人參皂苷CK水合物的制備及其穩(wěn)定性研究

朱文明 張靈堅 方佳雙 張輝

(1 浙江海正藥業(yè)股份有限公司浙江省抗真菌藥物重點(diǎn)實(shí)驗室，臺州 318000；2 臺州科技職業(yè)學(xué)院，臺州 318000)

同一藥物分子因晶體排列與填充方式的不同，以不同晶體形式存在，稱之為藥物的多晶型現(xiàn)象。固體藥物廣泛存在多晶型現(xiàn)象，同一藥物不同多晶型之間可能會存在理化性質(zhì)差異，如溶解度、穩(wěn)定性、抗壓縮性等，從而進(jìn)一步表現(xiàn)出不同的生物利用度等[1-2]。因此，對藥物多晶型及其理化性質(zhì)尤其是其穩(wěn)定性進(jìn)行研究，在藥物研發(fā)過程中具有重要的意義。

人參皂苷CK(ginsenoside compound-K，GCK)是天然二醇型人參皂苷的腸道代謝產(chǎn)物，于1972年被日本研究員分離鑒定出來[3]。近幾十年來的研究已經(jīng)證實(shí)，GCK是人參皂苷類物質(zhì)發(fā)揮理活性作用的實(shí)體物質(zhì)。GCK不僅在抗炎[4]、保肝[5]、抗過敏[6]、抗腫瘤[7]等方面具有良好的藥理活性，而且在神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)方面也具有很好的調(diào)節(jié)作用[8-9]。目前GCK口服片作為我國自主研發(fā)的1、2類新藥治療免疫系統(tǒng)疾病正處于臨床研究階段。

GCK已報道的晶型有二水合物和甲醇水溶劑化物[10-12]。為獲得無溶劑合物，本研究對GCK固體進(jìn)行了系統(tǒng)的晶型篩選，得到其多種水合物和溶劑化物，并將其進(jìn)行知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)[13-16]。近年來，又陸續(xù)有文獻(xiàn)報道了新的GCK的溶劑合物，如甲醇溶劑化物和丙酮水溶劑化物[17-18]，但均未獲得無溶劑合物。本研究制備了GCK的3種水合物(半水合物，一水合物和二水合物)，并采用多種分析技術(shù)對3種水合物進(jìn)行了固相表征，然后對各水合物的相對穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗部分

1.1 儀器與試劑

研磨儀：德國萊馳公司混合型，MM200；高效液相色譜儀：安捷倫科技中國有限公司，1260；分析色譜柱：菲羅門，luna C18液相色譜柱，5μm，460 mm×200 mm；X-射線粉末衍射儀：日本理學(xué)D/max2500VL/PC；差式掃描量熱儀：美國TA公司Q2000；熱重分析儀：美國TA公司Q500。

GCK樣品：浙江海正藥業(yè)股份有限公司，純度≥99%；有機(jī)溶劑：國藥化學(xué)試劑公司，分析純；蒸餾水：浙江海正藥業(yè)股份有限公司自制。

1.2 水合物的制備

1.2.1 半水合物的制備

取GCK粗品1 g，置于結(jié)晶器中，加入100 mL丙酮，升溫至50℃溶解，熱過濾，以2 ℃/min的速度冷卻至20℃后，繼續(xù)攪拌1 h，將懸浮液過濾，并將所得固體在室溫條件下真空干燥24 h。

1.2.2 一水化物的制備

取GCK粗品6 g，置于結(jié)晶器中，向其中加入30 mL正丙醇和10 mL水，開啟攪拌，溶質(zhì)慢慢溶解，待完全溶解后向其中慢慢滴加水，直到析出固體，繼續(xù)加入60 mL水，將懸浮液過濾，并將所得固體置于50℃真空干燥箱中干燥16 h。

1.2.3 二水合物的制備

取GCK粗品6 g，置于結(jié)晶器中，向其中加入56 mL甲醇，升溫至50℃，攪拌使其完全溶解，熱過濾，并以0.5 ℃/min的速率冷卻至20℃時析出固體，攪拌0.5 h后，繼續(xù)冷卻至10℃，過濾，濾餅置于室溫條件下真空干燥24 h。

1.3 水合物的固相表征

1.3.1 X-射線粉末衍射分析(XRD)

實(shí)驗條件為石墨單色器，C u-K α 系射線(λ=1.54180?)，電流40 kV，電流40 mA，2θ角掃描范圍3°～45°，掃描速度8°/min，掃描步長0.02°，溫度室溫。

1.3.2 差式掃描量熱分析(DSC)

將精確稱量的樣品置于帶蓋鋁坩堝中，升溫速率10 ℃/min，溫度范圍30℃～250℃，氮?dú)獯祾咚俾?0 mL/min。

1.3.3 熱重分析(TGA)

將精確稱量的樣品置于帶蓋鋁坩堝中，升溫速率10 ℃/min，溫度范圍20℃～250℃，氮?dú)獯祾咚俾?0 mL/min。

1.4 不同水合物的穩(wěn)定性實(shí)驗

考察原料藥在溫度、濕度、光照等條件的影響下的晶型和純度變化，在不同溶劑中的純度變化等為其后續(xù)樣品的制備與儲存、包裝和運(yùn)輸，以及制劑工藝的開發(fā)等提供科學(xué)依據(jù)。

1.4.1 高溫處理

分別將3種GCK水合物置于80℃的高溫環(huán)境下放置10 d，取出后測試。

1.4.2 高濕度處理

準(zhǔn)確稱取GCK3種水合物各15 mg置于溫度為40℃，相對濕度為75%的高濕環(huán)境下放置10 d，取出后測試。

1.4.3 光照處理

準(zhǔn)確稱取GCK 3種水合物置于光強(qiáng)度為3500 Lx的光照實(shí)驗裝置10 d，取出后測試。

1.4.4 研磨處理

在研磨過程當(dāng)中，物質(zhì)在機(jī)械力的作用下，比表面積增大，分子排列有可能會發(fā)生改變，從而形成新的晶型。通過此實(shí)驗可檢驗藥物晶型在此過程中的穩(wěn)定性。本實(shí)驗采用干磨法(不加溶劑)。3種水合物各取1 g放入研磨儀中研磨，研磨頻率25 Hz，研磨時間25 min，分析其晶型是否發(fā)生了變化。

1.4.5 懸浮實(shí)驗

不同晶型在同一溶劑中的溶解度差異，導(dǎo)致其在溶液中的相對穩(wěn)定性存在差異，研究不同溶液中各個水合物的相對穩(wěn)定性，可以對其結(jié)晶工藝的開發(fā)及優(yōu)化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。根據(jù)水合物制備工藝，實(shí)驗分別對3種水合物在水、丙酮、甲醇和乙腈/水=3:1的混合溶劑中的晶體穩(wěn)定性進(jìn)行了考察。

(1)室溫下，將3種GCK水合物100 mg分別投入1 mL蒸餾水中，懸浮振蕩一周后過濾，樣品經(jīng)室溫真空烘干。

(2)25℃下，向1 mL丙酮中加入分別加入100 mg GCK半水合物、一水合物和二水合物，攪拌一周后過濾，樣品經(jīng)室溫真空烘干。

(3)分別將100 mg的GCK 3種水合物加入25℃下的1 mL乙腈-水= 3:1的混合溶劑中，懸浮振蕩一周后過濾，樣品經(jīng)室溫真空烘干。

(4)室溫下，將過量的3種GCK水合物100 mg分別投入1 mL甲醇中，懸浮振蕩一周后過濾，樣品經(jīng)室溫真空烘干。

2 結(jié)果與分析

2.1 PXRD分析

通過X-射線粉末衍射分析來確定實(shí)驗所得固體產(chǎn)物的晶型，實(shí)驗所得樣品分析結(jié)果見圖2。3種水合物的主要衍射峰有明顯區(qū)別，其晶體結(jié)構(gòu)堆積排列方式存在明顯的不同。其中，半水合物[14]在2θ值為5.52°、6.72°、11.08°、13.28°、14.60°、15.44°、15.84°、20.60°和22.32°附近處有主要衍射峰，一水合物[13]在2θ值為6.39°、12.71°、13.30°、15.79°、16.14°、16.44°、20.03°和24.29°附近處有主要衍射峰；而二水合物[11]在2θ值5.66°、9.31°、12.08°、13.46°、14.80°、15.41°、16.76°、17.33°和19.68°處有主要衍射峰。

2.2 DSC分析

GCK的半水合物、一水合物和二水合物的DSC圖譜如圖3所示。在分解前的整個升溫過程中，半水合物只有一個吸熱峰，峰值為184.6℃；一水合物和二水合物類似，都有兩個吸熱峰，峰值分別為150.4℃、163.3℃、149.2℃和164.4℃。

2.3 TGA分析

GCK的半水合物、一水合物和二水合物的TGA分析圖譜如圖3所示。半水合物和一水合物的失重量分別為1.6%和2.9%，與各自的理論失重量(1.4%和2.8%)基本一致，而二水合物的失重量為4.1%，其理論失重量為5.4%，實(shí)際值與實(shí)驗值相差較大，這可能是由于二水合物晶體結(jié)構(gòu)中水分子與GCK分子的結(jié)合力較弱，造成晶體結(jié)構(gòu)極易脫水[11]。

2.4 不同水合物的穩(wěn)定性試驗

2.4.1 高溫處理

高溫處理實(shí)驗結(jié)果表明，80℃，GCK半水合物和一水合物晶型穩(wěn)定性良好，而GCK二水合物在溫度為80℃、放置5 d后水分含量減少，說明其熱穩(wěn)定性要比前兩種水合物差。雖然在溫度較高時，GCK二水合物會脫去水分子，但是實(shí)驗也發(fā)現(xiàn)，GCK二水合物在高溫脫水后放置室溫會重新吸濕，脫水前后其PXRD圖譜基本不變[11]。

2.4.2 高濕處理

高濕實(shí)驗結(jié)果顯示，GCK的二水合物、一水合物和半水合物高濕條件下未發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，高濕穩(wěn)定性良好。

2.4.3 光照處理

光照實(shí)驗結(jié)果顯示，3種GCK的水合物在光照條件下未發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。

2.4.4 懸浮實(shí)驗

實(shí)驗分別對GCK3種水合物在水、丙酮、甲醇和乙腈-水=3:1的混合溶劑中的晶型穩(wěn)定性進(jìn)行了考察。實(shí)驗結(jié)果表明，25℃下，在丙酮溶劑中，半水合物相對穩(wěn)定性最好；在乙腈-水=3:1溶劑中，一水合物相對穩(wěn)定性好；在甲醇溶劑中二水合物的相對穩(wěn)定性最好，而在水中3種水合物的穩(wěn)定性均良好。

2.4.5 機(jī)械研磨

本實(shí)驗結(jié)果顯示，GCK的3種水合物在研磨過程中晶型均未發(fā)生變化，穩(wěn)定性均良好。

3 結(jié)論

本研究考察了高溫、高濕、研磨及懸浮轉(zhuǎn)晶等條件對GCK的3種水合物的穩(wěn)定性影響，結(jié)果表明，高溫條件下，一水合物和半水合物穩(wěn)定而二水合物會失水變化，而在高濕、光照和研磨條件下，3種水合物的穩(wěn)定性均良好；懸浮實(shí)驗中，一水合物在乙腈-水=3:1的混合溶劑中穩(wěn)定，半水合物在丙酮溶劑中穩(wěn)定，二水合物在甲醇溶劑中穩(wěn)定，而在水中3種水合物均不會發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。半水合物和一水合物在所研究條件下均穩(wěn)定，考慮到半水合物為長針狀晶體[14]，在后續(xù)生產(chǎn)制劑等過程中可能會發(fā)生靜電效應(yīng)，流動性差，從而不利于處理，而一水合物為棒狀晶體[13]，流動性良好，因此優(yōu)選一水合物為優(yōu)勢晶型。根據(jù)上述結(jié)果，在實(shí)際生產(chǎn)過程中選用溶劑時，研究人員應(yīng)充分考慮晶型對溶劑的依賴性，避免GCK結(jié)晶過程中形成混晶或不理想的晶型。因此，本研究為GCK一水合物結(jié)晶工藝和制劑工藝的開發(fā)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。