阿維菌素緩釋固體分散體的制備及性能研究

曹莉慧 王立升 楊華

摘要：制備阿維菌素不同載體固體分散體，并研究其對阿維菌素的增溶情況及溶出特性。 選擇聚乙二醇（PEG 6000、PEG 20000）、聚乙烯吡咯烷酮 K30（PVP）作為載體，用熔融法和溶劑法制備了阿維菌素固體分散體；采用紫外可見分光光度法測定阿維菌素固體分散體的溶解度以及緩釋溶出度。利用紫外光譜和紅外光譜、掃描電鏡等表征手段對固體分散體的結(jié)構(gòu)特征進行分析研究。結(jié)果表明，固體分散體中阿維菌素的溶解度比阿維菌素及相同質(zhì)量比的物理混合物的溶解度有明顯提高，其中PVP-K30的增溶效果最好；固體分散體表現(xiàn)出了良好的緩釋效果。物相分析結(jié)果表明，藥物以非晶型高度分散在載體中。以PEG 6000、PEG 20000、PVP-K30為載體制備的阿維菌素固體分散體能顯著提高阿維菌素的溶解度，且緩釋效果良好，具有實際應用價值。

關(guān)鍵詞：阿維菌素； 固體分散體； 緩釋； 聚乙二醇； 聚乙烯吡咯烷酮； 溶解度

中圖分類號：S482；TQ45 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）05-1163-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.05.019

The Preparation and Properties of Avermectin Release Solid Dispersion

CAO Li-hui，WANG Li-sheng，YANG Hua

（College of Chemistry and Chemical Engineering， Guangxi University， Nanning 530004，China）

Abstract： The solid dispersions of avermectin was prepared， and the enhancement of solubility and their dissolution characteristics of avermectin were measured. The solid dispersions were obtained by using the melted and dissolved methods with PEG6000， PEG20000， PVP-K30 as carriers respectively， the UV spectrometry method for determination of solubility and controlled release of avermectin was established. The structure of solid dispersions was characterized by UV spectrum， FTIR， SEM. The results showed that the solubility of avermectin in solid dispersions had significantly increased than avermectin and the same quality of physical mixture， among them PVP-K30 with the best solubilization effect； These solid dispersions had better sustained release effect. The results from the phase analysis indicated that avermectin existed in carriers as amorphous state. The solubility of avermectin could be greatly improved by the solid dispersions with PEG6000， PEG20000， PVP-K30 as its carriers， and solid dispersions exhibited excellent sustained release characteristics with the actual applied value.

Key words： solid dispersion； sustained release； polyethylene glycol； polyvinylpyrrolidone； solubility

阿維菌素（Avermectin）是一種高效生物殺蟲、殺螨、殺線蟲劑，防治譜十分廣泛，常用于防治農(nóng)業(yè)害蟲和牲畜寄生蟲。因其具有高效、低毒、結(jié)構(gòu)新穎等優(yōu)點，在中國的害蟲防治體系中占有重要地位，被農(nóng)業(yè)部推薦為無公害農(nóng)藥[1]。阿維菌素對昆蟲和螨類具有觸殺和胃毒作用，只有微弱的熏蒸作用，并且無殺卵、無內(nèi)吸作用。因此如何提高阿維菌素的內(nèi)吸性成為近年來研究的熱點問題[2，3]。針對無內(nèi)吸性原藥，通過物理或是化學方法，以增加藥物水溶性進而提高內(nèi)吸性，達到增加藥效的目的。固體分散技術(shù)可以顯著增加難溶藥物的分散度、溶解度、溶出速率，是提高藥物生物利用度的一種有效方法[4-7]。

用于制備固體分散體的載體材料較多，聚乙二醇（PEG）類聚合物、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）類聚合物因其低熔點、無毒、親水性和相溶性好等優(yōu)點而被廣泛地作為載體材料。常用的PEG類聚合物分子量在1 000～20 000，PVP類聚合物常用的為PVP -K30[8-12]。

本研究針對阿維菌素這一難溶藥物，分別用PEG-6000、PEG-20000、PVP-K30作為載體材料制備相應的固體分散體，并將增溶效果進行比較。

1 材料與方法

1.1 材料

主要儀器有FA12048電子天平（上海精密科學儀器有限公司）、HH-S2s數(shù)顯恒溫水浴鍋（金壇市醫(yī)療儀器廠）、UV-2201紫外分光光度計（日本島津）、DF-101Z集熱式磁力攪拌器（鄭州長城科工貿(mào)有限公司）、FTIR-8400S紅外光譜儀（日本島津）、ZRS-8G智能溶出試驗儀（天津天大天發(fā)科技有限公司）、SU-8020場發(fā)射電子掃描電鏡（日本高新技術(shù)公司）、0.45 μm微孔濾膜和膜過濾器（上海興亞凈化材料廠）。

95.9%阿維菌素及99.0%阿維菌素（河北威遠生物化工股份有限公司）、聚乙二醇6000（PEG 6000）（廣東省化學試劑工程技術(shù)研究開發(fā)中心）、聚乙二醇20000（PEG 20000）（西隴化工股份有限公司）、聚乙烯吡咯烷酮K30（PVP-K30）、甲醇、丙酮和異丙醇均為分析純，購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 方法

1.2.1 標準曲線的建立 精確稱取4.0 mg阿維菌素標準品，移入100 mL的棕色容量瓶中，用甲醇定容后得到母液。準確移取20.0、17.5、15.0、12.5、10.0、7.5、5.0、2.5、0 mL母液于25 mL棕色容量瓶中，用甲醇定容，搖勻，即配成32、28、24、20、16、12、8、4、0 mg/L的溶液。以阿維菌素的質(zhì)量濃度為橫坐標，以吸光度為縱坐標繪制標準曲線。

1.2.2 固體分散體的制備 溶劑-熔融法制備固體分散體I和II：將適量的不同相對分子質(zhì)量的PEG（PEG 6000、PEG 20000）分別加入到燒杯中，在恒溫水浴中加熱至60～70 ℃并不斷攪拌使其完全溶解。用少量丙酮溶解阿維菌素，以引流的方式加入到融化的PEG中，形成均一的阿維菌素-PEG共融物。繼續(xù)攪拌15 min，去除丙酮。立即低溫驟冷，冷凍30 min后，于室內(nèi)自然干燥。粉碎過80目篩，得到2種質(zhì)量比（1∶10）相同的固體分散體，分別標記為a（PEG 6000）、b（PEG 20000）。

溶劑法制備固體分散體III：將適量的PVP-K30用異丙醇于60 ℃水浴加熱溶解，適量的阿維菌素用異丙醇溶解，兩者混合均勻。待混合物至澄清后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑。將得到的產(chǎn)物置于干燥器中平衡數(shù)日，粉碎，過80目篩，即得到阿維菌素與PVP- K30（質(zhì)量比為1∶10）的固體分散體，標記為c（PVP- K30）。

1.2.3 物理混合物的制備 將阿維菌素與不同相對分子質(zhì)量的PEG（質(zhì)量比1∶10）、PVP-K30（質(zhì)量比1∶10）混合研磨，標記為a、b、c的樣品作為固體分散體的對照品備用。

1.2.4 阿維菌素、固體分散體及物理混合物溶解度的測定 取阿維菌素、PEG 6000阿維菌素固體分散體、PEG 20000 阿維菌素固體分散體、PVP-K30阿維菌素固體分散體各20.0 mg，分別加去離子水100 mL配成溶液，于25 ℃攪拌30 min使溶液達到飽和狀態(tài)，分別取樣5 mL過0.45 μm微孔濾膜，取濾液置于25 mL棕色容量瓶中，加去離子水定容，在245 nm處測定吸光度，代入標準工作曲線計算試樣中阿維菌素的濃度[13，14]。

1.2.5 溶出度的測定 溶出度的測定方法參照中國藥典2010年版附錄中規(guī)定的槳法進行。轉(zhuǎn)速為50 r/min，水浴溫度為255 ℃，以250 mL去離子水為溶出介質(zhì)。精確稱取阿維菌素原料藥及阿維菌素固體分散體（A、B、C）適量（相當于阿維菌素5 mg）。自藥物粉末接觸溶出介質(zhì)開始計時，分別于0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、12.0、24.0、36.0、48.0 h，通過0.45 μm微孔濾膜定位定時吸取5 mL的溶液，同時補充同溫度的溶出介質(zhì)5 mL，測定吸光度，計算不同時段溶液中阿維菌素的濃度（C，mg/L），按照累積釋放百分數(shù)的計算式計算累積溶出百分數(shù)。用Origin8.0 軟件對獲得的ARP對時間作圖[15-17]。

1.2.6 固體分散體的物相鑒別 分別采用傅立葉變換紅外光譜（FTIR）、場發(fā)射電子掃描電鏡（SEM）法對阿維菌素原藥、載體材料和固體分散體進行鑒別。

1）傅立葉變換紅外光譜（FTIR） 取適量的阿維菌素原藥及阿維菌素原藥分別與PEG 6000、PEG 20000、PVP-K30、阿維菌素緩釋固體分散體粉末，以溴化鉀壓片法在400～4 000 cm-1范圍內(nèi)進行紅外掃描，設置分離度為2 cm-1，掃描次數(shù)為16次。

2）場發(fā)射電子掃描電鏡（SEM） SU-8020場發(fā)射電子掃描電鏡，高壓10.00 kV，樣品均勻干撒于貼有導電膠帶樣品座上，噴金5 min，用干凈鑷子取出，置于掃描電鏡儀器內(nèi)，打開計算機程序進行掃描測試。

1.2.7 阿維菌素緩釋制劑對玉米螟的防效試驗 在玉米上采用內(nèi)吸法測定阿維菌素-PEG、阿維菌素-PVP固體分散體藥劑對玉米螟的生物活性進行測試。

試驗設9個處理，每個處理20頭玉米螟，4次重復，共36個處理。采用內(nèi)吸法，將玉米種子播種在底部有滲水孔的小土盆中，用沙粒種植，定量澆灌霍格蘭試劑，待發(fā)芽長至每株約有3片真葉后，停止?jié)补?，陰干盆?nèi)沙粒。然后將土盆放入一次性碗中，在碗內(nèi)灌入定量的藥液，讓玉米充分內(nèi)吸，每天定時向一次性碗內(nèi)補霍格蘭試劑，保持盆內(nèi)土壤濕潤。內(nèi)吸7 d后，采集回相應處理的玉米葉放入培養(yǎng)皿中供試蟲取食，于觀察室內(nèi)保溫保濕飼養(yǎng)。藥后2 d觀察各處理的玉米螟取食情況及剩余活蟲數(shù)。各藥劑和處理如表1所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫外光譜掃描圖及標準曲線

采用紫外分光光度法，結(jié)果如圖1A、1B、1C所示。由此可知，阿維菌素甲醇溶液在245 nm處有最大吸收峰，而載體PEG 6000、PEG 20000、PVP-K30在此處幾乎無吸收，故245 nm為阿維菌素含量測定的最佳波長。

在245 nm處測定吸光度，以阿維菌素的質(zhì)量濃度為橫坐標，以吸光度值為縱坐標繪制標準曲線，結(jié)果如圖2所示。在0～32 mg/L濃度范圍內(nèi)，阿維菌素濃度與溶液吸光度具有顯著的線性回歸關(guān)系，回歸方程為y=0.032 8x+0.003 1，R2=0.999 8，表明線性關(guān)系良好。

2.2 阿維菌素、固體分散體及物理混合物溶解度測定

由表2可知，PEG 6000、PEG 20000、PVP-K30均能不同程度地提高物理混合物和固體分散體中阿維菌素的溶解度，增溶效果由大到小依次是PVP -K30、PEG 20000、PEG 6000。對于載體材料，隨著分子量的增加，親水性降低，親水性由大到小依次為PEG 6000、PEG 20000、PVP-K30，因此PVP-K30的增溶效果最好。

2.3 阿維菌素、固體分散體及物理混合物緩釋性能

阿維菌素固體分散體的緩釋性能如圖3所示。由圖3可以看出，原藥阿維菌素的釋放速度較快，12 h幾乎已經(jīng)達到平衡，累積釋放百分數(shù)分別為42.2%；而緩釋固體分散體（a、b、c）在12 h的累積釋放百分數(shù)分別為70.98%、66.8%、65.6%，緩釋固體分散體a在24 h累積釋放百分數(shù)為88.7%，緩釋固體分散體b在48 h累積釋放百分數(shù)為90.56%，緩釋固體分散體c在72 h時累積釋放百分數(shù)為97.02%。固體分散體均表現(xiàn)出良好的緩釋效果。用PVP-K30作為載體材料制得的固體分散體緩釋效果更顯著。

2.4 固體分散體的物相表征結(jié)果

試驗中采用傅里葉變換紅外光譜儀測定阿維菌素、載體材料及阿維菌素固體分散體的紅外光譜，見圖4。由圖4可以看出，a是阿維菌素原藥的紅外圖譜，其特征吸收峰有2 966.31 cm-1處的C-H和1 047.27 cm-1的C-O伸縮振動峰；1 733.89 cm-1處的C=O吸收峰。b和c分別是阿維菌素和PEG 6000的物理混合物、阿維菌素固體分散體的紅外譜圖，三者在2 966.31 cm-1處和1 047.27 cm-1處表現(xiàn)出了阿維菌素的C-H和C-O伸縮振動峰，而阿維菌素固體分散體在1 733.89 cm-1處的C=O吸收峰明顯減弱并有所偏移，且未發(fā)現(xiàn)新的吸收峰。從而證明了固體分散體中阿維菌素和PEG 6000未發(fā)生化學反應，阿維菌素被PEG 6000所包埋。

由圖5可知，a是阿維菌素原藥的紅外圖譜，其特征吸收峰有2 966.31 cm-1處的C-H和1 047.27 cm-1的C-O伸縮振動峰；1 733.89 cm-1處的C=O吸收峰。b和c分別是阿維菌素與PEG20000的物理混合物、阿維菌素固體分散體的紅外圖譜，對比可見，阿維菌素和PEG 20000的物理混合物、阿維菌素固體分散體在2 966.31 cm-1處和1 047.27 cm-1處表現(xiàn)出了阿維菌素的C-H和C-O伸縮振動峰，而阿維菌素固體分散體在1 733.89 cm-1處的C=O吸收峰消失，并且未有新峰出現(xiàn)。從而證明了固體分散體中阿維菌素和PEG 6000未發(fā)生化學反應，阿維菌素被PEG 6000所包埋。

由圖6可知，a是阿維菌素原藥的紅外圖譜，其特征吸收峰有3 460.06 cm-1處的O-H吸收峰，為一尖銳峰；2 966.31 cm-1處的C-H和1 047.27 cm-1的C-O伸縮振動峰；1 733.89 cm-1處的C=O吸收峰。b和c分別是阿維菌素與PVP的物理混合物、阿維菌素固體分散體的紅外圖譜。對比可見，阿維菌素與PVP的物理混合物在3 458.13 cm-1處出現(xiàn)了阿維菌素的O-H吸收峰，2 966.31 cm-1處的C-H和1 047.27 cm-1的C-O伸縮振動峰；1 733.89 cm-1處的C=O吸收峰。阿維菌素固體分散體中O-H吸收峰在3 440.77～3 265.14 cm-1之間為一鈍峰；并且C=O吸收峰在1 662.53 cm-1處，向低波數(shù)移動；C-H和C-O伸縮振動峰都和阿維菌素特征峰位置相似。固體分散體中阿維菌素O-H峰向低波數(shù)移動，由此推斷阿維菌素結(jié)構(gòu)中的-OH和載體材料PVP中的C=O之間發(fā)生了氫鍵相互作用，使得C=O吸收峰向低波數(shù)移動。

2.5 阿維菌素掃描電鏡結(jié)果

采用SU-8020場發(fā)射電子對阿維菌素、載體材料及阿維菌素固體分散體的形態(tài)表征進行掃描電鏡觀察，結(jié)果如圖7所示。由圖7-A可知，阿維菌素組分中存在片狀結(jié)晶，呈不規(guī)則分布；圖7-B為PEG6000片狀大小不一無規(guī)則分布；由圖7-C、圖7-D可以看出，固體分散體中無阿維菌素結(jié)晶，載體材料附著在阿維菌素表面。圖7-E為PVP的掃描電鏡圖，可以看出PVP的外貌形態(tài)為球形，表面有孔洞；圖7-F為阿維菌素-PVP的掃描電鏡圖，可以看出固體分散體呈近似球形，PVP成膜狀包覆在阿維菌素表面上。

2.6 緩釋固體分散體對玉米螟的防治效果

試驗結(jié)果如下表3所示，當濃度為10 g.ai/667 m2時，固體分散體可以起到殺蟲效果。使用阿維菌素-PEG 20000 SD顆粒劑，玉米螟死亡率達到66.2%。

3 小結(jié)與討論

以PEG（6000、20000）、PVP（K30）為載體，采用溶劑-熔融法和溶劑法制備的阿維菌素固體分散體，可以顯著地提高阿維菌素的溶解性能，而且隨著水溶性載體比例的增加，固體分散體的溶解度及溶出速率也隨之增加。比較研究發(fā)現(xiàn)，阿維菌素固體分散體、物理混合物的溶解度與原藥間均有顯著差異，其中PVP-K30的增溶效果最好。

以PEG 6000、PEG 20000、PVP-K30為載體制備的阿維菌素固體分散體，載體材料在制備前后均以無定形態(tài)存在，藥物與PVP-K30間的相互作用（如氫鍵）能抑制藥物的結(jié)晶。IR、SEM試驗表明，藥物以無定型態(tài)分散在固體分散體中，從而顯著改善了藥物的溶解度，阿維菌素從固體分散體中釋放達到了緩釋的作用。綜上所述，通過阿維菌素固體分散體解決了水溶性差、內(nèi)吸性差的難題，對阿維菌素的新的農(nóng)藥劑型的開發(fā)具有重要作用。

參考文獻：

[1] 徐 瓊，陳榮華，聶 嬋，等.阿維菌素的發(fā)展與應用概況[J].中國食物與營養(yǎng)，2014，20（9）：30-32.

[2] 李衛(wèi)平.阿維菌素的研究進展[J].中國藥業(yè)，2012，21（19）：108-110.

[3] 馬海芹，丁 佩.阿維菌素的研究應用存在問題及對策[J].農(nóng)藥科學與管理，2009，30（10）：20-23.

[4] 王蘇會，王 瑞，孫曉迪，等.固體分散體及其技術(shù)在藥物制劑中的應用進展[J].中國醫(yī)導報，2014，20（10）：54-56.

[5] SAREEN S，MATHEW G，JOSEPH L. Improvement insolubility of poor water-soluble drugs by solid dispersion[J]. Int J Pharm Investig，2012，2（1）：12-17.

[6] 劉娛姍，高 署，柯 學，等.難溶性藥物固體分散體研究新進展[J].藥學進展，2013，37（4）：167-173.

[7] FASINU P，PILLAY V，NDESENDO V M K，et al. Diverse approaches for the enhancement of oral drug bioavailability[J].Biopharm Drug Dispos，2011，32（4）：185-209.

[8] 林 輝，汪 萌，鄒慧琴，等.固體分散技術(shù)的研究進展[J].中國民間療法，2012，20（8）：78-79.

[9] 張佳良，楊秋霞，陳建明，等.固體分散體在緩控釋制劑中的應用[J].藥學實踐雜志，2010，28（4）：248-251.

[10] 翟文婷，史紅軍.基于殼聚寡糖的黃芩苷固體分散體的研究[J].藥學研究，2014，33（6）：341-344.

[11] 石曉偉，孫萌萌，王 靜，等.聚乙二醇6000對間尼索地平溶解性能的影響[J].醫(yī)藥導報，2014，33（5）：664-667.

[12] 沈 松，吳 琳，戚雪勇，等.不同載體固體分散體對尼群地平和對硝苯地平的增溶效果考察[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2013， 44（12）：1249-1252.

[13] 張 敉，吳亞男，尹華峰，等.間苯三酚固體分散體溶解度及其含量的測定[J].光譜實驗室，2013，30（5）：2319-2323.

[14] 成曉訊，張艷立，張艷哲，等.水飛薊素固體分散體的制備及溶解性能研究[J].河北化工，2011，34（6）：22-24.

[15] 徐文杰，朱 穎，孫冬梅.布渣葉總黃酮固體分散體的制備及體外溶出度測定[J].中國醫(yī)藥學雜志，2015，35（2）：119-125.

[16] 王 健，劉漢清，李振國，等.黃芩苷固體分散體的制備及體外溶出度研究[J].中國實驗方劑學雜志，2010，16（12）：23-24.

[17] 王美榮，吳小青，許海龍，等.曲美他嗪固體分散體的制備及緩釋性能研究[J].中國新藥雜志，2012，21（12）：1401-1406.