維生素K2固體自乳化制劑的處方優(yōu)化

趙運(yùn)雙，陳 潔，金小紅*，梅興國(guó)

(1.湖北科技學(xué)院藥學(xué)院，湖北 咸寧 437100；2.軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院，北京 100850)

固體自乳化藥物傳遞系統(tǒng)(solid self-microemulsifying drug delivery system，SSEDDS)是由藥物、油相、非離子型表面活性劑、助表面活性劑與適宜的固體材料混合制備成的固體制劑[1]，并能在胃腸道內(nèi)或在環(huán)境溫度(通常指體溫37℃)及溫和攪拌的情況下能自發(fā)形成水包油乳劑。與傳統(tǒng)自乳化藥物傳遞系統(tǒng)(self-microemulsifying drug delivery system，SEDDS)相比，SSEDDS穩(wěn)定性增加、貯存時(shí)間延長(zhǎng)、胃腸道刺激性減少、服用方便。因?yàn)槠淠軌蛱岣咧苄曰蛩y溶性藥物的溶解度、生物利用度以及降低胃腸道副作用，所以常用于運(yùn)送難溶性藥物[2]。

維生素K2(vitamin K2，VK2)，也稱甲基萘醌(menaquinone，MK)，作用于肝外組織(骨和血管等器官)，將無(wú)機(jī)鈣與有機(jī)蛋白結(jié)合成骨基質(zhì)和阻止血管鈣化?，F(xiàn)在市面上有多種VK2類藥物上市，主要?jiǎng)┬蜑檐浤z囊。但由于VK2在水中的溶解度較低，使其難以通過(guò)小腸絨毛表面的親水層到達(dá)小腸上皮細(xì)胞[3]。本研究借助有效的制劑手段，將VK2開(kāi)發(fā)為口服自乳化制劑達(dá)到提高口服VK2生物利用度的目的。

1 材料與儀器

1.1 材料

VK2原料藥(含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%，廣東雙駿生物科技有限公司)，油酸(上海麥克林生化科技有限公司)，油酸乙酯(山東瑞生藥用輔料有限公司)，中鏈甘油三酯(新興鐵嶺藥業(yè)股份有限公司)，大豆油(山東瑞生藥用輔料有限公司)，吐溫80(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)，吐溫20(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)，聚氧乙烯40氫化蓖麻油(德國(guó)BASF公司)，聚乙二醇400(天津市博迪化工有限公司)，甘油(中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司)，二乙二醇單乙醚(上海麥克林生化科技有限公司)，異丙醇(常熟市鴻盛精細(xì)化工有限公司)，微晶纖維素(湖北興銀河化工有限公司)，糊精(湖北興銀河化工有限公司)，淀粉(山東萍聚生物科技有限公司)，乳糖(河南圣茂精細(xì)化工有限公司)，聚乙二醇6000(江蘇夢(mèng)得新材料科技有限公司)，麥芽糊精(湖北裕盈生物科技有限公司)，水溶性淀粉(湖北裕盈生物科技有限公司)，甘露醇(河北步潤(rùn)生物科技有限公司)，蒸餾水(自制)。

1.2 儀器

RCZ-6B3溶出度測(cè)試儀(上海黃海藥檢)，Agilent1100系列高效液相色譜儀(美國(guó)安捷倫公司)，LD5-2B高速離心機(jī)(北京雷勃醫(yī)療器械)，DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市予化儀器有限責(zé)任公司)，QL-901渦旋儀(海門市其林貝爾儀器制造有限公司)，KQ-250DV型數(shù)控超聲清洗儀(昆山市超聲儀器有限公司)，SHZ-82A恒溫水浴震蕩器(金壇市醫(yī)療儀器振蕩器)，F(xiàn)A2104B電子分析天平(上海精密儀器儀表有限公司)，納米粒度及電位分析儀(美國(guó)PSS公司)，WBF-ZG多功能流化床(重慶英格造粒包衣技術(shù)有限公司)。

2 方法與結(jié)果

2.1 基本輔料的溶解度試驗(yàn)

在預(yù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上選取可形成自乳化的油相、乳化劑、助乳化劑進(jìn)行研究。分別置10mL試管中，加入過(guò)量VK2原料藥，超聲溶解30min，觀察溶解情況，直至飽和。室溫25℃，水浴震蕩24h，離心后取上清液，過(guò)濾注入液相色譜儀，記錄色譜圖。按外標(biāo)法以峰面積計(jì)算含量。

表1 VK2在不同輔料中溶解度

2.2 處方配伍篩選

選擇油酸、油酸乙酯、中鏈甘油三酯、大豆油為油相，溶解性較好的聚氧乙烯40氫化蓖麻油為乳化劑，進(jìn)行配伍篩選，結(jié)果見(jiàn)表2。稱取不同比例的處方混合均勻，取1g混合物加入到100mL 37℃的蒸餾水中，用磁力攪拌器溫和攪拌，目測(cè)自乳化效果。將自乳化效果分為5個(gè)級(jí)別[4-5]：A級(jí)(乳化時(shí)間<1min，溶液澄清，透明或微泛藍(lán)光)；B級(jí)(乳化時(shí)間<1min，溶液呈半透明，呈藍(lán)白色)；C級(jí)(乳化時(shí)間<2min，呈亮白色不透明液體)；D級(jí)(乳化時(shí)間>2min，色澤暗，呈灰色，略帶油狀)；E級(jí)(難乳化，一直有油滴存在)。

表2 不同油相和乳化劑配伍試驗(yàn)結(jié)果

備注：Ⅰ聚氧乙烯40氫化蓖麻油-油酸；Ⅱ聚氧乙烯40氫化蓖麻油-油酸乙酯；Ⅲ聚氧乙烯40氫化蓖麻油-中鏈甘油三酯；Ⅳ聚氧乙烯40氫化蓖麻油-大豆油

由表2可知油酸乙酯與聚氧乙烯40氫化蓖麻油配伍相容性較好。所以油相選用油酸乙酯，乳化劑選用聚氧乙烯40氫化蓖麻油。因?yàn)楦视蛯?duì)聚氧乙烯40氫化蓖麻油有增加增溶作用，且二乙二醇乙基醚價(jià)格較貴，所以助乳化劑選用甘油。

2.3 三元相圖的繪制

按乳化劑∶助乳化劑1∶3、1∶5、1∶7、1∶9、1∶1、9∶1、7∶1、5∶1、3∶1，油相所占比例為12.5%、25.0%、50.0%、62.5%、75.0%、87.5%進(jìn)行自乳化效果考察。以油酸乙酯、聚氧乙烯40氫化蓖麻油、甘油為三元相圖3個(gè)頂點(diǎn)，用繪圖軟件Origin 8作圖1。

圖1 三元相圖

2.4 處方優(yōu)化

2.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在繪制三相圖的基礎(chǔ)上，將含油量(X1，%)、表面活性劑與助表面活性劑的比例Km(X2)作為星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面優(yōu)化法的兩個(gè)考察因素。根據(jù)自乳化體系評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，選取自乳化效果較好區(qū)域，X1取值范圍為25%～40%，X2取值范圍為1～3。按照星點(diǎn)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原理，采用Design-Expert 8.05軟件進(jìn)行二因素五水平(-a、-1、0、1、a)試驗(yàn)設(shè)計(jì)[6-8]。各因素水平代碼如表3所示。制備自乳化制劑，以平均粒徑，Zeta電位和多分散系數(shù)作為稀釋后所形成乳劑的三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，共計(jì)13個(gè)處方進(jìn)行系列指標(biāo)測(cè)定。

表3 星點(diǎn)設(shè)計(jì)的因素水平及代碼

2.4.2 測(cè)定電位、粒徑、分散系數(shù)

按照星點(diǎn)設(shè)計(jì)方案，稱取處方量的輔料，混合均勻，配制13組空白自乳化組份，分別稱取4g置溶出儀，溫度設(shè)為37℃，400mL蒸餾水稀釋100倍，75r/min攪拌均勻后取適量，使用粒徑測(cè)定儀分別測(cè)定自乳化液體的粒徑、Zeta電位和分散系數(shù)，見(jiàn)表4。

表4 星點(diǎn)設(shè)計(jì)表及響應(yīng)值

粒徑=+23.70771+6.3478X1+20.04456X2-1.19033X1X2-0.038309X12+2.11012X22(R2=0.5768，P=0.0422<0.05)

分散系數(shù)=+0.60715-0.015466X1-0.12226X2+3.333×10-3X1X2+8.222×10-5X12+7.125×10-3X22(R2=0.5778，P=0.0419<0.05)

電位=-0.026624-0.31797X1-1.31342X2+0.01766X1X2+2.20667×10-3X1+0.23913X22(R2=0.5845，P=0.0398<0.05)

由上述方程可知，結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

采用Design Expert 8.05進(jìn)行擬合作圖，得效應(yīng)面曲線(見(jiàn)圖2～4，封二)?？芍庇^反映各因素和響應(yīng)值及各考察因素之間的交互作用。

根據(jù)各效應(yīng)面的三維圖及模型擬合得出的方程，運(yùn)用Design Expert 8.05的預(yù)測(cè)功能得出因素X1、X2的最終取值，即X1=40%，X2=2.07，得出VK2自乳化的最優(yōu)處方為油酸乙酯40%，聚氧乙烯40氫化蓖麻油40.5%，甘油19.5%。

2.5 優(yōu)化處方的驗(yàn)證

根據(jù)預(yù)測(cè)的優(yōu)化處方制備空白自乳化制劑，分別測(cè)定粒徑、電位和分散系數(shù)，將實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值作比較(見(jiàn)表5)。結(jié)果表明，采用的星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法具有較高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

表5 預(yù)測(cè)值與實(shí)際值(n=3)

2.6 VK2在自乳化制劑中的溶解度

按最優(yōu)處方制備空白自乳化制劑，將空白自乳化制劑稱取5g至離心管中，加入過(guò)量VK2。超聲后放于恒溫水浴震蕩床中，震蕩24h后以8000r/min離心轉(zhuǎn)速離心10min，用移液槍移取1mL上清液至10mL容量瓶中，用異丙醇稀釋至刻度。用外標(biāo)法進(jìn)行HPLC檢測(cè)，測(cè)得VK2在自乳化制劑中平衡溶解度為1.463mg/mL。

2.7 加藥量

按優(yōu)化處方稱量油酸乙酯、聚氧乙烯40氫化蓖麻油和甘油，于37℃水浴中超聲，使其混合均勻，加入占處方量10%、30%、50%、70%的VK2原料藥超聲至完全溶解，將其加入到100倍37℃保溫的蒸餾水，75r/min攪拌下自乳化。測(cè)定粒徑和乳化時(shí)間，選擇合適的加藥量。結(jié)果如表6所示。

表6 加藥量對(duì)自乳化速率影響

含藥自乳化制劑乳化所需時(shí)間和乳化后粒徑較空白處方有增加，但粒徑均保持在500nm以下，乳化時(shí)間均小于60s，表明在處方對(duì)VK2的飽和溶解度范圍內(nèi)，加藥量對(duì)自微乳乳化效率影響不大，但是隨著載藥量的進(jìn)一步增大，體系澄明度下降。且當(dāng)加藥量為70%時(shí)，已接近處方的飽和溶解度，考慮到自乳化制劑貯存過(guò)程中可能會(huì)存在藥物析出問(wèn)題，且K2原料藥中的輔料對(duì)自乳化效果的影響，加藥量離飽和溶解度應(yīng)留有一定余地，故加藥量定為50%(1g原料藥中含純K22mg)。

2.8 固體吸附劑篩選

稱取1g固體粉末于10mL小燒杯，往里面滴加自乳化稀釋后液體，直至粉體表面無(wú)可見(jiàn)液滴，記錄此時(shí)自乳化液體所用量。如表7所示。

表7 固體載體吸附度

由表7可知水不溶性材料的吸附能力強(qiáng)于水溶性吸附材料，微晶纖維素屬于水不溶性材料。微晶纖維素價(jià)格低廉且不易與主藥發(fā)生反應(yīng)，是制藥工業(yè)中液體固化時(shí)常用到的吸附劑，與淀粉類、乳糖相比，微晶纖維素具有較大的比表面積，因此，較少量便能使液體藥物轉(zhuǎn)化成無(wú)粘附、干燥的液固粉末。因?yàn)槲⒕Юw維素的吸附性能較好，且吸附后對(duì)自乳化效果影響較小，所以選用微晶纖維素對(duì)自乳化液體進(jìn)行固化。

2.9 固體載體與VK2 SEDDS的比例選擇

稱取6份含藥SEDDS各30g，分別加300mL純化水，室溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，得到均勻乳劑，然后分別加入不同量的微晶纖維素30g，60g，90g，120g，150g，180g，使之比例分別為1∶1，2∶1，3∶1，4∶1，5∶1，6∶1攪拌混勻。

WBF-2G流化床的設(shè)置參數(shù)為：進(jìn)風(fēng)溫度115℃，轉(zhuǎn)速為5r/min，流速30Hz，出風(fēng)溫度為80℃。按上述方法干燥噴霧，考察噴霧干燥的情況。結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 固體載體微晶纖維素與VK2 SEDDS的比例選擇結(jié)果

選取固體載體與自乳化載藥體系為4∶1的比例，并通過(guò)噴霧干燥得到流動(dòng)性較好的固體自乳化粉末。

2.10 溶出度

按照《中國(guó)藥典》附錄有關(guān)漿法規(guī)定進(jìn)行[9]，水浴溫度(37±0.5)℃，保溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，溶出介質(zhì)為pH 6.8磷酸緩沖溶液500mL。分別于5、10、15、20、30、60min取樣5mL，同時(shí)補(bǔ)加5mL同溫度的同種溶出介質(zhì)，經(jīng)0.22μm微孔濾膜過(guò)濾，取50μL注入高效液相色譜儀，記錄峰面積，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法計(jì)算累積溶出百分率，并以VK2原料藥作為對(duì)照。如圖5所示。

圖5 平均累積溶出率與時(shí)間的關(guān)系

由圖5可知，VK2自乳化粉末在pH 6.8緩沖液中有較好的溶出效果，在30min時(shí)，溶出度達(dá)到90%以上，基本完全溶出。VK2原料藥在pH6.8介質(zhì)中幾乎不溶。與原料藥溶出度相比VK2自乳化粉末溶出速度顯著增加。

3 討 論

選用水不溶性載體微晶纖維素為固體載體，以噴霧干燥法制備VK2自乳化固體分散體。當(dāng)VK2自乳化制劑∶微晶纖維素(w/w)=1∶4時(shí)，制備的固體分散體外觀較好，且有較好的乳化效果。

本實(shí)驗(yàn)以Ethyl Oleate為油相，RH40為表面活性劑，Glycerol為助表面活性劑，評(píng)價(jià)體系的自乳化速率，并進(jìn)行了質(zhì)量評(píng)價(jià)。選用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面對(duì)VK2進(jìn)行處方優(yōu)化，經(jīng)驗(yàn)證，該優(yōu)化處方平均粒徑、電位和分散度實(shí)際值與理論值吻合良好，符合設(shè)計(jì)要求。

VK2在人工腸液中幾乎不溶，制成自乳化固體粉末后，其溶解性顯著提高，累計(jì)溶出百分率在5min時(shí)達(dá)60.89%，30min達(dá)91.48%，溶出明顯優(yōu)于VK2原料藥。