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Preparation of schizonepetin polylactic—CO—glycolic acid nanoparticles and its stability

荆芥内酯聚乳酸乙醇酸纳米粒的制备及其稳定性研究



全 文 :中草喃ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第12期2007年12月·1799·
·制剂与质量·
荆芥内酯聚乳酸乙醇酸纳米粒的制备及其稳定性研究
孙娥1,丁安伟,张丽2
(1.江苏省中医药研究院江苏省现代中药制剂工程技术研究中心,江苏南京210028;
2.南京中医药大学药学院,江苏南京210046)
摘要:目的制备荆芥内酯聚乳酸乙醇酸纳米粒,并优化其制备工艺。方法以粒径、分散度、包封率和载药量为
指标,对溶剂挥发法、溶剂扩散法和溶剂一非溶剂法制备荆芥内酯纳米粒进行比较。在单因素考察基础上,采用正交
设计法对纳米粒的处方和溶剂一非溶剂法制备工艺进行优化,并考察了4℃和25℃条件下纳米粒溶液的稳定性。
结果溶剂一非溶剂法制备的荆芥内酯纳米粒形态圆整,大小均匀,平均粒径(80.3士1.75)nm,分散度0.0144±
0。00625,包封率可达52.53%±0。97%,载药量27。56%±0。91%,显著傀于溶剂挥发法和溶剂扩散法,且具有良
好的稳定性。结论溶剂一非溶剂法制备荆芥内酯纳米粒具有工艺简便,粒径和分散度小,包封率和载药量高,重复
性好,质量稳定的优点。

关键词:荆芥内酯聚乳酸乙醇酸纳米粒;溶剂一非溶剂法;正交设计;稳定性试验
中图分类号:R283.6;R286.02文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2007)12—1799一05
Preparationofschizonepetinpolylactic—CO—glycolicacidnanoparticlesanditstability
SUNE1,DINGAn—wei2,ZHANGLi2
(1.JiangsuProvincalA ademyofChineseMedicine,JiangsuEngineeringResearchCenterfoPharmaceutical
Preparation,Nanjing210028,China;2.CollegeofPharmacy,NanjingUniversityofTraditional
ChineseMedicine,Nanjing210046,China)
Abstract:ObjectiveTostudyschizonepetinpolylactic-co—glycolicacidnan particles(ST—PLGA—NP)
andoptimizeitsformulation.MethodsST—PLGA—NPwaspreparedbycomparingw thsolventvapora—
tionmethod,solventdiffusionmethod,andsolvent—nonsolventmethodthroughtakingparticlediameter,
dispersity,encapsulationr tioandoadi gdoseasindexes.Theorthogonaldesignwasusedforseeking
theoptimumfor ulationndpreparingtechnicsinsolvent—nonsolventmethodbasedonsinglefactortests.
ThestabilityofST—PLGA—NP,whichwasobtainedwithoptimumformulation,wasobservedt4℃and
25℃.ResultsThehapeofST—PLGA—NPwithsolvent—nonsolvent。methodwasroundness,sizewas
well—distributed,themeandiam terwas(80.3±1.75)nm,thedispersxtywas0.014土0.00625,theen—
capsulationratiowast/pto52.53%士O.97%‘,theSTloadingthenanoparticleswas27.56%±0.91%,
whichwereremarkablyhigherthanothertWOmethods,andits tabilitywasgood.ConclusionThesol—
vent—nonsolventmethodusedforpreparingST—PLGA—NPhastheadvantagesofsimpletechnicS,smalldi—
ameterandispersity,higherencapsulationr ioandloadingdose,andgoodrepeatabilityandstability.
Keywords:schizonepetinpolylact c—CO—glycolicacidnanoparticles(ST—PLGA—NP);solvent—nonsol—
ventmethod;orthogonaldesign;stabilitytest
荆芥内酯(schizonepetin,ST)是从荆芥
SchizonepetatenuifoliaBr q.中提取分离得到的单
体化合物,具有很强的抗病毒活性和明显的解热、镇
痛、抗过敏作用[1]。ST的溶解度小,采用常规制剂方
法很难解决其因溶解性差而导致的制剂生物利用度
低的问题。因此拟以聚乳酸乙醇酸(polylactic—CO—
glycolicacid,PLGA)为载体材料,采用溶剂一非溶剂
法制备荆芥内酯聚乳酸乙醇酸纳米粒
(schizonepetinpolylaCtic—-CO--glycolicacidnanopar——
ticles,ST—PLGA—NP)。本实验在单因素试验考察
的基础上,采用正交设计法对ST—PLGA—NP的处
方和制备工艺进行优化,观察了荆芥内酯纳米粒
收穑日期:2007—02—08
基金项目:江苏省高校自然科学研究计划资助项目(02KJA360001);江苏省研究生创新工程资助项目(xm04—76)
作者简介:孙娥(1982一),女,研究实习员,硕士,主要从事药物新剂型研究。E—mail:sune0825@yahoo.eom.all
*通讯作者丁安伟
万方数据
·1800· 中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第12期2007年12月
(schizonepetinnanoparticles,ST—NP)的形态、大小2方法与结果
和粒径分布,优选出ST—NP的最佳制备工艺,并考 2.1 ST—NP的制备
察了按最佳工艺制备的ST—PLGA—NP在不同温度2.1.1 溶剂挥发法[2]:精密称取10mgST和50
条件下的稳定性,从而解决其溶解性差的问题,提高 mgPLGA溶于适量二氯甲烷溶剂中,加入一定体
ST的生物利用度,更好地发挥药物的疗效。 积1%泊洛沙姆溶液,冰浴超声乳化2min后,减压
1仪器与材料 蒸发除去二氯甲烷,1%泊洛沙姆溶液定容于50mL
ShimadzuAY220电子分析天平(日本岛津公量瓶中,得到ST—NP的乳白色混悬液。
司);JY92一Ⅱ超声波细胞粉碎仪(宁波新芝生物科2.1.2溶剂扩散法[31:精密称取10mgST和50
技股份有限公司);JJ一1精密增力电动搅拌器(常mgPLGA溶于适量丙酮中,再向其中滴加适量无
州国华电器有限公司);55P一7型低温超速离心机水乙醇,构成有机相。机械搅拌下,将此有机相缓慢
(日本日立公司);Zetastzer--3000HSA激光粒度分滴加到1%泊洛沙姆水相中,继续搅拌5min后,减
析仪(英国Malvern公司);Hitachi--6000型透射电压蒸发除去混合溶剂丙酮和无水乙醇,1%泊洛沙姆
镜(日本日立公司);Bio~Tek高效液相色谱仪(美溶液定容于50mL量瓶中,得到泛蓝色乳光的ST一
国Bio—Tek公司);UV--2401PC型紫外分光光度NP胶体溶液。 ‘
计(日本岛津公司);DZF--6050型真空干燥箱(3z2.1.3 溶剂一非溶剂法‘引:精密称取10mgST和
海精密实验设备有限公司)。 50mgPLGA溶于适量丙酮中,构成有机相。配制
ST(自制,采用HPLC主成分自身对照法测定1%泊洛沙姆溶液,构成水相。将有机相用针头缓慢
质量分数为99.69%);PLGA(自制,PLGA50/50,匀速注入以一定速度搅拌的水相中,继续搅拌一段
Mw一100 0);?白洛沙姆(F一68,Mw一8658,南京威 时间后,减压蒸发除去丙酮。将溶液置于50mL量
尔化工有限公司);二氯甲烷、无水乙醇、丙酮为分析 瓶中,加水相至刻度,制得ST—NP的浅蓝色半透明
纯,甲醇为色谱纯。 胶体溶液。结果见表1。
表1 3种制备方法的比较咖=3)
Table1 Comparlsonofthreepreparationmethods(露=3)
制备方法 粒径/nm 分散度 包封率/% 载药量/%
溶剂扩散法 25瞳4士I.77 o.0741士o.00634 、23.66d=0.35 4.52+o.44
整型:!}整型鲞 !!!:!圭!:!! ..!:!!!:!圭!:!!!!! !!:!!圭!:!! !:!!圭!:!1
2.2 ST—NP的表征
2.2.1外观形态观察:取ST—NP胶体溶液适量,加
蒸馏水(o.22弘m滤过)适量稀释,用质量浓度为
1.5%磷钨酸负染色,滴于镀膜的电镜铜网上,晾干
后,置于透射电镜下观察,拍照,观察纳米粒的外观
形态。
2.2.2粒径大小和分布测定:取适量ST—NP的胶
体溶液倒入比色皿中,调整激光入射角度为90。,置
于粒度分析仪上测定其平均粒径、分散度和粒度
分布。
2.3包封率和载药量的测定
2.3.1色谱条件:色谱柱:江苏汉邦LichrospherC18
(200mm×4.6mm,5弘m);柱温:30℃;流动相:甲
醇-水(60:40);体积流量:1mL/min;检测波长:
220nm。色谱图见图1。
2.3.2标准曲线的制备:取ST对照品5mg,精密
称定,置25mL量瓶中,加蒸馏水至刻度,得0.2012
mg/mL对照品储备液。分别精密量取0.1、0.5、
0 1.8 3.6 5.4 7.2
t}nfin
*一荆芥内醇
*一schizonepetin
图1荆芥内酯对照品(A)和荆芥内醵聚乳酸乙醇酸
纳米粒(B)的HPLC图谱
Fig.1HPLCChromatogramofsehizonepetinreference
substance(A)andschizo epetinpolylaerie-co—
glycolicacidnanoparticles(B)
1.o、1.5、2.0mL于10mL量瓶中,加蒸馏水至刻
度,分别进样10弘L,记录峰面积。以峰面积为纵坐
标,质量浓度为横坐标绘制标准曲线,计算得回归方
万方数据
中草喃ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第12期2007年12月·1801·
程A一10400917C一6604.09,r=0.9999,表明
ST在0.02012~0.4024弘g与峰面积具有良好的
线性关系。
2.3.3供试品溶液的制备:将制得的ST—NP溶液
用低温超速离心机40000r/rain离心30min,静置
后分别收集上清液和沉淀。从上清液中精密量取1
mL置10mL量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,即得供
试品溶液。将收集到的沉淀物,用蒸馏水适量洗涤3
次,放人真空干燥箱中低温干燥,待干后称定质量,
记为Ⅳ,用于计算载药量。
2.3.4精密度试验:精密吸取0.0201 mg/mL
ST对照品溶液10肛L,重复进样6次,记录峰面积,
计算。结果其RSD为1.28%。
2.3,5稳定性试验:取同一供试品溶液,分别于0、
2、4、6、8、10、12h进样10弘L,记录ST峰面积,计算
其RSD为1.69%,表明供试品溶液在12h内稳定。
2.3.6重现性试验:取同一批样品,平行处理6份,
制备供试品溶液,分别进样10pL,记录ST峰面积,
计算得其RSD为2.13%。
2.3.7回收率试验:取同一批供试品溶液0.5mL
于10mL量瓶中,平行6份,2份1组,各组分别加
入0.02012mg/mLST对照品溶液1.1、1.4、1.7
mL,加蒸馏水至刻度,制备供试品溶液,进样lo
ttL,记录峰面积,计算得ST平均回收率为
95.95%,RSD为2.18%。
2.3.8包封率和载药量的计算[5]:将HPLC测得
的供试品溶液ST蜂面积代入标准曲线方程,得到
上清液中ST的质量浓度,计算包封率和载药量。
包封率一(ST投药量一上清液中ST量)/ST投药量×
100%
载药量=(ST投药量一上清液中ST量)/Ⅳ×100%
2,4单因素的考察:将乳化剂泊洛沙姆的浓度、
PLGA用量、ST用量、油相丙翻用量、水相用量、搅
拌速度、搅拌时间、注射速度、注射孔径分别固定在
1%、50mg、10mg、8mL、50mL、1000r/rain、30
rain、30滴/min、74,只改变其中某一个条件进行考
察。泊洛沙姆浓度分别考察0.1%、0.5%、1.0%、
2.5%、5.o%5种浓度;PLGA用量考察25、50、
100、150、200mg5种用量;ST用量考察5、10、15、
20mg4种用量;丙酮用量考察5、8、10、15、20mL5
种体积;水相用量考察20、40、50、60、80mL5种体
积;搅拌速度考察500、1000、2000r/rain3档转
速;搅拌时间考察10、30、60min;注射速度考察15、
30、60滴/rain3档;注射孔径考察4#、7#、943种。
结果得蓟搅拌速度1000r/min,搅拌时间30min,
注射速度60滴/min。
2.5正交试验
2.5.1 因素与水平:参考单因素考察结果,采用7
因素3水平的正交设计考察乳化剂泊洛沙姆的浓度
(A)、PLGA用量(B)、ST用量(C)、油相丙酮用量
(D)、水相用量(E)、注射孔径(F)对ST纳米粒的粒
径、分散度、包封率和载药量的影响,以确定最佳制
备工艺。各因素水平见表2。
裹2因素与水平
Table2 Factorsandlevels
2.5.2正交试验设计及数据分析:采用多指标试验
综合加权评分法处理数据。在加权评分时,考虑到粒
径和分散度越小越好,而包封率和载药量越大越好,
故将粒径和分散度的最小值定为100分,包封率和
载药量的最大值定为100分。根据各指标的重要性,
权重系数分别为0.3、0.1、0.3、0.3。以此为基础,进
行正交试验的数据处理及方差分析,见表3、4。
直观分析可知,A、B、C、D、F因素对结果有显
著性影响,而E因素影响不显著,故将E与G合并
计算误差项。同时由极差大小可知,各因素影响大小
次序为C>B>F>A>D;另外通过比较各因素下
各水平的评分总和可知,各因素的最优水平组合为
A181C3D2F1。
方差分析结果表明,B、C因素的P值均小于
0.01,表明B、C两因素对试验结果有极显著性影
响;A、F因素的P值均小于0.05,表明B、C两因素
对试验结果有显著性影响;而D因素对结果影响不
显著。
综合直观分析和方差分析结果,并结合实际,确定
最佳制备工艺为A,B。C。D。E,F。,即乳化剂泊洛沙姆浓
度0.5%,PLGA用量25mg,ST用量20mg,油相丙
酮体积10mL,水相体积20mL,注射孔径4#。
2.5.3最佳工艺的验证试验:采用正交试验确定的最
佳工艺条件制备3批样品,考察重现性,结果见表5。
透射电镜下ST纳米粒呈圆形,大小均匀,无黏连或贴
壁现象,见图2。激光粒度分析仪测定其平均粒径为
(80.3±1.75)Ilm,分散度为0.0144士 0625,呈
偏正态分布,粒度集中分布在34.9~178.0nm,分
布范围较窄,见图3。HPLC测得其平均包封率为
万方数据
·1802· 中草115ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第12期2007年12月
裹3正交设计结果和分析
Table3 Resultsandanal【ysisoforthogonaldesign
序号 A B C D E F G 粒径/nm 分散度 包封率/%载药量/% 综合评分
1 l 1 1 1 1 1 1 136.7 0.1100 44.41 8.157 58.86
2 1 2 2 2 2 2 2 141.8 0.011Z 40.16 7.435 62.97
3 1 3 3 3 3 3 3 128,】0.039l 35.00 6,543 54.21
4 2 1 1 2 2 3 3 117.2 0.0354 37.43 6,964 58.54
5 2 2 2 3 3 1, 1 143.2 0.1320 50.13 9.113 62.44
6 2 3 3 1 1 2 2 236.7 0.1450 52。04 9.427 56.16
7 3 1 2 1 3 2 3 184.6 0.0876 43.44 14.800 62.76
8 3 2 3 2 1 3 1 197.5 0.0216 37.58 13.070 59.S2
9 3 3 】 3 2 1 2 178.7 0.】740 29.95 】,475 35.73
10 1 l 3 3 2 2 1 175.8 0.1840 32.96 20,860 65.57
11 1 2 1 1 3 3 2 159.0 0.0798 12.29 1.214 27.83
12 1 3 2 2 1 1 3 162.2 0.0104 43.28 4.148 58.26
13 2 1 2 3 1 3 2 93.8 0.1230 27.29 9.843 60.73
14 2 2 3 1 2 1 3 188.7 0.1230 41.61 14.270 60.27
15 2 3 1 2 3 2 1 163.5 0.0438 9.788 0.487 25.93
16 3 1 3 Z 3 1 2 142,5 0.1310 ‘32.35 Z0.560 68.76
17 3 2 1 3 1 2 3 143.7 0.072Z 13.23 1,306 30.53
18 3 3 2 1 2 3 1 317.9 0.0574 22.36 2.187 26.70
Ki 327.72375.23237.4292.58324.08344.33299.03
K2 324.08303.57333.87333.99309.79303.9312.19
K3 284.00Z57.00364.50309.22301.95287.54324.57
R 43.721】8.23127.0841.41 22.14 56,79 25.54
表4方差分析
Table4 Analysesofvariance
方差来源离均差平方和自由度 方差 F值 显著性
F0.05(2,4)一6,94F0.01(2,4)=18.00
表5重现挂试验
Table5 ResultsofreprOducibiUtytest
52.53%±0.97%,载药量为27.56%±0.91%。
3稳定性考察
取适量ST—PLGA—NP胶体溶液分别置于4、25
℃条件下放置6个月,考察其稳定性。观察项目为外
观、粒径、分散度、包封率和载药量,结果见表6。ST—
PLGA—NP胶体溶液于4、25℃条件下放置6个月
后,各项指标无明显变化,无沉淀和药物结晶析出,
为均一、稳定的半透明状分散系,平均粒径和分散度
略有增大,包封率和载药量路有下降,且4℃条件下
胶体溶液稳定性更好。结果表明,ST—PLGA—NP胶
体溶液在4℃的稳定性优于25℃,常温不利于其保
存。因此,ST—PLGA—NP胶体溶液应低温冷藏保存。
4讨论
图2 ST纳米粒透射电镜照片
Fig.2Transmissionelectronmicroscope
photographofST—NP
0 5 tO 5010050010005000
粒径/rim
圈3 ST纳米粒柱度分布Ⅲ ,
Fig·3Sizedistribution?即时哆爨
万方数据
中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第12期2007年12月
表6稳定性试验结果
Table6 Resultsofstabilitytest
考察内容 4℃ 25℃
外观
粒径/nm
分散度
包封率/%
载药量/%
浅蓝色半透明胶体溶液浅蓝色半透明胶体溶液
82.9±1.46 88.7士1.22
0.0177士0。0021l 0.018l±0。00438
51.39±0.47 50.51士0.85
27.02土0.73 26.59士0.61
聚乳酸乙醇酸(PLGA)是由乳酸和乙醇酸(又
称羟基乙酸)以不同比例嵌段共聚而成的高分子纳
米材料,它兼有两种聚酯材料的优势,具有质量稳
定、生物惰性、生物可降解性、降解速度可调节性等
优点[6]。因此,本实验采用PLGA作为纳米材料,延
长药物作用时间,提高药物的疗效。
对于聚酯型高分子材料纳米粒的制备,一般可
以采用溶剂挥发法、溶剂扩散法、溶剂一非溶剂法等。
溶剂挥发法需要超声波分散以及二氯甲烷或三氯甲
烷的使用,不符合大生产的实际,且易产生有毒溶剂
残留;而溶剂扩散法需要对二元溶剂的浊点进行判
断,操作复杂,且影响因素较多;因此,本实验采用溶
剂一非溶剂法制备荆芥内酯聚乳酸乙醇酸纳米粒(ST—
PLGA—NP)。此法主要利用机械搅拌制备载药纳米
粒,工艺简便,且避免了有毒溶剂的使用;同时制得的
ST—NP的粒径可控制在100nm以下,符合《中国药
典》规定,且分散均匀,包封率和载药量也较高。
在正交工艺优选中,由方差分析可知D因素
(油相丙酮体积)和E因素(水相体积)对试验结果
没有显著性影响,可任选其中一个水平作为制备条
件。但试验中发现,如果丙酮量太少,会导致PLGA
和ST不易溶解,在制备过程中易析出成混悬液,包
封率与载药量也会随之降低;而丙酮量太多会导致
制备和回收时闯延长,效率降低,还可能造成有机溶
剂残留;因此油相丙酮体积选择10mL。而水相体积
的选择,考虑到节约用水和减少乳化剂泊洛沙姆的
用量,以及后期制剂工艺对便于冷冻干燥等问题,因
此选择水相体积为20mL。
对于载药纳米粒的平均粒径大小,可以通过透
射电镜照片上纳米粒的直径和放大倍数估算得到,
也可以用激光粒度分析仪直接测得。但实验中发现,
由电镜照片计算得到的粒径是实际测得粒径的1/z
左右,可能是由于在前处理过程中,滴于电镜铜网上
的纳米粒在晾于或烘干时发生收缩造成。因此,用粒
度分析仪测得的平均粒径比较准确,主观误差小,统
计学意义高。
纳米粒的分散度(dispersity)是衡量纳米粒大
小均匀程度的指标,其值越小表明所制备的纳米粒
尺寸越均匀。但通常分散度小于0.7的纳米粒均合
格,因此重要性较粒径、包封率和载药量这3个指标
略低,所以将其权重系数设为0.1。
包封率是纳米粒中包封的药量与总药量的比
值,是衡量药物利用率的指标;而载药量是纳米粒所
含药量与纳米粒总质量的比值,是衡量纳米材料利
用率的指标,其大小体现了纳米材料负载药物的能
力。两者并不具有一致性!因此本实验同时采用包封
率和载药量作为评分指标,使结果更加全面、科学,
不致有失偏颇。
《中国药典》规定纳米粒的包封率不低于80%,
而本实验制备的ST纳米粒的包封率为52%,还有
待于提高。然而,用同样的工艺条件,制备其他脂溶
性药物成分的纳米粒,测得包封率可达80%以上,
应该与ST药物本身有关。可能是因为ST是一种内
酯型化合物,易与水形成氢键,致使ST不易包裹于
纳米粒中;其次,制备过程中采用的高速搅拌和乳化
剂泊洛沙姆,对ST会产生增溶作用,从而导致包封
率不高。
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万方数据
荆芥内酯聚乳酸乙醇酸纳米粒的制备及其稳定性研究
作者: 孙娥, 丁安伟, 张丽, SUN E, DING An-wei, ZHANG Li
作者单位: 孙娥,SUN E(江苏省中医药研究院,江苏省现代中药制剂工程技术研究中心,江苏,南京
,210028), 丁安伟,张丽,DING An-wei,ZHANG Li(南京中医药大学药学院,江苏,南京
,210046)
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2007,38(12)

参考文献(6条)
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