介孔二氧化硅納米粒對(duì)穿心蓮內(nèi)酯載藥性能及藥物釋放的影響

呂潔瓊，林君紅，崔升淼

(廣東藥科大學(xué) 中藥學(xué)院，廣東 廣州 510006)

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介孔二氧化硅納米粒對(duì)穿心蓮內(nèi)酯載藥性能及藥物釋放的影響

呂潔瓊，林君紅，崔升淼

(廣東藥科大學(xué) 中藥學(xué)院，廣東 廣州 510006)

目的 制備介孔二氧化硅納米粒，并研究它對(duì)穿心蓮內(nèi)酯載藥性能及藥物釋放的影響。方法 以介孔二氧化硅納米粒負(fù)載穿心蓮內(nèi)酯，采用N2吸附、DSC、SEM、XRPD進(jìn)行表征，并測(cè)定納米粒的載藥量和體外藥物釋放量。結(jié)果 投藥量為10%、20%、25%、30%時(shí)，藥物質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為6.89%、14.8%、19.6%、22.3%；載藥后樣品分散均勻，外觀、大小與載藥前相比均無(wú)顯著變化；載藥后比表面積、孔容量、孔徑均比載藥前降低。體外溶出度試驗(yàn)表明，穿心蓮內(nèi)酯介孔二氧化硅納米粒(MSNs-AND)的體外溶出度均比穿心蓮內(nèi)酯原料藥高，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論 介孔二氧化硅納米?？蓪?shí)現(xiàn)穿心蓮內(nèi)酯的高負(fù)載，并可顯著提高其溶出度。

穿心蓮內(nèi)酯； 介孔二氧化硅； 納米粒； 體外釋放

穿心蓮內(nèi)酯(andrographolide,AND)為二萜類(lèi)內(nèi)酯化合物，是中藥穿心蓮(AndrographisHerba)的主要有效成分之一，具有較好的免疫調(diào)節(jié)及抗腫瘤作用，治療胃癌、肺癌、大腸癌等多種腫瘤效果明顯[1-2]。但穿心蓮內(nèi)酯水溶性差、溶出較低，因此限制了藥物的口服吸收。介孔二氧化硅納米粒已得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，具有較高的比表面積、較大的孔容量、生物相容性良好且價(jià)格相對(duì)低廉，可將難溶性藥物裝載于其中，增大藥物溶出面，提高藥物溶出度，進(jìn)而可提高藥物口服生物利用度[3-4]。本研究以介孔二氧化硅納米粒為載體，負(fù)載穿心蓮內(nèi)酯，并對(duì)納米粒的載藥量和體外藥物釋放量進(jìn)行考察。

1 儀器與試藥

AUTOSORB-1-MP全自動(dòng)比表面及孔隙度測(cè)定儀(美國(guó)康塔)；ADVANCE X-射線衍射儀(德國(guó)Bruker)；STA 409同步熱分析儀(德國(guó)Netzsch)；JSM-6060掃描電鏡(日本電子Jeol)；高效液相色譜儀、紫外檢測(cè)器(日本島津公司) 。

穿心蓮內(nèi)酯原料藥(陜西錦泰生物工程有限公司，批號(hào)：JT20091205，質(zhì)量分?jǐn)?shù)：98%)；穿心蓮內(nèi)酯對(duì)照品(中國(guó)藥品生物制品檢定院，批號(hào)：0797-9302)；介孔二氧化硅納米粒(自制)；甲醇(江蘇漢邦科技有限公司，色譜純)；其他試劑均為市售分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 穿心蓮內(nèi)酯介孔二氧化硅納米粒(MSNs-AND)的制備

精密稱(chēng)取適量穿心蓮內(nèi)酯原料藥于錐形瓶中，加入適量的無(wú)水乙醇使其質(zhì)量濃度為20 mg/mL，于60 ℃水浴加熱使藥物溶解，再加入不同比例的介孔二氧化硅納米粒，密封條件下，于60 ℃下攪拌4 h。敞口條件下繼續(xù)加熱攪拌，使乙醇慢慢揮發(fā)至使納米粒呈濕潤(rùn)狀態(tài)，用約5 mL熱無(wú)水乙醇洗滌殘余藥物，最后置真空干燥箱中過(guò)夜，即得到MSNs-AND。

按照藥物與材料的質(zhì)量比為1∶9、1∶4、1∶3、3∶7的比例，即投藥量為10%、20%、25%、30%，分別制得MSNs-AND，分別命名為MSNs-AND(10)、MSNs-AND(20)、MSNs-AND(25)、MSNs-AND(30)。

2.2 MSNs-AND的表征測(cè)試

2.2.1 掃描電鏡分析 取樣品放于樣品臺(tái)上，置于離子濺射儀中噴金15 s，并于掃描電鏡中觀察拍照，結(jié)果見(jiàn)圖1。結(jié)果顯示，介孔二氧化硅納米粒粒徑在100 nm左右，外觀規(guī)則、圓整，且分散較均勻。載藥后MSNs-AND外觀形狀、大小均無(wú)較大變化，未發(fā)現(xiàn)穿心蓮內(nèi)酯晶體結(jié)構(gòu)，原因可能是藥物被吸附在介孔二氧化硅材料的表面及被裝載進(jìn)介孔二氧化硅納米粒的孔道里。另外，載藥后的納米材料邊緣較未載藥的模糊，且隨著載藥量的增大，該現(xiàn)象越明顯，原因可能是由于材料的孔道和表面吸附藥物所造成的。

2.2.2 比表面及孔隙度分析(BET) 測(cè)定MSNs和MSNs-AND(30)載藥前后的氮吸附脫附等溫線(見(jiàn)圖2)，并計(jì)算相應(yīng)的孔型、孔徑、比表面積、孔容量等信息，結(jié)果見(jiàn)表1?？梢?jiàn)，載藥前的介孔二氧化硅納米粒(MSNs)呈現(xiàn)出典型的Ⅳ型等溫吸附線，具有Ⅳ型等溫吸附線2個(gè)典型拐點(diǎn)，說(shuō)明具有介孔結(jié)構(gòu)。但載藥后，即MSNs-AND(30)等溫吸附線與空白介孔二氧化硅納米材料有偏差，其Ⅳ型等溫吸附線的特征減弱，第1個(gè)拐點(diǎn)不明顯，可能是載藥后藥物填充于孔道中，甚至是堵塞孔道所致。另外，根據(jù)吸附曲線計(jì)算MSNs載藥后的比表面積為616.98 m2/g，較載藥前降低了40.7%，孔容量、孔徑則較載藥前分別降低了50%、21.5%，進(jìn)一步證明藥物已經(jīng)裝載到MSNs的介孔中。

A.MSNs-AND(10)； B.MSNs-AND(20)； C.MSNs-AND(25)； D.MSNs-AND(30)； E.MSNs。

圖1 介孔二氧化硅納米粒載藥前后的掃描電鏡圖

Figure 1 The results of SEM before and after loading of MSNs

圖2 MSNs、MSNs-AND(30) N2等溫吸附曲線

Figure 2 The result of N2adsorption isotherm of MSNs and MSNs-AND(30)

表1 MSNs、MSNs-AND(30) N2等溫吸附結(jié)果

Table 1 The result of nitrogen adsorption isotherm of MSNs and MSNs-AND(30)

樣品比表面積/(m2·g-1)孔容量/(cm3·g-1)孔徑/nmMSNs1040.520.883.39MSNs-AND(30)616.980.412.66

2.2.3 DSC熱分析 穿心蓮內(nèi)酯原料藥、空白材料、藥物與材料(質(zhì)量比1∶9)的物理混合物、MSNs-AND(30)、MSNs-AND(25)、MSNs-AND(20)、MSNs-AND(10)的DSC熱分析結(jié)果見(jiàn)圖3?？梢?jiàn)，穿心蓮內(nèi)酯在230 ℃處有1個(gè)吸熱峰，而MSNs在整個(gè)升溫過(guò)程中均無(wú)放熱或吸熱峰。

圖3 MSNs的DSC曲線圖
Figure 3 DSC spectrum of MSNs

2.2.4 X線粉末衍射分析(XRPD) 穿心蓮內(nèi)酯原料藥、空白材料、藥物與材料(1∶9)的物理混合物、MSNs-AND(30)、MSNs-AND(25)、MSNs-AND(20)、MSNs-AND(10)的X線粉末衍射分析結(jié)果見(jiàn)圖4?？梢?jiàn)，物理混合物和原料藥在11°左右有1個(gè)強(qiáng)的晶體衍射峰，在16～18°之間有2個(gè)較強(qiáng)的晶體衍射峰，而MSNs材料僅有1個(gè)很弱的彌散峰。MSNs-AND(10)、MSNs-AND(20)無(wú)明顯的藥物特征峰出現(xiàn)，與空白MSNs相近，說(shuō)明藥物是以無(wú)定形形式存在，該結(jié)果與DSC分析結(jié)果相一致。MSNs-AND(25)則與MSNs-AND(30)不同，并沒(méi)有呈現(xiàn)出較明顯的藥物衍射峰，而僅在11°、16～18°處呈現(xiàn)3個(gè)非常小的衍射峰。

2.3 載藥量和體外釋放試驗(yàn)

2.3.1 載藥量的測(cè)定 精密稱(chēng)取適量樣品置于50 mL容量瓶中，加入甲醇40 mL，超聲15 min，定容至刻度。用0.45 μm微孔濾膜濾過(guò)后，參考2015年版《中國(guó)藥典》一部穿心蓮內(nèi)酯項(xiàng)下含量測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定[5]，其標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=97 906x+25 113，R2=0.999 9，線性范圍為2.94～39.23 μg。MSNs-AND(10)、MSNs-AND(20)、MSNs-AND(25)、MSNs-AND(30)藥物質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為6.89%、14.8%、19.6%、22.3%。MSNs-AND中的穿心蓮內(nèi)酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)均比投藥量低，分別下降了31.1%、26%、21.6%、25.7%，原因主要是：用熱乙醇洗滌時(shí)，將大部分沒(méi)有被MSNs吸附的藥物及部分材料表面的藥物洗滌，造成了藥物的損失；由于載藥過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，且在加熱條件下進(jìn)行，可能會(huì)使部分藥物降解，導(dǎo)致最終藥物質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。

圖4 MSNs的X線衍射圖譜
Figure 4 X ray diffraction pattern of MSNs

2.3.2 體外釋放研究 DSC熱分析結(jié)果可知，MSNs材料對(duì)穿心蓮內(nèi)酯的較佳載投藥量為10%、20%，而DSC與XRPD結(jié)果均表明MSNs-AND(30)出現(xiàn)明顯的藥物特征峰，說(shuō)明該投藥量大于MSNs材料的裝載能力。因此選擇MSNs-AND(10)、MSNs-AND(20)、MSNs-AND(25)3種載藥MSNs材料進(jìn)行體外釋放的研究。

以pH6.8磷酸鹽緩沖溶液900 mL作為溶出介質(zhì)，溫度保持在(37±0.5)℃。取穿心蓮內(nèi)酯原料藥20 mg，含有20 mg藥物的MSNs-AND(10)、MSNs-AND(20)和MSNs-AND(25)，每個(gè)樣品平行操作3份，分別投入溶出杯中，立即啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)并開(kāi)始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)速為100 r/min，分別在5、10、15、20、30、45、60、75、90、120 min吸取溶液5 mL，同時(shí)補(bǔ)入等溫等量的空白介質(zhì)溶液。樣品立即經(jīng)0.45 μm微孔濾膜濾過(guò)。樣品按文獻(xiàn)[5]方法進(jìn)行測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=1.0×105+20 008，R2=0.999 9，線性范圍為0.30～8.06 μg。溶出曲線見(jiàn)圖5。根據(jù)文獻(xiàn)[6]，分別選用各組在15、30、60、120 min的數(shù)據(jù)利用SPSS軟件進(jìn)行重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)的兩因素多水平分析。結(jié)果表明MSNs-AND(10)、MSNs-AND(20)、MSNs-AND(25)的溶出效果比穿心蓮內(nèi)酯原料藥好，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

圖5 MSNs-AND的溶出曲線

Figure 5Invitrorelease profiles of MSNs-AND (n=3)

3 討論

本文DSC熱分析結(jié)果顯示，物理混合物和原料藥均有明顯的藥物峰出現(xiàn)，而MSNs-AND(10)、MSNs-AND(20)與空白MSNs均無(wú)藥物吸熱峰出現(xiàn)，說(shuō)明MSNs-AND并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理混合物，二者結(jié)合方式發(fā)生了變化，且藥物可能以無(wú)定形方式存在；而MSNs-AND(25)與MSNs-AND(30)則有較弱的藥物峰出現(xiàn)，其原因可能是MSNs-AND(25)和MSNs-AND(30)中的藥物含量較大，載藥時(shí)溶劑與介孔存在表面張力，使得藥物不能進(jìn)入到孔道的最中心而在近孔道口端處及孔道口周邊處堆積，藥物堆積過(guò)多時(shí)便形成藥物晶體。MSNs-AND(30)的吸熱峰比MSNs-AND(25)明顯，前者載藥量較后者多，說(shuō)明載藥量增加后，孔道口周邊及近孔道口端藥物堆積增多形成了藥物結(jié)晶。從DSC熱分析結(jié)果可以觀察到物理混合物、MSNs-AND(25)、MSNs-AND(30)的藥物吸熱峰時(shí)間均比原料藥峰延后，其原因可能由于介孔二氧化硅材料主要成分是SiO2，屬惰性材料，穩(wěn)定性好，阻礙了藥物的傳熱，呈現(xiàn)出吸熱峰延后的現(xiàn)象。

X線粉末衍射分析結(jié)果與DSC結(jié)果并不完全一致，說(shuō)明MSNs-AND(25)與MSNs-AND(30)存在不同的藥物晶體量，其原因可能是MSNs-AND(25)藥物含量較低，藥物在近口端或孔道口的堆積并沒(méi)有形成較大的晶核，而MSNs-AND(30)的藥物含量較高，藥物堆積程度較大，形成了較大的晶核，故MSNs-AND(30)不僅在11°、16～18°處有3個(gè)明顯的藥物峰出現(xiàn)，且在20～25°間還有一些微弱的藥物衍射峰出現(xiàn)。

本文的體外溶出試驗(yàn)結(jié)果證明，具有較大比表面積及孔容量的介孔二氧化硅確可顯著提高水難溶性藥物穿心蓮內(nèi)酯的溶出度，但存在溶出不完全的問(wèn)題。以MSNs-AND(20)為例，120 min時(shí)的累積溶出度僅為89.52%。其原因可能與溶出介質(zhì)的表面張力有關(guān)。在293 K即19.85 ℃下，水的表面張力系數(shù)為72.75×10-3N/m ,乙醇為22.32×10-3N/m，即乙醇的表面張力明顯比水??；且隨著溫度的升高，溶劑的表面張力下降[7]。本研究采用60 ℃乙醇將藥物溶解后進(jìn)行載藥，溶出介質(zhì)是37 ℃的pH6.8緩沖鹽溶液，載藥時(shí)，藥物溶液可以進(jìn)入到介孔二氧化硅孔道的更內(nèi)部，并將藥物分散在孔道上。但是溶出介質(zhì)由于其表面張力較60 ℃乙醇的大，導(dǎo)致進(jìn)入孔道較短，因此內(nèi)部的藥物因溶出介質(zhì)沒(méi)有浸潤(rùn)而停留在介孔二氧化硅載體材料上，最終導(dǎo)致藥物溶出不完全。

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(責(zé)任編輯：陳翔)

Effects of mesoporous silica nanoparticles on the drug loading and release of andrographolide

LYU Jieqiong,LIN Junhong,CUI Shengmiao

(SchoolofTraditionalChineseMedicine,GuangdongPharmaceuticalUniversity,Guangzhou510006,China)

Objective To prepare mesoporous silica nanoparticles and study their effects on Andrographolide (AND) drug loading and release. Methods The mesoporous silica nanoparticles loaded with AND were prepared. Nitrogen adsorption,DSC,SEM and XRPD were used for characterization. The drug loadings and the cumulative release percentage of MSNs-AND were determined. Results The content of the dosage of 10%,20%,25% and 30% were 6.89%,14.8%,19.6% and 22.3%. After loaded,the dispersion of MSNs-AND was more uniform,but there were no significant changes in their appearance and size. But after loaded,the specific surface area,pore volume and pore size were reduced. The dissolution of the MSNs-AND was higher than AND crude drug and the difference was significant. Conclusion The mesoporous silica nanoparticles can help to achieve a high drug loading of AND，and increase its dissolution rate significantly.

andrographolid; mesoporous silica; nanoparticles;invitrodrug release

2016-06-24

國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(81302715)；2015年廣東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201510573033)

呂潔瓊(1994—)，2013級(jí)中藥學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生；通信作者:崔升淼(1974—)，女，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，從事中藥新劑型與新技術(shù)研究，電話(huà): 020-39352169,E-mail: cuishengmiao@qq.com。

時(shí)間：2016-10-08 14:54

http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1413.R.20161008.1454.004.html

R944

A

1006-8783(2016)05-0555-04

10.16809/j.cnki.1006-8783.2016062401