辣椒素固體分散體的處方工藝優(yōu)化及表征Δ

游國葉，樊輕亞，杜晶，李會娜（.信陽職業(yè)技術學院藥學院，河南信陽464000；2.杭州民生藥業(yè)有限公司，杭州 30000）

辣椒（Capsicum frutescensL.）屬茄科辣椒屬，又名海椒、番椒、辣茄等，為植物辣椒的干燥成熟果實，其溫中散寒，開胃消食，用于治療寒滯腹痛、嘔吐、瀉痢、凍瘡等多種病癥[1]。辣椒素（Capsaicin，CAP）是從辣椒屬植物中得到的藥用活性成分，分子式為C18H27NO3，是一種無色無味的生物堿，能溶于乙醇、乙醚、苯及氯仿，微溶于二硫化碳[2]。現(xiàn)代藥理學研究證明，CAP具有止癢鎮(zhèn)痛[2-3]、減肥調脂[2]、抗癌[2，4]、抗炎和抗疲勞[2，5]、降血壓[6]、調節(jié)內分泌系統(tǒng)[4]、保護心腦血管和消化系統(tǒng)[7]等功效，可用于治療神經(jīng)疼痛、關節(jié)炎、肥胖、糖尿病以及癌癥等疾病。CAP依據(jù)生物藥劑學分類系統(tǒng)屬于Ⅳ類[8]，溶解度小、滲透性低。CAP難溶于水、刺激性大、生物利用度低，限制了其醫(yī)藥用途。

固體分散體（Solid dispersion，SD）概念于1964年被Sekiguchi K等[9]提出，是利用一定的技術使藥物以固體溶液、微晶或無定型狀態(tài)高度分散在載體中所形成的分散體系。SD中藥物粒子因粒徑減小，表面自由能顯著增大，從而提高了難溶性藥物的溶解度、溶出度和生物利用度。目前固體分散技術已廣泛用于增加難溶性藥物的溶解度和溶出速率，提高溶出度是改善難溶性藥物生物利用度最有效的措施。有研究報道，將燈盞花素、沙棘總黃酮等難溶性藥物制備成SD均顯著提高了藥物的溶出度[10-11]。SD可以是最終產品，也可作為劑型中間體[12-13]，這對于研究CAP的產品化和后開發(fā)具有重要意義。

在SD制備中，表面活性劑類的載體能更有效地增加藥物溶出度，同時阻礙藥物重結晶，防止SD老化。本研究采用固體分散技術，以泊洛沙姆188（P188）或聚乙二醇4000（PEG4000）為載體，制備了CAP-SD，以體外累積釋放度為考察指標，在前期單因素考察基礎上，采用正交試驗優(yōu)化處方，并通過差式掃描量熱法（DSC）和X射線粉末衍射法（XRD）探究CAP在SD中的分布形態(tài)，為CAP制劑的開發(fā)提供參考。

1 材料

1.1 儀器

TG328A型分析天平（上海精科儀器有限公司）；TD-3500型XRD儀（丹東通達科技有限公司）；Quanta 400型掃描電鏡（美國FEI公司）；RC-6型智能溶出儀（上海巴玖實業(yè)有限公司）；LC-10AT型高效液相色譜儀，包括SPD-10AVP型紫外檢測器、CBM-102型色譜工作站（日本島津公司）；TU-1810型紫外-可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；KQ5200DB型數(shù)控型超聲波清洗器（昆山超聲波儀器有限公司）；DHG-9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱和DZF-6210型真空干燥箱（上海滬粵明科學儀器有限公司）；Diamond DSC型DSC分析儀（美國Perkin-Elmer公司）；LHH-150SD型藥品穩(wěn)定性試驗箱（上海一恒科學儀器有限公司）；DJ-1型磁力攪拌器（江蘇省金壇市佳美儀器有限公司）。

1.2 藥品與試劑

辣椒油（天津圣惠生物科技有限公司，批號：20160928-015，純度：以CAP計7.06%）；CAP對照品（中國食品藥品檢定研究院，批號：100829-201605，純度：95%）；P188和PEG4000（國藥集團化學試劑有限公司，批號：20160203011、HTF20160112-006）；甲醇為色譜純，其余試劑均為分析純。

2 方法與結果

2.1 CAP濃縮物的制備

取辣椒油適量，加乙醇20 mL超聲（頻率：40 kHz，功率：200 W，每10 min停止，振搖后繼續(xù)，下文中其他超聲操作無特殊說明者均以此條件進行）30 min，過濾，收集濾液備用；濾渣中加甲醇20 mL繼續(xù)超聲30 min后過濾，收集濾液，重復操作1次，合并3次的濾液，70℃恒溫干燥箱內濃縮，濃縮成流浸膏，CAP含量為40%（g/mL）。

2.2 CAP-SD的制備

采用熔融法制備CAP-SD，分別稱取100 mL的CAP濃縮物、200 g P188和120 g PEG4000），先將P188和PEG4000在65℃水浴中不斷攪拌至完全熔化制成熔融態(tài)載體，再加入CAP濃縮物繼續(xù)攪拌適宜時間，然后迅速轉移至冰浴中冷卻至完全固化，最后放置于真空干燥箱中干燥24 h，取出，研磨粉碎過60目篩得CAP-SD。

2.3 物理混合物的制備

分別稱取處方量的CAP濃縮物及輔料（P188、PEG4000），3次過篩混合均勻，即得物理混合物。

2.4 CAP含量測定方法的建立

2.4.1 溶液 ①CAP對照品溶液。精密稱取CAP對照品50 mg，置于100 mL量瓶中，加入無水乙醇超聲溶解，定容，搖勻；準確量取1.0 mL，置于10 mL量瓶中，加流動相定容，搖勻，稀釋制成質量濃度為50 μg/mL的對照品溶液。②供試品溶液。精密稱取CAP-SD適量（約相當于CAP 50 mg），置于100 mL量瓶中，加入無水乙醇超聲溶解，定容，搖勻，準確量取1.0 mL，置于10 mL量瓶中，加流動相定容，搖勻，稀釋制成質量濃度為50 μg/mL供試品溶液。③陰性對照品溶液。因CAP在水中溶解度極小，如體系中加入適當比例的十二烷基硫酸鈉（SLS-Na）后，可增加其溶解度，再則筆者前期研究發(fā)現(xiàn)將CAP制備成CAP-SD后采用脫氣處理過的含3%SLS-Na的純水作為釋放介質進行體外釋放度試驗，滿足漏槽條件。故陰性對照品溶液制備時，取處方量的輔料（P188、PEG4000）及適當比例量的SLS-Na混合物，不含CAP，用流動相溶解、稀釋，定容，制成陰性對照品溶液。

2.4.2 檢測波長 依據(jù)2015年版《中國藥典》要求及課題組前期研究成果[14]和相關文獻報道[15]，取CAP對照品溶液和陰性對照品溶液適量，用流動相定容后進行紫外掃描。結果顯示，CAP在280 nm波長處有最大吸收，且陰性對照品在此處無干擾，故選擇280 nm作為CAP的檢測波長。紫外掃描圖譜見圖1。

圖1 紫外掃描圖譜Fig 1 UV scanning spectrum

2.4.3色譜條件與專屬性色譜柱：Kromasil-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：甲醇-水（80∶20，V/V）；檢測波長：280 nm；柱溫：30 ℃；流速：1.0 mL/min；進樣量：20 μL。取CAP對照品溶液、供試品溶液、陰性對照品溶液、陰性對照品+CAP對照品的混合液分別進樣測定，記錄色譜。結果顯示，CAP的保留時間為6.5 min，且峰形較好，無前沿、拖尾現(xiàn)象，與相鄰色譜峰的分離度均大于1.5，其他成分對CAP的測定無干擾，理論板數(shù)按CAP峰計不低于3 000。色譜圖見圖2。

圖2 高效液相色譜圖Fig 2 HPLC chromatograms

2.4.4 線性關系、檢測限、定量限 精密稱取CAP對照品50 mg，置于100 mL量瓶中，加入無水乙醇超聲溶解，定容，制成500 μg/mL CAP對照品貯備液。精密量取該貯備液0.2、1、2、3、5、7、9 mL，分別置于10 mL量瓶中，加流動相定容，按照“2.4.3”項下色譜條件進樣測定，每個濃度進樣3次，記錄峰面積。以峰面積（A）為縱坐標，CAP質量濃度（c）為橫坐標，進行線性回歸。得回歸方程為A＝2 903.9c+91 279（r＝0.999 3），CAP檢測質量濃度的線性范圍為10～450 μg/mL。在該色譜條件下，以信噪比≥3∶1和信噪比≥10∶1分別確定檢測限和定量限，結果顯示，檢測限為0.02 μg/mL，定量限為0.1 μg/mL。

2.4.5 精密度 精密量取CAP對照品溶液適量，以流動相稀釋制成質量濃度分別為50、150、350 μg/mL的CAP溶液3份，按照“2.4.3”項下色譜條件進樣，每份樣品隔4 h測定1次，共測定6次，考察日內精密度；每份樣品每日測定1次，連續(xù)測定6 d，考察日間精密度。結果顯示，日內、日間RSD分別為0.98%（n＝6）、1.02%（n＝6），表明精密度良好。

2.4.6 重復性 取同一批次CAP-SD（批號：20170525）6份，按照“2.4.1②”項下方法制成供試品溶液，再按照“2.4.3”項下色譜條件進樣測定，分析每份供試品溶液中CAP含量。結果顯示，含量的RSD為0.79%（n＝6），表明重復性良好。

2.4.7 穩(wěn)定性 取供試品溶液適量，分別放置0、3、6、9、12、18、24 h后，按照“2.4.3”項下色譜條件進樣測定，分析供試品溶液中CAP含量。結果顯示，含量的RSD為0.99%（n＝7），表明供試品溶液在24 h內穩(wěn)定。

2.4.8 準確度 取已知CAP含量的CAP-SD（批號：20170525）適量，分別加入低、中、高質量濃度（150、350、450 μg/mL）CAP對照品溶液，各3份，按照“2.4.3”項下色譜條件進樣測定，分析CAP含量，以測得量/真實量計算回收率，結果見表1。

表1 回收率測定結果Tab 1 Results of recovery tests

2.4.9 CAP含量 精密稱取CAP-SD（批號：20170525）適量（約相當于CAP 50 mg），加入無水乙醇超聲溶解，以流動相定容至刻度，搖勻，過濾，按照“2.4.3”項下色譜條件進樣測定，記錄峰面積，代入回歸方程計算CAP含量，結果顯示，CAP的測得量為49.94 mg（n＝3），即CAP-SP中CAP的含量為10.89%。

2.5 體外釋放度的測定

按照2015年版《中國藥典》四部0931溶出度及釋放度測定法第二法（槳法）測定[16]，設定轉速為（50±1）r/min、水浴溫度為（37±0.5）℃，釋放介質為脫氣處理過的含3%SLS-Na的純水900 mL。稱取CAP和含等量CAP的CAP-SD約500 mg，置于溶出杯中，自藥物接觸釋放介質開始計時，分別于5、15、30、45、60、120、180、240、300、480 min取樣5 mL，并及時補加5 mL 等溫釋放介質，取樣液經(jīng)0.45 μm微孔濾膜濾過，吸取續(xù)濾液，置于10 mL量瓶中，按照“2.4.3”項下色譜條件進樣測定，計算CAP的累積釋放度。

2.6 處方優(yōu)化

根據(jù)筆者前期單因素考察結果發(fā)現(xiàn)，載體種類、藥載比及熔融態(tài)載體與藥物攪拌時間對CAP-SD的累積釋放度有顯著影響，故本試驗以載體種類（A）、藥載比（B）、攪拌時間（C）為考察因素，以60 min累積釋放度為評價指標，每個因素3水平，設計正交試驗優(yōu)化處方。因素與水平見表2，正交試驗設計與結果見表3，方差分析結果見表4。

表2 因素與水平Tab 2 Factors and levels

表3 正交試驗設計與結果Tab 3 Design and results of orthogonal test

表4 方差分析結果Tab 4 Results of variance analysis

由表3結果顯示，3個因素對CAP-SD體外釋放度的影響順序依次為A＞B＞C。由表4結果顯示，A因素對CAP-SD的60 min累積釋放度有顯著影響（P＜0.05），綜合考慮，CAP-SD最優(yōu)處方為A3B3C2，即CAP-SD處方中載體為P188和PEG4000，CAP-P188-PEG4000的質量比為1∶5∶3，采用熔融態(tài)載體與藥物攪拌時間為20 min。按最優(yōu)處方制備3批CAP-SD樣品，考察其60 min累積釋放度，并采用相似因子（f2）法判斷3批樣品釋放曲線的差異。結果顯示，3批樣品的釋放曲線兩兩之間的f2值均大于50，不存在顯著差異，其60 min累積釋放度分別為87.8%、85.7%、80.2%（n＝3），因此可判定本處方工藝重現(xiàn)性良好。

2.7 穩(wěn)定性試驗

按“2.6”項下最優(yōu)處方制備CAP-SD，批號為20170806，置于LHH-150SD型藥品穩(wěn)定性試驗箱（溫度為40℃、相對濕度為75%），分別放置于0、30、180 d取樣，通過外觀色澤、含量及XRD判斷其在考察期內的穩(wěn)定性。結果顯示，CAP-SD放置0、30、180 d后外觀色澤無變化；CAP含量依次為10.98%、11.01%、10.95%，RSD為3%（n＝3）；XRD結果顯示未出現(xiàn)新峰，提示CAP-SD具有良好的物理穩(wěn)定性。穩(wěn)定性試驗XRD曲線見圖3。

圖3 穩(wěn)定性試驗XRD曲線Fig 3 DSC curves of stabilitytests

2.8 CAP-SD的物相驗證

2.8.1 DSC 以空白鋁坩堝為參比，N2為保護氣，溫度為20～200℃，升溫速度為10℃/min，分別對CAP對照品、P188、PEG4000、物理混合物及CAP-SD進行DSC分析。DSC曲線見圖4。

圖4DSC曲線Fig 4 DSC curves

由圖4顯示，CAP對照品中有1個熔融峰，在45.6℃；載體材料PEG4000和P188各自有1個熔融峰，分別在63℃和67℃，且曲線起伏度大；物理混合物有3個吸熱峰，分別在44.9、62.4、65.6℃，依次為CAP峰和兩輔料峰，由此可見，物理混合物中CAP與輔料之間沒有發(fā)生相互作用，藥物仍以晶體狀態(tài)存在；CAP-SD有1個吸熱峰，在62.8℃，CAP吸熱峰消失，該峰與載體P188和PEG4000峰相比均前移，說明CAP與載體P188、PEG4000形成低共熔物或共沉淀物，即CAP以分子形式或者無定型狀態(tài)存在。

2.8.2 XRD 測試條件為Cu-Ka靶，電壓為40 kV，電流為30 mA，掃描速率為10°/min，步長為0.02°，掃描范圍為5°～40°，發(fā)散狹縫與防散射狹縫均為1°。分別對CAP對照品、處方量P188和PEG4000的混合物、物理混合物及CAP-SD進行XRD分析。XRD曲線見圖5。

圖5XRD曲線Fig 5 XRD curves

由圖5顯示，CAP在11.202°、12.814°、19.987°、21.453°有數(shù)個強衍射峰，證明CAP具有晶體結構；P188和PEG4000的混合物在監(jiān)測范圍內未檢測到特征衍射峰；物理混合物在17.869°、20.694°有兩個強衍射峰；CAP-SD中藥物的結晶衍射峰消失或極大減弱，表明CAP在形成SD后，載體對CAP有抑晶作用，使CAP以無定型狀態(tài)或分子狀態(tài)高度分散于載體中。

3 討論

CAP具有廣泛的藥理活性及食療作用，但由于溶解度小、口感辛辣，臨床應用受限，故而加強CAP應用的關鍵在于提高其溶解度、增加其生物利用度、改善其口感。SD利用親水性的高分子材料及材料本身具備的抑晶、高度分散作用，將難溶性藥物以分子、離子狀態(tài)分散于載體材料中，極大地提高了藥物的溶解度，并且能有效地掩蓋藥物自身的辛辣刺激感。在SD載體材料選擇上，除了考慮其安全性、穩(wěn)定性，還需具備一定的理化性質才適用于SD的制備，這些理化性質包括玻璃態(tài)化轉化溫度（Tg）、溶解度參數(shù)、熔融黏度、載體材料與藥物之間的相互作用等。CAP屬于脂溶性物質，其表觀溶解度為（22.85±0.06）mg/L[17]，極微溶于水，SD制備過程中使用半極性物質PEG4000為載體，可借助PEG4000較強的潤濕性和分散性，使得極性較差的CAP潤濕性能增強，即親水能力增加，與載體材料接觸面積亦增大，在與溶出液接觸后可加快藥物溶出；另外P188是一種由聚氧乙烯（PEO）、聚氧丙烯（PPO）組成的PEO-PPO-PEO非離子型三嵌段共聚物，具有獨特的疏水內核-親水外殼結構，能與許多藥物形成孔隙固溶體，使CAP高度分散于P188中，再結合PEG4000的潤濕增溶能力，進一步增加了CAP的溶出，改善其吸收，而且聚合物膠束增溶作用和藥物與聚合物分子間的作用相互反應，使得藥物溶解度和溶出速率增加，生物利用度也得以提高。此外，PEG4000和P188都是親水性聚合物，彼此分子之間以及與藥物分子之間均可能會形成氫鍵，使得體系更加穩(wěn)定。本研究以體外累積釋放度為考察指標，以載體種類、藥載比及攪拌時間為考察因素，通過正交試驗優(yōu)化處方，最終確定最優(yōu)處方工藝，按最優(yōu)處方工藝所制的CAP-SD中CAP的體外60 min的累積釋放度達到80%，并結合DSC、XRD分析顯示，CAP與PEG4000、P188間相容性良好，三者熔點接近且均較低，可快速熔融并迅速冷卻，工藝條件簡便可控。在CAP-SD中，CAP與PEG4000、P188形成了低共熔物，且CAP以無定型或分子狀態(tài)狀態(tài)存在，在初步穩(wěn)定性考察期內累積釋放度與外觀均無明顯變化，可見采用固體分散技術不僅可解決CAP溶解度低的缺陷，還可以將其制備成質量穩(wěn)定可靠的中間體，為CAP進一步劑型研究開發(fā)提供重要依據(jù)。

由于CAP對胃有刺激性，后期筆者欲將CAP-SD制備成腸溶膠囊，所以考察了多種釋放介質[含1%～5%SLS-Na純水溶液及前2 h 0.1 mol/L鹽酸溶液之后使用pH 7.4磷酸鹽緩沖液（模擬胃腸道溶液）] 、轉速、介質溫度等，最終結果顯示，采用900 mL 3%SLS-Na純水溶液和模擬胃腸道溶液為釋放介質，轉速為（50±1）r/min、水浴溫度為（37±0.5）℃時，二種釋放介質間釋放結果無明顯差異；且本文主要研究CAP-SD，所以在釋放度考察中選擇3%SLS-Na純水溶液作為釋放介質模擬腸溶膠囊殼溶解后的釋放過程。今后將進一步探究CAP-SD腸溶膠囊在動物體內的吸收狀況及其進一步制成制劑的可行性，為天然產物CAP的研究、開發(fā)及應用提供指導及參考。

綜上所述，本文采用熔融法，以P188和PEG4000制備得到的CAP-SD穩(wěn)定性良好，藥物以無定型狀態(tài)或分子狀態(tài)高度分散于載體中，60 min的累積釋放度可達80%以上，且工藝條件簡便可控，便于規(guī)?；a。但由于試驗條件的限制，課題組只進行了初步穩(wěn)定性考察，所得SD在考察期內穩(wěn)定，下一步仍需完善其對高溫、高濕度、強光照射等因素的穩(wěn)定性研究。