羧甲司坦微囊的制備工藝優(yōu)選

顏元 劉傲 楊成 劉麗娜 王磊 黃靜

(貴州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院,貴州 貴陽 550025)

羧甲司坦是一種常用的黏液溶解藥物,其可通過影響支氣管腺體的分泌,促進(jìn)低黏度的唾液酸黏蛋白分泌,抑制高黏度的巖藻黏蛋白產(chǎn)生,從而降低痰液的黏稠度[1]。此外羧甲司坦可以減少炎癥細(xì)胞向氣道的募集,減輕呼吸道內(nèi)皮細(xì)胞損傷和相關(guān)的咳嗽敏感性[2],也可通過降低了Muc5ac和Muc5b的分泌,恢復(fù)Muc5b蛋白水平,從而改善患者肺功能,減輕炎癥反應(yīng)[3]。目前羧甲司坦被廣泛用于以痰黏液分泌過多為特征的急性和慢性呼吸系統(tǒng)疾病[4],在降低呼吸系統(tǒng)疾病患者咳嗽發(fā)作頻率、預(yù)防疾病進(jìn)展和改善生活質(zhì)量方面扮演著重要角色[5]。然而,由于羧甲司坦半衰期較短,當(dāng)前市售的劑型均需要一天多次給藥,極大降低了患者的依從性和順應(yīng)性[6]。因此將羧甲司坦制成緩釋劑型可減少患者服藥次數(shù),提高患者順應(yīng)性,同時(shí)也能使其在體內(nèi)緩慢平穩(wěn)的釋放,保持血藥濃度平穩(wěn),避免出現(xiàn)峰谷現(xiàn)象,降低毒副作用及程度,從而提高患者臨床用藥的安全性。課題組前期對羧甲司坦緩釋片進(jìn)行了相關(guān)研究[7-8],基于此擬將羧甲司坦通過復(fù)凝聚法制成微囊,以載藥量及包封率為評價(jià)指標(biāo),以確定羧甲司坦微囊的最佳制備工藝,以期改善當(dāng)前市售羧甲司坦劑型的一系列臨床應(yīng)用問題。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器生物顯微鏡(重慶奧特光學(xué)儀器有限公司,型號:B302)、電子分析天平(梅特勒—托利多儀器上海有限公司,型號:EL204,感量:0.01 g)、恒溫水浴鍋(常州澳華儀器有限公司,型號:HH-2)、紫外可見分光光度計(jì)[島津儀器(蘇州)有限公司,型號:UV-2700]、粒徑分析儀(北京中慧天誠科技有限公司,型號:Zh5203)。

1.1.2 試驗(yàn)用藥羧甲司坦(湖北健文生物醫(yī)藥有限公司,批號:20191130)、明膠(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司,批號:20201127)、阿拉伯膠(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司,批號:20190507)、5%醋酸(上海申博化工有限公司,批號:1406101)、甲醛(重慶江川化工集團(tuán)有限公司,批號:20180315)、磷酸氫二鈉(北京紅星化工廠,批號:20200710)、磷酸二氫鈉(北京紅星化工廠,批號:20200616)等。

1.2 方法

1.2.1 處方的確定基于參考文獻(xiàn)[9-12],采用復(fù)凝聚法制備羧甲司坦微囊,確定處方為羧甲司坦1.0 g、明膠1.0 g、阿拉伯膠1.0 g、5%醋酸、蒸餾水、甲醛及Schiff試劑適量。

1.2.2 溶液的配制明膠溶液的配制:稱取明膠1.0 g,用適量水浸泡至溶解(必要時(shí)加熱),加水至30 mL,攪勻,50℃保溫備用。阿拉伯膠溶液的配制:于燒杯中加入適量的水,稱取阿拉伯膠粉末1.0 g撒于液面,待粉末潤濕下沉后,攪拌溶解,加水至30 mL,攪勻,50℃保溫備用。

1.2.3 制備工藝操作方法稱取羧甲司坦1.0 g于研缽中研磨10 min,再加入配制的阿拉伯膠溶液研磨至顯微鏡下觀察無較大的晶體后,轉(zhuǎn)移至燒杯;于40 ℃水浴恒溫持續(xù)攪拌并緩慢倒入配制的明膠溶液,醋酸溶液調(diào)節(jié)pH為4.0,于顯微鏡下觀察成囊后,加入40 ℃蒸餾水80 mL進(jìn)行稀釋凝聚成囊;將上述成囊物置于10 ℃以下的冰浴中,磷酸氫二鈉調(diào)節(jié)溶液pH至9～11,加入甲醛2.0 mL繼續(xù)攪拌2.0 h進(jìn)行固化;靜置待微囊沉降完全,去除清液,過濾,水洗至無醛味并用Schiff試劑檢查至不顯色;100 ℃干燥2.5 h,即得。

1.2.4 載藥量及包封率(1)微囊含藥量:精密稱取自制羧甲司坦微囊0.1 g于研缽中研細(xì)后,加入到20 mL pH為6.6的磷酸鹽緩沖溶液中,于90 ℃水浴加熱;充分?jǐn)嚢?0 min使微囊完全破壞(鏡檢已無微囊存在),過濾,取1.0 mL濾液及2%茚三酮1.0 mL于25 mL容量瓶中,pH 6.6磷酸鹽緩沖液定容至刻度,搖勻;水浴加熱20 min后迅速置于冰水浴中放至室溫;以pH 6.6磷酸鹽緩沖溶液為空白,在波長567 nm處測定吸光度A,根據(jù)回歸方程A=0.0224c-0.5804,R2=0.999計(jì)算C(g/mL)。(2)介質(zhì)總藥量:精密量取0.5 mL介質(zhì)以及1.0 mL 2%茚三酮顯色劑于25 mL容量瓶中,用pH 6.6磷酸鹽緩沖液,定容至刻度,并充分搖勻;水浴加熱20 min后迅速置于冰水浴中放至室溫;以pH 6.6磷酸鹽緩沖溶液為空白,在波長567 nm處測定吸光度A,根據(jù)回歸方程A=0.0224c-0.5804,R2=0.999計(jì)算C (g/mL)。(3)載藥量及包封率計(jì)算:包封率(E)=微囊中藥物含量/微囊和介質(zhì)總藥量×100%;載藥量(L)=微囊中含藥量/微囊總重量×100%;載藥量及包封率權(quán)重系數(shù)均為0.5,得到評價(jià)指標(biāo)(H)的計(jì)算公式:H=(E×0.5+L×0.5) (H值越大,工藝水平越佳)。

1.2.5 單因素考察實(shí)驗(yàn)按1.2.1及1.2.3的處方和制備工藝,控制其他因素不變,以載藥量及包封率為考察指標(biāo),對影響微囊質(zhì)量的主要因素包括明膠及阿拉伯膠和羧甲司坦比例、成囊溫度、攪拌速度、pH值及固化劑添加量進(jìn)行考察,篩選較優(yōu)的工藝處方。

2 結(jié) 果

2.1 單因素考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 囊芯與囊材比例考察結(jié)果隨著明膠、阿拉伯膠及羧甲司坦比例的增高,羧甲司坦微囊的載藥量及包封率逐漸變大。根據(jù)H值的大小選擇羧甲司坦微囊制備的囊心囊材比例為1∶1∶1.5。見表1。

表1 不同比例囊芯與囊材制備微囊的結(jié)果(%)

2.1.2 成囊溫度的影響考察結(jié)果隨著成囊溫度的增高,羧甲司坦微囊的載藥量及包封率逐漸變小,其中35 ℃及40 ℃結(jié)果差異不大,但通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)35 ℃條件下,羧甲司坦微囊較40 ℃成囊效果好,且其包封率及載藥量略高。根據(jù)H值的大小故選擇羧甲司坦微囊制備的成囊溫度為35 ℃。見表2。

表2 不同成囊溫度制備微囊的結(jié)果(%)

2.1.3 攪拌速度考察結(jié)果攪拌速度為600 r/min時(shí),羧甲司坦微囊的載藥量及包封率最高。根據(jù)H值的大小故選擇羧甲司坦微囊制備的攪拌速度為600 r/min。見表3。

表3 不同攪拌速度制備微囊的結(jié)果(%)

2.1.4 pH值考察結(jié)果當(dāng)pH值為5.0時(shí),不能形成微囊,相較于pH值4.0,pH值3.0條件下所制備的羧甲司坦微囊無論其載藥量及包封率還是H值均較高,因此選擇羧甲司坦微囊制備的pH值為3.0。見表4。

表4 不同pH值制備微囊的結(jié)果(%)

2.1.5 固化劑添加考察結(jié)果不用固化劑劑量下羧甲司坦微囊的包封率無明顯差異,但隨著固化劑用量增加其載藥量及H值呈下降趨勢,以固化劑劑量為2.0 mL時(shí)最佳。見表5。

表5 不同固化劑用量制備微囊的結(jié)果(%)

2.2 制備工藝的確定根據(jù)單因素考察實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果,以包封率及載藥量作為評價(jià)指標(biāo),篩選出羧甲司坦微囊的最優(yōu)制備工藝,并進(jìn)行三個批次的驗(yàn)證試驗(yàn)。根據(jù)上述單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,優(yōu)選并確定羧甲司坦微囊的制備工藝為:明膠、阿拉伯膠及羧甲司坦比例1∶1∶1.5,成囊溫度35 ℃,攪拌速度600 r/min,pH值3.0,固化劑用量2.0 mL。最終確定優(yōu)化制備工藝為:取羧甲司坦1.0 g于研缽中研磨10 min左右,再加入阿拉伯膠溶液研磨至顯微鏡下觀察無較大的晶體后,轉(zhuǎn)移至燒杯;于35 ℃水浴恒溫持續(xù)攪拌并緩慢倒入明膠溶液,滴加醋酸溶液至pH約為3.0;于顯微鏡下觀察成囊后,加入35 ℃蒸餾水80 mL進(jìn)行稀釋凝聚成囊;將燒杯取出水浴,并置于10 ℃以下冰浴中,加入甲醛2.0 mL繼續(xù)攪拌2.0 h進(jìn)行固化;靜置待微囊沉降完全,傾去上清液,將微囊過濾,用水洗至無醛味并用Schiff試劑檢查至不顯色;通過鼓風(fēng)干燥機(jī)在100 ℃下干燥2.5 h,即得。

2.3 藥劑學(xué)表征評價(jià)

2.3.1 微囊的囊形與粒徑根據(jù)2.2確定的制備工藝制備羧甲司坦微囊,通過顯微鏡觀察微囊的囊形,并取固化后的含微囊的混懸液0.5 mL加蒸餾水至50 mL。以蒸餾水作為空白試劑,通過粒徑分析儀初步測量其粒徑大小。自制三批羧甲司坦微囊的顯微鏡下形態(tài)如圖1所示,分三個批次制備的微囊外觀形狀規(guī)則,表面光滑,呈類圓形,包封情況良好,均勻度較好。初步測得其粒徑為5～25 μm,符合實(shí)驗(yàn)要求。

注:A.第一批(批號:20211225);B.第二批(批號:20220108);C.第三批(批號:20220127)。

2.3.2 微囊的載藥量及包封率采用2.2項(xiàng)下篩選的最佳處方及制備工藝制備羧甲司坦微囊,按照1.2.4項(xiàng)下的方法測定羧甲司坦微囊的載藥量及包封率。自制三批羧甲司坦微囊載藥量及包封率見表6。

表6 不同批次微囊的載藥量及包封率結(jié)果(%)

3 討 論

復(fù)合凝聚法制備微囊最常用的原料是明膠、阿拉伯膠,在制備微囊過程中,囊芯囊材比例、成囊溫度、pH值、攪拌速度、固化劑添加量對微囊制備的影響較大[13],進(jìn)行單因素考察以篩選最佳羧甲司坦微囊的制備工藝。在囊芯囊材比例考察過程中,隨著囊芯與囊材比例的升高,其包封率及載藥量呈上升趨勢。但當(dāng)明膠、阿拉伯膠及羧甲司坦比例超過1∶1∶1.5時(shí)微囊包封率則下降。在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),溶液酸、堿性過強(qiáng)時(shí)藥物均易于溶解,故當(dāng)pH值<3.0或>5.0時(shí),均不能制得羧甲司坦微囊,而當(dāng)pH值為3.0時(shí)所制備的羧甲司坦微囊無論其載藥量、包封率還是H值均較高。

為使在囊芯周圍凝聚的凝膠不再發(fā)生溶解,需要固化處理。甲醛是固化處理過程中常用的固化劑,一般進(jìn)行固化處理時(shí)要控制溫度為0～5 ℃并加堿調(diào)節(jié)pH為9～11的弱堿性范圍,以防止交聯(lián)過程中微膠囊之間的互相黏結(jié)[14]。本課題使用37%的甲醛作為固化劑,但當(dāng)使用20% NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH進(jìn)行交聯(lián)固化時(shí),由于羧甲司坦藥物在酸或堿溶液中易溶的性質(zhì),觀察到原本包封于微囊中的藥物溶于NaOH溶液中而形成空囊。故在進(jìn)行固化過程中使用磷酸氫二鈉調(diào)節(jié)溶液pH為9～11。此外,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),固化劑用量對微囊的載藥量會產(chǎn)生顯著影響,當(dāng)不使用甲醛溶液進(jìn)行固化或甲醛用量過少時(shí),在顯微鏡下可觀察到形成的微囊會產(chǎn)生破囊復(fù)溶的現(xiàn)象,而隨著固化劑用量的增加,盡管羧甲司坦微囊的包封率無明顯差異,但其載藥量及H值呈下降趨勢,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)固化劑劑量為2.0 mL時(shí),其包封率、載藥量及H值均最佳。

綜上所述,本研究通過初步單因素試驗(yàn)考察的方法,最終確定了羧甲司坦微囊的制備工藝。優(yōu)選出微囊制備的囊心囊材比例為1∶1∶1.5,成囊溫度為35 ℃,攪拌速度為600 r/min,pH值為3.0,固化劑用量為2.0 mL。所制備的羧甲司坦微囊包封情況良好,外觀形狀規(guī)則,表面光滑呈圓形,均勻度較好。初步測得此實(shí)驗(yàn)方法制備的羧甲司坦微囊粒徑為5～25 μm,一般質(zhì)量檢測符合要求。該制備工藝具有簡便、穩(wěn)定可靠、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn),為進(jìn)一步研究藥效、釋放度、生物利用度及生物等效性等指標(biāo)的評價(jià)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

利益沖突說明/Conflict of Intetests

所有作者聲明不存在利益沖突。

倫理批準(zhǔn)及知情同意/Ethics Approval and Patient Consent

本研究不涉及倫理及知情同意。