詹國平, 郝 麗
(中南大學 化學化工學院,湖南 長沙 410083)
艾葉揮發(fā)油(艾油)主要含萜類和烯類等60多種有效成分[1],具有平喘、鎮(zhèn)咳、祛痰、消炎、抗凝血、抗過敏和護肝利膽之功效[2]。臨床上用于治療慢性支氣管炎、支氣管哮喘、過敏性皮炎、過敏性藥疹等,特別在治療三叉神經(jīng)痛、關(guān)節(jié)炎、中風等方面有奇效[3]。由于艾油易揮發(fā),且容易受到外界影響而改變成分,在一般制劑中性質(zhì)不穩(wěn)定、水溶性小、配制水溶液濃度低,影響了藥效。
包合技術(shù)在此大環(huán)境下應(yīng)運而生,可增加藥物溶解度、掩蓋藥物異味、提高生物利用度和患者順應(yīng)性[4~6]。包合材料羥丙基-β-環(huán)糊精(HP-β-CD)水溶性好,熱穩(wěn)定性高,且腎毒性、溶血作用及刺激性均較小,適于制成注射劑,被認為是極有潛力的低毒、安全、有效的藥物增溶劑[7~9]。
本文采用攪拌法將艾油(O)與HP-β-CD進行包合,制備了艾油-HP-β-CD包合物(1),其結(jié)構(gòu)和性能經(jīng)FT-IR和TLC表征。以艾油利用率,收率及含油率為評價指標,通過正交實驗對1的制備工藝進行優(yōu)化。
AVATAR-360型紅外光譜儀(美國Nicolet公司,KBr壓片)。
艾葉,藥用品,山東產(chǎn);HP-β-CD,山東新大精細化工有限公司,用前在電熱干燥箱中干燥至恒重;其余所用試劑均為分析純。
在圓底燒瓶中加入干燥的艾葉粉末70 g和蒸餾水700 mL,充分浸泡3 h;連接裝有少量蒸餾水和正己烷(1 mL)的揮發(fā)油提取器,緩緩加熱至微沸,保持4 h~5 h,收集油層。重復上述步驟2次,合并艾油,用乙醚(2×3 mL)萃取,合并有機層,用無水硫酸鈉干燥,旋除溶劑得黏稠狀淡綠色油狀液體O(具有很強的芳香性氣味),干燥后放置陰冷處,避光密封保存,待用。
在反應(yīng)瓶中加入HP-β-CD(mHP-β-CD/g)的蒸餾水溶液,在一定轉(zhuǎn)速條件下緩慢滴加O 1 mL(體積記為VO/mL,質(zhì)量記為mO/g)的無水乙醇(4 mL)溶液(約1滴/10 s),滴畢,于一定溫度攪拌反應(yīng)2 h。冷卻至室溫,用0.45μm微孔濾膜過濾,濾餅用適量乙醚洗滌,合并濾液,揮干溶劑后放入冰箱靜置冷藏預凍24 h;冷凍干燥4 h;于-35 ℃冷凍干燥48 h。研磨,過80目篩得淡黃色粉末1。
將1用無水乙醇洗至近無艾葉油香味,揮去乙醇后精密稱量得m1。置于裝有沸石的圓底燒瓶中,加蒸餾水200 mL,連接揮發(fā)油提取器,回流1 h~2 h至油量不再增加。冷卻放置1 h測出1中包含的艾油(記為O′)的體積(VO′/mL)與質(zhì)量(mO′/g),并計算艾油利用率(%),收率(%)和含油率(%)。
O 1 mL,其余反應(yīng)條件同1.3,采用四因素[m(HP-β-CD) ∶V(O)(A), 包合溫度(B),包合時間(C)和攪拌速度(D)]三水平正交實驗[L9(34)]優(yōu)化合成1的最佳工藝條件,實驗方案及結(jié)果見表1。由表1可見,采用艾油利用率,收率和含油率的綜合評分為指標進行評價。根據(jù)各指標對實驗結(jié)果的影響,以及考慮到生產(chǎn)成本和包合效果,將艾油利用率,收率和含油率的權(quán)重分別定為0.6, 0.3, 0.1,用綜合評分評價優(yōu)劣并進行方差分析。
正交試驗結(jié)果表明,制備1的最佳條件為A2B3C1D2,即m(HP-β-CD) ∶V(O)=8 ∶1,包合溫度60 ℃,包合時間3 h,攪拌速度700 r·min-1。按最佳制備工藝制備三批包合物,所得各評價指標穩(wěn)定,平均艾油利用率為(79.50±1.51)%,平均收率為(56.56±1.35)%,平均含油率為(12.57±1.92)%,表明其工藝可行。
由方差分析可知,各因素對反應(yīng)影響的大小順序為A>C>B>D。在其他條件不變的情況下,對投料比和包合溫度分別作了進一步的單因素考察,結(jié)果表明:m(HP-β-CD) ∶V(O)超過8 ∶1以及包合溫度超過60 ℃時,艾油利用率不再增加,反而會下降。原因可能是溫度過高時,分子熱運動加快,使O向外擴散速度加快,而且各相液體的黏度降低,減小了擴散阻力,因此艾油利用率下降。HP-β-CD的用量大可促進反應(yīng)向生成包合物的方向進行,但只能在一定的范圍內(nèi)提高其對艾油利用率,這可能是因為當HP-β-CD過量時,溶液的黏度太大,內(nèi)部的作用阻礙了包合物的形成,且操作復雜,不易測定,也不利于臨床應(yīng)用。
(1) TLC
分別取適量的混合物(O/HP-β-CD), O′, 1和O用正己烷溶解后作TLC檢測[展開劑:V(石油醚) ∶V(醋酸乙酯)=9 ∶1,展開前將板置于展開槽中飽和10 min,用1%香草醛-濃硫酸溶液作顯色劑],結(jié)果見圖1。圖1驗結(jié)果表明,在與A相同的位置上,O/HP-β-CD和O′出現(xiàn)了相同顏色的斑點,三者薄層色譜圖一致,而1水溶液直接展開則得不到斑點,可見包合物已形成,并且包合過程沒有改變艾油的化學成分。
表1 合成1的正交試驗結(jié)果*Table 1 Experimental results of orthogonal test for synthesizing 1
圖1 1, O′, O/HP-β-CD和O的TLC結(jié)果Figure 1 TLC results of 1, O′, O/HP-β-CD and O
(2) IR
1, O/HP-β-CD和HP-β-CD的IR譜圖見圖2。從圖1可見,HP-β-CD和1的IR譜非常相近,這是由于HP-β-CD將O包合后,O已嵌入HP-β-CD的疏水空腔中,從而使O的許多特征峰被湮沒,產(chǎn)生了屏蔽作用,但兩者仍有一些明顯的差異。例如,HP-β-CD的羥基特征峰3 406 cm-1位移至3 399 cm-1;烷基特征峰2 971 cm-1, 1 464 cm-1, 1 416 cm-1, 1 376 cm-1分別位移至2 969 cm-1, 1 459 cm-1, 1 412 cm-1, 1 340 cm-1;在1 733 cm-1處的羰基特征峰在1中消失。與HP-β-CD的IR譜相比,1的特征峰相對強度亦有所變化,1中部分峰位降低且峰寬拉長。
1與O/HP-β-CD的IR圖譜亦有顯著不同,O/HP-β-CD中的羰基特征吸收(1 735 cm-1)仍然存在,而1的IR譜中生成一個新峰1 029 cm-1; 1中峰位降低,峰強度有所改變。說明O與HP-β-CD形成的包合物不是簡單的混合物,生成了新的物相。
ν/cm-1圖2 1, HP-β-CD和O/HP-β-CD的IR譜圖Figure 2 IR spectra of 1, HP-β-CD and O/HP-β-CD
綜上所述,HP-β-CD與O產(chǎn)生了包合作用,形成了包合物1。
采用攪拌法使羥丙基-β-環(huán)糊精(HP-β-CD)對艾油進行包合,使用冷凍干燥技術(shù)制備出疏松、溶解性能好的艾油-HP-β-CD凍干粉。分析結(jié)果表明HP-β-CD與艾油產(chǎn)生了包合作用,具有技術(shù)可行性和經(jīng)濟實用性,在工業(yè)生產(chǎn)中有重要的使用價值和良好的應(yīng)用前景。
制備艾油-HP-β-CD包合物的最佳包合條件為: 艾油1 mL,m(HP-β-CD) ∶V(艾油)=8 ∶1),包合溫度60 ℃,包合時間3 h,攪拌速度700 r·min-1。在此條件下,艾油利用率79.50%,收率56.56%,含油率12.57%。
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