玉米淀粉微球制備條件優(yōu)化及其載藥性研究*

問娟娟，崔建強，張 爽

（陜西國際商貿(mào)學院 醫(yī)藥學院，陜西省中藥綠色制造技術協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西 西安 712046）

淀粉微球具有比表面積大、高效低毒、無免疫原性以及定向緩釋輸送系統(tǒng)等多種特性，被認為是一種理想的靶向藥物載體，多年來一直是醫(yī)藥工作者關注的焦點[1-3]。王麗等[4]人利用正交實驗對替米考星淀粉微球的制備工藝進行了優(yōu)化，其載藥量和包封率分別為1.63%和81.4%。隋小宇等[5]人通過單因素及正交實驗優(yōu)化雙氯芬酸鈉載藥淀粉微球制備工藝，結(jié)果淀粉微球平均粒徑為9μm，包封率達到了67.52%。張磊等[6]人制備了大小約為150nm 且粒徑均一的豌豆淀粉微球，該淀粉微球?qū)喖谆{的吸附行為符合Langmiur 方程。司曉菲等[7]人制備了玉米淀粉微球，當?shù)矸畚⑶蚩紫堵蕿?9%時，載藥量達到158mg·g-1。徐建慧等[8]人制備了一種復合淀粉微球，對無機離子和有機胭脂紅具有較強的吸附性。李燕[9]研究了不同分子量聚乙二醇致孔劑得到的多孔淀粉微球?qū)喖谆{吸附效果的影響。李艷杰等[10]人通過單因素實驗對淀粉微球工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的淀粉微球表面光滑，平均粒徑為8.8μm。

上述研究證實，淀粉微球可以負載無機離子和有機分子等藥物，淀粉微球針對吸附不同的藥物，載藥性差異性較大，研究焦點主要聚集在淀粉微球孔隙率對藥物負載性能的影響、淀粉微球形貌、粒徑等；關于玉米淀粉微球載藥性只考察了載藥量一個指標。因此，本文運用正交實驗優(yōu)化了玉米淀粉微球制備條件，并在該條件下以玉米淀粉微球?qū)喖谆{載藥性能為探針，考察了載藥量和包封率雙指標，為淀粉微球在醫(yī)藥領域上的應用提供理論支持。

1 實驗部分

1.1 主要原材料及廠家

玉米淀粉（西安市佳香調(diào)味品食品有限公司）；環(huán)己烷（AR 天津大茂化學試劑廠）；正丁醇（AR 國藥集團化學試劑有限公司）；環(huán)氧氯丙烷（AR 天津科密歐試劑有限公司）；無水乙醇（AR 國藥集團化學試劑有限公司）；NaH2PO4（AR 廣東光華化學廠有限公司）；Na2HPO4（AR 天津市大茂化學試劑廠）；乙酸乙酯（AR 天津市天力化學試劑有限公司）；亞甲基藍（AR 上海阿拉丁試劑有限公司）。

1.2 實驗設備

BP2110 電子分析天平（上海精密科學儀器有限公司）；XW-80A 渦旋振蕩器（上海精科實業(yè)有限公司）；JB-2 恒溫加熱磁力攪拌器（上海雷磁儀器有限公司）；TU-1950 雙光束紫外光度計（北京普析通用儀器有限公司）；LG10 超速離心機（上海安亭科學儀器廠）；DZF-6050 電熱鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 淀粉微球的制備

水相的制備 首先，采用濃度為2mol·L-1的NaOH溶液將玉米淀粉進行溶解，然后將溶解好的玉米淀粉溶液用電熱套加熱直至呈現(xiàn)為透明狀態(tài)，并自然降溫至常溫。

油相的制備 以環(huán)己烷作為油相。將上述的水相和油相以質(zhì)量比4.5∶1 進行物理混合均勻，在分散過程中將正丁醇采用滴加的方式以合適的速度加入到均勻的混合液中，然后持續(xù)分散20min 后加入環(huán)氧氯丙烷，于恒為55℃的水浴鍋中以1200r·min-1的轉(zhuǎn)速攪拌4h，冷卻混合物至室溫，采用乙酸乙酯和乙醇對產(chǎn)物以少量多次的方法進行洗滌，最后在50℃的溫度下真空干燥24h，既得淀粉微球。

1.3.2 淀粉微球制備條件優(yōu)化 由于在制備過程中，存在微球產(chǎn)率低，粒徑大小難以控制等缺點，影響微球載藥性能。因此，對淀粉微球的制備工藝化尤顯得為重要。設計5 因素4 水平的正交試驗，從而確定淀粉微球最佳的制備工藝條件，見表1。

表1 正交試驗因素與水平表Tab.1 Orthogonal test factors and levels

1.3.3 亞甲基藍標準曲線繪制 用電子分析天平精確稱取0.10g 的亞甲基藍置于燒杯中，加入適量的緩沖液進行攪拌并溶解，然后使用100mL 棕色容量瓶配制濃度為1mg·mL-1的亞甲基藍溶液，作為標準溶液。

量取1mL 標準溶液，然后用緩沖溶液稀釋至25mL，將稀釋后的溶液分別量取 1、2、3、4、5、6mL，加入緩沖液分別為 19.0、14.0、12.0、6.0、3.0、0.0mL，分別得到 0.002、0.005、0.008、0.016、0.025、0.04mg·mL-1的亞甲基藍標準溶液。采用雙光束紫外分光光度計在663nm 處測定其吸光度，繪制標準曲線。

1.3.4 淀粉微球?qū)喖谆{載藥量和包封率的測定方法

載藥量與包封率通常用作衡量藥物載體載藥性能的重要指標[11]，對于淀粉微球亦是如此。首先，將0.5g 的淀粉微球加入試管中，再量取25mL 的亞甲基藍標準溶液計量入試管中，在預定的溫度和時間下攪拌，然后在離心機中進行離心分離。離心后測定上清液中游離的亞甲基藍溶液的吸光度，根據(jù)標準曲線和如下公式可對淀粉微球的載藥量和包封率進行計算。

式中 A:載藥量，mg·mL-1；B:包封率，%；WA:加入亞甲基藍的質(zhì)量，mg；WB:濾液中亞甲基藍的質(zhì)量，mg；WC:淀粉微球的質(zhì)量，g。

1.4 淀粉微球?qū)喖谆{載藥性能研究

1.4.1 亞甲基藍濃度對載藥量和包封率影響 量取體積為 25mL，濃度依次為 0.02、0.04、0.06、0.08、0.10mg·mL-1的亞甲基藍溶液分別置于5 支相同規(guī)格的試管中，將質(zhì)量為0.1g 的淀粉微球分別加入5支試管中并在水浴鍋中進行熱處理，結(jié)束后進行離心沉淀，取1mL 上清液測定吸光度，根據(jù)公式對其載藥量及包封率進行計算。

1.4.2 載藥時間對載藥量和包封率影響 分別在5支試管中加入濃度為0.04mg·mL-1、體積為25mL 的亞甲基藍溶液5 等份，并依次在每支試管中加入質(zhì)量為0.1g 的淀粉微球，然后在38℃的水浴鍋中進行攪拌，時間控制分別為 40、60、80、100 和 120min。反應結(jié)束后，方法同上，計算其載藥量及包封率。

1.4.3 載藥溫度對載藥量和包封率影響 用電子天平稱取質(zhì)量為0.1g 的淀粉微球5 等份于5 支試管中，分別加入 5 等份 25mL 濃度為 0.06mg·mL-1的亞甲基藍溶液。分別在 18、28、38、48、58℃的條件下用加熱攪拌，將載藥時間控制在100min，反應結(jié)束后，方法同上，計算其載藥量及包封率。

2 結(jié)果與討論

2.1 淀粉微球最佳制備條件的確定

表2 正交試驗設計表Tab.2 Orthogonal testarch microspheres

由表2 正交實驗結(jié)果明顯可知，根據(jù)對淀粉微球吸附量影響大小，5 個因素排序為淀粉濃度 ＞交聯(lián)劑用量＞油水比＞交聯(lián)溫度＞乳化劑用量。因此，淀粉微球制備的最佳組合條件為A3B2C2D2E2，其中影響淀粉微球吸附量主要為淀粉濃度和交聯(lián)劑用量。所以，確定最佳淀粉微球制備條件為:淀粉濃度為12%、反應溫度為55℃、體系中交聯(lián)劑用量為0.26g·g-1、油水質(zhì)量比為4.5∶1、乳化劑用量為0.04g·mL-1。因此，后續(xù)在該條件下來研究淀粉微球?qū)喖谆{載藥性能。

2.2 亞甲基藍標準曲線的繪制

圖1 亞甲基藍的標準曲線Fig.1 Standard curve of methylene blue

由圖1 可知，亞甲基藍的標準曲線的線性回歸方程，A=50.105C+0.0966，相關系數(shù)R2=0.99997，在0.00～0.04mg·mL-1范圍內(nèi)，亞甲基藍溶液的濃度與其吸光度呈良好的線性關系。

2.3 淀粉微球?qū)喖谆{載藥性能研究

2.3.1 亞甲基藍濃度對淀粉微球載藥量和包封率的影響

圖2 載藥濃度對載藥量與包封率的影響Fig.2 Effect of drug loading concentration on drug loading and entrapment efficiency

由圖2 可見，隨著亞甲基藍濃度的不斷增加，淀粉微球載藥量逐漸升高，但包封率呈下降的趨勢，在濃度為0.02mg·g-1時包封率最大為19%，但載藥量卻很小，說明亞甲基藍的濃度并不是越高越好，高濃度會導致吸附率的降低，浪費亞甲基藍的使用，因此，在具體實踐中，根據(jù)需求對載藥量和包封率兩項指標進行權衡。

2.3.2 時間對淀粉微球載藥量和包封率的影響

圖3 時間對載藥量與包封率的影響Fig.3 Effect of time on drug loading and entrapment efficiency

從圖3 可知，其它載藥條件不變的條進下，當載藥時間為100min 時，微球的載藥量和包封率均達到最大，載藥量為2.5mg·g-1，包封率為13%。并在2h以后，隨著載藥時間的延長，微球的載藥量和包封率呈現(xiàn)下降的趨勢，這可能是由于淀粉微球的吸附已接近飽和狀態(tài)，無法在該條件下繼續(xù)進行載藥吸附。綜上所述:結(jié)果表明100min 為載藥量和包封率的最佳時間。

2.3.3 載藥溫度對淀粉微球載藥量和包封率的影響

圖4 為載藥溫度對載藥量和包封率的影響。固定其它載藥條件:載藥時間100min，亞甲基藍濃度為 0.06mg·mL-1。

圖4 載藥溫度對載藥量和包封率的影響Fig.4 Effect of drug loading temperature on drug loading and encapsulation efficiency

由圖4 可以看出，當載藥溫度為28℃時，微球的載藥量和包封率均達到最大。其載藥量和包封率分別為2.6mg/g、13.2%。由圖4 中可見，當載藥溫度逐漸升高，載藥量和包封率均呈現(xiàn)下降的現(xiàn)象，這很大程度上是由于升高溫度，使體系中部分淀粉微球溶脹，從而導致淀粉微球出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，對載藥量和包封率造成了影響。因此，綜合考慮，確定該淀粉微球最佳載藥溫度為28℃。

3 結(jié)語

（1）以亞甲基藍為模型藥物，通過正交優(yōu)化淀粉微球最佳制備條件:淀粉濃度為12%、反應溫度為55℃、體系中交聯(lián)劑用量為0.26g·g-1、油水質(zhì)量比為4.5∶1 以及乳化劑用量為 0.04g·mL-1。

（2）研究淀粉納米淀粉對亞甲基藍的載藥性能，結(jié)果表明亞甲基藍濃度、載藥時間、載藥溫度對載藥量和包封率產(chǎn)生較大的影響。載藥附時間為100min，載藥溫度28℃時，亞甲基藍濃度為0.02mg·mL-1時，淀粉微球?qū)喖谆{具有良好的載藥性能。