秸稈微晶纖維素用作片劑崩解劑的初步評價(jià)

衛(wèi)婷婷 ，縱秋瑾 ，姚日生 ，徐 鵬

（1.合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，安徽合肥230009；2.合肥工業(yè)大學(xué)醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，安徽合肥230009）

1 引言

微晶纖維素（Microcrystalline Cellulose，MCC）[1]是天然植物纖維素經(jīng)稀酸水解以及多種后處理制得的具有極限聚合度的產(chǎn)物。微晶纖維素的特性主要表現(xiàn)在晶粒尺寸、結(jié)晶度、吸水值、聚合度、比表面積以及反應(yīng)性能等方面。根據(jù)《中國藥典》記載，微晶纖維素的標(biāo)準(zhǔn)包括結(jié)晶度不低于60%，纖維素含量不低于97.0%，灼燒殘?jiān)怀^0.2%，pH值應(yīng)為5.0～7.5等[2]。

由于具有較低的聚合度、較大的比表面積等特殊性質(zhì)，微晶纖維素已經(jīng)在醫(yī)藥、輕化工、食品等行業(yè)廣泛應(yīng)用[3-4]。醫(yī)藥行業(yè)中，微晶纖維素主要作為藥用輔料使用。微晶纖維素的獨(dú)特性質(zhì)使其可以作為填充劑、崩解劑、分散劑等輔料。片劑中經(jīng)常使用到微晶纖維素，加入微晶纖維素可以不采用濕法造粒而直接壓片，避免了濕法造粒過程中主藥成分被破壞，同時(shí)由于微晶纖維素良好的吸濕性，使片劑的崩解性能也得到極大改善。另外，微晶纖維素在水中經(jīng)過強(qiáng)力攪拌會生成凝膠，可以用來作為增稠劑和懸浮劑，從而制造出懸浮液型或膏狀的醫(yī)用制劑[5-6]。

目前用來制備微晶纖維素的原料大多是棉絨和木材，其價(jià)格高昂，且來源有限。而生物質(zhì)稻草秸稈中含有35%～40%的纖維素[7]，來源豐富，價(jià)格低廉，有著潛在的利用價(jià)值。但稻草植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其三大組分纖維素、半纖維素和木質(zhì)素之間交聯(lián)緊密，并且木質(zhì)素含量接近20%，很大程度上限制了稻草秸稈在微晶纖維素上的應(yīng)用[8]。本實(shí)驗(yàn)以稻草秸稈為原料，經(jīng)SO3/NH3聯(lián)合微熱爆處理，再經(jīng)稀堿、稀酸和漂白步驟，成功制備出微晶纖維素[9]。本文首先按《中國藥典》（2010版）規(guī)定的方法對自制秸稈微晶纖維素的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行了測定；在此基礎(chǔ)上測定了其溶脹性，同時(shí)以阿司匹林為模型藥物測定了其崩解度，并與市售微晶纖維素（PH-101）進(jìn)行了對比研究。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與材料

市售微晶纖維素（PH-101）（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；阿司匹林（AR級，湖北中料化工有限公司）；單沖壓片機(jī)（TDP-1.5型，上海天豐制藥設(shè)備有限公司）；智能崩解儀（ZB-1C型，上海雙旭電子有限公司）；片劑硬度儀（YPD-200C型，上海潤晉機(jī)電有限公司）。

2.2 質(zhì)量指標(biāo)的測定

按《中國藥典》（2010版）規(guī)定的方法[2]對自制秸稈微晶纖維素的pH值、氯化物含量、淀粉含量、灼燒殘?jiān)?、干燥失重量、重金屬含量、砷含量等指?biāo)進(jìn)行測定。

2.3 溶脹性的測定

稱取干燥至恒重的樣品粉末2.0g，置于帶塞試管中，測定粉末的初始高度h1。加水10mL振搖，10min后再重復(fù)振搖一次。靜置48小時(shí)后測定粉末高度h2，計(jì)算粉末的溶脹體積比h2/h1。

2.4 崩解度的測定

以阿司匹林為模型藥物，分別以秸稈微晶纖維素和市售微晶纖維素（PH-101）為崩解劑，采用濕法制粒壓片，壓力控制為5kg，壓成片徑5mm的片劑供試。按《中國藥典》（2010版）規(guī)定的方法測定片劑的崩解時(shí)間。

2.5 微晶纖維素結(jié)構(gòu)表征

2.5.1 SEM表征

使用日本電子制造公司的掃描電子顯微鏡，型號為JSM-6490LV。

2.5.2 BET表征

BET法即BET比表面積檢測法，纖維素比表面積在MicromeriticsASAP-2020物理吸附測試儀上進(jìn)行。吸附測定前，在350℃條件下將秸稈微晶纖維素和市售微晶纖維素（PH-101）真空下脫氣約8h，然后在-196℃下進(jìn)行氮?dú)馕?，氮?dú)夥肿訖M截面取0.162m2，比表面積作圖采用BET方程計(jì)算，通過N2吸附等溫線求得被測纖維素的比表面積。

3 結(jié)果與討論

3.1 秸稈微晶纖維素質(zhì)量評估

微晶纖維素作為藥用輔料，《中國藥典》（2010版）對其pH值、氯化物含量等指標(biāo)作了明確規(guī)定。本實(shí)驗(yàn)室自制秸稈微晶纖維素與之比較結(jié)果見表1。

表1 秸稈微晶纖維素藥典檢查項(xiàng)考查結(jié)果

由表1可知，實(shí)驗(yàn)室自制秸稈微晶纖維素各項(xiàng)指標(biāo)均符合《中國藥典》（2010版）的相關(guān)規(guī)定。這表明本實(shí)驗(yàn)室對稻草秸稈的有效處理成功獲得了一種藥用秸稈微晶纖維素，不僅將秸稈變廢為寶，還擴(kuò)充了藥用秸稈微晶纖維素的種類和來源。

3.2 秸稈微晶纖維素用作片劑崩解劑的考查

內(nèi)服片劑需要在一定介質(zhì)和時(shí)間里破裂成小粒子，從而溶解在體液中被機(jī)體吸收以發(fā)揮藥效。因此考查微晶纖維素作為片劑崩解劑的性能，需要綜合考慮微晶纖維素的溶脹性、制成片劑的硬度和崩解時(shí)限的測定結(jié)果[10]。

3.2.1 溶脹性

微晶纖維素作為崩解劑的機(jī)理是片劑遇到體液后，水分迅速進(jìn)入片劑內(nèi)部，斷裂微晶纖維素內(nèi)部氫鍵，從而造成片劑的崩解。表2顯示了秸稈微晶纖維素和市售微晶纖維素（PH-101）的溶脹性測定結(jié)果。從表2我們可以看出相較于市售微晶纖維素（PH-101），秸稈微晶纖維素的溶脹速度更快。這個(gè)結(jié)果表明，秸稈微晶纖維素的結(jié)構(gòu)更利于水分子快速進(jìn)入片劑內(nèi)部，使得片劑快速溶脹，從而更快地崩解。

表2 溶脹性測定結(jié)果

3.2.2 硬度及崩解性

崩解劑含量通常會對片劑的硬度和崩解時(shí)間產(chǎn)生一定的影響，為此，本研究設(shè)計(jì)了以下四組處方（見表3），所得結(jié)果見圖1和圖2。

表3 實(shí)驗(yàn)處方

圖1是MCC含量對崩解時(shí)間的影響曲線。隨著秸稈微晶纖維素含量的增加，片劑的崩解時(shí)間呈現(xiàn)先縮短后增加的趨勢。在秸稈微晶纖維素含量小于20%時(shí)，崩解時(shí)間隨著含量的增加而下降；在含量從20%增加到40%時(shí)，崩解時(shí)間由9.42min上升至11.48min；隨后緩慢增加。對照組中，隨著市售微晶纖維素（PH-101）含量從10%增加到40%時(shí)，片劑的崩解時(shí)間從14.60min降至12.47min；隨后緩慢減少，但是，始終高于使用秸稈微晶纖維素的片劑。結(jié)果表明，秸稈微晶纖維素的崩解性能優(yōu)于市售微晶纖維素（PH-101），片劑的崩解時(shí)間隨纖維素添加量的變化趨勢是相反的。

圖2是MCC含量對硬度的影響曲線。隨著秸稈微晶纖維素含量的增加，片劑硬度呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，最小硬度對應(yīng)的微晶纖維素含量為20%。在相同壓片條件下，用市售微晶纖維素（PH-101）所加工的片劑硬度隨著含量的增加而增加，且略高于使用秸稈微晶纖維素的片劑。

造成上述結(jié)果的原因可能是來自秸稈的微晶纖維素去除木質(zhì)素及后續(xù)去除半纖維素后有較大的比表面而有強(qiáng)的吸濕膨脹能力所致，也因此比市售微晶纖維素的崩解時(shí)間短；同樣，因?yàn)橛懈叩奈鼭裥砸蚨休^高的粘合性，故而崩解時(shí)間隨著量的增加而增加。在含量低于20%時(shí)，增加微晶纖維素含量，片劑的溶脹率隨之增加，因此，崩解速度隨之增加。

3.3 MCC的結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)BET比表面積法測得的結(jié)果為：秸稈微晶纖維素的比表面積為3.0760m2/g；市售微晶纖維素（PH-101）的比表面積為2.6161m2/g，證明秸稈微晶纖維素的比表面積確實(shí)較大，更有利于物質(zhì)的吸附和水分子與纖維素結(jié)合，從而使得秸稈微晶纖維素片劑具有較快的崩解速度。

對比分析秸稈微晶纖維素和市售微晶纖維素（PH-101）的SEM圖（見圖3），可以看出，市售微晶纖維素（PH-101）呈光滑緊密的短棒狀結(jié)構(gòu)，而秸稈微晶纖維素結(jié)構(gòu)呈鏤空狀，存在倒鉤，壓片時(shí)易產(chǎn)生空隙，利于水分子進(jìn)入片劑內(nèi)部。

4 結(jié)論

微晶纖維素作為崩解劑使用時(shí)，利用自身很強(qiáng)的吸水膨脹性，可以瓦解片劑的結(jié)合力。秸稈微晶纖維素的表面由于SO3/NH3聯(lián)合微熱爆的處理存在溝槽，且由于秸稈中含有一定量的半纖維素和木質(zhì)素，經(jīng)處理去除半纖維素和木質(zhì)素的秸稈纖維素裸露的面積更大，能夠達(dá)到理想的引濕效果，從而具有部分淀粉作為崩解劑時(shí)的性能。又因?yàn)榈静萁斩捨⒕Юw維素作為纖維素衍生物，本身具有吸水膨脹性，加之兼具淀粉的崩解性能，因此具有良好的崩解性能。

秸稈微晶纖維素作為崩解劑，在處方中含量為20%時(shí)片劑崩解速度最快。另外，在相同壓片條件下，片劑的硬度也較小。

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