格列美脲羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的制備及其光譜研究

朱慶英，卓曉嬋

（惠州學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院，廣東 惠州 516007）

格列美脲羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的制備及其光譜研究

朱慶英1，卓曉嬋

（惠州學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院，廣東 惠州 516007）

通過冷凍干燥法制備羥丙基-β-環(huán)糊精和格列美脲包合物，用相溶解度法測(cè)定格列美脲和羥丙基-β-環(huán)糊精的包合常數(shù)，并用紫外光譜、紅外光譜（FTIR）和1H NMR對(duì)包結(jié)物進(jìn)行驗(yàn)證.結(jié)果表明，格列美脲和羥丙基-β-環(huán)糊精形成1：1的可溶性包合物，25°C時(shí)包合穩(wěn)定常數(shù)為2140.9L·mol-1，形成包合物后格列美脲的水溶性增強(qiáng)近七倍.

格列美脲；羥丙基-β-環(huán)糊精；包合物；相溶解度

格列美脲是第三代磺酰脲類口服降糖藥，主要通過控制體內(nèi)的血糖水平而治療非胰島素依賴性糖尿病，因其水溶解性較差，導(dǎo)致生物利用度低，加大患者治療成本［1-2］.羥丙基-β-環(huán)糊精水溶性好，熱穩(wěn)定性強(qiáng)，對(duì)腎臟無毒性，對(duì)肌肉和粘膜幾乎無刺激，溶血作用低，被認(rèn)為是最有前途的藥物載體材料之一［3-5］.本實(shí)驗(yàn)通過相溶解度法測(cè)定格列美脲和羥丙基-β-環(huán)糊精的包合摩爾比及其穩(wěn)定常數(shù)，采用冷凍干燥法制備HP-β-CD和格列美脲包合物，有望提高格列美脲的溶解度和生物利用度，為格列美脲羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的開發(fā)和醫(yī)藥應(yīng)用提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

UV-2550紫外可見分光光度計(jì)（日本島津公司）；傅立葉變換紅外光譜儀（Tensor37，Bruker公司）；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鞏義市予華儀器）；（銳影）X射線粉末衍射儀（Empyrean，荷蘭帕納科公司）；WHY-2水浴恒溫振蕩器（江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠）.

格列美脲（湖北康寶泰精細(xì)化工有限公司，純度99%）；羥丙基-β-環(huán)糊精（山東濱州智源生物科技有限公司）；實(shí)驗(yàn)室用水為超純水，其余試劑均為分析純.

1.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定

稱取干燥的格列美脲固體12.5 mg，用pH7.4的磷酸緩沖溶液定容至50 mL的容量瓶中，得0.25 mg/mL的格列美脲標(biāo)準(zhǔn)溶液，用pH7.4的磷酸緩沖溶液配制濃度依次為15 μg/mL，25 μg/mL，35 μg/mL，45 μg/mL，55 μg/mL，65 μg/mL的格列美脲系列溶液，在波長為230nm處測(cè)定吸光度A，經(jīng)線性回歸得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程.

1.3 相溶解度研究

稱取一定量的HP-β-CD，用pH7.4的磷酸緩沖溶液定容至100mL的容量瓶中，用pH7.4的磷酸緩沖溶液配制濃度依次為0-9mmol/L的HP-β-CD溶液.參照Higuchi和Connors方法，取上述溶液10mL分別置于50mL的容量瓶中，依次加入過量的格列美脲粉末，密封，然后置于水浴恒溫?fù)u床振搖（25±0.5℃，165r·min-1），72h達(dá)到平衡，平衡后用0.22 μm的微孔濾膜過濾，取濾液在230 nm處測(cè)定吸光度A，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程.以HP-β-CD濃度（mmol/L）為橫坐標(biāo)，格列美脲濃度（mmol/L）為縱坐標(biāo)，作相溶解度圖.HP-β-CD和格列美脲包合物的平衡常數(shù)（K）根據(jù)式（1）計(jì)算：

1.4 格列美脲包合物的制備

用冷凍干燥法［6-7］來制備格列美脲和HP-β-CD包合物.按摩爾比1：1精確稱量格列美脲和HP-β-CD.HP-β-CD溶解于適量的蒸餾水中制成飽和溶液；格列美脲經(jīng)適量溶劑溶解后逐滴加入到飽和溶液中，40℃恒溫?cái)嚢?.5h后，-18℃冷凍24 h，用真空干燥機(jī)干燥即可得包合物.稱取質(zhì)量并計(jì)算收率.收率根據(jù)式（2）計(jì)算

1.5 包合物的光譜表征

1.5.1 紫外吸收光譜（UV）

將一定濃度的格列美脲緩沖溶液，HP-β-CD水溶液，格列美脲/HP-β-CD水溶液，格列美脲/HP-β-CD物理混合物水溶液，測(cè)定吸光度，比較吸收峰變化.

1.5.2 紅外吸收光譜（IR）

用溴化鉀壓片法，對(duì)格列美脲，HP-β-CD，格列美脲/HP-β-CD物理混合物和格列美脲/HP-β-CD包合物，分別在400-4000 cm-1的波數(shù)范圍進(jìn)行紅外吸收光譜測(cè)定.

1.5.3 一維核磁氫譜（1H NMR）表征

分別對(duì)羥丙基-β-環(huán)糊精和格列美脲/羥丙基-β-環(huán)糊精包合物，在核磁共振波譜儀上，進(jìn)行1H NMR測(cè)定（D2O為溶劑）.

1.6 水溶性的測(cè)定

稱取過量的格列美脲，格列美脲/HP-β-CD物理混合物，三批格列美脲/HP-β-CD包合物樣品分別置于10 mL容量瓶中，加水配成過飽和溶液，置于水浴恒溫?fù)u床振搖（25±0.5℃，125r·min-1）2h，用0.22 μm的微孔濾膜迅速過濾，將濾液稀釋適當(dāng)倍數(shù)后于230 nm處測(cè)定吸光度A，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，經(jīng)計(jì)算得到格列美脲，格列美脲/HP-β-CD物理混合物，三批格列美脲/ HP-β-CD包合物樣品在水中的溶解度.

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

用pH7.4的磷酸緩沖溶液做參比溶液，在上述條件下測(cè)得格列美脲標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為A=0.032C-0.01，C（μg/mL），（r=0.9991，n=6），表明格列美脲在測(cè)定的濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好.

2.2 相溶解度研究

圖2為格列美脲和HP-β-CD的相溶解圖.可以看出，隨著HP-β-CD濃度的增加，格列美脲濃度成線性增加.根據(jù)Higuchi［8］和Connors方法可知，相溶解度圖的斜率為0.0131（＜1），表明格列美脲藥物分子和HP-β-CD形成了摩爾比為1：1包合物.根據(jù)公式（1）計(jì)算25°C時(shí)包合物的平衡常數(shù)K為2140.9L·mol-1.

圖1 格列美脲與不同濃度HP-β-CD的紫外吸收?qǐng)D

圖2 格列美脲和HP-β-CD相溶解度圖

2.3 格列美脲/HP-β-CD包合物的收率

通過冷凍干燥法制得羥丙基-β-環(huán)糊精和格列美脲包合物，收率見表1.

表1 格列美脲/羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的收率

由表1可得，格列美脲/羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的平均收率為73.84%.

2.4 紫外吸收光譜

圖3和表2給出了格列美脲，HP-β-CD，格列美脲/ HP-β-CD物理混合物和格列美脲/HP-β-CD包合物的紫外吸收光譜變化.

圖3 格列美脲/HP-β-CD物理混合物（a），格列美脲（b），格列美脲/HP-β-CD包合物（c），HP-β-CD（d）紫外譜圖

表2 物質(zhì)紫外吸收峰谷位置的波長變化

由圖3及表2可見，格列美脲與羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的紫外光譜不同于格列美脲，羥丙基-β-環(huán)糊精以及二者的混合物的紫外光譜，峰谷的位置發(fā)生了明顯的位移，說明了格列美脲與羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的形成.

2.5 紅外吸收光譜

根據(jù)格列美脲（a），HP-β-CD（b），HP-β-CD/格列美脲物理混合物（c），HP-β-CD/格列美脲包合物（d）四個(gè)樣品的紅外光譜圖（圖4）進(jìn)行比較分析.由圖可以看出，HP-β-CD（曲線b），HP-β-CD/格列美脲物理混合物（曲線c），HP-β-CD/格列美脲包合物（曲線d）的紅外光譜圖相似，說明HP-β-CD的骨架結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化.曲線b是H P-β-CD的紅外光譜，3 418 cm-1處為O-H伸縮振動(dòng)吸收峰，而格列美脲與羥丙基-β-環(huán)糊精形成包合物后，HP-β-CD的O-H伸縮振動(dòng)吸收峰發(fā)生藍(lán)移，從3 418 cm-1藍(lán)移到3 390 cm-1（曲線d），振動(dòng)頻率降低，由此可得知包合作用使H P-β-CD環(huán)境的變化而引起O-H伸縮振動(dòng)吸收峰的位移.在格列美脲的紅外光譜（曲線a）中，3 368 cm-1和3 286 cm-1處為仲酰胺N-H不對(duì)稱和對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，2 858 cm-1處為C-H對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，這三個(gè)峰在HP-β-CD和格列美脲包合物（d）上消失，這與包合物的形

2成有關(guān)是因?yàn)楦窳忻离宸肿舆M(jìn)入HP-β-CD空腔內(nèi)發(fā)生疏水作用和形成氫鍵.然而這三個(gè)峰在HP-β-CD/格列美脲物理混合物（c）上都存在，且由圖可知，HP-β-CD和格列美脲物理混合物（c）是格列美脲和HP-β-CD紅外光譜吸收峰的疊加.當(dāng)客體小分子格列美脲在包合物中所占的分量較小時(shí)，其特征峰很容易被HP-β-CD的吸收峰減弱.在曲線a和曲線c上看到1 348 cm-1處S=O不對(duì)成伸縮振動(dòng)吸收峰，在曲線d上消失，與HP-β-CD空腔形成包合物所致.另外在1 705 cm-1，1 671 cm-1和1 543 cm-1處是格列美脲分子內(nèi)C=O伸縮振動(dòng)吸收峰，在曲線c和d上都有體現(xiàn)，受到β-環(huán)糊精空腔大小的限制，說明處于HP-β-CD空腔外.這種狀態(tài)與形成包合比為1：1的結(jié)果相一致，格列美脲分子體積較大，被部分包合在HP-β-CD空腔內(nèi).

圖4 格列美脲（a），HP-β-CD（b），HP-β-CD/格列美脲物理混合物（c），HP-β-CD/格列美脲包合物（d）紅外光譜圖

2.6 一維核磁氫譜（1H NMR）表征

通過1H NMR的化學(xué)位移，可以反映出主客體分子間是否形成包合物的簡單有效方法.羥丙基-β-環(huán)糊精的1～6H具體化學(xué)位移，和羥丙基-β-環(huán)糊精與格列美脲形成包合物后的化學(xué)位移變化Δδ（ppm），（Δδ=δinclusin-δfree）如表3所示.

表3 不同狀態(tài)下HP-β-CD的1～6H的化學(xué)位移值

從表3中可以看出，包合之后HP-β-CD空腔內(nèi)的的H-3和H-5有明顯的化學(xué)位移變化（0.017和0.023ppm），HP-β-CD的空腔外的H-2和H-4變化較小，表明了格列美脲進(jìn)入HP-β-CD內(nèi)部空腔，形成了較穩(wěn)定的包合物.

2.7 水溶性的測(cè)定

將方法1.6測(cè)得的數(shù)據(jù)代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，得到格列美脲，羥丙基-β-環(huán)糊精/格列美脲物理混合物，三批羥丙基-β-環(huán)糊精/格列美脲包合物樣品在水中的溶解度，見表4.由表4可知，格列美脲在水中的溶解度為6.94μg/mL，HP-β-CD/格列美脲物理混合物在水中的溶解度比格列美脲提高近三倍，而HP-β-CD/格列美脲包合物在水中的溶解度比格列美脲提高近七倍.因此，格列美脲與HP-β-CD形成包合物后，其親水性得到了較大的提高.

表4 樣品水溶性的測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

本文通過相溶解度法得知羥丙基-β-環(huán)糊精和格列美脲結(jié)合形成了1∶1的可溶性包和物，在25℃時(shí)包合穩(wěn)定常數(shù)是2140.9L·mol-1.通過冷凍干燥法制備格列美脲/HP-β-CD包合物，并用紫外光譜、紅外光譜和1HNMR對(duì)包結(jié)物進(jìn)行驗(yàn)證分析，得知HP-β-CD/格列美脲包和物是客體分子格列美脲以無定形狀態(tài)分散到羥丙基-β-環(huán)糊精空腔中.包結(jié)物的水溶性實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知包合后的格列美脲的水溶性增強(qiáng)了近七倍.

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【責(zé)任編輯：吳躍新】

The Study on the Preparation and Spectroscopic Properties of Glimepiride and Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin Inclusion Complex

ZHU Qingying，ZHUO Xiaochan
（School of Chemistry and Material Engineering，Huizhou University Huizhou 5160007，Guangdong，China）

Gliepiride-hydroxypropyl-β-cyclodextrin inclusion complex(GP-HPCD)was prepared by the method of freeze drying.The stability constant was determined by the experiment of phase solubility.The inclusion complex was verified by Ultraviolet spectrum (UV），F(xiàn)ourier transform infrared spectroscopy(FTIR)and 1H NMR.It was found that the formation of the soluble inclusion complex with 1:1 molar ratio of gliepiride and hydroxypropyl-β-cyclodextrin，and the stability constant was 2140.9L·mol-1 at 25°C by the experiment of phase solubility.The solubility experiment of the inclusion complex indicated that the solubility of gliepiridein in the inclusion complex increased 7-fold.

glimepiride；hydroxypropyl-β-cyclodextrin；inclusion complex；phase solubility

O629.1

A

1671-5934（2017）03-0047-05

2017-04-15

惠州學(xué)院自然科學(xué)研究項(xiàng)目（hzux1201511）

作者簡介：朱慶英（1975-），女，江蘇宜興人，講師，博士，研究方向?yàn)槌肿踊瘜W(xué)反應(yīng)，E-mail:1378094994@qq.com