負載水楊酸的N－十六酰－L－組氨酸水凝膠藥物緩釋研究

樊鳳連，陳穎飛，王科軍，羅序中，梅光泉

(1.贛南師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，贛州 341000;2.宜春學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，宜春 336000)

藥物控制釋放是目前藥劑領(lǐng)域一個重要的研究課題［1－4］，其關(guān)鍵技術(shù)是藥物載體的研制與優(yōu)選。隨著醫(yī)藥學(xué)的不斷發(fā)展，藥物的藥效性越來越受到重視，藥物緩釋的研究價值體現(xiàn)在能夠減少服藥者服藥次數(shù)的同時，還可以對疾病進行長期、定點、均衡的控制治療，達到治愈疾病的目的。

由于水凝膠表面不易粘附蛋白質(zhì)和細胞，因而在與血液、體液及人體組織相接觸時可以表現(xiàn)出良好的生物相容性;另外，水凝膠由于含有大量的水分而非常柔軟，類似于生物體組織，作為人體植入物可以減少抗元反應(yīng)。因此，水凝膠作為優(yōu)良的生物醫(yī)學(xué)材料得到廣泛應(yīng)用［5－10］。

N－十六酰－L－組氨酸制成的凝膠在pH=7時有著良好的穩(wěn)定性，并表現(xiàn)出優(yōu)異的結(jié)構(gòu)有序性，是藥物緩釋載體的優(yōu)選材料之一。因此，研究其在藥物緩釋中的應(yīng)用具有學(xué)術(shù)價值和現(xiàn)實意義。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

L－組氨酸，分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司;四氫呋喃、十六酰氯、水楊酸等，均為分析純，天津天泰精細化學(xué)品有限公司。

AVATAR－360傅里葉變換紅外光譜儀，Nicolet公司;UV－45015型紫外可見分光光度計，天津市港東科技發(fā)展有限公司;Bruker D8 Focus衍射儀。

1.2 目標產(chǎn)物的合成

在磨口錐形瓶中加入L－組氨酸330 mg、氫氧化鈉顆粒200 mg和少量水，用磁力攪拌器攪拌，使L－組氨酸溶解至澄清，然后把錐形瓶放在冰鹽水中待用。在另一個磨口錐形瓶中加入十六酰氯550 mg，用4～5 mL的無水四氫呋喃(THF)使酰氯充分溶解，將溶液倒入干燥的分液漏斗中，將分液漏斗與鹽浴中的錐形瓶組成裝置。調(diào)整分液漏斗滴速為每滴4 s，1 h以上滴完，在磁力攪拌器攪拌下反應(yīng)過夜。待反應(yīng)完畢后，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值到1～2，用布氏漏斗抽濾，用水洗滌pH值至7，放入干燥箱中在60℃干燥6 h。再用石油醚洗滌3次，除去雜質(zhì)，放入真空干燥箱中在60℃充分干燥，得目標產(chǎn)物N－十六酰－L－組氨酸，密閉保存待用。

合成路線為:

1.3 性能測定

1.3.1 最小膠凝濃度(MGCs)

稱取產(chǎn)物N－十六酰－L－組氨酸7.0 mg于試管中，加入 1 mL 乙醇 － 水(V乙醇∶V水=1∶1，下同)混合溶劑，加熱至完全溶解，置于室溫下自然冷卻形成穩(wěn)定的水凝膠。

用100 μL的微量進樣器加混合溶劑于上述水凝膠中，重新溶解凝膠，冷卻，放置數(shù)小時，觀察成膠情況。若成膠，則繼續(xù)添加混合溶劑，直到不能成膠為止。記下剛好成水凝膠時所加混合溶劑量(mL)，則產(chǎn)物的最小膠凝濃度為:

最小膠凝濃度=7 mg/混合溶劑量

1.3.2 凝膠 －溶膠轉(zhuǎn)換溫度

采用球降法(ball－drop method)測定凝膠－溶膠轉(zhuǎn)換溫度，具體實驗方法如下:將直徑2 mm的鋼球置于新制成的凝膠上面，然后在水浴中緩慢升溫，記下鋼球開始下降時的溫度，此時的溫度即為此凝膠在該濃度條件下的凝膠－溶膠轉(zhuǎn)換溫度。

1.4 表征

1.4.1 X 射線衍射(XRD)

取少量新制備的水凝膠涂覆于預(yù)先處理好的玻璃載玻片上，攤平成一層薄膜，在空氣中自然干燥得到水凝膠鑄膜，待測。采用Bruker D8 Focus衍射儀，單色石墨CuKα為輻射源(λ=1.541 8×10－4μm)，管壓 40 kV，管流 100 mA，發(fā)射/防散射狹縫 1/6(°)，接收狹縫 0.6 mm，測試溫度為室溫。

1.4.2 藥物緩釋

(1)標準曲線的測定。用乙醇－水混合溶劑分別配制濃度為25，50，75，100 mg/L水楊酸溶液。用紫外可見分光光度計在297 nm波長處測定其吸光度，結(jié)果見圖1。在濃度為25～100 mg/L范圍內(nèi)，標準曲線有良好的線性關(guān)系。

圖1 水楊酸溶液標準曲線

(2)負載藥物水凝膠的制備。取15支試管，分別加入7 mg的N－十六酰－L－組氨酸，再加入 1 mL 濃度分別為 50，100，150，200，250 mg/L的水楊酸溶液(每一濃度各3支)溶解，放置過夜，形成穩(wěn)定的凝膠。

(3)藥物緩釋量的測定及pH值對釋放率的影響。在上述不同濃度試管組凝膠中分別加入3 mL pH=7.41 PBS(磷酸鹽緩沖液，并經(jīng)滅菌)緩沖液、pH=4.04 Na2HPO4－檸檬酸緩沖溶液和pH=10.01的Na2CO3－NaHCO3緩沖溶液。間隔一定時間后，取出上層的澄清液，測其紫外吸光度，利用吸光度計算溶液中釋放的水楊酸濃度。

采用上述同樣的方法制備所需的負載藥物水凝膠，測定其藥物緩釋量。在不同pH值的緩沖溶液、不同緩釋溫度和不同濃度的 N－十六酰－L－組氨酸的水凝膠條件下，考察它們對水楊酸釋放率的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 最小膠凝濃度

實驗結(jié)果表明，N－十六酰－L－組氨酸在匹配的凝膠劑、合適的pH值范圍內(nèi)可形成凝膠。實驗測得pH=7時，N－十六酰－L－組氨酸的最小膠凝濃度為2.8 mg/mL，此時的凝膠最穩(wěn)定，形成的凝膠也最好。

2.2 X射線衍射(XRD)表征

XRD 結(jié)果見圖 2?？梢钥闯?，在 2θ(°)為3.9，8.1 和 6.0，12.3 處的衍射峰有較好的倍數(shù)關(guān)系，由此可說明該凝膠自組裝形成的微觀結(jié)構(gòu)有序性。

圖2 pH=7時水凝膠XRD譜

2.3 凝膠－溶膠轉(zhuǎn)換溫度與最小凝膠濃度的關(guān)系

當凝膠負載水楊酸后，其凝膠仍然非常穩(wěn)定。測定了負載不同濃度水楊酸后水凝膠的最小膠凝濃度和轉(zhuǎn)變溫度，結(jié)果見表1。負載水楊酸后水凝膠的最小膠凝濃度為2.1～2.8 mg/mL，轉(zhuǎn)變溫度為45～60℃，但兩者變化無對應(yīng)關(guān)系。

表1 負載水楊酸后水凝膠的最小膠凝濃度和轉(zhuǎn)變溫度

2.4 藥物緩釋測定與分析

凝膠負載水楊酸后，水楊酸僅填充在水凝膠中，充當一種介質(zhì)，并沒有改變水凝膠的結(jié)構(gòu)和影響凝膠的穩(wěn)定性。

2.4.1 緩沖溶液pH值對水楊酸藥物緩釋影響

水楊酸藥物在pH=7.41的緩沖溶液中于室溫下12.5 h內(nèi)的緩釋監(jiān)測結(jié)果見圖3。隨著時間延長，負載在凝膠中的水楊酸逐漸釋放，最后趨于穩(wěn)定;在相同時間內(nèi)，水楊酸濃度越高，其釋放率越低，但釋放出來的水楊酸藥物量不會最小。

圖3 pH=7.41時不同濃度的水楊酸在凝膠中的釋放率

水楊酸藥物在pH=4.04的緩沖溶液中于室溫下12.5 h內(nèi)的緩釋監(jiān)測結(jié)果見圖4。

圖4 pH=4.04時不同濃度的水楊酸在凝膠中的釋放率

比較圖3和圖4可以發(fā)現(xiàn)，水楊酸藥物在pH=4.04的緩沖溶液中釋放12.5 h后，釋放率仍有增大的趨勢;但與在pH=7.41的緩沖溶液中的結(jié)果相比，相同的釋放時間內(nèi)釋放率較低，說明水楊酸藥物的釋放速率在偏酸性環(huán)境中比在中性環(huán)境慢。

實驗發(fā)現(xiàn)，在pH=10.00的緩沖溶液中，負載水楊酸的水凝膠不穩(wěn)定，1.5 h后水凝膠變得松散且逐漸溶解。因為水楊酸呈弱酸性，而在呈堿性的緩沖溶液中，易發(fā)生酸堿快速中和反應(yīng)，破壞了水凝膠的三維結(jié)構(gòu)。因此，負載水楊酸藥物的水凝膠不宜在偏堿性條件下進行藥物緩釋。

綜上所述，負載水楊酸的水凝膠緩釋作用非常明顯，但受緩沖溶液pH值的影響，其中在中性條件下緩釋效果最佳。

2.4.2 水凝膠中N－十六酰－L－組氨酸濃度對水楊酸藥物緩釋的影響

為考察N－十六酰－L－組氨酸濃度對緩釋效果的影響，制備了N－十六酰－L－組氨酸濃度分別為5 mg/mL和7 mg/mL的負載水楊酸藥物用水凝膠，在室溫下、pH=7.41緩沖溶液中考察其緩釋效果，結(jié)果見圖5。

圖5 N－十六酰－L－組氨酸濃度對藥物緩釋的影響

水凝膠中的N－十六酰－L－組氨酸的濃度對水楊酸藥物緩釋及凝膠穩(wěn)定性有一定影響，當凝膠中水楊酸濃度較低時，水楊酸藥物的釋放會更快。但實驗中發(fā)現(xiàn)，濃度為7 mg/mL與濃度為5 mg/mL的N－十六酰－L－組氨酸負載水楊酸藥物的水凝膠比較，前者的穩(wěn)定性好，后者在緩釋4.5 h后凝膠會出現(xiàn)松散現(xiàn)象。

2.4.3 溫度對水楊酸藥物緩釋的影響

7 mg/mL的N－十六酰－L－組氨酸負載50 mg/L水楊酸藥物的水凝膠，在pH=7.41的緩沖溶液中，分別在25℃和37℃條件下緩釋，水楊酸藥物12.5 h的緩釋監(jiān)測結(jié)果見圖6。水楊酸藥物在37℃時的釋放率明顯大于25℃時的釋放率，且隨著時間延長釋放率有增大的趨勢。而37℃接近于人體的平均體溫，因此37℃下的實驗更接近于臨床實際情況。

圖6 溫度對水楊酸在凝膠中釋放率的影響

3 結(jié)論

(1)N－十六酰－L－組氨酸是一種良好的凝膠因子，用其制備的水凝膠是一種很好的藥物載體，在pH=7左右時凝膠的穩(wěn)定性最好。

(2)在pH=7.41的緩沖溶液中，負載水楊酸的N－十六酰－L－組氨酸水凝膠呈現(xiàn)較好的藥物緩釋效果;偏堿性(pH=10.00)的緩沖溶液中，藥物緩釋過快，且凝膠不穩(wěn)定，易松散逐漸溶解;偏酸性(pH=4.04)的緩沖溶液中，藥物釋放率稍低。

(3)低濃度的N－十六酰－L－組氨酸水凝膠和適宜的環(huán)境溫度(37℃)有利于水楊酸藥物的釋放。

［1］袁寧寧.β－環(huán)糊精水凝膠的制備及其在藥物控釋中的應(yīng)用［J］.化學(xué)工程與裝備，2009，(6):16 －18.

［2］田威，范曉東，陳衛(wèi)星，等.藥物控制釋放用高分子載體的研究進展［J］.高分子材料科學(xué)與工程，2006，22(4):19 －23.

［3］王萃萃，楊偉平，許戈文.水凝膠的應(yīng)用與研究進展［J］.聚氨酯工業(yè)，2010，25(7):60 －63.

［4］Feng Guilong，Xiong Yun，Yang Yajiang，et al.Gelation of Microemulsions and Release Behavior of Sodium Salicylate from Gelled Microemulsions［J］.European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics，2009，71(2):297 －302.

［5］Cao Shuqin，F(xiàn)u Xinjian，Yang Yajiang，et al.Release Behavior of Salicylic Acid in Supramolecular Hydrogels Formed by l－ Phenylalanine Derivatives as Hydrogelator［J］.International Journal of Pharmaceutics，2008，357(1 －2):95 －99.

［6］Nagatoshi Koumura，Masabumi Kudo，Nobuyuki Tamaoki.Photocontrolled Gel－to－sol－to－gel Phase Transitioning of meta－Substituted Azobenzene Bisurethanes through the Breaking and Reforming of Hydrogen Bonds［J］.Langmuir，2004，20(23):9897－9900.

［7］牛洪，謝興益，何成生，等.聚氨酯水凝膠在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用［J］.聚氨酯工業(yè)，2004，19(5):6 －9.

［8］周義鋒.環(huán)境響應(yīng)的智能小分子有機凝膠材料［J］.化學(xué)進展，2011，23(1):125 －135.

［9］沈利英，陳肖卓，于海濤，等.刺激響應(yīng)型有機小分子凝膠的研究進展［J］.有機化學(xué)，2009，29(3):321 －333.

［10］Schneider J P，Pochan D J，Ozbas B，et al.Responsive Hydrogels from the Intramolecular Folding and Self－assembly of a Designed Peptide［J］.J AM CHEM SOC，2002，124(50):15030－15037.