魔芋葡甘聚糖-尼莫地平藥膜體外釋放性能的初步探討

江貴林,陳文平,汪 超,2＊,呂文平,陳士勇,姜發(fā)堂,2

1湖北工業(yè)大學生物工程學院,武漢 430068;2武漢力誠生物科技有限公司,武漢 430068

魔芋葡甘聚糖-尼莫地平藥膜體外釋放性能的初步探討

江貴林1,陳文平1,汪 超1,2＊,呂文平1,陳士勇1,姜發(fā)堂1,2

1湖北工業(yè)大學生物工程學院,武漢 430068;2武漢力誠生物科技有限公司,武漢 430068

本文選用尼莫地平(nimodipine,NMP)作為模型藥物,以魔芋葡甘聚糖 (Konjac glucomannan,KG M)為材料制備 KG M-NMP藥膜,對其在體外不同介質和不同溫度下的釋藥特性進行考察,初步探討魔芋葡甘聚糖-尼莫地平藥膜的體外釋放性能。采用掃描電子顯微鏡觀察藥膜各個釋放階段的形態(tài)及表面結構,藥膜呈膠束狀,表面平整光滑,個別表面有凹凸狀;用藥物釋放動力學方程擬合藥物釋放數(shù)據(jù)曲線,推導建立數(shù)學模型,同時結合電鏡掃描結果分析,KG M-NMP藥膜的溶蝕特性更符合零級動力學方程,釋放機制為擴散和骨架溶蝕的協(xié)同作用。該藥膜在體外具有明顯的緩控釋作用,24 h內(nèi)釋藥穩(wěn)定。

魔芋葡甘聚糖;尼莫地平;體外藥物釋放

隨著安全、環(huán)保意識的提高,天然高分子材料中又因特殊宗教信仰和素食飲食原則需回避動物性的蛋白質(如明膠),多糖現(xiàn)已逐漸成為重要的研究對象。魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KG M)作為一種優(yōu)良的食用親水膠體,是由D-葡萄糖和D-甘露糖以 1:1.6通過β-1,4糖苷鍵連接的雜多糖,其水合能力強,不帶電荷,易于成膜和凝膠[1]。近年來,在藥物制劑中利用 KG M-硼凝膠體[2]和 KG M-其它多糖共混體系作為釋放載體的研究逐年遞增,KG M已成為開發(fā)新型高分子輔料的重要成員之一[3-5]。

尼莫地平是第二代二氫吡啶類鈣拮抗劑,臨床上廣泛應用于腦血管疾病的預防和治療。NMP水溶性差,體內(nèi)生物利用度低,半衰期短 (約為 1.5～2 h),1 d內(nèi)需給藥 3～4次,而且光穩(wěn)定性差[6]?？诜苿┦走^效應大,生物利用度低,血藥濃度波動大[7]。將NMP制成固體分散體可以提高生物利用度,但不能減少服用次數(shù)和血藥濃度波動[8]。制成注射劑,由于NMP的水不溶性需添加大量乙醇 (＞20%),存在給藥不方便的缺點[9]。

本實驗根據(jù)尼莫地平的特點,以魔芋葡甘聚糖為釋放基材,研制了 KG M-NMP藥膜,并對其體外釋放特性進行了初步研究,以期為該藥膜的完善提供依據(jù)。

1 儀器與材料

1.1 原料與試劑

魔芋精粉,花魔芋 (特級),湖北星宇魔芋產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司;尼莫地平,批號 H19999225,武漢遠程生物科技有限公司;其余試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器設備

紫外分光光度計,UV-3010(日本 H ITACH I);實驗室懸臂式攪拌器,EUROSTAR(德國 IKA);溶出度儀 (Dissolution),2100C(美國 D ITEK);掃描電子顯微鏡(SEM),JS M-6390LV(日本 JEOL)。

2 實驗方法

2.1 方法可行性實驗

精密稱取干燥至恒重的尼莫地平 50 mg,乙醇溶解定容 1000 mL配制尼莫地平溶液 (a)。同時按照藥膜制備中的添加比例配制不含 NMP的輔料KG M-DMSO-乙醇溶液(b)。以蒸餾水為空白在 200～400 nm波長范圍內(nèi)掃描。結果,尼莫地平在波長237 nm處有最大吸收峰,但輔料在此處有干擾;尼莫地平在波長 358 nm處有次吸收峰,且輔料在此處無干擾,故選擇 358 nm作為尼莫地平含量的測定波長。

圖 1 尼莫地平與輔料在乙醇中的紫外吸收Fig.1 UV absorption spectra of nimodipine and adjuvant in ethanol

2.2 KG M-NMP藥膜的制備

參照李斌的方法制備 KG M[10]。準確稱取定量魔芋精粉于固定蒸餾水中,在 70℃水浴條件下攪拌使之充分溶脹,形成 3.0%(w/v)凝膠。精確稱取50.0 mg NMP溶于定量的DMSO,混入溶脹的水溶膠中充分攪拌混合。取出后在 4℃恒溫恒濕箱中靜置設定時間,脫氣,干燥成膜保存于干燥器中。

2.3 含量測定實驗

2.3.1 含量標準曲線

精確稱取尼莫地平 100 mg,乙醇溶解定容至1000 mL。分別精密吸取適量用以乙醇稀釋成濃度為 l0、20、30、40、50、60、70μg/mL的系列標準溶液,以乙醇作空白對照,在 358 nm波長處測定吸收值。將吸收度A對濃度 C(μg/mL)進行線性回歸,得標準曲線方程:

2.3.2 含量測定

取 KG M-NMP藥膜 10片,精密稱重并研細,置1000 mL容量瓶中,加乙醇溶解定容、搖勻、過濾,于波長 358 nm處測紫外吸收值,代入回歸方程計算NMP濃度。藥膜的NMP含量可由下式計算:

2.4 體外釋放實驗

2.4.1 緩沖溶液的配制

模擬胃液:Ph 1.2鹽酸液,0.1 mol/L鹽酸 9 mL,蒸餾水稀釋至 1000 mL,搖勻即得。模擬小腸液:pH 6.8磷酸鹽緩沖液,0.2 mol/L磷酸二氫鉀溶液 250 mL,加 0.2 mol/L氫氧化鈉溶液 118 mL,蒸餾水稀釋至 1000 mL,搖勻即得。模擬結腸液:pH 7.4磷酸鹽緩沖液,磷酸二氫鉀 6.8 g,加 0.1 mol/L氫氧化鈉溶液 395 mL,蒸餾水稀釋至 1000 mL,搖勻即得[11]。

2.4.2 釋放度標準曲線

精密稱取尼莫地平 50 mg,乙醇溶解,然后用模擬胃液(小腸液/結腸液),定容至 500 mL棕色容量瓶中,分別精密吸取適量,以模擬胃液 (小腸液/結腸液)稀釋成濃度為 l0、20、30、40、50、60、70μg/mL的系列標準溶液,以模擬胃液 (小腸液/結腸液)作空白對照,在 358 nm波長處測定吸收值。將吸收度(A)對濃度 C(μg/mL)進行線性回歸,得標準曲線方程:

2.4.3 體外釋放

取 KG M-NMP藥膜,按照《中國藥典》2005第二版的方法,采用槳法進行體外釋放實驗,攪拌速度(50±1)r/min,介質體積 900 mL。通過更換介質模擬人體胃腸道中 pH值的連續(xù)變化,藥膜在模擬胃液中釋藥 2 h,模擬小腸液中釋藥 10 h,模擬結腸液中釋藥 12 h。在規(guī)定時間取樣 5 mL,并及時補充所消耗的介質。樣液在 358 nm下測定紫外吸收值,然后根據(jù)釋放度標準曲線方程計算釋放的NMP濃度。

2.5 體外溶蝕實驗

取 KG M-NMP藥膜3片,稱重后在 37℃下進行體外釋放,每間隔一段時間,將膜片取出,用蒸餾水清洗,然后放入干燥器中室溫下干燥稱重。質量損失百分比是通過比較間隔一定時間后的樣品質量和初始樣品質量的比率計算出來的。用導電膠將聚合物膜片的斷面固定在銅片上,真空噴金后在掃描電子顯微鏡下觀察不同釋放階段膜片表面結構的變化。

3 實驗結果與分析

3.1 物理特性

該膜為白色半透明狀,均勻有韌性,厚度約 1 mm,呈弱酸性(pH≈5),具有較好的吸濕性、柔韌性和抗拉性。

3.2 NMP含量測定結果

KG M-NMP藥膜 10片,測定并計算,結果分別為 98.46%、97.30%、98.64%、99.32%、98.62%、97.95%、98.77%、97.26%、98.56%、98.23%。平均含藥量為為 98.31%,表明按此工藝制得的 KG MNMP藥膜含量均勻性較好。

3.3 KG M-NMP藥膜體外釋放結果

3.3.1 不同釋放階段的釋放度考察

由于尼莫地平的水溶性差,在釋放介質中加入0.55%的十二烷基硫酸鈉溶液[12],可改善 NMP在釋放介質中的浸潤狀態(tài),增加其溶解度,從而更好地模擬NMP在體內(nèi)的真實情況。

表1 KG M-NMP藥膜在不同pH條件下的釋放Table 1 Release of KG M-NMP membrane in differentmedia at 37℃

由表可知,NMP在模擬胃液中幾乎不釋放,減輕了藥物釋放導致的惡心反應,同時還起到了掩味和增強患者順應性的作用;在模擬小腸液中有一部分釋放,而在模擬結腸液中幾乎完全釋放。KG M是一種 pH敏感性多糖,3種釋放介質的 pH存在差異,直接影響了 KG M在釋放系統(tǒng)中的溶脹促發(fā)時間和溶蝕程度,因而在 pH值更高的模擬結腸液中其溶蝕度也更高。KG M作為天然多糖,人體內(nèi)胃、小腸缺乏相應的酶而不能將其降解,而結腸有許多獨特的細菌,產(chǎn)生的β-糖苷酶可將 KG M降解,從而達到結腸定位釋放的目的,因而此藥膜將會有更好的體內(nèi)釋放效果。

3.3.2 不同釋放溫度的累積釋放度考察

人體的正常體溫是 35.5～37.7℃,但人體存在低溫或發(fā)熱的情況,下圖是人體自身溫度極限范圍內(nèi)NMP的釋放情況。通過考察不同溫度下NMP在pH連續(xù)變化介質中的釋放情況,可以作為臨床上對不同年齡階段和身體狀況的患者采取相應給藥方式的依據(jù),從而使病患得到更加有效的控制及治療;同時對治療患者低溫或發(fā)熱的給藥也提供了依據(jù)。

圖 2 KG M-NMP藥膜在不同溫度條件下的累積釋放曲線Fig.2 Release of KG M-NMP membrane at different temperature

采用不同藥物釋放模型方程對以上曲線進行擬合,結果顯示NMP在不同溫度的各階段藥物釋放接近零級釋放,在每個階段內(nèi)藥物的釋放不受時間的影響。口服后將以零級釋藥速率釋藥至少 24 h以上,體內(nèi)血藥濃度相對穩(wěn)定,這使藥物的治療效應最大化,同時也使超過治療的藥物濃度產(chǎn)生的毒副作用減小。

表 2 KG M-NMP藥膜不同釋放階段的零級釋藥模型擬合方程Table 2 Zero-order release kinetics of KG M-NMP membrane

圖 3 掃描電鏡結果Fig.3 Membrane were characterized by scanning electron microscopy

3.4 體外溶蝕狀態(tài)

由上圖可知,①為制備的干燥 KG M-NMP藥膜,呈膠束狀,表面平整光滑,個別表面有凹凸,NMP微粒均勻分散在其中;②為在模擬胃液中釋放 2 h后的藥膜,在此過程中 KG M表面潤濕形成凝膠層,表面NMP向模擬胃液擴散;③為在模擬小腸液中釋放10h后的藥膜,在此過程中 KG M凝膠層繼續(xù)水化溶脹,凝膠層增厚延緩NMP釋放,溶脹到一定階段開始溶蝕;④KG M凝膠層繼續(xù)溶蝕,直到NMP完全擴散到模擬結腸液中,更進一步說明了其結腸定位釋放特性。

4 結論

本實驗通過更換介質模擬人體胃腸道中的 pH值連續(xù)變化,考察 KG M-NMP藥膜在不同溫度下的釋放特性,結果表明 KG M作為釋放載體具有良好的控制釋放作用,取得了在結腸中定位釋放的效果。KG M-NMP藥膜的釋藥依賴 pH和時滯性也存在一定的缺點,將其制成靶向性更高的釋放系統(tǒng),提高釋放的確定性和穩(wěn)定性,這有待進一步研究。

1 Liu HX(劉紅霞).Application of biodegradable polymeric materials in medicine.Heilongjiang M ed J(黑龍江醫(yī)藥), 2004,17:371-373.

2 Gao YX(高玉香),Yan YH(閻玉華),et al.Application of biodegradable polymeric materials as release carriers.Sci Tech Overseas Building M at(國外建材科技),2005,26 (5):20-23.

3 Wang YP(王玉鵬),Zhao LH(趙麗華).Application of the matrix materials in pharmaceutics.China Phar m(中國藥房),2007,18:1987-1988.

4 Karim AA,Chang YP,Norziah MH,et al.Exothermic events on heating of semi-dilu.te konjac glucomannan-water systems.Carbohydrate Polymers,2005,61:368-373.

5 LiB(李斌),Wang C(汪超),Sun HC(孫寒潮).Investigation of sustained release property of KG M-Borate composite gel to salicylic acid.Southwest Agric Univ(西南農(nóng)業(yè)大學學報),2003,(6):487-490.

6 Brooks SP,CroftAP,Norman G,et al.Little.Nimodipine prior to alcoholwithdrawal prevents memory deficits during the abstinence phase.Neuroscience,2008,157:376-384.

7 Qiu F,Chen XY,Li XY,et al.Determination of nimodipine in human plas ma by a sensitive and selective liquid chromatography– tandem mass spectrometry method.Journal of Chromatography B,2004,802:291-297.

8 Sun YZ,Yang R,ZhouWL,et al.N imodipine semi-solid capsules containing solid dispersion for improving dissolution international.Journal of Phar maceutics,2008,359(1-2):144-149.

9 Laslo AM,Eastwood JD,UrquhartB,et al.Subcutaneous administration of nimodipine improves bioavailability in rabbits.Journal of NeuroscienceM ethods,2004,139:195-201.

10 LiB(李斌),Wang C(汪超),Wu LZ(吳良志).Investigation of swelling-dissolving property of KG M-borate composite gel.Food Sci Tech(食品科技),2003,7:3-6.

11 Ch P(section 1),2005(《中國藥典》(第一部)05年版). 2005,Appendix(附錄):99-100.

12 HossainMM,Suzuki T,Unno T,et al.Differentialpresynaptic actions of pyrethroid insecticides on glutamatergic and GABAergic neurons in the hippocampus.Toxicology,2008, 243:155-163.

In vitroRelease Properties of Konjac Glucomannan-n imodipine M embrane

J IANG Gui-lin1,CHEN Wen-ping1,WANG Chao1,2＊,LV Wen-ping1,CHEN Shi-yong1,J IANG Fa-tang1,2

1School of B iological Enginerring,Hubei University of Technology,W uhan 430068,China; 2W uhan Licheng B iotechnology Co.,Ltd.,W uhan 430068,China

Thein vitrorelease propertiesofNMPwere analysised by konjac glucomannanmembrane.In vitrodrug release and erosion condition of themembranewere studied respectively in releasemediawith differentpH and temperature.And the shape and surface of the membrane were characterized by scanning electron microscopy(SEM),which showed that the membrane were s mooth except few membrane with accidented surface.Mathematic models were used to imitate the drug release,which showed that dissolution process ofNMP from hydrophilic matrix confor med to zero-order release kinetics.The cumulative drug release was explained by the co-operation of diffusion and erosion.The KG M-NMP membran possessed sustained release characteristic,and the drugwas released constantly during 24 h.

konjac glucomannan;nimodipine;in vitrorelease profile

R282;Q946.91

A

1001-6880(2010)05-0761-04

2009-05-25 接受日期:2009-07-20

國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)(批準號:2002AA 2Z4181);武漢市科技局晨光計劃(20065004116-52)

＊通訊作者 Tel:86-532-88963253;E-mail:wangchao5412@163.com