結(jié)腸定位鹽酸小檗堿羧甲基魔芋膠小丸體外釋藥的影響因素

張 瑜,侯世祥

(1.河南大學(xué)中藥研究所,河南 開封 475004;2.四川大學(xué)華西藥學(xué)院,四川 成都 610041)

結(jié)腸定位鹽酸小檗堿羧甲基魔芋膠小丸體外釋藥的影響因素

張 瑜1,侯世祥2*

(1.河南大學(xué)中藥研究所,河南 開封 475004;2.四川大學(xué)華西藥學(xué)院,四川 成都 610041)

目的:研究影響鹽酸小檗堿羧甲基魔芋膠小丸體外釋藥的因素,評價其釋藥特性。方法:采用離子膠凝法制備羧甲基魔芋膠小丸,測定小丸在不同釋放介質(zhì)(β-甘露聚糖酶濃度和離子強度)條件下的藥物釋放、丸粒溶脹和溶蝕情況,并對藥物釋放和丸粒溶蝕與介質(zhì)參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果:與在不含酶介質(zhì)相比,羧甲基魔芋膠小丸在含酶介質(zhì)中的藥物釋放和丸粒溶蝕明顯加快,隨酶濃度增加,藥物釋放及丸粒溶蝕程度增加,藥物釋藥符合Peppas方程,其中釋藥指數(shù)n大于1;隨介質(zhì)離子強度降低,小丸溶脹程度、藥物釋放和丸粒溶蝕程度增加。結(jié)論:鹽酸小檗堿羧甲基魔芋膠小丸體外釋藥與介質(zhì)中酶濃度和離子強度有關(guān),釋藥過程為酶降解溶蝕釋放,具有結(jié)腸定位釋藥的可行性。

鹽酸小檗堿;羧甲基魔芋膠小丸;酶濃度;離子強度;結(jié)腸定位

近年來,炎癥性腸道疾病(包括潰瘍性結(jié)腸炎、克羅恩氏病等)的發(fā)病率在我國呈逐年上升趨勢。其發(fā)病主要位于胃、腸道下段的結(jié)腸部位,普通制劑口服給藥存在患處藥物濃度低影響藥效,藥物胃、腸道上段吸收易產(chǎn)生副作用等問題。因此,口服結(jié)腸定位給藥成為此類疾病治療用新型給藥系統(tǒng)的研究熱點[1]。

羧甲基魔芋膠(Carboxymethyl konjac glucomannan,簡稱CMKGM)作為我國優(yōu)勢植物資源魔芋提取物-魔芋膠的氯乙酸醚化改性產(chǎn)物,可用于新型給藥系統(tǒng)的研制[2]。我們選擇炎癥性腸道疾病治療用中藥有效成分(鹽酸小檗堿,BH)為模型藥物[3],采用離子膠凝法制備羧甲基魔芋膠小丸,測定小丸在不同條件(酶濃度和離子強度)的釋放介質(zhì)中藥物釋放、丸粒溶脹和溶蝕程度,通過體外釋藥數(shù)據(jù)的Peppas方程擬合及各參數(shù)間相關(guān)性研究,探討影響鹽酸小檗堿羧甲基魔芋膠小丸體外釋藥的因素,評價其釋藥特性。

1 儀器與試藥

UV-2201紫外可見光分光光度計(日本島津);恒溫振蕩水浴(江蘇太倉鹿河生化儀器廠);Startorious 1721型電子天平(西德);CMKGM(自制,醚化度為0.479(酸化法測定));BH(四川亞寶光泰制藥有限公司);BH對照品(中國藥品生物制品檢定所);β-甘露聚糖酶(上海市寶豐生化有限公司);其他試劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 CMKGM小丸的制備

將BH加至質(zhì)量濃度為20 g/LCMKGM水溶液(BH與CMKGM質(zhì)量配比為2∶1)中,攪拌得均勻混懸液,將上述混懸液滴加至10倍體積量的凝膠液(質(zhì)量濃度為5 g/L的三氯化鐵和質(zhì)量濃度為2.5 g/L的殼聚糖混合液,pH3.0)中,膠凝化處理8 h,過濾收集小丸,用水沖洗丸粒表面,37℃干燥,再置于50℃烘箱中熱處理10 h;將以上制得小丸在質(zhì)量濃度為30 g/L氯化鈣溶液中攪拌10min,取出吸干丸粒表面溶液,置于質(zhì)量濃度為6 g/L海藻酸鈉溶液中,包衣10min,過濾收集小丸,用水沖洗除去丸粒表面未凝膠化的海藻酸鈉,37℃干燥,制得載藥小丸。同法制備得到不含BH的空白小丸。

2.2 小丸的體外釋放度,溶脹和溶蝕測定

2.2.1 釋放度測定 稱取載藥小丸,置于含100mL釋放介質(zhì)的錐形瓶中,在(37±0.5)℃恒溫振蕩水浴(振蕩頻率為50次/min)中進(jìn)行體外釋放試驗,于規(guī)定時間取樣5mL(同時補加同體積相應(yīng)的新鮮介質(zhì)),采用紫外分光光度法測定BH量[4],計算藥物釋放百分?jǐn)?shù)。

2.2.2 溶蝕度測定 稱取空白小丸(W初始),按“2.

2.1釋放度測定”項下操作,于規(guī)定時間將小丸取出,置烘箱中烘干后稱重(W烘干),按下式計算小丸溶蝕度。

2.2.3 溶脹度測定 稱取空白小丸(W初始),按“2.2.1釋放度測定”項下操作,于規(guī)定時間將小丸取出,吸干表面水分后稱重(W溶脹),然后置烘箱中烘干后再稱重(W烘干),按下式計算小丸溶脹度。

2.3 介質(zhì)離子強度對酶活性影響

取5mL用不同離子強度pH6.8磷酸鹽緩沖液(分別添加質(zhì)量濃度為2,4,6和8 g/L氯化鈉)配制的質(zhì)量濃度為5 g/LCMKGM 溶液,加入0.1 g/Lβ-甘露聚糖酶液0.1mL,立即置于40℃水浴中并計時,30min后取出,沸水中煮沸5min滅活酶,取出冷卻至室溫。同時另用加滅活酶液平行操作為對照,采用DNS法測定酶解產(chǎn)生的還原糖量[5],結(jié)果見圖1。

圖1 介質(zhì)離子強度對酶降解活性的影響(n=3)

由圖1發(fā)現(xiàn),在不同離子強度介質(zhì)中,酶降解生成的還原糖量無差異(P＞0.05),由此可見,在所考察的介質(zhì)離子強度條件下,β-甘露聚糖酶的活性無明顯變化。

2.4 介質(zhì)條件對小丸釋藥的影響

2.4.1 酶濃度 按“2.2小丸的體外釋放度,溶脹和溶蝕測定”項下,采用變換介質(zhì)(開始2 h為0.1mol/L鹽酸液(模擬胃部環(huán)境),后3 h為pH6.8磷酸鹽緩沖液(模擬小腸環(huán)境),最后為含不同濃度(分別為0,0.05,0.1,0.2和0.3 g/L)β-甘露聚糖酶的pH6.8磷酸鹽緩沖液(模擬結(jié)腸環(huán)境))操作,結(jié)果見圖2。

由圖2中藥物釋放和溶蝕曲線發(fā)現(xiàn),在模擬胃、小腸環(huán)境介質(zhì)中,小丸的丸粒溶蝕程度較低,藥物釋放量少,5 h累積釋放百分?jǐn)?shù)在20%以下;在模擬結(jié)腸環(huán)境的介質(zhì)中,酶的存在可明顯加快丸粒的溶蝕和藥物釋放,14 h藥物釋放達(dá)90%以上。

圖2 介質(zhì)酶濃度對CMKGM小丸的藥物釋放(A,,n=3)和丸粒溶蝕(B)影響

將小丸在各介質(zhì)中的溶蝕量(%)對溶蝕時間(h)進(jìn)行零級方程擬合,得丸粒溶蝕速度(單位為%/h)。對不同酶濃度條件下的丸粒溶蝕速度(Y,%/h)與酶濃度(X,g/L)進(jìn)行線性回歸(Y=31.49×X+9.645,R2=0.9799),發(fā)現(xiàn)小丸的溶蝕速度與介質(zhì)中酶濃度呈正相關(guān),隨酶濃度增加,小丸溶蝕加快。

將小丸在含酶介質(zhì)中的藥物釋放數(shù)據(jù)進(jìn)行Peppas方程擬合,結(jié)果見表1。

表1 含酶介質(zhì)中CMKGM小丸釋藥數(shù)據(jù)的Peppas方程擬合結(jié)果

表1數(shù)據(jù)顯示,在含不同酶濃度的介質(zhì)中,小丸釋藥數(shù)據(jù)按Peppas方程擬合,其中釋藥指數(shù)n均大于1,由此可見,小丸的釋藥機制為酶降解溶蝕釋放[6]。

2.4.2 離子強度 按“2.2小丸的體外釋放度,溶脹和溶蝕測定”項下,采用變換介質(zhì)(開始2 h為0.1mol/L鹽酸液,后3 h為pH6.8磷酸鹽緩沖液,最后為不同離子強度的含酶pH6.8磷酸鹽緩沖液(β-甘露聚糖酶質(zhì)量濃度均為0.05 g/L,根據(jù)離子強度不同分別添加質(zhì)量濃度2,4,6,8 g/L氯化鈉))操作,結(jié)果見圖3。

圖3 介質(zhì)離子強度對CMKGM小丸的藥物釋放(A,,n=3)和丸粒溶脹(B,n=3)及丸粒溶蝕(C)影響

由圖3中藥物釋放,溶脹和溶蝕曲線發(fā)現(xiàn),隨介質(zhì)離子強度(即添加氯化鈉量)增加,小丸的藥物釋放,丸粒溶脹和溶蝕程度均有所降低。

將小丸在各介質(zhì)中的溶蝕量(%)與溶蝕時間(h)進(jìn)行零級方程擬合,得丸粒溶蝕速度(單位為%/h),對不同離子強度條件下的丸粒溶蝕速度(Y,%/h)與相應(yīng)介質(zhì)中添加的氯化鈉濃度(X,g/L)進(jìn)行線性回歸(Y=-0.6771×X+14.61,R2=0.975),發(fā)現(xiàn)丸粒溶蝕速度與介質(zhì)中氯化鈉濃度呈負(fù)相關(guān),隨氯化鈉濃度(即介質(zhì)離子強度)增加,丸粒溶蝕速度減慢。

3 討論

小丸劑屬于單劑量由分散的多個單元組成的劑型。與常用單元劑型如片劑等相比,具有釋藥規(guī)律重現(xiàn)性好,便于制劑后續(xù)加工(如填裝膠囊)等優(yōu)點,是目前口服新型給藥系統(tǒng)研制的常用劑型之一。本研究中,以具有結(jié)腸定位酶降解特性的CMKGM為載體材料,采用離子膠凝法制備鹽酸小檗堿羧甲基魔芋膠小丸,凝膠液中加入殼聚糖,可利用帶正電荷(氨基)的殼聚糖與帶負(fù)電荷(羧基)的CMKGM形成聚電解質(zhì)復(fù)合物,改善丸粒結(jié)構(gòu),延緩藥物釋放。小丸外層包海藻酸鈣衣膜可提高丸粒骨架在胃部酸性環(huán)境中的穩(wěn)定性,減少其在胃、腸道上段的藥物釋放。同時此衣膜在腸道介質(zhì)環(huán)境中會較快溶蝕脫落,不影響小丸骨架材料的酶降解溶蝕及藥物釋放,從而改善小丸的結(jié)腸定位釋藥特性[7]。

以多糖為載體材料的口服結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)的釋藥機理,通常是利用結(jié)腸微生物酶對多糖材料的降解造成給藥系統(tǒng)崩散而釋放藥物。此類制劑進(jìn)行體外釋藥研究時,為有效模擬體內(nèi)結(jié)腸環(huán)境酶降解作用,常用方法包括:采用含鼠盲、結(jié)腸內(nèi)容物的溶液作為釋放介質(zhì),但存在批次間重現(xiàn)性差,操作不便等問題;從鼠盲、結(jié)腸內(nèi)容物中提取得到含降解酶的溶液作為介質(zhì),但操作步驟多;用人體結(jié)腸環(huán)境特異性存在,并已商品化生產(chǎn)的酶(如β-甘露聚糖酶、果膠酶等)配制一定濃度的含酶溶液作為介質(zhì),具有操作簡便,重現(xiàn)性好等優(yōu)點[8]。結(jié)合文獻(xiàn)報道及前期CMKGM的酶降解性能研究結(jié)果,本研究確定采用含β-甘露聚糖酶的溶液作為釋放介質(zhì),進(jìn)行小丸的體外藥物釋放研究[8]。

將小丸在含酶介質(zhì)中的體外釋藥數(shù)據(jù)按Peppas方程擬合,并進(jìn)行小丸溶蝕速度與介質(zhì)中酶濃度的相關(guān)性研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在含酶介質(zhì)中,小丸釋藥數(shù)據(jù)Peppas擬合方程的釋藥指數(shù)n均在1以上(＞0.86),說明小丸的釋藥過程為丸粒骨架溶蝕釋放;與不含酶介質(zhì)相比,小丸的溶蝕在含酶介質(zhì)中明顯加快,并且溶蝕速度與酶濃度呈正相關(guān),說明介質(zhì)中酶的存在是影響丸粒骨架溶蝕的主要因素;另外研究發(fā)現(xiàn)β-甘露聚糖酶可降解小丸骨架材料——CMKGM,由此可見,CMKGM小丸的釋藥過程為酶降解小丸骨架材料,造成丸粒溶蝕而釋放藥物[6]。

在不同離子強度的含酶介質(zhì)中,小丸溶蝕速度與介質(zhì)中氯化鈉濃度呈負(fù)相關(guān),這可能與離子強度影響因素有關(guān):①β-甘露聚糖酶降解活力;②酶與小丸骨架材料的接觸。針對因素①進(jìn)行“2.3介質(zhì)離子強度對酶活性影響”試驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在所考察的介質(zhì)離子強度條件下,酶的活性無明顯變化。針對因素②進(jìn)行了小丸溶脹度試驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn),小丸溶脹程度隨介質(zhì)離子強度增加而降低,而小丸溶脹程度直接關(guān)系到酶與丸粒骨架的接觸,從而影響酶對骨架材料的降解作用及小丸溶蝕速度。因此,介質(zhì)離子強度主要通過改變小丸的溶脹程度,從而影響丸粒骨架的酶降解溶蝕及藥物釋放,與文獻(xiàn)報道相一致[9]。由此可見,在含酶介質(zhì)中,CMKGM小丸的酶降解釋藥過程,首先要求小丸溶脹形成有效的孔道,才能保證酶與丸粒骨架表面充分接觸,并作用于載體材料,造成丸粒降解溶蝕而釋放藥物。

小丸體外藥物釋放研究發(fā)現(xiàn),在模擬胃、小腸環(huán)境介質(zhì)中,5 h累積釋放百分?jǐn)?shù)在20%以下,在模擬結(jié)腸環(huán)境的含β-甘露聚糖酶介質(zhì)中,藥物釋放明顯加快,14 h累積釋放達(dá)90%以上。由此可見,小丸主要在模擬結(jié)腸環(huán)境的介質(zhì)中釋放藥物,具有酶降解型結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)的釋藥特性。

4 結(jié)論

鹽酸小檗堿羧甲基魔芋膠小丸體外藥物釋放與介質(zhì)中酶濃度和離子強度有關(guān),隨介質(zhì)中酶濃度增加或離子強度降低,小丸的丸粒溶蝕和藥物釋放加快。小丸釋藥過程為酶降解溶蝕釋放,具有結(jié)腸定位釋藥的可行性,此結(jié)果還有待通過體內(nèi)試驗進(jìn)一步證實。

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[責(zé)任編輯 李武營]

Influence factors on in vitro release of berberine hydrochloride from carboxymethyl konjac glucomannan pellets

ZHANG Yu1,HOU Shi-Xiang2*(1.Institute of Chinese material midica,Henan University,K aifeng,Henan 475004,China;2.West China School of Pharmacy,Sichuan University,Chengdu,Sichuan 610041,China)

Objective:The factors which influence in vitro release of berberine hydrochloride(BH)from carboxymethyl konjac glucomannan(CMKGM)pellets were studied to elevate drug release characteristics of the CMKGM pellets.Methods:CM KGM pellets were prepared by ionotropic gelation technique.The effects ofβmannase concentration and ionic strengthen of dissolution media on the release of BH,the swelling and erosion properties of the pellets were studied.The correlations between release of BH,erosion properties of the pellets and parameters of the dissolution media were studied.Results:Compared with the dissolution media without enzyme,the release of BH and the erosion of the pellets were increased obviously in the media withβ-mannase.With the increased of β-mannase concentration,the release of BH and the erosion of the pellets increased.The release of BH followed Peppas equation,the n value was more than 1.With the decreased of ionic strength,the release of BH,the swelling and erosion of the pellets increased.Conclusion:The release of BH from CMKGM pellets is related toβmannase concentration and ionic strength of dissolution media,drug release mechanism is enzymatic erosioncontrolled,which indicates the potential of the pellets to serve as a colon-specific drug delivery system.

Berberine hydrochloride;Carboxymethyl konjac glucomannan pellets;Enzyme concentration;Ionic strength;Colon-specific

R284

A

1672-7606(2010)02-0089-05

2010-03-12

張瑜(1972-),男,河南 開封 人,博士,副教授,從事藥劑學(xué)的教學(xué)和科研工作。*通訊作者:侯世祥,男,教授,博士生導(dǎo)師,從事藥物制劑的研究工作。