熱熔擠出法制備黃連提取物固體分散體的研究

何文濤，張躍躍，王文雅，黃輝球，黃泰潤，宋吉明，3，黃德浩，

（1.安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，安徽 合肥 230601；2.惠州市九惠制藥股份有限公司，廣東 惠州 516000；3.安徽大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

黃連提取物主要成分為鹽酸小檗堿，也被稱為“黃連素”，現(xiàn)代藥理學(xué)證實黃連提取物可發(fā)揮明顯的抗炎、抗菌、抗氧化、抗腹瀉和降血糖作用等[1-4]。黃連提取物是連番止瀉膠囊的主要成分，口服藥物時，黃連素在口腔中產(chǎn)生苦味，這是兒童抵觸服藥或不按時按量服藥的主要原因之一，因此，將其制成口服藥物，掩味顯得非常重要[5-6]。

傳統(tǒng)的掩味技術(shù)有添加矯味劑、粉末包衣、制備微囊、形成離子交換樹脂復(fù)合物、形成環(huán)糊精包合物及添加增稠劑等[7-10]。李潘等[11]以mPEG-PLLA與黃連中5種苦味生物堿巴馬汀、藥根堿、小檗堿、表小檗堿及黃連堿的相互作用為研究對象，結(jié)果表明均具有顯著的掩味效果；熊魏等[12]以丙烯酸樹脂Ⅱ號等為包衣材料，對黃連提取物進行掩味技術(shù)初步研究，苦味大大減少，口感良好；張?zhí)煲淼萚13]以鹽酸小檗堿為模型藥物，Amberlite IRP69為載藥樹脂，制得的復(fù)合物在唾液環(huán)境中60 min后僅釋放約10%，尤其是在前5 min內(nèi)幾乎不釋放，具有很好的掩味效果。但以上幾種技術(shù)存在著藥物包封率較低、使用有機溶劑時造成環(huán)境污染、工藝條件要求高等缺點。

熱熔擠出技術(shù)（hot-melt extrusion,HME）最初應(yīng)用于塑料和高分子加工行業(yè)，從20世紀90年代開始，該技術(shù)開始被引入制藥行業(yè)，并得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。HME是將原料藥、高分子載體及其他輔料同時加至擠出機中，實現(xiàn)在單一擠出機中將藥物與輔料混合、熔融、成型，由多相狀態(tài)轉(zhuǎn)為單相狀態(tài)的技術(shù)，由于其強烈的混合與剪切作用，能使藥物更均勻地分散在載體中[14-15]，可以用于提高難溶性藥物的水中溶解度，以及緩釋、掩味等[16]。本研究通過處方前研究確定高分子載體，利用HME以尤特奇E100為載體制備了黃連提取物固體分散體（CE-SD），以體外溶出為考察指標(biāo)，探究載藥量的變化對溶出度的影響，為進一步利用熱熔擠出法進行連番止瀉膠囊掩味研究提供參考依據(jù)。

1 儀器與試藥

SJ16桌面式單螺桿熱熔擠出機（張家港市互億得機械有限公司）；N-1300旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（東京理化器械株式會社）；FE20 pH計（梅特勒-托利多儀器有限公司）；UV-6000PC紫外可見分光光度計（元析儀器有限公司）；Vertex80傅立葉紅外光譜儀（德國布魯克公司）；SmartLab 9 KW X-射線多晶衍射儀（日本理學(xué)株式會社）；TG209F3熱重紅外聯(lián)用檢測儀（賽默飛世爾）；S-4800掃描電子顯微鏡（日本日立公司）。

黃連提取物（鹽酸小檗堿質(zhì)量分數(shù)為60%，惠州市九惠制藥股份有限公司）；尤特奇E100和共聚維酮VA64（上海德祥醫(yī)藥技術(shù)有限公司）；乙基纖維素（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；無水乙醇、聚乙二醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、泊洛沙姆188（上海麥克林生化科技有限公司）；鹽酸小檗堿對照品（純度≥98%，中國藥品生物制品檢定所）。

2 方法

2.1 測定波長的確定及標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

精密稱取鹽酸小檗堿適量，置于250 mL容量瓶中，用pH=6.8的磷酸鹽緩沖液稀釋至刻度，于200～600 nm的波長內(nèi)進行光譜掃描。

UV標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定如下：以鹽酸小檗堿為對照品，配制濃度為0.103 4 mg/mL的溶液。依次移取上述溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL溶液于25 mL容量瓶中并定容，依次移取樣液3 mL，測定溶液吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.2 薄膜法篩選載體

為了節(jié)省原料，利用薄膜法制備固體分散體：將原料藥和載體共溶于有機溶劑，再揮干有機溶劑，使藥物分散在載體中形成固體分散體，多用于熱熔擠出前的處方篩選[17-18]。

固定載藥量10%，分別稱量原料藥CE和6種高分子載體聚乙二醇6000、泊洛沙姆188、乙基纖維素、尤特奇E100、聚乙烯吡咯烷酮和共聚維酮VA64，混合均勻，得到不同載體的物理混合物。加入適量乙醇溶解，使均勻分散至澄清，于80℃干燥1 h，取出，研磨，得到不同載體的固體分散體。對原料藥和制備好的固體分散體進行磷酸鹽緩沖液溶出度檢測。

2.3 熱穩(wěn)定性測試

采用熱重分析法，分別取藥物和載體適量，置于鋁盤中，以氧化鋁為參比物，在空氣流中，從30℃到600℃，以10℃/min的速率升溫。

2.4 熱熔擠出法制備CE固體分散體（CE-SD）

選擇尤特奇E100為高分子載體，聚乙二醇6000作為塑化劑，分別按照載藥量為10%、15%、20%、25%、30%制備物理混合物，以熱熔擠出工藝將CE制備成固體分散體，其制備工藝如下：稱取CE、尤特奇E100及聚乙二醇6000共100 g，粉碎過100目篩，置于球磨機內(nèi)充分混合，球磨頻率設(shè)定為40 Hz，球磨20 min，共3次，每次間隔5 min，制成物理混合物，設(shè)定單螺桿擠出機的擠出溫度為160℃，溫度升到設(shè)定值后啟動螺桿，螺桿轉(zhuǎn)速為60 r/min，再將制得的物理混合物加入擠出機中，擠出物經(jīng)冷卻后，切成小段，粉碎后過100目篩，得到黃連提取物固體分散體（CE-SD）粉末。

2.5 CE-SD的評價

為探究所得的CE-SD粉末是否具有掩味效果，以pH=6.8磷酸鹽緩沖液為溶出介質(zhì)，模擬口腔溶液環(huán)境，根據(jù)其溶出度判斷是否具有掩味效果；為確保所得CE-SD不會影響藥物在胃部中的釋放，以pH=1.2鹽酸溶液為溶出介質(zhì)，模擬胃部溶液環(huán)境，測試其溶出度，具體測試方法見“2.5.1”和“2.5.2”。按下式[19-20]計算各時間點的累積溶出度：

式中：Q為溶出度；Ci為各時間點取出的樣品濃度；Vr為各時間點固定取樣體積；Vs為溶出介質(zhì)體積；m為CE或CE-SD粉末質(zhì)量；ρ為藥物質(zhì)量分數(shù)。

2.5.1 磷酸鹽緩沖液溶出度測定方法稱取CE-SD粉末500 mg，按照2020年版《中國藥典》通則第0931，以pH=6.8磷酸鹽緩沖液500 mL為溶出介質(zhì)，溫度為（37±0.5）℃，轉(zhuǎn)速為100 r/min。依法操作，分別在2、3、4、5、10、15、30、45、60、90 min時取濾液3 mL進行吸光度測試，按“2.1”項下紫外條件測定鹽酸小檗堿吸光度，并代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計算相應(yīng)的藥物濃度，并計算累積溶出百分比，繪制溶出度曲線，進行3次平行試驗。

2.5.2 鹽酸溶液溶出度測定方法以pH=1.2鹽酸溶液500 mL為溶出介質(zhì)，稱取CE 100 mg或者CESD粉末500 mg，測試樣品的溶出度。溫度為（37±0.5）℃，轉(zhuǎn)速為100 r/min。依法操作，分別在2、4、6、10、15、20、25、30 min時取濾液3 mL進行吸光度測試，進行3次平行試驗。

2.5.3 掩味效果感官測試取原料藥CE、不同載藥量的CE-SD，每份含黃連提取物0.2 g，經(jīng)8名健康志愿者品嘗（口中停留10 s）[19]，用0～4分來評價藥物的味覺感官，不同分值代表不同的苦味強度。0到4分分別代表沒有苦味、可察覺、輕微、中等和強烈。志愿者在品嘗前后均用清水漱口30 s，每次試驗間隔10 min。

2.5.4 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析采用傅立葉紅外光譜儀，KBr壓片法制備樣品，掃描波數(shù)范圍為400～4 000 cm-1，分別對原料藥CE、尤特奇E100以及載藥量為20%的物理混合物和CE-SD進行紅外光譜分析。

2.5.5 粉末X線衍射(XRD)分析以銅-Kα射線為輻射源，輻射強度設(shè)置為40 kV和100 mA，掃描步長0.02°，掃描范圍5～60°，掃描速度4°/min，對原料藥CE、尤特奇E100以及載藥量為20%的物理混合物和CE-SD進行X線衍射分析。

2.5.6 掃描電鏡分析將原料藥CE、尤特奇E100以及載藥量為20%的物理混合物和CE-SD各組樣品均勻撒于貼有導(dǎo)電膠帶的樣品座上，保持真空度10 Pa、電流20 mA，噴金約60 s，用潔凈的鑷子取出，置于電鏡測試儀器內(nèi)，保持高壓15 kV進行測試。

3 結(jié)果與分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

觀察鹽酸小檗堿在200～600 nm的紫外吸收光譜圖如圖1所示，可知在波長345 nm處有最大吸收峰，故選擇345 nm作為檢測波長。以吸光度（A）為縱坐標(biāo)、樣品質(zhì)量濃度（C）為橫坐標(biāo)進行線性回歸，得鹽酸小檗堿回歸方程A=0.064 34C-0.031 36（R2=0.999 37），線性范圍為4～20 μg/mL。

圖1 鹽酸小檗堿紫外吸收譜圖Figure 1 Ultraviolet absorption spectrum of berberine hydrochloride

3.2 薄膜法篩選載體

薄膜法篩選載體的磷酸鹽緩沖液溶出度的結(jié)果如圖2所示?？梢姡珻E在90 min溶出70%左右，共聚維酮VA64藥物固體分散體對CE的溶出并無太大影響，聚乙二醇6000、泊洛沙姆188、聚乙烯吡咯烷酮3種藥物固體分散體的溶出度都大幅增加，這是由于這些高分子載體都屬于水溶性載體，對CE有促溶的作用，這不符合CE掩味的標(biāo)準(zhǔn)，會導(dǎo)致其在口腔中苦味愈加明顯。尤特奇E100和乙基纖維素可以明顯抑制CE的溶出，其中以尤特奇E100為載體的固體分散體在90 min時只溶出10%左右，故選擇尤特奇E100作為高分子載體進行進一步研究。

圖2 薄膜法制備的固體分散體磷酸鹽緩沖液溶出曲線Figure 2 Dissolution curves of solid dispersion phosphate buffers prepared by thin film method

3.3 熱穩(wěn)定性測試結(jié)果

藥物和載體的熱重曲線見圖3?？梢?，170℃時CE質(zhì)量分數(shù)為95.5%，此時CE失重的原因應(yīng)為水分的失去，當(dāng)溫度繼續(xù)上升時，CE繼續(xù)失重，表示有物質(zhì)開始分解，說明CE在170℃以下穩(wěn)定。同理，尤特奇E100在270℃以下穩(wěn)定。綜上所述，熱熔擠出操作溫度以低于170℃為宜。

圖3 原料藥CE與載體的熱重曲線Figure 3 Thermogravimetric curves of CE and carrier

3.4 磷酸鹽緩沖液溶出度的測定結(jié)果

不同載藥量的CE-SD的緩沖液溶出曲線見圖4。結(jié)果顯示，尤特奇E100作為載體時，可以明顯抑制CE在緩沖液中的溶出度，且不同載藥量的CE-SD在90 min的口腔溶出度的RSD均小于2%，分別為0.85%、1.01%、1.04%、1.32%、1.06%；載 藥 量 在10%～20%之間，CE在90 min時溶出度基本在10%左右，尤其在5 min時，溶出度不超過6%，但當(dāng)載藥量大于20%之后，溶出率明顯增加，抑味效果明顯降低，可能是由于過量的原料藥未形成固體分散體，導(dǎo)致部分原料藥先行溶出。

圖4 不同載藥量CE-SD的磷酸鹽緩沖液溶出曲線Figure 4 The dissolution curves of CE-SD with different drug loading in phosphate buffers

3.5 鹽酸溶液溶出度的測定結(jié)果

不同載藥量的CE-SD的鹽酸溶液溶出曲線見圖5。結(jié)果顯示，尤特奇E100作為載體時，可以增加CE在鹽酸溶液中的溶出度，且不同載藥量的CESD在30 min的溶出度的RSD均小于2%，分別為0.86%、1.84%、0.94%、1.13%、1.58%、0.64%；且一定程度下，隨載體用量增加，CE的溶出度增加，但超過一定量時，溶出度又減少。載藥量為20%時，CE的體外累計溶出度最大，2 min可以達到90%左右，而在載藥量大于20%后，溶出度略下降，這可能是因為載藥量為20%時CE已經(jīng)完全呈分子形態(tài)或無定形狀態(tài)分散，載藥量再增大，反而抑制了CE的溶出速度。

圖5 不同載藥量CE-SD的鹽酸溶液溶出曲線Figure 5 Dissolution curves of hydrochloric acid solution of CE-SD with different drug loading

以上結(jié)果顯示，CE-SD在磷酸鹽緩沖液中溶出度低，在鹽酸溶液中可以快速溶解，原因可能是載體尤特奇E100易溶于pH≤5.0的酸性溶液中，在近中性（pH5～7）環(huán)境中幾乎不溶的特性；在磷酸鹽緩沖液中，因為形成良好的固體分散體，所以并未釋放大量的藥物；而在鹽酸溶液中，尤特奇E100快速溶解，同時造成藥物的快速釋放。

3.6 掩味效果分析結(jié)果

原料藥CE、不同載藥量的CE-SD的掩味效果評分見表1?？梢姡纤嶤E表現(xiàn)出強烈的苦味，大多的志愿者都打出了最高的苦味，不同載藥量的CE-SD的苦味得分都明顯低于藥物溶液的3.875分，表明用尤特奇E100作為載體，對CE有較為不錯的掩味效果，其中載藥量在20%及以下時，CE-SD的苦味評分均小于0.5分，掩味效果尤其突出?？紤]到載藥量過小，不利于藥物利用，故選擇20%載藥量進行進一步表征和分析。

表1 不同載藥量的CE-SD的掩味效果Table 1 Odor masking effect of CE-SD with different drug loading

3.7 FTIR分析結(jié)果

圖6為原料藥CE、尤特奇E100、物理混合物和CE-SD的紅外光譜圖?？梢姡锢砘旌衔锏募t外光譜圖為CE和尤特奇E100紅外光譜圖的疊加，CE的特征吸收峰仍然較明顯存在，在固體分散體中，O-H振動發(fā)生紅移，且明顯鈍化，1 140 cm-1處的C-O吸收峰未發(fā)生明顯的遷移，但峰強有明顯的增加，且屬于原料藥CE在1 506 cm-1的特征峰消失，表明藥物與載體在固體分散體中通過C-H和C-O以氫鍵作用結(jié)合，以無定形狀態(tài)分散于載體中。

圖6 原料藥CE、尤特奇E100、物理混合物和CE-SD的紅外光譜圖Figure 6 FT-IR spectra of bulk drug CE，Eudragit E100，physical mixture and CE-SD

3.8 XRD分析結(jié)果

圖7為原料藥CE、尤特奇E100、物理混合物和CE-SD的XRD圖譜?？梢?，原料藥CE（A）在8.86°、9.26°、13.20°、14.74°、16.48°、21.08°、24.74°、25.54°和31.84°有明顯結(jié)晶特征衍射峰。尤特奇E100為非結(jié)晶化合物，無明顯的特征衍射峰。在物理混合物的譜圖中，仍可以觀察到部分原料藥CE的特征衍射峰，說明原料藥仍以結(jié)晶態(tài)存在于物理混合物中。而在CE-SD中，原料藥CE的特征峰基本消失，說明尤特奇E100對原料藥CE有明顯的抑晶作用，藥物在固體分散體中以無定形狀態(tài)分散于載體中。

圖7 原料藥CE、尤特奇E100、物理混合物和CE-SD的XRD譜圖Figure 7 XRD patterns of bulk drug CE，Eudragit E100，physical mixture and CE-SD

3.9 掃描電鏡分析結(jié)果

圖8為原料藥CE、尤特奇E100、物理混合物和CE-SD掃描電鏡圖?？梢?，原料藥CE（A）為顆粒較小的無規(guī)則晶體，載體尤特奇E100（B）載體則多為無規(guī)則晶塊，物理混合物（C）中仍以大塊狀晶體形式存在為主，CE清晰可見附著在載體表面說明藥物與載體分布不均勻，而CE-SD（D）中，幾乎看不到CE晶體，成無規(guī)則形態(tài)，藥物和輔料融成一個整體，這與XRD中藥物結(jié)晶特征峰全部消失的結(jié)果是一致的，進一步說明藥物在固體分散體中以無定形狀態(tài)分散于載體中。

圖8 原料藥CE（A）、尤特奇E100（B）、物理混合物（C）和CE-SD（D）的掃描電鏡圖Figure 8 SEM images of bulk drug CE（A），Eudragit E100（B），physical mixture（C）and CE-SD（D）

4 結(jié)語

在本研究中，以尤特奇E100作為載體時，CE在緩沖液中90 min時只溶出10%左右，尤特奇E100是更為適宜的載體材料。當(dāng)CE∶尤特奇E100∶聚乙二醇6000質(zhì)量比等于2∶7∶1時，與CE在pH=6.8的磷酸鹽介質(zhì)中的溶出率相比，CE固體分散體在90 min時間內(nèi)的溶出率可降低至10%，尤其在5 min時，溶出度不超過6%，其苦味評分小于0.5分，有著良好的掩味效果，且在0.1 mol/L鹽酸介質(zhì)中的溶出率在2 min時可達到80%，不影響其在鹽酸溶液中的釋放。FTIR、XRD和電鏡測試結(jié)果表明，藥物在固體分散體中以無定形狀態(tài)分散于載體中。