幾種藥物、載體和附加劑對泊洛沙姆體系膠凝行為的影響

張秋菊，黑 晶，劉 晨，隋 宏，3，4，王文蘋，3，4*

(1.寧夏醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，寧夏銀川 750004;2.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院，寧夏銀川 750004;3.寧夏回藥現(xiàn)代化工程技術(shù)研究中心，寧夏銀川 750004;4.回醫(yī)藥現(xiàn)代化省部共建教育部重點實驗室，寧夏銀川 750004)

泊洛沙姆 (Poloxamer)為聚氧乙烯 (PEO)和聚氧丙烯 (PPO)組成的A-B-A型嵌段共聚物，屬非離子型表面活性劑，由于其獨特的熱敏可逆性凝膠轉(zhuǎn)變特征，逐漸成為研究和應(yīng)用最廣泛的熱敏材料之一［1］。目前絕大多數(shù)眼用溫敏型原位凝膠制劑均采用泊洛沙姆作為主要凝膠材料，所得制劑在貯存溫度下呈液態(tài)，滴入眼中后由于溫度的升高使體系發(fā)生相轉(zhuǎn)變，能迅速在眼內(nèi)發(fā)生相轉(zhuǎn)變形成半固體，黏附于角膜和結(jié)膜囊表面，使藥物長時間滯留在眼部并緩慢釋放，從而提高生物利用度［2］。

現(xiàn)有研究多注重以泊洛沙姆為溫敏材料進行載藥制劑的處方篩選，但缺乏對處方組份與眼用原位凝膠體系膠凝行為關(guān)系的系統(tǒng)考察。本研究以泊洛沙姆為溫敏凝膠材料，分別考察生物黏附劑、不同藥物及載體以及常用附加劑的加入對體系相變溫度和黏度值的影響，為溫度敏感型眼用原位凝膠的深入研究和應(yīng)用提供參考。

1 儀器與試藥

DV-Ⅲ流變儀 (美國博勒飛公司);TX-550控溫水浴 (美國博勒飛公司);DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 (鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司);ABS210S電子天平 (德國 Sartorius公司);NICOMP380激光粒度儀 (美國 PSS公司);JY99-IIDN超聲波細胞粉碎機 (寧波新芝生物科技股份有限公司);RCT basic高速勻漿機 (德國IKA公司);Z323K型離心機 (德國赫默公司);WH-861渦旋混合器 (太倉市科教器材廠)。

泊洛沙姆407(P407，德國BASF公司，批號WPDC7509E);泊洛沙姆188(P188，德國BASF公司，批號 WPOD644F);羥丙甲纖維素HPMC(K4M，批號TH23012N11);海藻酸鈉 (美國國際特品公司，批號720441);殼聚糖 (國藥集團化學(xué)試劑有限公司，批號F20050511);甲基纖維素(MC，天津大茂化學(xué)試劑廠);苯扎氯銨/HDBAC(上?？笊锛夹g(shù)有限公司);枸杞多糖 (西安瑞迪生物科技有限公司)，枸杞籽油 (寧夏志誠生物食品工程有限公司，批號201001);黃芩苷原料藥 (上海標準品物質(zhì)研究中心，純度90.5%);槐定堿 (南京景竹生物科技有限公司，批號JZ130525);卵磷脂 (大豆)/SPC(上海楷洋生物技術(shù)有限公司);吐溫80(藥用級，西安富力化學(xué)廠，批號030507);甘油 (北京索來寶生物技術(shù)有限公司，批號K1330);二甲基亞砜 (DMSO，天津市大茂化學(xué)試劑廠);其他試劑均為分析純;所用水為純化水。

2 方法與結(jié)果

2.1 枸杞籽油微乳的制備 超聲法制備枸杞籽油微乳［3］:處方為1%枸杞籽油、1%吐溫-80、2%甘油，超聲功率為480 W，工作模式為工作-間歇時間10～5 s，時間為25 min。

2.2 黃芩苷納米結(jié)晶的制備 采用沉淀法制備。量取一定量的二甲基亞砜將藥物配制成50 g/L的溶液，以0.5%卵磷脂水溶液作為不良溶劑，于30000 r/min的高速剪切作用下將一定量黃芩苷溶液緩慢注入至20倍體積的0.5%卵磷脂水溶液，持續(xù)剪切8 min，得納米混懸液。將納米混懸液4℃下高速離心 (10000 r/min)10 min，棄去上清液，得到黃芩苷納米結(jié)晶。

2.3 人工模擬淚液的配制［4］根據(jù)淚液的電解質(zhì)組成，每升模擬淚液包括 NaCl 6.7 g，CaCl2·2H2O 0.08 g，KCl 1.38 g，NaHCO32.18 g。

2.4 凝膠溶液的制備 冷溶法［5］制備凝膠溶液。精密量取純化水適量，置冰箱中，使其降至4℃左右，將精密稱定的P407均勻撒在水面上，置于4℃冰箱冷藏過夜，使其緩慢充分溶脹并溶解后，得到澄清、無團塊、分散均勻的溶液。若凝膠中含有其他輔料和藥物，根據(jù)其用量的多少，可先于P407溶于純化水中，再加入P407。

2.5 相變溫度的測定 “攪拌子法”測定相變溫度［6］。在50 mL燒杯中加入一定量的 P407溶液，燒杯用保鮮膜封口并插入溫度計，使水銀球完全浸沒于凝膠溶液中，燒杯中放置攪拌子。將燒杯置于低溫水浴中，攪拌速率為200 r/min，水浴以1～2 min升高1℃的速度升溫，將磁力攪拌子不再轉(zhuǎn)動時的溫度定義為相變溫度。每個樣品平行測定3次，取平均值。將凝膠溶液與模擬淚液以40∶7(m/m)的比例混合，按上述操作測定經(jīng)淚液稀釋后的相變溫度。

2.6 P407質(zhì)量濃度對相變溫度的影響 按“2.4”項下方法配制一系列質(zhì)量濃度的P407溶液。按“2.5”項下方法測定相變溫度，考察其與淚液混合前后的相變溫度。結(jié)果見圖1。

當P407溶液質(zhì)量濃度低于16 g/mL時無法膠凝，高于18 g/mL時受熱后能夠形成透明凝膠、溫度降低時則恢復(fù)為溶液;體系相變溫度隨P407質(zhì)量濃度的升高而下降，即P407的質(zhì)量濃度越大，相變溫度越低。經(jīng)淚液稀釋后，質(zhì)量濃度低于19 g/mL的體系無法膠凝，19 g/mL以上的體系相變溫度上升。體系經(jīng)人工淚液稀釋后，泊洛沙姆濃度降低，因此相變溫度相應(yīng)升高。

圖1 P407質(zhì)量濃度對相變溫度的影響Fig.1 Influence of P407 concentration on the phase transition temperatures

2.7 P188的加入對相變溫度的影響 根據(jù)眼用溫敏凝膠的貯存與使用情況，應(yīng)使凝膠的相變溫度控制在25～34℃，希望經(jīng)人工淚液稀釋后的相變溫度預(yù)測值在32～35℃。根據(jù)上述實驗結(jié)果，相變溫度在25～35℃，人工淚液稀釋后的溫度在32～35℃之間的P407的質(zhì)量濃度為20、21 g/mL。因此以20、21 g/mL的P407為主要凝膠材料，分別考察P188的加入量對體系相變溫度的影響。結(jié)果如圖2所示，P188的加入使得相變溫度上升，少量P188即可對P407的相變溫度產(chǎn)生影響。

圖2 P188對相變溫度的影響Fig.2 Influence of P188 on the phase transition temperatures

2.8 黏附性材料的加入對相變溫度的影響 眼用原位凝膠中加入黏附性材料可增加生物黏附性，延長藥物眼部滯留時間，從而提高療效。本實驗考察加入0.2%不同黏附性材料后對泊洛沙姆溶液 (含20%P407和0.5%P188)相變溫度的影響。結(jié)果如圖3所示。

結(jié)果可知，MC、殼聚糖的加入使體系相變溫度略有上升，HPMC和海藻酸鈉則相反。但實驗過程中發(fā)現(xiàn)MC和殼聚糖在體系中的溶解度不佳，海藻酸鈉用量較高時會影響體系澄明度。

圖3 黏附性材料對相變溫度的影響Fig.3 Influence of adhesive materials on the phase transition temperatures

2.9 附加劑的加入對體系流變學(xué)性質(zhì)的影響 分別考察眼用制劑常用附加劑，如等滲調(diào)節(jié)劑氯化鈉(0.9%)或者甘露醇 (5%)、抑菌劑苯扎氯銨(0.02%)、pH調(diào)節(jié)劑硼酸-硼砂緩沖對 (調(diào)節(jié)pH6-8的量)等的加入對體系相變溫度和黏度值的影響，測定其淚液稀釋前后的相變溫度和黏度值變化。使用流變儀 (64號轉(zhuǎn)子)測定黏度隨溫度變化曲線。結(jié)果如圖4所示。滲透壓調(diào)節(jié)劑氯化鈉和甘露醇的加入在經(jīng)淚液稀釋前后均降低了體系的相變溫度提高了黏度值，氯化鈉體系的黏度值升高比甘露醇更明顯。抑菌劑加入后對相變溫度無明顯影響。pH調(diào)節(jié)劑加入也對相變溫度無顯著影響，實驗中測得泊洛沙姆凝膠液pH為6.7左右，加入調(diào)節(jié)劑后其無顯著變化。

圖4 附加劑的加入對凝膠流變性質(zhì)的影響Fig.4 Influence of additives on the gel rheological properties

2.10 不同的藥物和載體加入對體系流變學(xué)性質(zhì)的影響 分別考察加入枸杞多糖 (2%)、枸杞籽油微乳 (含枸杞籽油 2%)、黃芩苷納米結(jié)晶(2%)、槐定堿 (2%)后體系相變溫度和黏度值的影響。使用流變儀 (64號轉(zhuǎn)子)測定體系黏度隨溫度變化曲線。結(jié)果如圖5所示，槐定堿的加入對相變溫度和黏度值無顯著影響;加入枸杞多糖后體系相變溫度略有上升，但黏度值無明顯變化;加入黃芩苷納米結(jié)晶和枸杞籽油微乳后相變溫度升高，且完全膠凝后黏度值也相應(yīng)增加;黃芩苷納米結(jié)晶對體系的影響較枸杞籽油微乳更顯著。

圖5 不同藥物及其載體的加入對凝膠流變學(xué)性質(zhì)的影響Fig.5 Influence of different drugs and carriers on the gel rheological properties

3 討論

3.1 泊洛沙姆溶液中膠束的形成及其與膠凝行為的關(guān)系 P407(PEO約為70%)在水溶液中形成以親水性PEO為外殼、包裹著疏水性PPO嵌段內(nèi)核的球狀膠束。隨著P407溶液質(zhì)量濃度的增大，膠束數(shù)量增加并發(fā)生相互間堆砌和纏結(jié)，最終導(dǎo)致膠凝;且在此過程中體系黏度增大，黏度急劇上升時所對應(yīng)的溫度即為體系的相變溫度。P407低于一定質(zhì)量濃度則無法形成凝膠［7］，故體系相變溫度隨質(zhì)量濃度升高而降低。少量P188(PEO約為80%)的加入提高了溶液中親水性PEO的比例，致使體系相轉(zhuǎn)變溫度升高。如果繼續(xù)增大P188質(zhì)量濃度，則膠束化的P188分子也將參與凝膠網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，將使相變溫度降低［8］。

3.2 黏附性材料對體系膠凝行為的影響 親水性黏附材料能與泊洛沙姆的PEO鏈段結(jié)合，使相鄰分子間的纏結(jié)作用加強、分子間氫鍵結(jié)合力顯著提高，導(dǎo)致體系在較低溫度發(fā)生膠凝［9］，如HPMC。殼聚糖加入后相變溫度升高，趙亮等［10］研究中也發(fā)現(xiàn)殼聚糖可升高泊洛沙姆188的相變溫度。

3.3 常用滲透壓調(diào)節(jié)劑對泊洛沙姆溶液膠凝行為的影響 氯化鈉的加入對表面活性劑的疏水基團產(chǎn)生“鹽析”作用，而非與親水基團相互作用［8，11］，致使泊洛沙姆的臨界膠束濃度 (critical micelle concentration，CMC)降低，因而體系相變溫度下調(diào)。較高濃度的NaCl能破壞凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使之形成乳狀膠團，隨著鹽濃度的加大乳狀膠團逐漸增多、體系黏度增大［12］。這就是加入氯化鈉后黏度值增加的原因。甘露醇有能與水締合的六個羥基，它的存在使自由水分子數(shù)減少，導(dǎo)致表面活性劑分子溶度下降、CMC也相應(yīng)下降。甘露醇的濃度越大，這種效應(yīng)越顯著，CMC隨甘露醇濃度的增加單調(diào)減小，不出現(xiàn)上升趨勢［13］。甘露醇作為滲透壓調(diào)節(jié)劑加入體系后相變溫度升高，正是源于泊洛沙姆的CMC和濁點都隨甘露醇濃度的增加單調(diào)下降。

3.4 不同性質(zhì)藥物及其載體對體系膠凝行為的影響 為了考察不同性質(zhì)的藥物、載體及其存在的狀態(tài)對原位凝膠體系的影響，本實驗選擇了具有抗炎或營養(yǎng)眼部作用的枸杞多糖 (具一定黏性，可溶解)、槐定堿 (可溶解)、枸杞子油微乳 (含較多表面活性劑)以及黃芩苷納米結(jié)晶作為模型藥物進行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，枸杞多糖加入后體系相變溫度略有上升，但黏度值無明顯變化。馮怡等［14］也發(fā)現(xiàn)葡聚糖和夏谷草多糖加入后可升高凝膠相變溫度，延長相變時間。這可能是由于這些多糖自身含有大量羥基，水化作用顯著，致使體系相變溫度升高。枸杞籽油微乳含有吐溫-80，隨著微乳的加入親水性PEO數(shù)量增加，體系親水性增強［15］、濁點升高［16］，則體系相變溫度相應(yīng)升高。

納米結(jié)晶加入后可能在一定程度上影響了膠束纏結(jié)堆砌的自由度和有序性，致使相變溫度升高;但當體系形成凝膠后，固態(tài)納米粒子增加了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強度，使相變后黏度增加更顯著。處方中的其他組份如抑菌劑、pH調(diào)節(jié)劑等，由于分子小、濃度低，對體系黏度和膠凝行為幾乎無影響。

4 結(jié)論與展望

針對以泊洛沙姆為主要凝膠基質(zhì)的眼用溫敏型原位凝膠制劑，本研究系統(tǒng)考察了常見處方組份對體系膠凝行為的影響，結(jié)果顯示處方中藥物、載體和不同附加劑的性質(zhì)、濃度均可能不同程度地改變泊洛沙姆溶液的膠束狀態(tài)和溶解性能，導(dǎo)致體系相變溫度和黏度發(fā)生變化。本實驗不僅有利于提高相應(yīng)處方優(yōu)選的工作效率，也為原位凝膠機制研究提供參考。

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