海藻酸鈉載藥口腔速溶膜的制備及性能研究

歐陽建梅，林艷霞

（深圳灣實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518000）

隨著生物醫(yī)藥技術(shù)發(fā)展，傳統(tǒng)的藥物傳輸方式如靜脈注射、糖漿和緩釋膠囊等廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，然而這些方式存在藥物突釋、利用率低等問題[1]。為了提高給藥簡便性和藥物持續(xù)釋放能力，開發(fā)新的給藥方式具有重要的意義，如載藥口腔速溶膜可通過將藥物有效成分負(fù)載至聚合物薄膜制得，依靠唾液浸潤水化使藥物快速釋放[2]。

高分子材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性且不易與藥物發(fā)生反應(yīng)，使其作為載藥聚合物成為可能[3]。常見的載藥聚合物主要有殼聚糖、海藻酸鈉（SA）、淀粉和羥丙甲基纖維素（HPMC）等[4]。SA 作為一種天然高分子多糖，具有良好的成膜性、生物降解性和生物相容性，用作醫(yī)用敷料時(shí)能吸收多余的傷口液體，減少細(xì)菌感染，是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[5]。HPMC 作為半合成的纖維素衍生物能夠在口腔中快速溶脹，具有良好的機(jī)械性能和承載能力，不易與藥物發(fā)生反應(yīng)，在胃腸液的酸堿環(huán)境中依然保持化學(xué)穩(wěn)定性，是一種穩(wěn)定普遍的藥物載體[6]。另外，陰離子聚合物可以調(diào)節(jié)其凝膠層的形成和厚度并加強(qiáng)黏膜粘附作用，筆者將HPMC 與陰離子聚合物SA 復(fù)合并負(fù)載BH 制備海藻酸鈉載藥口腔速溶膜，以期實(shí)現(xiàn)藥物的控制釋放。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

YJ1002 型電子天平，DF-101S 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，DHG-9070A 臺式電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，JC-QXS-2L超聲波清洗儀，雷磁PHSJ-6L型pH 計(jì)，ZB-5000N 拉力試驗(yàn)機(jī)，Lambda 950 紫外分光光度計(jì)。

鹽酸芐達(dá)明（BH）、SA，分析純；HPMC，I型，黏度20 Pa·s；磷酸鹽緩沖液（PBS），pH＝7.2～7.4。

1.2 海藻酸鈉口腔速溶膜的制備

溶液制備。將SA 和HPMC 分別溶于蒸餾水中，以500 r/min轉(zhuǎn)速攪拌30 min至SA和HPMC全部溶解得到各自水溶液，2 者混合得到HPMC/SA水溶液，靜置至氣泡消失。

流延成膜。將SA/HPMC水溶液用澆鑄刀在玻璃板表面均勻澆鑄，在溫度為50 ℃鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)恒溫蒸發(fā)溶劑，脫膜后獲得海藻酸鈉口腔速溶膜SA/HPMC。通過調(diào)整HPMC 和SA 的質(zhì)量比分別為2∶1、1∶1、1∶2，得到相應(yīng)的海藻酸鈉口腔速溶膜H2S1、H1S1、H1S2。

1.3 海藻酸鈉載藥口腔速溶膜的制備

按照SA 和HPMC 最佳性能比例制備SA 水溶液和HPMC/BH水溶液，將SA水溶液和HPMC/BH水溶液充分混合、靜置至氣泡消失，按照流延成膜的方式制備海藻酸鈉載藥口腔速溶膜HPMC/SA/BH，通過調(diào)整BH 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，得到不同負(fù)載量的HPMC/SA/BH載藥口腔速溶膜。

1.4 分析方法

1.4.1 拉伸性能測試

根據(jù)GB/T 228－2002 對膜的力學(xué)性能進(jìn)行分析[7]。將膜制成樣條（1 cm×5 cm），使用萬能拉力機(jī)將樣品拉斷測試其拉伸強(qiáng)度，每組樣品測量5次，取平均值。

1.4.2 紅外測試與表征

利用傅里葉紅外光譜儀對SA/HPMC口腔速溶膜表面的化學(xué)基團(tuán)進(jìn)行分析。將干燥后的樣品置于紅外光譜儀分析臺上，通過膜對紅外光的吸收來分析膜表面的存在的基團(tuán)信息。

1.4.3 透光率測試

采用紫外分光光度計(jì)對SA/HPMC口腔速溶膜的透光率進(jìn)行測試，測試條件：波長200～500 nm，分辨率5 nm。

1.4.4 水溶性測試

將SA/HPMC 口腔速溶膜裁成樣品（20 mm×20 mm），放入溫度37 ℃、體積20 mL 的水中攪拌，轉(zhuǎn)速為150 r/min，記錄薄膜完全溶解的時(shí)間。

1.4.5 載藥量和包封率測試

配制模擬口腔唾液。準(zhǔn)確量取25 mL PBS溶液加至200 mL 蒸餾水中，待完全溶解后，用鹽酸溶液（濃度為0.1 mol/L）調(diào)節(jié)至pH＝6.8，加水定容至500 mL。

繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。準(zhǔn)確稱取5 mg BH 加入到50 mL PBS 中，得到藥物質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL 的溶液，再對速溶膜進(jìn)行稀釋，得到質(zhì)量濃度分別為0.005、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04 mg/mL的樣品。采用紫外分光光度計(jì)在200～800 nm 的范圍內(nèi)進(jìn)行測試，得到最大吸收的波長位置。在最大波長處對上述不同濃度的樣品進(jìn)行吸光度測試，通過回歸分析得到濃度-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1 BH的濃度-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig 1 Concentration-absorbance standard curve of BH(benzylamine hydrochloride)

測定載藥量。稱取一定質(zhì)量的HPMC/SA/BH載藥口腔速溶膜樣品溶于10 mL的模擬口腔唾液中并進(jìn)行攪拌溶解。采用膠頭滴管準(zhǔn)確量取1 mL 含有樣品的模擬口腔唾液置于10 mL比色管中，并用PBS溶液進(jìn)行稀釋，靜置后取上層澄清液進(jìn)行吸光度測試。BH的質(zhì)量濃度根據(jù)濃度-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算，通過公式計(jì)算載藥效率S和包封率P：

式中，m為BH 的質(zhì)量；M為樣品的質(zhì)量；m0為樣品中BH的理論質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 海藻酸鈉口腔速溶膜的性能

2.1.1 化學(xué)結(jié)構(gòu)

對SA/HPMC口腔速溶膜進(jìn)行紅外測試，結(jié)果見圖2。

圖2 口腔速溶膜的紅外光譜Fig 2 Infrared spectroscopy of oral instant film

由圖2可知，HPMC在3 439 cm-1處出現(xiàn)了－OH峰，在2 904 cm-1處出現(xiàn)了－CH2的不對稱伸縮振動峰，在2 834 cm-1處有－CH2的對稱伸縮振動峰出現(xiàn)，在1 647 cm-處出現(xiàn)了羥丙基的骨架伸縮振動峰。SA 在3 000～3 700 cm-處出現(xiàn)了－OH 的伸縮振動峰，在1 596 cm-1處出現(xiàn)了羧基不對稱伸縮振動峰，在1 408 cm-1處出現(xiàn)了羧基對稱伸縮振動峰。比對SA/HPMC 口腔速溶膜紅外吸收峰中SA和HPMC 特征峰均同時(shí)出現(xiàn)，說明口腔速溶膜中存在HPMC和SA，同時(shí)在3 000～3 700 cm-1處的－OH峰出現(xiàn)了移動，說明在流延成膜的過程中，SA和HPMC具有良好的相容性。

2.1.2 透光性

薄膜的透光度主要是指薄膜材料的透光程度，通常用霧度或者透光率來表示。對SA/HPMC口腔速溶膜的透光率進(jìn)行測試，結(jié)果見圖3。

圖3 口腔速溶膜的透光性能Fig 3 Transmittance performance of oral instant film

由圖3 可知，在波長200～500 nm 范圍內(nèi)，HPMC的透光率較低，特別是在波長200～340 nm范圍內(nèi)透光率低于70%，而SA 透光率較高接近90%。隨著SA含量的增加，SA/HPMC口腔速溶膜透光率提高，當(dāng)w(SA)∶w(HPMC)＝2∶1 時(shí)，在220～500 nm范圍內(nèi)，透光率高于80%，并接近純SA 的透光率，說明SA 和HPMC 具有良好的相容性，起到了互補(bǔ)的作用。

2.1.3 水溶性

SA/HPMC 口腔速溶膜的水溶性影響到藥物的釋放速率，口腔速溶膜的水溶性較高即在水中的溶解時(shí)間短，會導(dǎo)致口腔速溶膜與唾液等接觸時(shí)快速溶解，加快藥物的釋放，不利于藥物的最佳使用。對SA/HPMC口腔速溶膜的水溶性平行測試3次（1#、2#、3#），結(jié)果如表1所示。

表1 口腔速溶膜的水溶性Tab 1 Water solubility of oral instant film

由表1 可知，純SA 口腔速溶膜在水中的溶解時(shí)間約20 min，溶解速率極高，這將導(dǎo)致藥物的快速釋放，而純HPMC 膜在水中的溶解時(shí)間約84 min，為純SA口腔膜溶解時(shí)間的約4倍，有利于減緩藥物的釋放速率。通過將SA和HPMC結(jié)合，使得SA/HPMC口腔速溶膜在水中的溶解時(shí)間處于純SA 口腔膜和純HPMC 膜之間，其中H2S1 口腔速溶膜的溶解時(shí)間約46 min。分析原因?yàn)?，SA 作為親水性膠體易溶于水，而HPMC 含有的甲氧基疏水性強(qiáng)，在水中溶解較慢，通過提高HPMC 的含量可延長SA/HPMC 口腔速溶膜在水中的溶解時(shí)間，延遲藥物的釋放時(shí)間。

2.2 海藻酸鈉載藥口腔速溶膜的性能

2.2.1 分子結(jié)構(gòu)

對HPMC/SA/BH 載藥口腔速溶膜進(jìn)行紅外測試，結(jié)果見圖4。

圖4 載藥口腔速溶膜的紅外光譜Fig 4 Infrared spectroscopy of drug loaded oral instant film

由圖4 可知，H3S1/BH 載藥口腔速溶膜在1 462 cm-1、1 530 cm-1、1 575 cm-1和1 610 cm-1位置處均出現(xiàn)了苯環(huán)的C＝C 骨架振動峰，藥物BH 在相同的位置也出現(xiàn)了相應(yīng)的峰，證明BH 在H3S1/BH載藥口腔速溶膜上進(jìn)行了有效負(fù)載，并保留了BH 藥物本身的化學(xué)性質(zhì)，在載藥過程中，BH 未與口腔速溶膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不存在其它物質(zhì)的產(chǎn)生導(dǎo)致藥物質(zhì)量發(fā)生變化。

2.2.2 力學(xué)性能

對不同BH負(fù)載量的HPMC/SA/BH載藥口腔速溶膜進(jìn)行力學(xué)性能測試，結(jié)果如圖5所示。

圖5 載藥口腔速溶膜的力學(xué)性能Fig 5 Mechanical properties of drug loaded oral instant film

由圖5 可知，在HPMC/SA/BH 載藥口腔速溶膜中，在低負(fù)載率的條件下，HPMC/SA/BH 載藥口腔速溶膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率隨著BH負(fù)載量的增加而增加；當(dāng)負(fù)載率為30%時(shí)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率達(dá)到最大值，分別為61.12 MPa 和51.12%；繼續(xù)增加BH負(fù)載量，斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度總體呈下降趨勢。分析原因?yàn)?，BH作為小分子物質(zhì)在大分子鏈之間產(chǎn)生了應(yīng)力節(jié)點(diǎn)，增加了大分子物質(zhì)在拉伸過程中的受力點(diǎn)，從而使分子鏈不易斷裂，使力學(xué)性能增加；當(dāng)BH負(fù)載率大于30%時(shí)，隨著BH 的增加，其分布在SA 和HPMC 大分子之間，減少了大分子之間的氫鍵作用，使大分子之間的流動性增加，拉伸過程中更容易變形。

2.2.3 載藥效率和包封率

HPMC/SA/BH載藥口腔速溶膜的BH負(fù)載量分別與載藥效率S、包封率P的關(guān)系，如圖6所示。

圖6 載藥口腔速溶膜的載藥效率和包封率Fig 6 Drug loading efficiency and encapsulation efficiency of drug loaded oral instant film

由圖6可知，隨著藥物負(fù)載量的增加，包封率呈下降趨勢?？傮w上，BH 負(fù)載量低于40%時(shí)，包封率均大于98%；當(dāng)藥物負(fù)載量為50%時(shí)，包封率降至88%。分析原因?yàn)?，各組分在水中的溶解性差異，BH粉末溶解于水中并與海藻酸鈉溶液混合時(shí)，由于海藻酸鈉親水性極強(qiáng)，使得大量的水分子脫離BH，導(dǎo)致BH 在溶液中的飽和絕對值降低，固體析出。因此，隨著負(fù)載量的增加，HPMC/SA/BH 載藥口腔速溶膜包封率下降，載藥效率增加。當(dāng)負(fù)載率大于40%時(shí)，載藥效率也達(dá)到極限值，繼續(xù)增加負(fù)載量，載藥效率無明顯增加。綜上所述，BH 的負(fù)載量以不高于40%為佳，避免造成HPMC/SA/BH 載藥口腔速溶膜包封率下降、藥物浪費(fèi)和成本增加。

3 結(jié) 論

以SA和HPMC作為成膜劑，采用流延成膜的方法制備了SA/HPMC 口腔速溶膜，對其化學(xué)結(jié)構(gòu)、透光性以及水溶性進(jìn)行了分析，選擇了最佳成膜比例。在此基礎(chǔ)上，將BH 負(fù)載在SA/HPMC口腔速溶膜上，制備了不同負(fù)載率的HPMC/SA/BH 載藥口腔速溶膜，對其分子結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、包封率和載藥效率進(jìn)行分析，得出結(jié)果：

1）SA/HPMC 口腔速溶膜的紅外光譜出現(xiàn)SA和HPMC的特征峰，說明2種成膜劑在分子間氫鍵作用下具有良好的相容性；當(dāng)w(SA)＞w(HPMC)，在波長為220～500 nm 范圍，SA/HPMC 口腔速溶膜透光率均高于80%，透光性能良好；當(dāng)w(SA)∶w(HPMC)＝1∶2，SA/HPMC 口腔速溶膜在水中的溶解時(shí)間為46 min，能夠延遲藥物的釋放時(shí)間。

2）在w(SA)∶w(HPMC)＝1∶2 的條件下，將BH負(fù)載至SA/HPMC口腔速溶膜制備了HPMC/SA/BH載藥口腔速溶膜，紅外測試結(jié)果表明BH得到有效負(fù)載；當(dāng)BH負(fù)載量為30%時(shí)，HPMC/SA/BH載藥口腔速溶膜力學(xué)性能最好，當(dāng)BH 負(fù)載量為40%時(shí)，其包封率和載藥效率較佳，經(jīng)濟(jì)成本更好。