姜黃素固體脂質(zhì)納米粒干粉吸入劑的制備工藝研究Δ

李　楠，于美麗（1.天津醫(yī)科大學研究生院，天津　300170；2.天津市醫(yī)藥科學研究所，天津　300020；3.天津市第三中心醫(yī)院人工細胞重點實驗室，天津　300170）

姜黃素固體脂質(zhì)納米粒干粉吸入劑的制備工藝研究Δ

李楠1，2＊，于美麗3#（1.天津醫(yī)科大學研究生院，天津300170；2.天津市醫(yī)藥科學研究所，天津300020；3.天津市第三中心醫(yī)院人工細胞重點實驗室，天津300170）

目的：制備姜黃素（Cur）固體脂質(zhì)納米粒（SLN）干粉吸入劑（DPI）。方法：以粒徑、多分散系數(shù)、包封率和藥物沉積率等為指標篩選Cur-SLN的干燥方法（噴霧干燥和冷凍干燥）；基于優(yōu)化后干燥方法，以藥物沉積率、排空率、休止角、吸濕增重率、含量均勻度等指標對Cur-SLN-DPI處方（乳糖-干粉比例、單劑量每粒膠囊裝量）進行單因素考察并進行驗證試驗。結(jié)果：噴霧、冷凍干燥法所得Cur-SLN的體外有效部位沉積率分別為29.98%和15.69%，以前者為優(yōu)；優(yōu)化后的單劑量處方為乳糖-干粉（1∶1）混合物50 mg、第3組分乳糖10 mg，填充于4號膠囊中；所制3批干粉各指標平均值為粒徑3.35 μm、水分4.57%、含量均勻度3.65、體外有效部位沉積率28.73%、排空率95.17%、休止角24.03°、吸濕增重率2.2%（RSD均小于2%，n＝3）。結(jié)論：建議選用噴霧干燥法制備Cur-SLN；優(yōu)化處方后所制Cur-SLN-DPI質(zhì)量符合要求。

姜黃素；固體脂質(zhì)納米粒；干粉吸入劑；制備工藝；干燥方法；體外有效部位沉積率

姜黃素（Curcumin，Cur）是姜科姜黃屬植物姜黃中的主要活性成分，為一類毒副作用小、安全多效的天然活性物質(zhì)，具有良好的抑制腫瘤細胞生長和治療肺部炎癥等作用[1-2]，是一種具有應用前景的藥物。但因其水溶性極差、口服生物利用度低、光敏性很強、需避光保存，從而限制了其在臨床上的應用[3-5]。

干粉吸入劑（Dry powder inhaler，DPI）又稱粉霧劑，是將微粉化藥物單獨或與載體混合后以膠囊、泡囊或多劑量儲庫形式，采用特制的干粉吸入裝置，使藥物分散成霧狀進入呼吸道，發(fā)揮局部或全身作用的一種給藥體系[6-7]。以DPI形式給藥，可克服定量吸入氣霧劑（MDI）的缺點，如氟利昂的大氣污染，遞送藥物量小，自主呼吸與給藥器釋藥難以協(xié)調(diào)、吸入效率不高等。

筆者將固體脂質(zhì)納米粒（Solid lipid nanoparticles，SLN）作為載體材料引入DPI，可實現(xiàn)藥物在肺部的緩釋和靶向性。通過緩釋可降低用藥頻率、提高療效、降低毒副反應；而通過靶向遞送可實現(xiàn)對癌癥的靶向治療。特別是對Cur等水溶性較差、口服吸收差的中藥用于肺內(nèi)給藥具有良好的應用前景[8]。本課題制備的單劑量膠囊型Cur-SLN-DPI，系將制備好的混合干粉用填充方式灌入4號膠囊中，置于干粉吸入器內(nèi)使用。筆者在優(yōu)化Cur納米?；鞈乙焊稍锕に嚨幕A上，采用噴霧干燥法制備Cur-SLN-DPI，并對其平均粒徑、排空率和體外有效部位沉積性質(zhì)等進行考察。

1　材料

1.1儀器

Spectrum-754紫外-可見分光光度計（上海光譜儀器有限公司）；UV-2450紫外掃描檢測儀（日本島津公司）；Zetasize粒度及Zeta電位分析儀（英國Malvern公司）；2Z-4旋片真空泵（浙江黃巖求精真空泵廠）；冷凍干燥機（北京四環(huán)科學儀器廠）；YC-015實驗型噴霧干燥機（上海雅程儀器設備有限公司）；膠囊型干粉吸入器（上海信誼天平藥業(yè)有限公司）；雙沖程碰撞取樣器（天津市藥物研究院自制）。

1.2藥品、對照品與試劑

Cur對照品（南京澤朗醫(yī)藥科技有限公司，批號：20140226，純度：99.0%）；Cur原料藥（天津一方科技有限公司，批號：20130312，純度：98.5%）；硬脂酸（天津市化學試劑批發(fā)公司，批號：20121211）；聚山梨酯80（天津市光復精細化工研究所，批號：201203 17）；葡聚糖凝膠G-50（上海藍季科技有限公司，批號：131118）；乳糖（山西百威昂藥業(yè)有限公司，批號：10564845）；海藻糖（南寧中諾生物工程有限公司，批號：20110812）；其他試劑均為分析純。

2　方法與結(jié)果

2.1微乳法制備Cur-SLN混懸液[9]

稱取處方量的Cur原料藥、硬脂酸，65熔化，加適量相同溫度的質(zhì)量比為1∶4的聚山梨酯80/乙醇溶液及適量蒸餾水，渦旋1 min形成O/W型微乳。使用自行設計的微乳注入裝置距離冷卻水相表面約6 cm，在電磁攪拌（1 000 r/min）下將熱微乳以1滴/5 s的速度滴入2的水分散介質(zhì)中，當微乳全部加入后繼續(xù)以2保溫攪拌15min，即得Cur-SLN混懸液。

2.2Cur-SLN混懸液干燥工藝的研究

選取2種干燥工藝即冷凍干燥和噴霧干燥進行比較研究。

2.2.1冷凍干燥工藝精密量取Cur-SLN混懸液2 ml，加入4%海藻糖為凍干保護劑，電磁攪拌下使其混合均勻后，分裝于洗凈滅菌后的玻璃具塞小瓶中，放入－75超低溫冰箱預凍12 h。充分冰凍后轉(zhuǎn)入冷凍干燥機干燥24 h，溫度為－50，壓力為98×10－3Mbar，得到Cur-SLN凍干粉。干粉外觀形態(tài)維持原液體積，不塌陷，不皺縮，表面光潔；色澤均勻，無花斑，質(zhì)地細膩。

2.2.2噴霧干燥工藝預試驗初步確定噴霧干燥工藝參數(shù)如下：進口溫度105，出風溫度50，風機功率55 Hz，供液速度1.8 ml/min，霧化壓力170 kPa，氣流量0.60 m3/min，蠕動泵轉(zhuǎn)速280 ml/h，撞針間隔2 s。試驗中，當混懸液一旦噴完，需通過調(diào)節(jié)進口溫度使出口溫度保持在50～60并持續(xù)20 min左右，使得干粉通過二次干燥進一步降低殘留水分。所得干粉過200目篩后置于干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>

2.2.32種干燥工藝樣品干粉復溶后Cur-SLN理化性質(zhì)的評價取上述2種Cur-SLN樣品，觀察其再分散性。向2種樣品中加入蒸餾水適量，超聲30 s后分散為均勻的淡黃色乳狀溶液，表明2種樣品的再分散性均良好。測定樣品再分散后的粒徑、多分散系數(shù)和包封率[EE＝（m總藥物－m游離藥物）/m總藥物×100%[9]，m即藥物含量，其測定方法另文發(fā)表]，評價2種Cur-SLN冷凍干燥和噴霧干燥干粉的性質(zhì)，結(jié)果見表1。

表1　2種樣品的粒徑、多分散系數(shù)及包封率測定結(jié)果（x ±s，n＝3）Tab 1　The particle sizes，polydispersity coefficients and encapsulation efficiencies of two kinds of samples（x ±s，n＝3）

由表1可見，2種干粉再分散前后的粒徑、多分散系數(shù)及包封率均稍有變化。另外，凍干樣品肉眼觀察外觀飽滿、表面細膩光潔，噴霧干燥后樣品肉眼觀察為淡黃色粉末。

2.2.42種干燥工藝樣品體外各部位沉積率比較分別精密稱取2種樣品的干粉適量，與乳糖以適宜的比例混合均勻，按2015年版《中國藥典》（四部）通則0951中干粉吸入劑微細粒子分布測定方法[10]，采用自制液體雙級碰撞器測定并計算2種樣品體外各部位藥物沉積率（各級分布瓶的藥量/膠囊中的總藥量×100%，其值應不小于標示量的10%），結(jié)果見表2。

表2　2種樣品的體外各部位藥物沉積率（%%）Tab 2　The rates of drug deposition on different sites in vitro of two kinds of samples（%%）

由表2可知，噴霧干燥法較冷凍干燥法所得SLN干粉具有較高的二級分布率即有效部位沉積率，這主要與粉末的粒徑有關。前者所得干粉粒徑易沉積到肺部，而后者粒徑較大，易沉積在咽喉部位。由此結(jié)果確定后續(xù)試驗采用噴霧干燥法制備Cur-SLN-DPI。

2.3Cur-SLN-DPI制備工藝的單因素考察

2.3.1乳糖-干粉比例對體外各部位沉積率的影響分別精密稱量200目乳糖及噴霧干燥法制備的Cur-SLN干粉適量，按照乳糖-干粉1∶1、1∶2、1∶3的質(zhì)量比過200目篩混合均勻后，測定并計算體外各部位藥物沉積率，結(jié)果見表3。

表3　乳糖-干粉不同比例時樣品體外各部位藥物沉積率（%%）Tab 3　The rates of drug deposition on different sites in vitro of samples in case of different lactose-dry powder ratios（%%）

由表3可見，當乳糖與干粉質(zhì)量比為1∶1時具有較好的二級分布率。

2.3.2單劑量每粒膠囊裝量的初步篩選根據(jù)干粉吸入給藥裝置的結(jié)構特征、患者的吸入方式和膠囊灌裝時劑量的準確性要求，設計了在4號膠囊中裝入不同量（50、60、70、80、90 mg）的乳糖-干粉混合物。采用排空率為檢測指標（檢測方法及計算方法見文獻[11]，值高者為佳）篩選單劑量每粒膠囊的裝量。精密稱取適量乳糖和Cur-SLN干粉，以1∶1的比例混合均勻后，填充于4號膠囊中，置于吸入裝置內(nèi)。以（60±5）L/ min的氣流抽吸4次，每次1.5 s，稱定質(zhì)量，用小刷擦拭干凈殘留內(nèi)容物，再分別稱定囊殼質(zhì)量。求出每粒膠囊的排空率，確定每粒膠囊的裝量，結(jié)果見表4。

表4　不同裝量下排空率的測定結(jié)果（n＝3）Tab 4　The emptying rates in case of different filling amounts（n＝3）

由表4可見，每粒膠囊裝量小于90 mg時的排空率均大于90%，符合《中國藥典》中關于排空率的要求[11]。

2.3.3單劑量每粒膠囊填裝量的最終篩選進行乳糖-干粉（200目）和稀釋劑填裝量試驗，以進一步確定膠囊填充量。通過加入不同量的第3組分稀釋劑（過600目篩的乳糖）來調(diào)節(jié)膠囊填充量。樣品1：取乳糖與干粉以1∶1的比例用等量遞增法充分混合均勻，每粒膠囊中含乳糖-干粉總量約50 mg，填充于4號膠囊，填充量為50 mg；樣品2、3、4：分別在樣品1基礎上再加入10、20、30 mg乳糖混勻，填充量分別為60、70、80 mg。取各樣品分別進行以下檢測：

（1）粉體流動性測定。流動性的好壞會直接關系到分劑量的準確性。本研究選用休止角為流動性衡量指標，測定方法采用固定漏斗法：將3只漏斗串聯(lián)并固定于水平放置的坐標紙上1 cm的高度（H）處，將粉末沿漏斗壁倒入最上面的漏斗中，直到坐標紙上形成的顆粒圓錐體尖端接觸到漏斗口為止，由坐標紙測出圓錐底部的直徑（2 R），計算出休止角（tanA＝H/R）。結(jié)果，樣品1、2、3、4的休止角分別為34.6°、32.7°、30.5°、28.7°。

（2）體外有效部位藥物沉積率測定。樣品1、2、3、4的有效部位藥物沉積率（二級分布）測定結(jié)果分別為29.1%、30.4%、23.2%、18.3%，均在10%以上。

（3）吸濕速率（吸濕增重率）測定。取干燥后的微粉（約1 g）精密稱質(zhì)量（m1），將其放入25室溫下、相對濕度92.5%的干燥器（氯化鈉飽和溶液）中不同時間（2、8、16、24 h）后，取出稱質(zhì)量（m2），以（m2－m1）/m1×100%計算吸濕增重率（%）。結(jié)果，各樣品放置不同時間后吸濕增重率（%）結(jié)果見表5。

表5　各樣品放置不同時間后吸濕增重率測定結(jié)果（%%）Tab 5　The moisture-absorption weight gain rates of the samples placed for different durations（%%）

由表5結(jié)果表明，4份樣品隨稀釋劑比例的增加和放置時間的延長，吸濕速率加快，但總體差異不大。

（4）含量均勻度測定。按照2015年版《中國藥典》（四部）通則0941[10]中規(guī)定，膠囊型干粉吸入劑含量均勻度應≤20。取樣品1、2、3、4依法進行檢測，結(jié)果含量均勻度分別為3.86、4.21、4.83、3.77，均符合規(guī)定。

2.3.4單劑量膠囊處方裝量的確定綜合上述各結(jié)果可知，4種樣品流動性和吸濕性基本一致無大差異，含量均勻度均符合規(guī)定，而有效部位沉積率以樣品2最優(yōu)。因此確定稀釋劑的用量為10 mg，其單劑量處方確定為Cur-SLN干粉-乳糖（1∶1）混合物50mg、第3組分稀釋劑10mg，填充于4號膠囊中。

2.4優(yōu)化處方的工藝驗證

按上述各處方及工藝制備3批Cur-SLN-DPI，測定其平均粒徑、水分、含量均勻度、體外有效部位沉積率、排空率、休止角和吸濕增重率。結(jié)果3批樣品上述指標平均值分別為3.35 μm、4.57%、3.65、28.73%、95.17%、24.03°和2.2%，各指標RSD均小于2%（n＝3），重現(xiàn)性良好。因此本試驗制備的Cur-SLN-DPI符合《中國藥典》干粉吸入劑項下的質(zhì)量要求。

3　討論

肺部的生理結(jié)構要求DPI的藥物粒子非常小，一般認為理想的藥物粒徑為1～7μm；大于此范圍的粒子不能進入細支氣管內(nèi)，比如粒徑大于8μm的粒子，50%以上會沉積于口咽部和上呼吸道的分支處；而太小的粒子比如粒徑小于3 μm的可沉積于細支氣管和肺泡，更小的粒子則不能停留在呼吸道，容易隨呼氣排出。故干粉的粒徑是決定DPI有效給藥的關鍵因素之一。

本試驗采用自制的雙層液體碰撞器，可通過模擬人體肺部環(huán)境檢測藥物微粒沉積情況。模擬咽喉部即模仿人口腔-喉的生物結(jié)構，一級分布相當于主支氣管，二級分布相當于肺細支氣管以下部位，即有效部位。

藥物微粉化后，粉體極易聚集成團，降低了其流動性，并且在吸入過程中難以解吸，從而降低了藥物的療效。因此在DPI的處方設計中，為了改善藥物粒子間聚集的現(xiàn)象，通過將一些無藥理活性的物質(zhì)作為載體或采用潤滑劑吸附藥物微粉的方法來改變干粉的形狀。如本試驗加入的微粉化乳糖可以降低藥物粒子之間的吸附，因此可以提高藥物的流動性和分散性。對于給藥劑量小的藥物，載體也可作為稀釋劑使用。目前乳糖是市場上唯一一個被美國FDA批準的可用于吸入給藥的輔料產(chǎn)品[12-13]，故本試驗選用乳糖為潤滑劑、稀釋劑和載體，安全性好且制劑符合要求。

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（編輯：劉萍）

Study on Preparation Technology of Dry Powder Inhaler of Curcumin-loaded Solid Lipid Nanoparticles

LI Nan1，2，YU Meili3（1.The Graduate School of Tianjin Medical University，Tianjin 300170，China；2.Tianjin Institute of Pharmaceutical Science，Tianjin 300020，China；3.The Key Laboratory of Artificial Cells，Tianjin Third Central Hospital，Tianjin 300170，China）

OBJECTIVE：To prepare Dry powder inhaler of curcumin-loaded solid lipid nanoparticles（Cur-SLN-DPI）.METHODS：With the particle size，polydispersity coefficient，encapsulation efficiency and drug deposition rate as the indexes，the Cur-SLN drying methods（spray drying and freeze drying）were screened.Based on the optimized drying method，with the drug deposition rate，emptying rate，the angle of repose，moisture-absorption weight gain rate and content uniformity as the indexes，single factor observation was made on the formulation of Cur-SLN-DPI（lactose-dry powder ratio，the filling amount of each single-dose capsule），and verification tests were carried out.RESULTS：The rates of effective in vitro deposition of Cur-SLN obtained by spray and freeze drying were 29.98%and 15.69%respectively，and the former was better.The optimized single-dose formulation was as follows as lactose-dry powder（1∶1）mixture of 50 mg，lactose of 10 mg as the third component，in a No.4 capsule.The average values of all indexes of 3 lots of the prepared dry powder were as follows as particle size of 3.35 μm，4.57%of moisture，content uniformity represented as 3.65，effective in vitro deposition rate of 28.73%，emptying rate of 95.17%，the angle of repose of 24.03°and moisture-absorption weight gain rate of 2.2%（RSD lower than 2%，n＝3）.CONCLUSIONS：It is suggested that Cur-SLN should be prepared by spray drying.The Cur-SLN-DPI prepared according to the optimized formulation conforms to quality standards.

Curcumin；Solid lipid nanoparticles；Dry powder inhaler；Preparation technology；Drying method；Effective in vitro deposition rate

R943

A

1001-0408（2016）28-3979-03

10.6039/j.issn.1001-0408.2016.28.28

天津市衛(wèi)生行業(yè)重點攻關項目（No.13KG110）；天津市衛(wèi)生局科技基金項目（No.2012KY32）

＊助理實習員，碩士研究生。研究方向：生物醫(yī)學工程。電話：022-27236127。E-mail：coco10190286@sina.com

研究員，碩士生導師。研究方向：生物醫(yī)用材料及三維細胞支架研究和應用。E-mail：yumeili8@163.com

（2016-01-25

2016-03-16）