厚樸酚固體分散體的制備及體外溶出試驗(yàn)

張雅倩 ， 曹 佳 ， 趙興華 ， 何 欣

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，河北 保定 071000)

厚樸酚(Magnolol，Mag)是從中藥厚樸(Mangnoliaofficinalis)中提取出來的一種聯(lián)苯酚類化合物[1]。厚樸酚具有抗炎、鎮(zhèn)痛、抗氧化、抗腫瘤、抗病原微生物、降血糖和降血脂等作用，此外，厚樸酚還可發(fā)揮鎮(zhèn)咳、抗腹瀉、抗抑郁和降血壓的療效[2-4]。但由于厚樸酚在水中的溶解度只有11.6 μg/mL[5]，導(dǎo)致其口服生物利用度差，大大限制了其臨床應(yīng)用。固體分散體(Solid dispersion,SD)制備方法簡單，可有效提高藥物溶解度從而顯著提升藥物的生物利用度。有報道以聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)為載體，采用溶劑揮發(fā)法制備歐前胡素固體分散體，歐前胡素的表觀溶解度由原料藥的11.82 μg/mL提升到179.09 μg/mL，累積溶出率高達(dá)94.26%，比物理混合物高出近3倍[6]。甲基丙烯酸-丙烯酸乙酯共聚物1∶1(Methacrylic acid ethyl acrylate copolymer，ME)屬于腸溶性聚丙烯酸樹脂類聚合物，其成膜性好，安全無毒，機(jī)體不吸收，主要用作片劑、微丸、緩釋顆粒等固體緩控釋制劑的薄膜包衣，具有性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)[7]，目前以ME用作固體分散體載體的報道相對較少。

本試驗(yàn)以厚樸酚為模型藥物，以ME為載體材料，選用傳統(tǒng)固體分散體制備方法——溶劑蒸發(fā)法，制備不同藥物和載體比例的固體分散體，對固體分散體進(jìn)行表征分析，并比較不同比例的固體分散體的平衡溶解度和累積溶出率，旨在提高厚樸酚的溶出性能，從而擴(kuò)大厚樸酚的臨床應(yīng)用，為難溶性活性成分的開發(fā)提供參考思路。

1 材料與方法

1.1 主要藥品和試劑 厚樸酚標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥99%，批號：110729)，購自中國食品藥品檢定研究院；厚樸酚原料藥(純度≥98%，批號：RL20210312)，購自西安瑞林生物科技有限公司；甲基丙烯酸-丙烯酸乙酯共聚物(1∶1)粉末，購自北京鳳禮精求醫(yī)藥股份有限公司；磷酸二氫鈉和磷酸二氫鈉，均購自上海阿拉丁試劑有限公司；無水乙醇(分析純)，購自天津進(jìn)豐化工有限公司。

1.2 主要儀器 BSA124S電子分析天平，北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品；79-1型磁力攪拌器，北京中興偉業(yè)儀器有限公司產(chǎn)品；LGJ-18型冷凍干燥機(jī)，北京松源華興科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；Q2000差示掃描量熱儀，上海METTLER TOLEDO產(chǎn)品；TD-3700型X射線衍射儀，丹東通達(dá)科技有限公司產(chǎn)品；6850UV紫外-分光光度計，美國JENWAY產(chǎn)品；Nicolet Avatar 370傅立葉變換紅外光譜儀，德國BRUKER產(chǎn)品；ZEISS MERLIN Compact電鏡掃描儀，德國卡爾察司公司產(chǎn)品；BY-211C臥式空氣浴搖床，上海BAJIU產(chǎn)品；PES 0.45 μm水系針頭濾器，天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品。

1.3 固體分散體的制備 精密稱取厚樸酚原料藥和ME，按1∶3、1∶5、1∶7、1∶9 的質(zhì)量比例混勻，加入適量無水乙醇，充分溶解后移至梨形瓶，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)并收集剩余物質(zhì)，冷凍干燥后，研磨過篩，在真空干燥器中密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 厚樸酚測定方法的建立 取厚樸酚標(biāo)準(zhǔn)品適量，以無水乙醇稀釋，配制成系列濃度(20、10、5、2.5、1.25 μg/mL和0.625 μg/mL)的標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液，用紫外可見分光光度計在290 nm處測定各個濃度下厚樸酚的吸光度。用Origin 2017軟件對測得的厚樸酚的吸光度(A)和已知標(biāo)準(zhǔn)濃度(c)做線性回歸。

1.5 固體分散體的表征

1.5.1 粉末X射線衍射(PXRD) 分別取5～10 mg各質(zhì)量比例的厚樸酚固體分散體、厚樸酚原料藥、載體ME以及物理混合物(Physical mixture,PM)，用X射線衍射儀進(jìn)行檢測。設(shè)置條件：光源為Cu Kα(波長1.5418?)，電壓和電流分別設(shè)置為30 kV和20 mA，2θ的掃描范圍為5～35°，測試步寬為0.02°，掃描速度為每步0.25 s，繪制X射線衍射圖。

1.5.2 差示掃描量熱(DSC) 取3～5 mg各質(zhì)量比例的厚樸酚固體分散體、厚樸酚原料藥、載體ME以及物理混合物置于鋁坩堝內(nèi)，將空鋁坩堝作為樣品對照，用差示掃描量熱儀檢測。測定條件：升溫速度為10.0 K/min，溫度掃描范圍為25～200 ℃，氮?dú)饬魉贋?0 mL/min，繪制DSC圖。

1.5.3 傅里葉紅外光譜(FT-IR) 取5～10 mg質(zhì)量比例為1∶5的厚樸酚固體分散體、厚樸酚原料藥、載體ME以及質(zhì)量比例為1∶5的物理混合物，置于紅外光譜儀中測試。設(shè)定條件：橫坐標(biāo)波數(shù)的掃描范圍為4 000～400 cm-1，分辨率為0.1 cm-1，記錄相應(yīng)譜圖。

1.5.4 掃描電子顯微鏡(SEM) 取5～10 mg質(zhì)量比例為1∶5的厚樸酚固體分散體、厚樸酚原料藥、載體ME以及質(zhì)量比例為1∶5的物理混合物，用掃描電鏡進(jìn)行觀察。測試條件：儀器選用ZEISS MERLIN Compact 掃描電子顯微鏡，電壓設(shè)置為20 kV，樣品置于銅板上并用導(dǎo)電膠帶固定，并用金噴射。

1.6 最佳載藥比例的確定

1.6.1 固體分散體平衡溶解度的測定 采用經(jīng)典搖瓶法測定平衡溶解度[8]。平行稱取3份過量的各質(zhì)量比例的厚樸酚固體分散體和厚樸酚原料藥，分別置于6 mL pH 6.8磷酸緩沖液中，密封置于37 ℃的恒溫振蕩儀中，以100 r/min振蕩24 h，取出，經(jīng)0.45 μm的水性濾膜過濾，過濾后的液體適當(dāng)稀釋后，經(jīng)UV法測定藥物的吸光度，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線，以所得的藥物濃度計算藥物的平衡溶解度。

1.6.2 固體分散體累積溶出率的測定 選用200 mL pH 6.8磷酸緩沖液為溶出介質(zhì)，設(shè)置溫度為(37.0±0.5)℃，轉(zhuǎn)速為250 r/min。平行稱取3份過量的厚樸酚固體分散體和厚樸酚原料藥分別置于溶出介質(zhì)中，并同時加入10 μL吐溫80，自樣品與介質(zhì)接觸開始計時，于0.55、10、20、30、45、60、90、120、180 min和240 min取樣500 μL，并補(bǔ)充等溫等體積介質(zhì)。取出的樣品經(jīng)0.45 μm的水性濾膜過濾，適當(dāng)稀釋后，經(jīng)UV法測定吸光度，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到藥物濃度并計算累積溶出率：

其中：Q為累積溶出率；Ci和Ci-1為各時間點(diǎn)取出的樣品濃度；V取樣為各時間點(diǎn)固定取樣體積；V溶出介質(zhì)為溶出介質(zhì)體積。

2 結(jié)果

2.1 厚樸酚測定方法的建立 測定得到厚樸酚原料藥的線性回歸方程：A=0.026 59c+0.007 71，r2=0.999 96；表明厚樸酚在0.625～20 μg/mL濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.2 固體分散體的表征

2.2.1 粉末X射線衍射 如圖1所示，厚樸酚原料藥的X射線衍射圖中有強(qiáng)烈的衍射峰，峰的位置分別在11.38°、13.30°、17.02°、19.92°、21.82°和26.82°處。物理混合物存在與原料藥相同位置的晶體衍射峰，表明藥物與載體只是簡單混合。本試驗(yàn)所制備厚樸酚固體分散體的PXRD圖譜顯示，原料藥的晶體特征衍射峰全部消失，說明該固體分散體中厚樸酚在體系中以非晶體狀態(tài)分散于載體中，形成無定形固體分散體。

圖1 厚樸酚、ME、物理混合物和固體分散體的PXRDFig.1 PXRD of magnolol,ME,physical mixture and solid dispersion

2.2.2 差示掃描量熱 如圖2所示，厚樸酚在102 ℃左右有1個尖銳的吸熱峰，與厚樸酚原料藥的熔點(diǎn)一致[9]；載體ME在25～200 ℃溫度范圍內(nèi)未產(chǎn)生吸熱峰；物理混合物和厚樸酚原料藥一樣，在102 ℃左右具有相同的特征吸熱峰，表明物理混合物并沒有改變厚樸酚的晶型狀態(tài)，二者只是簡單的物理混合；而制備的厚樸酚固體分散體在溫度掃描范圍內(nèi)(25～200 ℃)并未出現(xiàn)晶體吸熱峰，說明厚樸酚是以無定形態(tài)分散在聚合物中。

圖2 厚樸酚、ME、物理混合物和固體分散體的DSCFig.2 DSC of magnolol,ME,physical mixture and solid dispersion

圖3 厚樸酚、ME、物理混合物和固體分散體的FT-IRFig.3 FT-IR of magnolol,ME,physical mixture and solid dispersion

2.2.4 掃描電鏡分析 電鏡掃描結(jié)果如圖4所示，厚樸酚為大小不一的塊狀晶體；載體ME為表面凹凸不平的球狀顆粒；物理混合物的電鏡掃描圖像可以很明顯地看到厚樸酚和ME只是簡單混合，既有塊狀晶體，又有球狀顆粒；1∶5 SD中幾乎不存在明顯的晶體，表明厚樸酚均勻分散于載體中，形成了一種相對均一的物質(zhì)，與DSC和PXRD的結(jié)果一致。

圖4 厚樸酚、ME、物理混合物和固體分散體的SEMFig.4 SEM of magnolol,ME,physical mixture and solid dispersion A：厚樸酚原料藥(2 020×)； B：ME(6 350×)； C：1∶5物理混合物(770×)； D：1∶5固體分散體(5 490×)A：Magnolol raw material medicine(2 020×); B：ME(6 350×); C：1∶5 physical mixture(770×); D：1∶5 solid dispersion(5 490×)

2.3 最佳載藥比例的確定

2.3.1 固體分散體平衡溶解度的測定 如表1所示，固體分散體均能夠提高厚樸酚在pH 6.8磷酸緩沖液中的平衡溶解度，其中質(zhì)量比例為1∶5、1∶7和1∶9的厚樸酚固體分散體可以顯著提升厚樸酚的平衡溶解度達(dá)5倍以上。

表1 厚樸酚原料藥和厚樸酚固體分散體在pH 6.8磷酸緩沖液中的平衡溶解度Table 1 Equilibrium solubility of magnolol raw materials and magnolol solid dispersions in pH 6.8 phosphate buffer

2.3.2 固體分散體累積溶出率的測定 如圖5所示，3個比例的厚樸酚固體分散體在4 h內(nèi)均能有效提高厚樸酚的累積溶出率。厚樸酚在4 h內(nèi)的累積溶出率為36.74%，1∶5 SD、1∶7 SD分別達(dá)90.56%、83.56%，分別是原料藥的2.46、2.27倍，1∶9 SD在4 h內(nèi)的累積溶出率最高，為97.28%，為原料藥的2.65倍。其中1∶9 SD和1∶7 SD達(dá)平衡濃度較快，1∶5 SD略顯緩慢。

圖5 不同載藥比例厚樸酚固體分散體的溶出曲線Fig.5 Dissolution curves of magnolol solid dispersions with different drug loading ratios

3 討論

厚樸酚為難溶性藥物，口服生物利用度只有4.9%[10]，在臨床應(yīng)用中大大受限。關(guān)于提升厚樸酚溶解度的文獻(xiàn)已十分廣泛，所制成的制劑類型也多種多樣，目前已經(jīng)研制出的厚樸酚制劑包括固體分散體、磷脂復(fù)合物、納米晶體混懸劑、脂質(zhì)體、納米粒等[11-15]，在提升厚樸酚的溶解度方面，這幾種制劑都取得了不錯的效果。考慮到制備工藝的復(fù)雜程度和有效性，本試驗(yàn)選用了工藝相對簡單但有效的固體分散體作為厚樸酚的制劑類型。

在固體分散體中，藥物以非晶體的形式存在，理論上，非晶藥物的自由能比晶體藥物高，溶出的過程中不需要消耗額外的動力克服晶格能，故而具有更高的溶解度和溶出度[16]。固體分散體技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于難溶性中藥提取物溶解度的提升，呂志陽等[17]采用熱熔擠出技術(shù)制備了銀杏總內(nèi)酯-聚丙烯酸樹酯EPO固體分散體，該固體分散體對銀杏總內(nèi)酯有很好的抑晶作用，使得累積溶出率由物理混合物的70%提升至固體分散體的90%；張守徳等[18]選用聚丙烯酸樹脂II為載體，使用噴霧干燥法成功制備穿心蓮內(nèi)酯固體分散體，改善了固體分散體穩(wěn)定性差的情況，并提高了藥物潤濕性，使得其累積溶出率接近100%，較原料藥提高5倍左右。上述研究與本試驗(yàn)的相同之處在于目標(biāo)藥物都屬于中藥提取物，載體選用類別都屬于聚丙烯酸樹脂類藥物，在制備方法方面有所不同，熱熔擠出技術(shù)對溫度有要求，通常需要在高溫下進(jìn)行操作，如果溫度控制不當(dāng)會導(dǎo)致藥物降解，影響藥物的穩(wěn)定性等問題，因此該方法對藥物有溫度的要求；噴霧干燥法需要機(jī)器配置的支持，且配方變量方面的要求等會影響到藥物的干燥效率，進(jìn)而影響固體分散體的固態(tài)性能；這2種方法在制備方面都有所局限，而本試驗(yàn)采用的是溶劑揮發(fā)法，無溶劑殘留問題，適用于遇熱不穩(wěn)定的藥物，并且藥物在載體中的分散性較好，溶出速率較快[19-21]。

本試驗(yàn)以ME為載體，采用溶劑蒸發(fā)法成功制備了厚樸酚固體分散體，并篩選出厚樸酚固體分散體最優(yōu)制備比例為1∶9。ME作為固體緩控釋劑的包衣材料，具有性能穩(wěn)定、成膜性好的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效包被厚樸酚。此外，溶劑蒸發(fā)法只是將溶劑蒸出，載體與藥物幾乎被完整保留下來，從而避免了藥物浪費(fèi)，提升了出品率。厚樸酚固體分散體溶解度提高的主要原因是藥物在載體中高度分散成無定形態(tài)，能對藥物產(chǎn)生良好的潤濕效果，因此溶解性提高。紅外結(jié)果顯示厚樸酚固體分散體中可能產(chǎn)生了分子間氫鍵，該氫鍵使得厚樸酚固體分散體在溶劑中容易被水包圍，有助于藥物的分散，為累積溶出率的提升提供了一定依據(jù)。