薄荷油β-環(huán)糊精聚合物的制備及性能研究*

楊黎燕，張雪嬌，章栩鋮，余麗麗，李 立，謝婷婷，邢壯壯

(1.西安醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，陜西 西安710021；2.東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

薄荷油(mint oil)為唇形科植物薄荷或家薄荷的鮮莖葉經(jīng)蒸餾而得的芳香油。清熱散風，治頭風，目赤，咽痛，牙疼，皮膚風熱[1]，為疏散風熱常用之品。薄荷油可以制成各種劑型，例如腸衣制劑、口含片、芳香水劑、軟膏和微囊。含有揮發(fā)性物質(zhì)的固體應(yīng)該有適當保護措施以免由于受熱和長期儲存遭受損失。環(huán)糊精包合物技術(shù)可以用于固化揮發(fā)性物質(zhì)。利用環(huán)糊精聚合物載藥可以實現(xiàn)藥物的緩釋控釋，增加其穩(wěn)定性和生物利用度[2]。作者以β-環(huán)糊精為原料，反相乳液法制備β-環(huán)糊精聚合物微球，飽和水溶液法得到薄荷油聚β-CDP包合物，考察單因素對其制備方法的影響及其緩釋性能。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

β-CDP聚合物：自制；薄荷油：中國醫(yī)藥集團上海化學(xué)試劑公司；環(huán)氧氯丙烷、Tween20、Span80等試劑均為分析純，市售；煤油：市售；實驗用水為蒸餾水。

85-2磁力加熱攪拌器：上海浦東物理光學(xué)儀器廠；DZF-6050真空干燥箱：上海瑯玕實驗設(shè)備有限公司；揮發(fā)油提取器：津南玻璃儀器儀表廠；JJ-1電動攪拌器：江蘇金壇市正基儀器有限公司；VECTOR-22傅里葉紅外光譜儀：德國BRUKER公司；HH-WO-501恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；TDL-40B離心機：上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 空白β-CDP聚合物的制備[3]

向帶有機械攪拌的三口瓶中加入20 mL的質(zhì)量分數(shù)為40%的氫氧化鈉溶液和10 gβ-環(huán)糊精，使其在40 ℃下完全溶解。再降溫至30 ℃，控制攪拌速度約為800 r/min，緩慢滴加11 g環(huán)氧氯丙烷(ECH)，交聯(lián)1.5 h。高速攪拌下，加入1.5 g含有乳化劑[m(Span80)∶m(Tween20)=3∶1]的煤油60 mL，攪拌10 min 之后降低攪拌速度至約800 r/min，升溫至70 ℃，反應(yīng)6 h。反應(yīng)結(jié)束后，靜置，離心，倒去上層油相，并依次用質(zhì)量分數(shù)5%稀鹽酸、無水乙醇、蒸餾水和丙酮充分洗滌。將產(chǎn)品置于通風櫥內(nèi)，真空干燥箱60 ℃干燥至質(zhì)量恒定，研缽研磨至粉狀，即得。

1.2.2 薄荷油聚環(huán)糊精包合物的制備

取一定量合成的β-CDP聚合物，放入燒杯里，加蒸餾水溶解，制成飽和溶液，放涼至所需溫度，加1 mL薄荷油混合，密封，超聲震蕩，恒溫電磁攪拌一定時間后，從溶液中移出，室溫放涼，-5 ℃放置24 h，離心，無水乙醇洗滌包合物，在40 ℃下真空干燥6 h，即得薄荷油聚β-CDP包合物。

1.3 評價指標

1.3.1 揮發(fā)油空白回收率的測定

按照《中國藥典》2010版附錄第一部揮發(fā)油測定法(甲法)[4]，量取1 mL薄荷油置于燒瓶中，加入300～500 mL蒸餾水與玻璃珠數(shù)粒(防止暴沸)，振搖混合后，連接揮發(fā)油測定器與回流冷凝管。自冷凝管上端加水使之充滿揮發(fā)油測定器的刻度部分，并溢流入燒瓶。置電熱套中緩慢加熱至沸，保持微沸5 h至揮發(fā)油測定器中油量不再增加，冷卻后讀取，測得薄荷油空白回收率。

1.3.2 產(chǎn)率和包封率的計算

按照《中國藥典》2010版附錄第一部揮發(fā)油測定法(甲法)，將所制包合物置于燒瓶中，同上測定、讀數(shù)，按下列公式計算產(chǎn)率Y1和包封率Y2、綜合評分Y。

(1)

(2)

按照綜合評分計算方法，分別將產(chǎn)率、包封率最高記為10，最低記為1，按照比例關(guān)系計算出其它得分，然后將產(chǎn)率得分和包封率得分相加，即得其綜合評分值Y，考察因素對制備工藝的影響。

1.4 薄荷油聚合物的釋香性能

準確稱取若干份在最佳工藝條件下制備的薄荷油聚β-CDP包合物放在不同的培養(yǎng)皿中，暴露于空氣中。室溫下，分別在第0、1、2、4、6、8、10、12 d拿出其中的一份檢測出薄荷油的含量，考察其釋香性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實驗

在查閱文獻及前期研究的基礎(chǔ)上，考察水與β-CDP聚合物質(zhì)量比，β-CDP聚合物與薄荷油的投料比、包合溫度以及包合時間對包合效果的影響。

2.1.1 β-CDP聚合物與水之比

按照1.2.2的制備方法，加入1 mL薄荷油，取水與4 g聚合物比例分別為5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1 mL/g時，即水的體積分別為20、40、60、80、100 mL，于40 ℃電磁攪拌3 h制備包合物，按公式(1)、公式(2)計算其產(chǎn)率和包封率，并按照綜合評分計算方法，得出綜合評分值Y,見圖1。

V(水)∶m(β-COP聚合物)/(mL·g-1)a

V(水)∶m(β-COP聚合物)/(mL·g-1)b圖1 β-CDP聚合物與水之比的影響

由圖1a可知，隨著水的體積增加，包封率逐漸增加，當達到15∶1時，包封率增加達到較大值，隨后有所降低，而產(chǎn)率增加均較為平緩且有下降趨勢。其原因可能是加水較多時，聚合物分散越好，水加的過多時，薄荷油濃度有所降低，包合效果下降。

根據(jù)綜合評分計算方法得出綜合評分Y=1.622Y1+0.277Y2-117.514，以綜合評分值為評價指標，由圖1b可知，V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g時包合效果最好。綜合包封率、產(chǎn)率和綜合評分，實驗選擇V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g較為合適。

2.1.2 反應(yīng)時間的影響

按照1.2.2的制備方法，加入1 mL薄荷油，取4 g聚合物微球，60 mL蒸餾水，在40 ℃下分別電磁攪拌1、2、3、4、5 h制備包合物，計算其產(chǎn)率和包封率。并按照綜合評分計算方法，得出綜合評分值Y,見圖2。

t/ha

t/hb圖2 包合時間的影響

由圖2a可知聚合物產(chǎn)率隨反應(yīng)時間的增加先減小后趨勢變化平緩，增大趨勢不明顯，包封率隨反應(yīng)時間的增加在3 h時最佳。

以綜合評分值為評價指標，結(jié)合圖2b綜合評分Y=0.666Y1+1.200Y2-75.718的結(jié)果，包合時間選取3 h較好。

2.1.3 包合溫度的影響

取4 g聚合物微球，60 mL蒸餾水，加入1 mL薄荷油，分別于30、40、50、60、70 ℃電磁攪拌3 h制備包合物，計算其產(chǎn)率和包封率。按公式(1)、公式(2)計算其產(chǎn)率和包封率。并按照綜合評分計算方法，得出綜合評分值Y,見圖3。

t/℃a

t/℃b圖3 包合溫度的影響

由圖3a可知包合物產(chǎn)率隨反應(yīng)溫度的變化不大，包封率隨反應(yīng)溫度的增大先升高后降低，在溫度約為50 ℃時包封率最大?？赡苁菧囟冗^低時分子運動不夠劇烈，油和微球接觸不夠充分導(dǎo)致包合效果不理想，而溫度過高可能引起薄荷油因揮發(fā)而損失，不利于包合。

結(jié)合綜合評分Y=1.349Y1+0.900Y2-123.592，由圖3b可知，50 ℃時綜合評分最高，因此確定溫度為50 ℃較為適宜。

2.1.4 薄荷油與聚合物配比的影響

按照1.2.2的制備方法，加入1 mL薄荷油，聚合物微球與油比例分別為2∶1、4∶1、6∶1、8∶1、10∶1 g/mL，即聚合物質(zhì)量分別為2、4、6、8、10 g，水與聚合物比例為15∶1，于50 ℃電磁攪拌3 h制備包合物，計算其產(chǎn)率和包封率。按公式(1)、公式(2)計算其產(chǎn)率和包封率。并按照綜合評分計算方法，得出綜合評分值Y,見圖4。

m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)/(g·mL-1)a

m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)/(g·mL-1)b圖4 β-CDP聚合物與薄荷油的投料比的影響

由圖4a可知，包合物產(chǎn)率和包封率均隨油與聚合物配比的增大呈現(xiàn)緩慢上升狀態(tài)包封率呈現(xiàn)波動上升狀態(tài)，考據(jù)能耗等實際情況，當m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL包封率和產(chǎn)率均為合適。

結(jié)合綜合評分Y=0.325Y1+0.218Y2-18.832 2，由圖4b可知，m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL時綜合評分較高，因此確定m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL。

通過對這4個因素的考查，確定m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL，V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g，反應(yīng)溫度為50 ℃，反應(yīng)時間為3 h所制備的包合物效果最好。在該條件下進行3次平行實驗。3次實驗的平均產(chǎn)率為91.66%，平均包封率為51.20%.

2.2 紅外光譜表征

薄荷油、β-環(huán)糊精微球及薄荷油β-環(huán)糊精微球的紅外光譜圖見圖5。

σ/cm-1圖5 薄荷油、β-環(huán)糊精聚合物及薄荷油聚β-環(huán)糊精包合物的紅外光譜圖

2.3 薄荷油環(huán)糊精聚合物的釋藥性能

等量稱取數(shù)份在最佳制備條件下制得的薄荷油β-環(huán)糊精聚合物，分別放在不同培養(yǎng)皿中，暴露于空氣中。室溫下保存，在第0、1、2、4、6、8、10、12 d等各拿出一份檢測其薄荷油含量，計算各自包封率，繪制釋藥曲線圖見圖6。

t/d圖6 薄荷油β-CDP聚合物緩釋性能

從圖6可知薄荷油β-環(huán)糊精微球包合物的釋藥過程比較平緩。0～1 d變化非常微小，2～8 d緩慢釋放，8～10 d幾乎無變化，10～12 d變化較大。揮發(fā)油被包合在微球空腔中不易揮發(fā)，整個釋藥過程緩慢而持久，到第10 d揮發(fā)油保留率仍為80.15%，第12 d揮發(fā)油保留率還為64.37%，說明β-環(huán)糊精微球是很好的薄荷油包載體系。

3 結(jié) 論

(1) 實驗單因素考察了β-CDP聚合物與水之比、包合時間、包合溫度以及薄荷油與聚合物配比的影響，最終得出，V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g，m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL，在溫度50 ℃條件下，反應(yīng)時間3 h所制備的包合物效果最好。在該條件下進行3次平行實驗。3次實驗的平均產(chǎn)率為91.66%，平均包封率為51.20%.

(2) 薄荷油聚β-環(huán)糊精包合物的釋藥過程比較平緩，在第10 d時揮發(fā)油保留率仍為80.15%。和β-環(huán)糊精包合揮發(fā)油文獻相比，該薄荷油β-環(huán)糊精微球大大增加了揮發(fā)油的緩釋性能，說明β-環(huán)糊精聚合物是很好的薄荷油載體。

參 考 文 獻：

[1] 徐國鈞．生藥學(xué):第2 版[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,1996:290-291.

[2] LIU Y Y,et al.Release of chlorambucil from poly(N-isopropylacrylamide) hydrogels with beta-cyclodextrin moieties[J].Macromolecular Bioscience,2004,4：729-733．

[3] 楊黎燕,楊威,劉春葉,等.茶堿β-環(huán)糊精聚合物微球的制備與緩釋性能[J].中國實驗方劑學(xué)雜志,2011,17(16)：10-14.

[4] 國家藥典委員會.中國藥典:2010版一部[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010:附錄.