全 文 ：·制剂与质量·
壳聚糖游离膜在不同溶出介质中的降解性能研究
曾 　敏1 ,谢兴亮1 ,杨 　明1 ,2 3 ,王 　森1 ,高亚男1 ,蒋巧梅1
(11 成都中医药大学药学院 ,四川 成都 　611137 ;21 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)
摘 　要 :目的 　通过对比壳聚糖游离膜在不同酶液中的降解性能 ,筛选适宜于壳聚糖包衣结肠定位制剂体外的溶
出介质。方法 　将壳聚糖制备成游离膜 ,以膜消化率、易碎性为评价指标 ,对其在复合果胶酶、进口果胶酶、胰酶、β2
葡萄糖苷酶、大鼠结肠内容物等中的降解进行考察 ,并采用电镜扫描技术对变异性较大的膜表面性状进行观察 ,最
终确定对壳聚糖降解最敏感酶液。结果 　大鼠结肠内容物、复合果胶酶、进口果胶酶对壳聚糖游离膜均有不同程
度的降解 ,其中大鼠结肠内容物降解性能最强 ,游离膜在该介质中 24 h 后成碎片 ,且膜表面最为粗糙 ;而游离膜对
β2葡萄糖苷酶和胰酶不敏感。结论 　通过游离膜降解试验 ,明确了壳聚糖的敏感酶类 ,为结肠定位制剂体外溶出介
质的选择提供了科学的依据。
关键词 :壳聚糖 ;游离膜 ;酶解 ;结肠定位
中图分类号 :R286102 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :025322670 (2009) 0721050203
Degradation property of chitosan free2f ilm in different dissolution media
ZEN G Min , XIE Xing2liang1 , YAN G Ming1 ,2 , WAN G Sen1 , GAO Ya2nan1 , J IAN G Qiao2mei1
(11 Pharmaceutical College , Chengdu University of Traditional Chinese Medicine , Chengdu 611137 , China ; 21 Key
Laboratory of Modern Preparation , J iangxi University of Traditional Chinese Medicine , Nanchang 330004 , China)
Abstract : Objective 　Through comparing t he degradation p roperty of chitosan f ree2film in different
dissolution media to screen dissolution media i n vi t ro suitable for colon2specific delivery formulation by chi2
to san2coating1 Methods 　Preparing t he chitosan into f ree2film and taking the digestibility and f ragmenta2
tion as indices , t he degradation of f ree2film in domestic compound pectinase , imported pectinase , pancrea2
tin ,β2gluco sidase , and rat colon content s were investigated1 Aslo by elect ron microscopic observation to
st udy film surface character on t he great degrees of variation and finally determine t he most sensitive en2
zyme solution1 Results 　Domestic compound pectinase , imported pectinase , and rat colon content s could
degrade chitosan f ree2film in different degrees , where t he rat colon content s was t he most in which t he
f ree2film could be degraded into small pieces after 24 h and t he surface was t he most roughening , while t he
f ree film was not sensitive in pancreatin andβ2glucosidase1 Conclusion 　By t he degradation experiment of
f ree2film , t he sensitive enzyme on chitosan could be made clear by st rong pertinency so as to p rovide t he
scientific basis for t he selection of dissolution media i n vi t ro on colon2specific delivery formulation1
Key words : chitosan ; f ree2film ; enzymatic hydrolysis ; colon2specific
　　近年来 ,结肠靶向给药系统的研究已成为药剂
研究的热点领域 ,形成了时滞型、p H 依赖型、酶触
发型以及压力依赖型等多种原理的释药系统 ,其中
时滞型、p H 依赖型研究较多 ,但由于消化道的 p H
值及转运时间受食物、性别、疾病等个体因素影响较
大 ,这两种释药系统释药性能并不稳定 ,结肠定位性
不理想。因此 ,基于结肠与上消化道菌群的巨大差
异而设计的菌群触发型口服结肠定位递送系统
( bacterially t riggered colon specific drug delivery
system ,BCDDS) 成为该领域的发展方向[1 ] 。壳聚
糖是一种天然氨基多糖 ,其分子中的糖苷键能被结
肠酶降解 ,是一种有发展前景的结肠制剂辅料。本
·0501· 中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 40 卷第 7 期 2009 年 7 月
3 收稿日期 :2008211226　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
基金项目 :国家科技支撑计划项目 (2006BA09B08214) ;四川省中医药管理局专项资助项目 (200615)
作者简介 :曾　敏 (1982 —) ,女 ,四川资阳人 ,中药制剂专业硕士研究生 ,2006 年毕业于湖北中医学院 ,研究方向为中药新制剂、新剂型、
新技术研究。Tel : 13880795021 　E2mail :minzeng2zeng @1631com3 通讯作者　杨　明　E2mail :yangmming16 @1261com
实验通过对壳聚糖游离膜在不同溶出介质的降解性
能进行考察 ,明确该材料的结肠定位性能 ,并最终确
定对壳聚糖降解最敏感酶液 ,为结肠定位制剂体外
溶出介质的选择提供科学的依据。
1 　试验材料
　　壳聚糖 ( Sigma ,脱乙酰度大于 85 %) ,进口果胶
酶 ( T2445 , > 40 U/ mg ,Sanland2chem International
Inc) ,复合果胶酶 (果胶酶活力单位 ≥7 ×104 U/ g ,
广东环凯微生物科技有限公司 ,批号 082047) ,β2葡
萄糖苷酶 ( Sigma , G4511250 U ,20～40 U/ mg) ,胰
酶 (淀粉酶 9 280 U/ g ,重庆奥力生物制药有限公
司) ,SD 大鼠 (250～280 g , ♂,成都中医药大学) ,
扫描电镜 ( AMRA Y—1000B U SA ) ,测厚仪 ( 0～
01001 mm ,浙江台州淑江精工量具有限公司) 。
2 　方法与结果
211 　壳聚糖游离膜的制备 :取壳聚糖 ,加体积分数
2 %冰醋酸溶液适量 ,搅拌使其完全溶解 ,加入壳聚
糖量 20 %的邻苯二甲酸二丁酯 ,以 2 % 冰醋酸溶液
稀释得质量浓度为 2 %的壳聚糖溶液 ,静置脱泡。
室温下量取 20 mL 壳聚糖溶液在 20 cm ×20 cm 的
洁净玻璃板上铸膜 ,自然干燥后 ,经 2 %NaO H 溶液
处理 2 h 后脱膜 ,蒸馏水洗至中性 ,自然干燥制得各
种厚度的壳聚糖的均质膜 ,放入样品袋备用。
212 　不同降解酶液的制备
21211 　复合果胶酶、进口果胶酶以及胰酶溶液的制
备 :参照《中国药典》2005 年版 ,配制一定量的 p H 716
的人工结肠液 ,并在结肠液中分别加入不同降解酶 ,
配制成浓度为≥350、700、1 400 U/ mL 的复合果胶酶
溶液 , > 200、> 400、> 800 U/ mL 的进口果胶酶溶液 ,
以及 464、4 640、9 280 U/ mL 的胰酶溶液。
21212 　β2葡萄糖苷酶溶液的制备 :精密称取一定量
β2葡萄糖苷酶 ,用 p H 510 磷酸盐缓冲液 ,配制成
818～1716 U/ mL 的β2葡萄糖苷酶溶液。
21213 　大鼠结肠内容物溶液的制备 :参照文献报
道[2 ] ,制备 SD 大鼠质量分数 30 %的盲肠内容物 ,不
断通入 CO2 ,调整 p H 值至 710 ,密封于玻璃瓶中 ,
于冰箱中保存备用。
213 　游离膜降解试验及结果 :选取平均膜厚约为
100μm 的壳聚糖游离膜 ,切成 3 cm ×1 cm 的小块 ,
精确称定质量 ,置于含有不同降解酶液的介质中 ,将
溶出杯置于水浴 37 ℃,搅拌 24 h 后 (大鼠结肠内容
物不断通入 CO2 )将膜取出用蒸馏水冲洗多次 ,并用
蒸馏水浸泡 24 h ,小心拭干 ,置于干燥器中干燥7 d ,
取出重新称定质量 ,并对易碎游离膜进行电镜观察 ,
计算膜消化度[膜消化度 = (初始膜质量 - 酶解24 h
后膜质量) / 初始膜质量 ×100 %]。消化率与易碎性
试验结果见表 1。
　　可以看出 ,壳聚糖游离膜在大鼠结肠内容物
表 1 　不同降解酶液对壳聚糖游离膜降解效果比较
Table 1 　Comparison of degradation of chitoosan free2f ilm by different enzymes
降解酶液　　 　　　酶活力 易碎性　　 消化率/ %
复合果胶酶 ≥350 U/ mL 不易碎 11 65
≥700 U/ mL 不易碎 61 48
≥1 400 U/ mL 易碎度高 191 89
进口果胶酶 > 200 U/ mL 不易碎 81 10
> 400 U/ mL 易碎度高 231 21
> 800 U/ mL 易碎度高 ,成碎片 消化较彻底 ,不能称量
胰酶 464 U/ mL 不易碎 无变化
4 640 U/ mL 不易碎 11 72
9 280 U/ mL 不易碎 51 31
β2葡萄糖苷酶 818～1716 U/ mL 不易碎 无变化
大鼠结肠内容物 30 % 　　　 易碎度高 ,成碎片 消化较彻底 ,不能称量
和 > 800 U/ mL 进口果胶酶中降解最为彻底 ,不能
称量 ;复合果胶酶液在一定浓度下可以对游离膜进
行降解 ,可能是因为含有很多脂肪蛋白酶 ,但是对膜
的敏感程度不如进口果胶酶 ;本实验条件下β2葡萄
糖苷酶对壳聚糖游离膜不敏感 ;胰酶在低浓度范围
内有对游离膜几乎没有降解的现象。
　　空白游离膜与变异性较大的游离膜的扫描电镜
结果见图 1。可以看出 ,壳聚糖游离膜在大鼠结肠
内容物降解后 ,膜表面最为粗糙 ,空洞最多而复合果
胶酶和进口果胶酶相比较 ,差别不大。
3 　讨论
　　壳聚糖用乙酸溶解后 ,使壳聚糖分子中的2N H2
转化成2N H +3 ,该阳离子与玻璃板上的 Si2O H 形成
氢键 ,从而使壳聚糖与玻璃板表面紧密均匀结合 ,膜
干燥后用 NaO H 溶液脱膜 ,碱水中的 O H2与2N H +3
作用使壳聚糖水溶性的2N H +3 转变成水不溶性
的2N H2 ,同时使壳聚糖与玻璃板结合力大大降低 ,
因而使壳聚糖可自行脱膜 ,获得平整均匀的壳聚糖
薄膜。
　　如何判断是否实现了结肠定位是结肠制剂研究
·1501·中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 40 卷第 7 期 2009 年 7 月
图 1 　空白游离膜( A) 、复合果胶酶( ≥1 400 U/ mL)降解游离膜( B) 、进口果胶酶( > 400 U/ mL)降解壳聚糖游离膜( C) 、
进口果胶酶( > 800 U/ mL)降解壳聚糖游离膜( D)和大鼠结肠内容物( 30 %)降解壳聚糖游离膜( E)的电镜图
Fig11 　Electronmicroscopicgraph of blank free2f ilm ( A) , degradation free2f ilm by domestic compound pectinase
( ≥1 400 U/ mL) ( B) , degradation free2f ilm by imported pectinase ( > 400 U/ mL) ( C) , degradation free2f ilm
by imported pectinase ( > 800 U/ mL) ( D) , and degradation free2f ilm by rat colon contents ( 30 %) ( E)
和评价中最关键的问题。由于不能模拟结肠中大量
细菌存在的生理环境 ,而不能准确地预测体内行为。
故应用改良方法以弥补传统方法的不足。有报道[ 3 ]
将动物盲肠内容物加入溶出介质中评价BCDDS。啮
齿类动物结肠菌群特征与人类相似 ,因此常用大鼠
盲肠内容物 ,由于盲肠处细菌的厌氧性 ,大鼠盲肠内
容物的收集、稀释以及溶出实验需在无氧环境下进
行 ,如通入二氧化碳或氮气 ,但批次间重现性差 ,因
此在选择大鼠时需注意种属和性别。另外为简化操
作 ,提高重现性 ,可从大鼠盲、结肠内容物中提取得
到含内容物降解酶 (胞内、胞外酶)的介质 ,如提取含
胞内外酶的上清液混合后作为含内容物降解酶的介
质使用。
　　壳聚糖在体内的生物降解主要是酶解过程 ,酶
法降解可特异性地、选择性地切断壳聚糖的β2(1 ,4)
糖苷键 ,这一观点已被许多学者所证实。有文献报
道[4 ] ,还有许多酶制剂 ,如葡萄糖酶、蛋白酶、脂酶、
纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶等 30 多种酶能有效
水解壳聚糖。因此 ,在壳聚糖结构及在相关文献报
道基础上 ,本实验选择β2葡萄糖苷酶、果胶酶、胰酶
作为降解介质与大鼠结肠内容物比较。
　　大量的报道β2葡萄糖苷酶对壳聚糖有特异性降
解能力 ,也有报道[ 5 ]β2葡萄糖苷酶对壳聚糖凝胶降
解作用不明显 ,虽然它模拟人体结肠菌种 ,但是作用
微弱。本实验配制活力为 818～1716 U / mL 的酶
液 ,结果显示对壳聚糖游离膜不敏感 ,可能是由于酶
液活力远远小于体内酶活力。再者 ,由于人体对水
等成分的重吸收 ,使结肠内容物呈半固体状 ,因而简
单的加酶法不能模拟结肠的流体学特性 ,并且β2葡
萄糖苷酶价格昂贵。因此用β2葡萄糖苷酶代替大鼠
结肠内容物进行制剂体外评价的方法有一定的局限。
　　菌群触发型口服结肠定位递送系统虽是研究热
点之一 ,但上市产品有限 ,同时 ,目前国内外也没有
统一的体外评价的实验方法。本实验对游离膜降解
性能考察的方法简单 ,条件一致性好 ,能有效减少试
验结果的偶然误差 ,通过该手段可初步筛选更好的
体外评价方法 ,对结肠靶向制剂的发展有着重要的
作用 ,但由于制备方法的差异 ,游离膜与实际包衣膜
可能存在一定的差异 ,为了更好得到制剂中的包衣
以及体外释放度参数 ,还需进行后期的相关性比较
和进一步研究。
参考文献 :
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·2501· 中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 40 卷第 7 期 2009 年 7 月