姜黃素固體分散體高效制備工藝優(yōu)選

任莉莉 ，陳 靜，李先君，屈煉石，程昆木

（1. 軍事口腔醫(yī)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，口腔疾病國家臨床醫(yī)學(xué)研究中心，陜西省口腔疾病國際聯(lián)合研究中心，第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院組織病理學(xué)教研室，陜西 西安 710032；2. 安康學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院 秦巴中藥資源研發(fā)中心，陜西 安康 725000）

姜黃素（curcumin，CUR）是主要從姜科植物姜黃根莖中提取出的一種天然酚類物質(zhì)，屬二酮類化合物。姜黃已在世界范圍內(nèi)作為食品添加劑和防腐劑使用，安全性良好[1]。大量研究發(fā)現(xiàn)姜黃素具有抗炎、抗感染、抗腫瘤等作用。姜黃素對肺癌、子宮癌、前列腺癌、乳腺癌等都有較好的抑制作用，作用機(jī)制包括抑制腫瘤細(xì)胞的生長、浸潤、轉(zhuǎn)移及逆轉(zhuǎn)多重耐藥等多個途徑[2]。姜黃素為橙黃色結(jié)晶粉末，不溶于水，在生理?xiàng)l件下不穩(wěn)定，腸道吸收少，體內(nèi)代謝迅速，導(dǎo)致生物利用度低，限制了其臨床應(yīng)用[3]，亟需通過現(xiàn)代制藥技術(shù)改善上述不足，提高姜黃素的利用效果。

固體分散體（solid dispersion，SD）是難溶性生物活性物質(zhì)以分子、無定形、微晶等狀態(tài)均勻分散在某一固態(tài)載體物質(zhì)中形成的分散體系，可有效提高藥物溶解度及生物利用度[4]。固體分散體的制備方法有熔融法、溶劑法、溶劑-熔融法、溶劑-噴霧干燥法、微波淬冷法、冷凍干燥法等[5-6]。姜黃素水溶性差，易溶于乙醇，本研究采用溶劑熔融法制備姜黃素固體分散體，從而提高姜黃素在預(yù)防和治療腫瘤中的應(yīng)用價(jià)值。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

FA2104電子天平（上海永光平儀器有限公司）；ZB-ID智能崩解儀（天津市鑫洲科技有限公司）；101-2AB電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）；SP-190UV紫外可見分光光度計(jì)（上海光譜儀器有限公司）；TD-3500 X射線衍射儀（丹東通達(dá)科技有限公司）；KYKY-EM3200掃描電子顯微鏡（北京中科科儀股份有限公司）。

1.2 試藥

姜黃素（上海源葉生物科技有限公司）；PEG6000（廣東光華化學(xué)廠有限公司）；無水乙醇（分析純，天津百世化工有限公司）；水為超純水。

2 方法與結(jié)果

2.1 姜黃素固體分散體的制備

使用溶劑熔融法制備姜黃素固體分散體。以PEG6000為載體材料，按比例稱取姜黃素，攪拌混勻，加入無水乙醇，攪拌使其充分溶解，置水浴鍋中，加熱至熔融狀態(tài)，熔融完全后置冰浴中使其迅速固化。固化后置于電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，40 ℃下完全干燥后低溫避光保存[7]。

2.2 姜黃素標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定

稱取20 mg姜黃素，置于100 ml量瓶中，加入無水乙醇使之完全溶解并定容，濃度為0.2 mg/ml，用紫外可見分光光度計(jì)在200～800 nm范圍內(nèi)掃描，測得姜黃素在426 nm處有最大吸收，因此確定426 nm為姜黃素濃度測定波長[8]。分別配制濃度為0.01，0.05，0.1，0.15，0.2 mg/ml的姜黃素?zé)o水乙醇溶液，以無水乙醇為空白對照, 在426 nm波長處測其吸光度, 并以吸光度（Y）為縱坐標(biāo),濃度（X）為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得回歸方程：Y=3.5014X+0.1497，R2=0.995，表明姜黃素在0.01～0.2 mg/ml范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.3 累積溶出度的測定

參照《中國藥典》2020年版中的槳法[9]，使用崩解儀作為溶出儀器，準(zhǔn)確稱取各處方姜黃素固體分散體置崩解儀吊籃中，以900 ml蒸餾水為溶出介質(zhì)，在37±0.5 ℃條件下，分別于5，10，15，20，25 min取樣5 ml（同時補(bǔ)充同溫等量介質(zhì)），經(jīng)過濾后于426 nm處測定吸光度并計(jì)算累積溶出度[10]。

2.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

無水乙醇體積、藥物與載體的比例、加熱溫度為姜黃素固體分散體制備工藝的主要影響因素，按三因素四水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)[L9（34）]進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因素水平見表1，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。其中姜黃素加入量為20 mg。測定累積溶出度，以25 min累積溶出百分率為考察目標(biāo)，篩選最佳工藝。

表1 因素水平

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

由表2可見，3個因素對25 min累積溶出度影響次序?yàn)锽（藥載比例）＞A（無水乙醇體積）＞C（熔融溫度），其中藥物與載體的比例對結(jié)果有顯著性影響（R為198.44），另外兩因素即無水乙醇體積和熔融溫度對結(jié)果影響不顯著（R分別為22.26和15.59）。25 min 累積溶出百分率最高為92.37 %，對應(yīng)工藝為A1B3C3，即無水乙醇體積10 ml，藥載比例1:9，熔融溫度60 ℃。

由姜黃素累積溶出度趨勢圖（圖1）可知該工藝條件下制備的姜黃素固體分散體在5～10 min內(nèi)溶出速度較快，25 min內(nèi)基本溶出完全。姜黃素溶出率極低，說明將姜黃素制備為固體分散體后，可極大地增加姜黃素在水中的溶解性能。考慮到溫度對制備工藝的影響較小，同時為節(jié)約成本，確定工藝為A1B3C2。

圖1 姜黃素固體分散體累積溶出度

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

按正交試驗(yàn)篩選出的最優(yōu)條件制備3份姜黃素固體分散體，按2.3項(xiàng)下方法測定并計(jì)算累積溶出度。制備的3組姜黃素固體分散體溶出均較好，25 min累積溶出度可達(dá)93 %（見表3），說明該方法可穩(wěn)定有效地提高姜黃素的溶出度。

表3 最優(yōu)方案下的累積溶出度

2.6 固體分散體表征

取姜黃素、PEG6000和按最優(yōu)條件制備的姜黃素固體分散體適量，分別按以下條件進(jìn)行X射線衍射圖譜（XRD）測試：Cu靶Kα輻射，管壓40 kV，管流40 mA；步長為0.02°；掃描速度為2°/min；掃描范圍為3°～80°（2θ）。XRD衍射圖譜（圖2）顯示姜黃素在5°～30°有多個強(qiáng)的結(jié)晶衍射峰。PEG6000有兩個明顯的晶體衍射峰（19°和23°）。姜黃素固體分散體衍射圖譜中主要為PEG6000的特征峰，姜黃素的特征吸收峰大部分消失。說明姜黃素通過溶劑熔融法制備為固體分散體后，不僅溶出顯著改善，且姜黃素在固體分散體中晶型發(fā)生了轉(zhuǎn)化，大部分特征吸收峰消失[11-12]。

圖2 姜黃素（a）、PEG6000（b）和姜黃素固體分散體（c）XRD圖譜

樣品分別用導(dǎo)電膠帶黏接固定后噴鈀金，進(jìn)行掃描電鏡（SEM）測試。由SEM圖（圖3）可見，相同條件下，姜黃素和姜黃素固體分散體兩者表面結(jié)構(gòu)有很大不同，姜黃素有大量大小不一的結(jié)晶存在；PEG6000表面較光滑規(guī)整；固體分散體中結(jié)晶較少，主要以無定型或分子狀態(tài)存在，表明固體分散體的形成[11-12]。

圖3 姜黃素（a）、PEG6000（b）和姜黃素固體分散體（c）SEM圖

3 討論

PEG6000具有對熱穩(wěn)定、熔點(diǎn)低、溶解性能良好等優(yōu)點(diǎn)，是理想的難溶性藥物固體分散體的載體材料。處方中PEG6000的用量對姜黃素溶出度影響較大。姜黃素和PEG6000比例為1:9時制備的姜黃素固體分散體25 min累積溶出度達(dá)最大（92.37 %）。最佳制備工藝為：姜黃素用量20 mg，藥載比1:9，加入無水乙醇體積10 ml，熔融溫度50 ℃。

姜黃素具有良好的藥理作用，但其較低的生物利用度大大限制了姜黃素的應(yīng)用。通過溶劑熔融法制備的姜黃素固體分散體能較好地解決這一問題，溶出結(jié)果說明了姜黃素溶解性能有明顯的提高。XRD及SEM結(jié)果顯示了姜黃素和其固體分散體的不同圖譜和形貌，揭示了姜黃素在固體分散體中主要以無定形態(tài)的形式分散，從而增強(qiáng)姜黃素在水性環(huán)境中的溶出性能[7]。本研究采用溶劑熔融法可成功制備姜黃素固體分散體，方法簡單可行，有望進(jìn)一步進(jìn)行應(yīng)用研究，并為其他難溶性藥物的制劑研究提供方法和基礎(chǔ)。