包衣甘氨酸亞鐵微丸的制備及其性能研究

姜 輝，翟林峰

（1.華東醫(yī)藥（杭州）百令生物科技有限公司，浙江 杭州311225；2.合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，安徽 合肥230009）

鐵元素是動物和人體所必需的微量元素之一，如果缺乏會引起缺鐵性貧血。甘氨酸是分子量最小的一種氨基酸，因而甘氨酸配位鐵更容易被生物體吸收利用[1]。甘氨酸亞鐵不僅具有腸道吸收的最佳分子結(jié)構(gòu)，而且還提供了造血和攜鐵所必需的甘氨酸[2]。通常，F(xiàn)e（II）較Fe（III）更有利于生物體吸收[3]，與第一代（無機酸鐵鹽）和第二代（有機酸鐵鹽）相比，甘氨酸亞鐵具有適口性好、無毒副作用、易吸收和穩(wěn)定性好等特點，是更新一代的補鐵添加劑[4]。因此，甘氨酸亞鐵作為一種鐵營養(yǎng)添加劑具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。

近年來，研究者們在氨基酸配位鐵的合成方面做了許多研究工作，已報道的制備方法有微波固相法[5-6]、液相法[7]和固液相法[8]。然而，由于生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，質(zhì)量檢測分析存在一些問題等[9]，使得其在推廣應(yīng)用方面較為落后。本文將常用的藥物輔料和穩(wěn)定劑與甘氨酸亞鐵混合，采用低溫擠出滾圓法制備出甘氨酸亞鐵微丸，并用流化床底噴包衣技術(shù)對制備的微丸進行包衣處理，進一步提高了微丸中亞鐵離子配合物的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Mini-250低溫擠出滾圓機（深圳信宜特）；Mini DPL 0.2多功能制粒包衣機（重慶精工制藥機械有限責(zé)任公司）；ZRS-8G型智能溶出儀（天大天發(fā)科技有限責(zé)任公司）；FA2004B型電子天平（上海佑科儀器儀表有限公司）；FT-2000型脆碎度儀（天津大學(xué)精密儀器廠）；SU8020掃描電子顯微鏡 （SEM，日本 Hitachi）；VERTEX-70紅外光譜儀 （FT-IR，德國 Bruker）；ESCALAB-250 X射線能譜儀（XPS，美國 Thermo）。

甘氨酸亞鐵（石家莊東華金龍化工有限公司）；微晶纖維素（MCC，浙江中維藥業(yè)有限公司）；玉米淀粉（嘉興白浪淀粉制品有限公司）；維生素C（石家莊石藥集團）；丙烯酸樹脂水分散體EUDRAGITRNE30D（德國贏創(chuàng)工業(yè)集團）；EUDRAGIT L30D-55（德國贏創(chuàng)工業(yè)集團）；HPMC MethoceRE3（卡樂康包衣技術(shù)有限公司）；滑石粉（廣西龍勝華美滑石開發(fā)有限公司）；其他試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。

1.2 實驗方法

1.2.1 甘氨酸亞鐵微丸的制備

采用擠出滾圓法制備甘氨酸亞鐵微丸，按表1的配方比例分別稱取甘氨酸亞鐵、MCC、淀粉和維生素C，混合均勻后，加適量水制軟材，經(jīng)擠出滾圓機制成微丸。其中擠出速率為25 r/min，滾圓轉(zhuǎn)速為1400 r/min，滾圓時間為5 min，60℃干燥6 h，過篩，取18～24目微丸，備用。

表1 甘氨酸亞鐵微丸的組成配方

1.2.2 包衣甘氨酸亞鐵微丸的制備

甘氨酸亞鐵微丸的緩釋層包衣采用流化床底噴法，其中包衣液的配方組成為：丙烯酸樹脂EUDRAGITRNE30D水分散體36.4 g，EUDRAGITRL30D-55水分散體8.4 g，HPMC MethoceRE3水溶液2.4 g，滑石粉12 g和水82 g，包衣液固含量為17%。

取100 g含甘氨酸亞鐵微丸進行包衣，設(shè)定流化床進風(fēng)溫度為45℃，風(fēng)機頻率25 Hz，物料溫度35℃，進液速率1.6～1.8 mL/min，霧化壓力0.18 MPa。包衣結(jié)束后，繼續(xù)沸騰干燥5 min，并在微丸中混入0.5%滑石粉過篩，然后將微丸放入PE袋中密封，置45℃烘箱內(nèi)愈合24 h。

1.2.3 性能測試

（1）圓整度

取甘氨酸亞鐵微丸250粒左右，均勻分散在背景板上，控制微丸的間隙，拍照后使用Image Pro plus軟件處理，測長短徑比作為圓整度評價指標。

（2）脆碎度

稱取6.5 g左右的甘氨酸亞鐵微丸，加入20粒直徑為3 mm的鋼珠，一起置于脆碎度檢測儀中旋轉(zhuǎn)4 min，收集微丸并稱重，計算失重百分率。

（3）Fe2+溶出度

稱取包衣微丸適量，按《中國藥典》（2015年版四部）溶出度測定法測定，以900 mL水為介質(zhì)，轉(zhuǎn)速75 r/min。在預(yù)定時間取樣5 mL（同時補充同溫度等量純化水），經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過濾，取續(xù)濾液適當(dāng)稀釋，采用鄰菲羅啉分光光度法測量510 nm處的吸光度，并計算各時間點Fe2+的溶出度。

2 結(jié)果與討論

2.1 甘氨酸亞鐵微丸的形貌分析

圖1是配方4制備得到的甘氨酸亞鐵和包衣甘氨酸亞鐵微丸的SEM照片。由圖1A～C可以看出，甘氨酸亞鐵微丸的粒徑分布比較均勻，微丸的直徑在1.1 mm左右，但從圖1C可以清晰看到，甘氨酸亞鐵微丸的表面不僅粗糙且存在裂縫和孔隙，這在樣品的貯存過程中容易吸附空氣中的氧氣和水汽而使亞鐵離子等組分發(fā)生氧化而變質(zhì)。圖1D～F是包衣后的甘氨酸亞鐵微丸，可以看出，包衣后的微丸直徑?jīng)]有明顯變化，但是微丸的表面光潔度明顯增強且致密性好，因此包衣后的甘氨酸亞鐵更有利于產(chǎn)品的穩(wěn)定儲存和服用后微量元素的緩釋。

圖1 甘氨酸亞鐵微丸（A～C）和包衣甘氨酸亞鐵微丸（D～F）的SEM照片

2.2 甘氨酸亞鐵微丸的組成分析

圖2是甘氨酸亞鐵微丸的紅外光譜圖，其中3 100 cm-1～3 500 cm-1間吸收峰是甘氨酸中氨基和羧基與亞鐵離子的配位形成的特征吸收峰，峰形較寬是由于微丸中淀粉和維生素C分子中含有大量的羥基所致。1 573 cm-1和1 392 cm-1處出現(xiàn)的是甘氨酸的羧酸根離子的反對稱伸縮振動和對稱伸縮振動峰，而1 392 cm-1處有一個裂峰是由于甘氨酸亞鐵配合物是反式結(jié)構(gòu)。1 028 cm-1處是C-O鍵的伸縮吸收峰。指紋區(qū)514 cm-1處出現(xiàn)的Fe-N伸縮振動峰是由于甘氨酸分子中N原子與亞鐵離子發(fā)生了配位[10]。2 160 cm-1處出現(xiàn)α-氨基酸的特征吸收峰[11]，以及1 707 cm-1處出現(xiàn)的-COOH吸收峰，可以推測少量亞鐵離子與淀粉或維生素C發(fā)生了鍵合后游離出少量的甘氨酸所致。

圖2 甘氨酸亞鐵微丸的紅外光譜圖

圖3A是甘氨酸亞鐵微丸的XPS全譜圖，可以看出，微丸主要由Fe、O、N和C四種元素組成。圖3B是Fe2p譜圖，其中711eV和725eV處的特征峰歸為Fe（II），沒有明顯Fe（III）特征峰出現(xiàn)，表明在制備過程中甘氨酸亞鐵中的亞鐵組分十分穩(wěn)定。圖3C是O1s譜圖，531.3 eV和532.6 eV處分別是氨基酸中C=O和纖維素、淀粉中C-O的特征峰。圖3D是N1s的譜圖，可看出在401.5eV處是C-N特征峰，而399.6eV處是N-Fe特征峰[12]，表明甘氨酸與亞鐵之間保持著良好的配位作用。2.3甘氨酸亞鐵微丸的性能分析

通過單因素實驗考查了各配方組成對微丸性能的影響，結(jié)果如表2。由表2可見，MCC和淀粉的用量對微丸的圓整度有較大影響。配方3和4的圓整度相對較好，配方1和5的圓整度較差，表明MCC和淀粉的用量大，使得水的用量相應(yīng)增多，造成物料濕度大，粘性增加，圓整度差。另外，由表2可見，配方4和6的脆碎度相對較好，配方3和5的脆碎度最差，均超過了2%，這可能是由于在配方5中MCC和淀粉的用量過少所致。而在配方3中，淀粉的使用量過大，也會造成脆碎度和破碎率增大。配方中的維生素C對微丸的外觀性能影響較小，維生素C可以防止Fe2+的氧化，增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性。因此，配方4是較適宜的制備工藝條件。

圖3 甘氨酸亞鐵微丸的XPS譜圖：全譜圖（A），F(xiàn)e2p譜圖（B），O1s譜圖（C）和 N1s譜圖（D）

表2 微丸的圓整度和脆碎度

圖4 Fe2+的溶出度隨時間變化曲線

圖4是Fe2+的溶出度隨時間的變化曲線，由圖4可以看出，在1 h內(nèi)，微丸的Fe2+釋放量為28%，隨著時間的增長，F(xiàn)e2+緩慢釋放，6 h后，F(xiàn)e2+的溶出速度開始下降，其溶出度為89%左右。隨后Fe2+的溶出基本保持穩(wěn)定不變，表明包衣甘氨酸亞鐵具有良好的緩釋性能。

3 結(jié)論

采用低溫擠出滾圓法制備出甘氨酸亞鐵微丸，微丸中的甘氨酸亞鐵保持了穩(wěn)定的亞鐵配合物分子結(jié)構(gòu)，MCC和淀粉的組成比是影響甘氨酸亞鐵微丸圓整度和脆碎度的主要原因。當(dāng)甘氨酸亞鐵、MCC、淀粉和維生素C的質(zhì)量比為40∶40∶15∶5時，所得微丸的直徑為1.1 mm，圓整度為1.12，脆碎度為0.21%。

經(jīng)流化床底噴包衣后的甘氨酸亞鐵微丸表面更加致密光潔，有利于亞鐵離子的穩(wěn)定性和緩釋性。包衣甘氨酸亞鐵微丸在1 h后的亞鐵離子溶出率為28%，6 h后為89%。