β－環(huán)糊精及其衍生物修飾的Fe3O4磁性納米復合物與布洛芬的相互作用研究

黃麗珍，曹麗燕，李波，李二冬，雙少敏

（山西大學 化學化工學院，山西 太原 030006）

布洛芬（Ibuprofen，IBU，圖1）即異丁苯丙酸，是一種常用的非甾體類抗炎藥，臨床上廣泛用于治療關節(jié)炎、咽喉炎、支氣管炎及骨節(jié)炎等［1］。由于其屬于憎水藥物［2］，溶出度及生物利用度都較低［3］。為了維持治療濃度大劑量，頻繁用藥對胃腸道黏膜產生較大的刺激作用［4］。研制不同劑型的布洛芬如顆粒劑、緩釋片、口服溶液劑、緩釋膠囊劑、栓劑等［5］，以提高其水溶性，增強生物利用度，減少不良反應。

作為優(yōu)良的藥物載體材料，β－環(huán)糊精（β－CD）是由7個葡萄糖單元，通過糖苷鍵連接形成的低聚糖，具有特殊的截頂錐結構，無毒、性能穩(wěn)定且有包合作用，一定條件下能與客體分子形成包合物。Chowdary等人［6］用 Hp－β－CD作為主體對IBU包合后，使IBU的溶解度增加了12.8倍。磁性納米材料由于其良好的生物相容性和超順磁性得到了研究者的廣泛關注。Banerjee等［7］將β－CD／Fe3O4磁性納米復合物（MNC）作為一種新型的靶向藥物載體用于酮洛芬的改性和傳輸。新型靶向納米藥物載體不僅可以改善藥物的理化性質，還可以在外磁場的作用下將藥物定向于靶部位，從而提高了藥物的生物利用度，減少毒副作用。

目前，CD／Fe3O4MNC作為載體研究的藥物種類有限。本課題組合成了系列β－CD衍生物修飾的Fe3O4MNC，并以IBU作為模型藥物，研究了β－CD／Fe3O4MNC、羥丙基（HP）－β－CD／Fe3O4MNC和磺丁醚（SBE）－β－CD／Fe3O4MNC對IBU的負載能力，求得了最大負載量。采用相溶解度法考察了三種環(huán)糊精衍生物修飾的MNC對IBU的增溶效應。

Fig.1 Chemical structure of IBU圖1 布洛芬的化學結構

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

TU－1901雙光束紫外－可見分光光度計（北京普析通用儀器責任有限公司），pH S－3C型酸度計（上海雷磁分析儀器廠），KQ5200B型超聲清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）。

β－CD（廣東省郁南縣環(huán)糊精廠，95%，經(jīng)沸水重結晶提純），布洛芬（＞99%，Alfasa公司），N，N－二環(huán)己基碳二亞胺（分析純，阿拉?。?，氯化亞鐵，三氯化鐵，氨水（質量分數(shù)25%～28%），檸檬酸，阿拉伯膠，其它試劑均為分析純試劑。實驗用水為二次蒸餾水。

1.2 實驗方法

1.2.1 藥物復合物的制備

稱取10mg IBU于50mL容量瓶中，用無水乙醇配制成0.2mg／mL的IBU儲備液。分別加入20mg先前合成［8－10］的β－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC 和 SBE－β－CD／Fe3O4MNC 于5mL 不同濃度（0.0097～0.97mmol／L）的IBU溶液中進行超聲反應，產物用二次水洗滌，磁滯分離后，45℃真空干燥備用。

1.2.2 IBU 負載量的測定

精密稱取一定量β－CD／Fe3O4－IBU 復合物、HP－β－CD／Fe3O4－IBU 復合物和SBE－β－CD／Fe3O4－IBU 復合物用二次水溶解，定容至10mL比色管中，適當稀釋后于265nm處測定吸光度值。

1.2.3 相溶解度實驗

稱取5mg IBU（IBU過量），分別置于10mL比色管中，加入不同質量的β－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC和SBE－β－CD／Fe3O4MNC，用蒸餾水定容至刻度后超聲2h，靜置5d。待固液分配平衡后，用0.45μm孔徑的微孔濾膜過濾，取續(xù)濾液經(jīng)適當稀釋后于265nm處測定其紫外吸光度。根據(jù)標準曲線線性方程求出不同濃度的磁性納米復合物溶液對應的IBU的濃度。以IBU的濃度對CD／Fe3O4濃度繪制相溶解度圖。

2 結果與討論

2.1 IBU測定波長的選擇

IBU的紫外吸收峰如圖2所示，最大吸收峰在265nm處。因此，選擇波長為265nm進行測定。

2.2 IBU的標準曲線圖

稱取100mg IBU于50mL容量瓶中，用無水乙醇配制成2mg／mL的IBU儲備液。移取上述儲備液0.1mL、0.5mL、1mL、1.5mL、2mL、2.5mL于10mL比色管中，用二次水定容后分別于265nm 處測定吸光度A。以吸光度A對IBU濃度繪制標準曲線（圖3）。結果表明：IBU在20～500μg／mL濃度范圍內線性關系良好，線性方程為：A＝0.01012＋0.34559C，相關系數(shù)R＝0.9999。

Fig.2 UV spectrum of IBU圖2 IBU紫外吸收光譜

Fig.3 Calibration curve of IBU圖3 IBU的工作曲線

2.3 CD／Fe3O4MNC對IBU負載性能的研究

2.3.1 復合物的紫外吸收光譜

IBU被CD／Fe3O4MNC負載后紫外吸收光譜發(fā)生了向上漂移。這是由于CD／Fe3O4MNC在紫外區(qū)的吸收峰與IBU的吸收峰有重疊造成的。因此，CD／Fe3O4MNC－IBU的紫外吸收光譜可通過CD／Fe3O4MNC－IBU的吸收光譜扣除CD／Fe3O4MNC吸收光譜后得到。以β－CD／Fe3O4MNC為例，IBU（a），β－CD／Fe3O4MNC（b），β－CD／Fe3O4MNC－IBU（c）和扣除β－CD／Fe3O4MNC吸收光譜后β－CD／Fe3O4MNC－IBU 的吸收光譜（d）如圖4所示。從圖中可以看出，IBU的紫外吸收峰在265nm處，吸附和包合在β－CD／Fe3O4MNC上IBU的吸收峰沒有發(fā)生變化也位于265nm，譜線（d）的吸收峰是β－CD／Fe3O4MNC上所有IBU的吸收引起的。因此可通過IBU的標準曲線計算β－CD／Fe3O4MNC上負載IBU的量。

2.3.2 CD／Fe3O4MNC與IBU相互作用

如圖5所示，分別為 HP－β－CD／Fe3O4MNC（a）、β－CD／Fe3O4MNC（b）和SBE－β－CD／Fe3O4MNC（c）對IBU的負載曲線。從圖中可以看出，隨著IBU／CD－MNC的增加負載量不斷增大，當IBU／CD－MNC的值為2.0×10－2mg／mg時，負載曲線趨于平緩，說明負載作用趨于飽和。CD／Fe3O4MNC對IBU負載量的順序為SBE－β－CD／Fe3O4MNC ＞β－CD／Fe3O4MNC ＞HP－β－CD／Fe3O4MNC。β－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC和SBE－β－CD／Fe3O4MNC對IBU 的最大負載量分別為7.39、3.12、10.25mg／g。

Fig.4 UV spectra of the（a）IBU，（b）β－CD／Fe3O4MNC，（c）β－CD／Fe3O4MNC－IBU and（d）β－CD／Fe3O4MNC－IBU after subtraction of the absorption profile ofβ－CD／Fe3O4MNC圖4 （a）IBU，（b）β－CD／Fe3O4MNC，（c）β－CD／Fe3O4MNCIBU和（d）扣除β－CD／Fe3O4MNC紫外吸收后β－CD／Fe3O4 MNC－IBU的紫外吸收光譜

Fig.5 Equilibrium absorption capacity curves of MNC for IBU at different IBU／CD－MNC value，（a）HP－β－CD／Fe3O4，（b）β－CD／Fe3O4and（c）SBE－β－CD／Fe3O4圖5 不同IBU／CD－MNC值時，MNC對IBU的平衡負載量曲線，（a）HP－β－CD／Fe3O4，（b）β－CD／Fe3O4 和 （c）SBE－β－CD／Fe3O4

20mg三種MNC所含β－CD、HP－β－CD及SBE－β－CD的量不同。根據(jù)熱重分析數(shù)據(jù)可知Fe3O4MNC上修飾的β－CD、HP－β－CD和SBE－β－CD的量分別為8.31%、5.48%、和7.18%。通過計算可知修飾到 Fe3O4MNC表面的β－CD、HP－β－CD和SBE－β－CD的個數(shù)分別約為138、62和93個。相同CD量時，MNC對IBU的負載量由大到小仍依次為SBE－β－CD／Fe3O4MNC ＞β－CD／Fe3O4MNC ＞ HP－β－CD／Fe3O4MNC。這與20mg CD／Fe3O4MNC的研究結果一致。

2.3.3 CD／Fe3O4磁性納米復合物對IBU的增溶作用

Higuchi和Connors［11］提出了相溶解度法測定包合常數(shù)，該方法適用于考察疏水藥物在環(huán)糊精中的溶解度變化。相溶解度公式為：

式（1）中，K為結合常數(shù)，a為主體的總濃度，b為主體存在時客體分子的總濃度，s0為主體不存在時客體分子的固有溶解度。

圖6為IBU 在β－CD／Fe3O4MNC（a）、HP－β－CD／Fe3O4MNC（b）及SBE－β－CD／Fe3O4MNC（c）中的相溶解度曲線。從圖中可以看出，SBE－β－CD／Fe3O4MNC對IBU的增溶效果最佳，屬于AP型。說明IBU的溶解量隨SBE－β－CD／Fe3O4MNC濃度的增加呈現(xiàn)非線性增加，主體分子與多個客體分子進行了包合。

Fig.6 Phase solubility diagrams of MNC for IBU，β－CD／Fe3O4（a），HP－β－CD／Fe3O4（b）and SBE－β－CD／Fe3O4（c）圖6 IBU的相溶解度曲線β－CD／Fe3O4（a），HP－β－CD／Fe3O4（b）和SBE－β－CD／Fe3O4（c）

2.3.4 CD／Fe3O4磁性納米復合物的增溶效應

表1 β－CD／Fe3O4MNC，HP－β－CD／Fe3O4MNC及SBE－β－CD／Fe3O4MNC對IBU的增溶效果Table 1 Solubilization effect ofβ－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC and SBE－β－CD／Fe3O4MNC to IBU

表1給出了β－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC及SBE－β－CD／Fe3O4MNC不同濃度時IBU 的溶解度數(shù)據(jù)。分析數(shù)據(jù)可知，β－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC 及 SBE－β－CD／Fe3O4MNC在0～1 mmol／L范圍內，隨著主體濃度的增加IBU的溶解度增大。1mmol／L時三種納米復合物對IBU的增溶效果為SBE－β－CD／Fe3O4MNC＞β－CD／Fe3O4MNC＞HP－β－CD／Fe3O4MNC，最大增溶倍數(shù)分別為38.88倍、8.14倍、3.64倍。

3 結論

本文采用紫外吸收光譜法研究了β－CD／Fe3O4磁性納米復合物、HP－β－CD／Fe3O4磁性納米復合物和SBE－β－CD／Fe3O4磁性納米復合物對IBU的負載作用。不同CD／Fe3O4磁性納米復合物對IBU的負載能力不同，最大負載量依次為7.39mg／g、3.12mg／g、10.25mg／g。相溶解度實驗表明：β－CD／Fe3O4磁性納米復合物、HP－β－CD／Fe3O4磁性納米復合物及SBE－β－CD／Fe3O4磁性納米復合物都可以增加IBU在水中的溶解度，且SBE－β－CD／Fe3O4磁性納米復合的增溶效果最明顯。實驗條件下1mmol／L磁性納米復合物對IBU 的增溶倍數(shù)分別為8.14倍、3.64倍、38.88倍。

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