“薄荷素油微囊的制備”實驗報告分析

趙綠英，李云貴，姚海倫，羅芳貞

（湖南環(huán)境生物職業(yè)技術學院，湖南 衡陽421005）

運用高分子材料作為包囊材料（簡稱囊材），把固體藥物或液體藥物（如香精油或其他液體）作為囊心物，包裹成直徑通常為1～200μm的微型膠囊（microcapsules），簡稱微囊。藥物微囊化技術具有以下特點：一是具有緩釋、控釋功效；二是提高藥物的穩(wěn)定性；三是降低藥物的配伍變化；四是掩蓋藥物不良氣味，固定香味，改善風味品質(zhì)；五是液態(tài)藥物固態(tài)化，提高流動性和可壓性[1-2]。目前微囊制劑技術常用物理化學法，包括單凝聚法、復凝聚法、溶劑-非溶劑法等，其中復凝聚法具有載藥量高、操作簡單等優(yōu)點。微囊成型主要工藝包括囊心物分散以及囊材加入、沉積與固化。微囊制劑技術在中藥藥物制劑新技術教學中具有重要的意義。

薄荷素油別名為薄荷油（peppermint oil），主要成分為左旋薄荷醇（menthol），該化學成分的質(zhì)量分數(shù)為62.3%～87.2%，不僅是藥物原料與附加劑之一，而且是中藥藥物制劑技術實驗中使用頻數(shù)較多的藥用原輔料之一。薄荷素油具有天然芳香氣味，香氣濃郁，難溶，易揮發(fā)損失，擴散力強，穩(wěn)定性差。該實驗選擇囊心物為薄荷素油；囊材為明膠-阿拉伯膠；運用復凝聚法，得薄荷素油微囊，進一步制成多種制劑。

1 薄荷素油微囊制備的實驗目的

以阿拉伯膠（帶負電荷）和明膠（調(diào)pH值，使帶正電荷）作為囊材，以薄荷素油作為囊心物，掌握制備微囊方法中的復凝聚法成囊機理、工藝與操作要點；理解微囊的質(zhì)量評價與質(zhì)量控制方法。

2 薄荷素油微囊制備的實驗原理

復凝聚法工藝經(jīng)典、簡單，易掌握。復凝聚法的機制介紹如下：明膠水溶液中可離解出正離子（-NH3+）和負離子（-COO-）；阿拉伯膠水溶液中，分子僅離解出負離子（-COO-），攜帶負電荷。將明膠和阿拉伯膠兩溶液混合后，采用醋酸調(diào)節(jié)膠液pH值到約為4.0～4.5時，明膠溶液帶正電；同負電荷阿拉伯膠相互結(jié)合成不溶性復合物，溶液中添加藥物則膠溶液包圍藥物離子成凝聚囊。因囊膜松軟，當溫度急速降低到膠凝點以下5℃左右時開始慢慢膠凝、硬化，加甲醛；發(fā)生胺醛縮合反應形成交聯(lián)囊（不可逆的微囊），其化學反應式為

NH2+H2N-R+HCHOR→NH-CH2-HN-R+H2O.

復凝聚法制備微囊工藝流程（以明膠和阿拉伯膠作為囊材為例）見第71頁圖1。

3 薄荷素油微囊制備的儀器設備與試劑

3.1 薄荷素油微囊制備的儀器設備

該實驗主要儀器設備見第71頁表1。其他儀器設備還包括：HP-01無油真空泵、pH計、研缽、錐形瓶、抽濾瓶、燒杯、微孔濾膜、量杯、布氏漏斗、玻璃棒、16目不銹鋼標準藥篩及接收器（直徑20 cm）、揮發(fā)油測定器、回流冷凝管、電熱套、稱量紙、溫濕度計等。

圖1 復凝聚法制備微囊工藝流程

表1 薄荷素油微囊的制備實驗的主要儀器設備

3.2 薄荷素油微囊制備的試劑

該實驗主要試劑包括：薄荷素油、明膠、阿拉伯膠粉、NaOH、醋酸、甲醛、蘇丹紅、淀粉。試劑來源為湖南楚亞程化工有限公司。除薄荷素油為藥用化學純試劑，其余7種試劑均為藥用分析純試劑。其他試劑還包括：Schiff指示劑、胰酶、淀粉酶、蒸餾水、純化水（去離子水）等。

4 薄荷素油微囊制備的實驗內(nèi)容

4.1 薄荷素油微囊制備的實驗原料配方

薄荷素油，5 g；5%阿拉伯膠溶液，100 mL；5%A型明膠溶液，100 mL；12.3 mol/L甲醛溶液，2.5 mL；1.67 mol/L醋酸溶液，適量；200 g/L NaOH溶液，適量；純化水，適量。

4.2 薄荷素油微囊制備的實驗方法

1）5%A型明膠溶液的配制。稱取明膠5 g，用約80 mL純化水浸泡溶脹后，于60℃水浴上攪拌溶解完全，加純化水至100 mL，攪勻，50℃恒溫水浴保溫備用。

2）5%阿拉伯膠溶液的配制。首先，稱取阿拉伯膠粉5 g置于250 mL的燒杯中，加純化水約80 mL后置于水浴鍋（50℃），輕輕攪拌使溶解；其次，轉(zhuǎn)入量杯加純化水至100 mL，隨即攪拌均勻；最后，再轉(zhuǎn)入250 mL的燒杯（置于50℃水?。?/p>

3）薄荷素油乳的制備及乳劑的鏡檢。取薄荷素油5 g置于已調(diào)試正常潔凈的組織搗碎機中，加阿拉伯膠溶液100 mL后，迅速乳化2 min，即得薄荷素油均勻乳劑。蘸取薄荷素油乳劑1滴鏡檢，記錄并繪制形態(tài)圖。將薄荷素油乳劑轉(zhuǎn)入200 mL的燒杯，置于50℃水浴中保溫，備用。薄荷素油乳的制備可采用研磨法，可以選擇2種具體步驟如下。一是將阿拉伯膠粉5 g置于干燥潔凈的直徑為160 mm的研缽中，加入薄荷素油5 g，稍加研磨，待阿拉伯膠粉分散后加純化水10 mL，不斷研磨至聽到噼啪聲，研缽內(nèi)呈現(xiàn)稠厚的乳狀液即成薄荷素油初乳；移初乳入量杯，加純化水至100 mL，攪拌均勻。二是量取純化水約10 mL置于干燥潔凈的直徑為160 mm的研缽中，加入阿拉伯膠粉研勻成膠漿，分次加入（3次為宜）薄荷素油，迅速向同一方向研磨，一直待研缽內(nèi)呈現(xiàn)稠厚的乳狀液即成薄荷素油初乳；移初乳入量杯，加純化水至100 mL，攪拌均勻。

4）混合。取1 000 mL燒杯置于50℃水浴上；將薄荷素油乳轉(zhuǎn)入燒杯，輕輕攪拌下加5%明膠溶液100 mL，攪拌混合均勻；取混合液在顯微鏡下觀察并記錄，同時測定混合液的pH值。

5）調(diào)pH值成微囊（凝聚囊）。不斷攪拌下滴加1.67 mol/L醋酸溶液于混合液中，用pH值計測試，使其pH值調(diào)至4.0～4.5；使明膠-阿拉伯膠凝聚，同時鏡檢是否成微囊（凝聚囊），并繪制出觀察記錄結(jié)果。與調(diào)pH值前的鏡檢結(jié)果進行比較，發(fā)現(xiàn)其中的區(qū)別。

6）微囊的固化與鏡檢。將微囊（凝聚囊）轉(zhuǎn)入1 000 mL燒杯中，繼續(xù)攪拌5 min后，加入二倍體積即400 mL 40℃的純化水稀釋，自然降溫32～34℃左右成微囊（沉降囊）；將微囊液置于冰浴，攪拌降溫8℃左右后，再加12.3 mol/L（37%）甲醛溶液2.5 mL，攪拌15 min；滴加20% NaOH溶液，使pH值為8.0～8.5為宜，攪拌1 h；鏡下觀察有微囊析出后，再靜置沉積，得到交聯(lián)囊。

7）抽濾。交聯(lián)囊沉積完全，去上清液，再過濾；使用純化水洗滌甲醛，至無氣味（用Schiff指示劑測試）、不顯色止；抽濾，50℃干燥即得微囊，微囊可以繼續(xù)加工成多種制劑。

8）計算收率與保存。抽濾，干燥產(chǎn)品。也可加入質(zhì)量分數(shù)為6%的淀粉制備軟材，16～20目標準藥篩制粒，50℃下干燥，稱量。收率[3]計算公式為：收率=囊材干重/（薄荷素油重+囊材干重）×100%。采用密封干燥器皿保存。

4.3 質(zhì)量檢查與評定

1）在顯微鏡下觀察樣品形態(tài)。包括3種樣品：一是薄荷素油乳樣品；二是薄荷素油微囊固化前的樣品；三是薄荷素油微囊固化后的樣品。三者均取少量，通過顯微鏡（×100倍以上）觀察并繪制形態(tài)圖，最后比較其形態(tài)圖差異。微囊的形態(tài)一般應為圓球形、類圓形或不規(guī)則形，封閉裝。大小應均勻、分散性好。

2）微囊直徑、平均粒徑及其分布測定。粒徑大小用顯微鏡測定；每個樣品測定的微囊不得小于500個，通過軟件計算其平均粒徑，計算公式為

式中：n1，n2，…，nn分別為具有粒徑d1，d2，…，dn的粒子數(shù)。

3）微囊中的藥物含量測定。常用溶劑提取法測定微囊內(nèi)的藥物含量。

4）載藥量與包封率測定。

5）微囊的藥物溶出速率測定。根據(jù)《中華人民共和國藥典（四部）》附錄溶出度測定法，將試樣至薄膜透析管內(nèi)第一法（轉(zhuǎn)籃法）進行測定[4]。

6）計算薄荷素油微囊收率。

5 薄荷素油微囊制備的實驗結(jié)果

1）分別繪制、描述顯微鏡下觀察的形態(tài)圖。包括4種觀察項目：一是薄荷素油乳樣品；二是薄荷素油微囊固化前的樣品；三是薄荷素油微囊固化后的樣品。在各制備工序中的鏡檢項目中，重點觀察調(diào)pH值前的乳滴和調(diào)pH值后的微囊液，比較其形態(tài)圖差異。

2）記錄薄荷素油微囊的直徑，計算薄荷素油微囊的平均粒徑及給出分布圖。取少量薄荷素油微囊，置于光學顯微鏡（×100倍，帶標尺）考察，并取約500個薄荷素油微囊，量取并記錄薄荷素油微囊的粒徑分布和粒徑范圍。按照粒徑范圍為0～5μm，5～10μm，10～15μm，…，60～65μm，65～70μm，≥70μm，分為若干個區(qū)段，每個區(qū)段都統(tǒng)計薄荷素油微囊個數(shù)（單位為個）和平均粒徑（單位為μm）。按各區(qū)段薄荷素油微囊個數(shù)及對應的粒徑，算出平均粒徑，再以粒徑分布區(qū)段（單位為μm）為橫坐標，粒徑值分布區(qū)段薄荷素油微囊個數(shù)（單位為個）為縱坐標，繪制薄荷素油微囊粒徑分布直方圖，找出粒徑分布最小的樣品的中值粒徑、最小粒徑、最大粒徑。然而，由于微囊粒徑受人為、儀器設備條件、工藝等多種因素影響較大，因此往往重復性差。

3）微囊中的藥物含量測定。薄荷素油的藥物含量的測定方法如下：已知薄荷素油的密度為0.9 g/mL。取干燥潔凈的圓底燒瓶，精密稱取3.5 g含藥微囊顆粒于其中；再加純化水100 mL分散，以20%NaOH溶液調(diào)pH值至8.5～9.0；再加入0.5 g淀粉酶和加入2.5 g胰酶，加塞密閉，置于37℃恒溫水浴中；待淀粉、藥用阿拉伯膠粉、藥用明膠消化完全，發(fā)現(xiàn)薄荷素油餾出時開始間或振蕩，直至薄荷素油釋放充分。取樣鏡檢已無微囊時，加37℃純化水250 mL，輕輕振蕩均勻，再連接揮發(fā)油提取器，按照《中華人民共和國藥典（四部）》附錄IV[4]含量測定第2 000項中藥其他方法、第2 204項揮發(fā)油含量測定甲法進行操作，放置1.5 h，讀取揮發(fā)油體積，計算微囊中薄荷素油的藥物含量（mL/100 g）。

4）載藥量與包封率測定。包括測定干燥微囊內(nèi)的薄荷素油質(zhì)量，計算載藥量和包封率，計算公式分別為：載藥量=微囊內(nèi)的薄荷素油質(zhì)量/微囊的總質(zhì)量，包封率=（微囊內(nèi)的薄荷素油質(zhì)量/投入薄荷素油質(zhì)量）×100%。

5）微囊的藥物溶出速率測定。用轉(zhuǎn)籃法[4]測定其體外溶出速率。由體外累積溶出度試驗，得到微囊和市售薄荷素油軟膠囊的時間累積釋放曲線（橫坐標為時間；縱坐標為累積釋放度），比較市售薄荷素油軟膠囊的體外緩釋性能。

6）計算薄荷素油微囊收率。利用公式計算，并比較人工研磨與機械均勻乳化的收率差異。

6 薄荷素油微囊制備的實驗結(jié)果分析與討論

1）復凝聚法制備過程中的用水及清潔器具的水應使用純化水（去離子水），避免離子干擾，影響微囊凝聚。

2）注意制備過程控制pH值。首先，在1.67 mol/L醋酸溶液與10%NaOH溶液調(diào)pH值時，溶液必須攪拌均勻后測定pH值，以使整個溶液的pH值一致。其次，成囊時，pH值調(diào)節(jié)要適宜，不能偏高或偏低，pH值4.0即可使明膠全部轉(zhuǎn)為正電荷，膠液凝聚充分。最后，在固化過程中加20%NaOH，調(diào)pH值至8.0，目的是使甲醛和凝膠交聯(lián)增強（提高熱穩(wěn)定），以縮小凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空隙。

3）成囊溫度不低于膠液膠凝點，40℃適宜。

4）甲醛的作用：一是使囊膜變性；二是固化成交聯(lián)囊。甲醛用量適宜，偏高或偏低都會使囊膜變性程度受到影響。

5）微囊制備過程始終伴隨攪拌，不同的攪拌方式、器械及速率均會影響微囊成型，顯著影響微囊顆粒直徑和分布[5-6]。成囊攪拌速率要適宜，過快會因離心作用而使新形成的囊膜破壞；過慢則會導致囊膜互相粘連成團，而且不能在固化前停止攪拌操作，即成囊與固化全過程均在不斷攪拌下操作，否則微囊會粘連成團。

6）囊材明膠與阿拉伯膠質(zhì)量比例為1∶1時最適宜[5，7]，膠液凝聚充分，最經(jīng)濟。

7）如配制的容量低于50 mL時或乳化時速率偏高，機械乳化時效果差，未完全乳化，微囊收率較手工研磨乳化收率偏低。