,
对处方E进行包衣。采用由甲基丙烯酸丙烯酸乙
酯(1∶1)共聚物 KolicoatMAE30DP30%水分散液
体包衣,设定包衣有效增重为3%。
2.4.2 释放行为分析 大鼠盲肠内容物溶液的制
备:取15只清洁级 SD雄性大鼠,体重250~300g,
正常饮食,在试验前5d开始每天饮用1%果胶水溶
液,诱导大鼠结肠果胶酶的产生。试验前30min将
大鼠脱臼处死,迅速打开腹腔取出盲肠,结扎两端,
剪下后用减重法将内容物称重,并将内容物混悬于
pH70的磷酸钠缓冲液中,配制为4%盲肠内容物
溶液,介质中通入 CO2形成均匀的小气泡以制造无
氧环境[8]。
苦豆子总碱果胶骨架片在含大鼠盲肠内容物的
人工结肠液中的溶出 :按《中国药典》2005年版二
部释放度测定法第一法,采用溶出度测定法第三法
的装置(小杯小桨法),转速 50r·min-1,温度
(37±05)℃,上述制剂分别放入模拟人工胃液
(01mol·L-1盐酸溶液)2h、人工肠液(pH68的
磷酸钠缓冲液介质)4h和4%大鼠盲肠内容物 pH
70的磷酸钠缓冲液溶液200mL介质中,介质中通
入CO2,溶出时间直至药片全部溶解。分别于1,2,
4,6,8,10,11,12h取样,每次取样1mL,补加1mL
相应的新鲜等温介质,用020μm微孔滤膜滤过,
依上法测定槐定碱的量,计算累积释放率。结果见
图3。
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图3 Kolicoat包衣片在模拟人工胃液、肠液和
盲肠液的释放曲线
从图3可以看出,果胶骨架片经包衣后在12h
内完全溶解。槐定碱在人工胃液2h不释放,在人
工小肠液4h释放仅为154%,大大延迟了槐定碱
的释放。在模拟人工结肠液中释放速率明显加快,
表明结肠液中果胶酶能够对果胶、果胶钙降解。包
衣后有较好的迟释效应,能将约85%以上的药物递
送至结肠。
将溶出结果用以下数学模型进行拟合,以寻找
药物释放的最佳模型[911]:
0级方程:Q=k0t (1)
1级方程:ln(100-
Mt
Mf
)=-kt (2)
Higuchi方程:Q=kHt
1/2 (3)
KorsmeyerPeppas方程:
Mt
Mf
=ktn (4)
上式中,Q为累积释放率,t为取样时间,k为释
药常数。采用零级释放模型、一级释放模型、Higu
chi方程拟合相关系数分别为 09382,07548,
08655,近似零级释放。
为进一步研究药物从骨架中释放机制,采用
KorsmeyerPeppasequation[1113]进行数学模型拟合,
方程中
Mt
Mf
为药物在一时刻的累积释放分数(以%表
示);t为释放时间;k为释放常数,随不同药物或不
同处方以及不同释放条件而变化,该常数大小是表
征释放速率大小的重要参数;n为释放参数,是Pep
pas方程中表征释放机制的特征参数,与制剂骨架
的形状有关。KorsmeyerPeppasequation认为:当
045<n<089时,药物释放机制为非Fick扩散(即
药物扩散和骨架溶蚀协同作用);当 n<045时,为
Fick扩散;当 n>089时,为骨架溶蚀机制。用
KorsmeyerPeppasequation分析其释药机制 n=
21247(r=09431),为骨架溶蚀释药见表3。
3 讨论
本制剂基于菌触发和依赖 pH降解的 Kolicoat
表3 处方E包衣片的释放行为的数学模型拟合
包衣片 拟合方程 r
0级方程 y=99607x-23268 09383
1级方程 y=-03169x+55687 07548
Higuchi方程 y=43756x-63427 08655
KorsmeyerPeppas方程 y=21247x-07113 09431
MAE30DP肠溶包衣原理设计结肠靶向,依据胃肠
pH、菌群变化以及生理排空时间评价其释放,从不
同方面全面研究了苦豆子总碱果胶骨架片在模拟人
体消化道液中的释放行为,表明该制剂能够达到结
肠定位释放的目的。
果胶在水中的溶解度与其半乳糖醛酸的聚合
度、甲酯的数量和分布有关。同时,溶液的pH、温度
和离子强度对果胶的溶解速度也有很大的影响。低
酯果胶在钙离子参与下,2个果胶分子链间的羧基
通过钙桥实现离子连接以及氢键的共同作用而产生
凝胶。高酯果胶在糖和酸影响下,氢键和部分甲酯
基团相互作用,果胶分子立体3D结构交联形成凝
胶。本实验比较了不同酯化度果胶骨架片中槐定碱
的释放度,高酯果胶在模拟胃液、肠液介质中交联时
形成凝胶强度低而溶蚀较大,同时苦豆子总碱有一
定的水溶性,不能有效延缓释放。低酯果胶在钙离
子作用下形成所谓致密“蛋壳结构”(eggstructure),
阻止释放介质中的水分子渗透到骨架中,在胃、肠生
理排空时间内最低释放量为41%[14]。
采用KolicoatMAE30DP包衣液能阻止药物在
胃的释放,减少肠道释药,当包衣片在含大鼠盲肠内
容物的人工结肠液介质中,果胶酶选择性降解壳层
结构,使骨架中的大部分药物定位释放,保证了该制
剂靶向性更强。本制剂运用膜包衣、凝胶骨架技术
与生物粘附技术制备苦豆子总碱结肠定位片,克服
了最初药物通过凝胶层扩散的弊端,较单纯应用果
胶骨架技术有一定优势。
果胶骨架包衣片释药是一复杂的扩散、溶蚀过
程,运用数学模型如零级释放模型、一级释放模型、
Higuchi方程拟合尚不能较好表征其释药过程,其释
药过程受多种因素如:包衣膜的溶解、果胶酶解、果
胶水化、溶胀、溶蚀以及苦豆子总碱性质等影响。
KorsmeyerPeppasequation分析其释药机制为依赖
果胶酶的骨架溶蚀释药[13,15]。其释药过程的溶胀
态相变化、溶蚀率、持水量有待进一步研究。
氯化钙有一定的引湿性,干燥后颗粒、片应密闭
储存。颗粒烘干温度应低于60℃,否则易熔化,压
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片时应控制环境相对湿度≤50%,该工艺制得颗粒
具有较好的流动性、可压性,工艺合理,适合中试、放
大生产。
[致谢] 本实验得到了南方医科大学中医药学院省重
点实验室中药新药制剂中心和谭晓梅研究员、罗佳波教授的
帮助、指导,以及BASF化学公司提供包衣液。
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totalalkaloidsofSophoraalopecuroides
ZHAOWenchang,DENGHongzhu,SONGLijun,HUANGYongheng,HUANGDehao,YANHui
(SchoolofTraditionalChineseMedicine,SouthernMedicalUniversity,Guangzhou510515,China)
[Abstract] Objevtive:TopreparecolontargetingtabletsoftotalalkaloidsofSophoraalopecuroidesandevaluatetheefectof
pectinsofdiferentdegreeofesterification(DE)onsophoridinereleaseprofilesinvitro.Method:Wetgranulationtechniquewasem
ployedtopreparepetinbasedmatrixtablets,thentabletswerecoatedtheoptimalformulationwithKolicoatMAE30DPbasedonthe
optimalformulationandanalysedtheirrelease.Result:CoatedformulationEcouldtargettotalalkaloidsofSalopecuroidestocolon
andvariousDEofpectinexerteddiferentefectsonsophoridinerelease.ThereleaseoflowDEpectinbasedmatrixtabletscoatingwith
KolicoatMAE30DPapproximatedlyfitedzereordereqution,whichwaserosiondepended.Conclusion:LowDEpectinbasedma
trixtabletcoatingwithKolicoatMAE30DPcandeliversophoridinetocolon,henceimprovetheefectivenessofsophoridine.
[Keywords] lowDEpectin;highDEpectin;totalalkaloidsofSophoraalopecuroides;sophoridine;colonspecificdrug
delivery
[责任编辑 鲍 雷]
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