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        載藥(甲磺酸帕珠沙星)水凝膠的制備及其藥物緩釋性能*

        2011-11-26 09:18:34于金剛黃可龍唐金春
        合成化學(xué) 2011年2期
        關(guān)鍵詞:藥率甲磺酸沙星

        于金剛, 黃可龍, 唐金春

        (中南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410083)

        隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)和納米科學(xué)研究的不斷發(fā)展,納米粒子載藥體系正憑借其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)已成為藥物控制釋放和靶向釋放研究的主要方向[1~3]。碳納米管(CNT)因其具有良好的力學(xué)性能、大比表面積、優(yōu)異的細(xì)胞穿透性能,已成為最有潛力的醫(yī)藥載體材料之一[4,5]。大量的研究結(jié)果表明改善CNT的溶解性可提高其生物相容性。

        新喹諾酮具有廣譜活性、強(qiáng)殺菌作用、對(duì)感染組織良好的滲透力以及后抗菌效應(yīng),臨床療效明確。因其發(fā)展迅速,新出現(xiàn)藥物的抗菌譜日益擴(kuò)大,且抗菌活性也逐漸增強(qiáng),適應(yīng)癥擴(kuò)大,形成與第三代頭孢菌素競(jìng)爭(zhēng)的局面。甲磺酸帕珠沙星{(S)-(-)-10-(1-氨基環(huán)丙基)-9-氟-3-甲基-7-氧代-2,3-二氫-7H-吡啶[1,2,3,de][1,4]苯并噁嗪-6-羧酸甲磺酸鹽(1), Chart 1}是帕珠沙星的甲基磺酸鹽,為一前體藥物,是與左氧氟沙星同一母環(huán)系的10-(1-氨基環(huán)丙基)喹諾酮類藥物。1有一個(gè)手性中心,對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌及革蘭氏陰性菌均有很強(qiáng)的抗菌作用,而且?guī)缀鯖](méi)有中樞神經(jīng)副作用[6]。

        Chart1

        智能高分子水凝膠則是一類受外界環(huán)境的微小物理和化學(xué)刺激(如溫度,pH值等),其自身性質(zhì)就發(fā)生明顯改變的交聯(lián)聚合物,在醫(yī)療傳感器、組織填充材料、酶的包埋及藥物可控釋放等高新技術(shù)領(lǐng)域均有研究與應(yīng)用。本文以1為模型藥物,以殼聚糖(CS)修飾的多壁碳納米管(MWCNT-CS)/殼聚糖半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠(C)為載體,采用浸泡法合成了不同MWCNT-CS含量(0%, 2.5%, 10.0%)的三種載藥水凝膠[C0(1), C2.5(1), C10.0(1)]。研究了Cn(1)中MWCNT-CS含量以及pH值對(duì)1釋放性能的影響,并對(duì)1的釋放機(jī)制進(jìn)行了初步探討。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 儀器與試劑

        UV-3802型紫外-可見光分光光度儀;HZQ-C空氣浴恒溫振蕩器。

        1[7]和MWCNT-CS[8]按文獻(xiàn)方法制備;磷酸二氫鉀,分析純,青州順源化工有限公司。

        1.2 C的制備(以C2.5為例)

        將MWCNT-CS 10 mg[w(MWCNT-CS)=MWCNT-CS/MWCNT-CS+CS=2.5%], CS 390 mg(MWCNT-CS)和2%AcOH 20 mL,攪拌使其溶解;加入2.5%戊二醛2 mL,充分?jǐn)嚢韬蟮谷肱囵B(yǎng)皿中,于30 ℃放置24 h制得凝膠。將其切成規(guī)則小圓塊,于室溫用蒸餾水浸泡3 d(定期換水,以除去殘留單體和未交聯(lián)的大分子);于室溫晾干1 d;放入冰箱速凍后經(jīng)真空冷凍干燥制得多孔干凝膠C2.5。

        用類似的方法制得C0和C10。

        1.3 1的包埋[C(1)的制備]

        采用浸泡法將C浸泡在c(1)=0.1 g·mL-1中2 d;將吸附藥物的水凝膠在真空下干燥至恒重,即得載藥水凝膠C(1)。

        載藥前后干凝膠的質(zhì)量差即為載藥量;載藥量與C的比值即為載藥率(L)。MWCNT-CS含量與L的關(guān)系見表1。

        表1 C的載藥率

        2 結(jié)果與討論

        2.1 1緩釋性測(cè)定

        (1) 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

        在500 mL容量瓶中加入干燥至恒重的1 50 mg,用磷酸鹽緩沖溶液(PBS, pH 7.4)溶解后再用PBS定容。取少量測(cè)試液于200 nm~500 nm進(jìn)行紫外掃描。掃描圖譜顯示1在249 nm處有最強(qiáng)吸收。選擇249 nm作為測(cè)定波長(zhǎng)。

        (2) 藥物緩釋性測(cè)定

        將C(1)分別加入PBS 5 mL和HCl(pH 1.2)5 mL中,于37 ℃在恒溫振蕩箱中水平振蕩(100 r·min-1),每隔一定時(shí)間用移液管取樣1 mL,再用容量瓶定容至10 mL。分別以各自的空白作參比,在249 nm處測(cè)定不同濃度1的紫外吸光值(同時(shí)把相同體積的釋放介質(zhì)補(bǔ)充到溶液體系中,使其保持體積恒定在5 mL)制得其各自的標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線分別得RPBS=0.999 94和RHCl=0.999 34。由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出各個(gè)時(shí)間點(diǎn)中1的濃度和含量。各個(gè)時(shí)間段內(nèi)1的含量與前一時(shí)間的1的釋放總量相加,為該時(shí)段的1的釋放總量,釋放總量與載藥量的比值即為累積釋藥率,繪制累計(jì)釋藥率與時(shí)間的關(guān)系圖(圖1和圖2)。

        2.2 C(1)的藥物緩釋性能研究

        C(1)的載藥量見表1。由表1可以看出它們的載藥量都很大,特別是C0(1),載藥率達(dá)126.7%;載藥量最小的C10.0(1)也達(dá)到87.4%。主要是1的水溶性好,藥物分子易隨水分子進(jìn)入凝膠的網(wǎng)絡(luò)空隙。

        雖實(shí)驗(yàn)中所選取的干凝膠的質(zhì)量非常接近,但載藥量卻有較大差別。從溶脹規(guī)律[9]可發(fā)現(xiàn)凝膠載藥率變化規(guī)律與凝膠溶脹度變化規(guī)律一致,即隨凝膠親水性增強(qiáng),溶脹比增大,1的載藥率也有所提高。這說(shuō)明凝膠C對(duì)1的吸附一定程度上取決于凝膠溶脹比。1是親水性藥物,在凝膠溶脹過(guò)程中,1隨溶劑進(jìn)入凝膠網(wǎng)絡(luò),而1與凝膠網(wǎng)絡(luò)中疏水側(cè)基的相互作用對(duì)載藥率影響不大。

        (1) CNT-CS含量對(duì)藥物釋放性能的影響

        圖1為C(1)在PBS中的藥物累積釋放速率與時(shí)間關(guān)系圖。從圖1可明顯看出,釋放速率隨時(shí)間延長(zhǎng)而增大,但最后釋放速率趨于恒定。在相同時(shí)間內(nèi),藥物釋放率與凝膠中MWCNT-CS含量有關(guān),即MWCNT-CS含量越高,釋放率越小。凝膠溶脹度以及溶脹速率大小是隨著凝膠中MWCNT-CS含量增加而減小[9],因此也說(shuō)明凝膠溶脹度越大,溶脹速率也越大,越有利于藥物溶出。

        Time/h

        從圖1還可以看出,C0(1)在釋藥前期有“暴釋”現(xiàn)象,釋藥速率急劇上升,在12 h就達(dá)82.2%,而之后6 d內(nèi),釋藥速率幾乎趨于恒定。而C2.5(1)和C10.0(1),雖在前期也出現(xiàn)了短暫的“暴釋”現(xiàn)象,但很快使趨向平緩增長(zhǎng)期,最后也達(dá)到釋藥速率恒定。

        三種載藥凝膠在開始釋藥時(shí)都有“暴釋”,這是由于一部分藥物只是簡(jiǎn)單附著在凝膠表面,一旦放入緩沖介質(zhì)中,由于凝膠內(nèi)外的藥物濃度差,藥物很容易從凝膠上脫離,處于自由擴(kuò)散狀態(tài)。同時(shí)藥物與凝膠高分子網(wǎng)絡(luò)之間因氫鍵和范德華力等作用進(jìn)入凝膠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)空格,在緩沖介質(zhì)中凝膠由外而內(nèi)不斷發(fā)生溶脹,藥物分子隨凝膠溶脹而不斷向外擴(kuò)散和溶解。對(duì)于C0(1),由于其表面孔徑較大,溶脹速率較快,后面的擴(kuò)散和溶解過(guò)程發(fā)生也較快,和前一階段的自由擴(kuò)散效應(yīng)累積,故而出現(xiàn)前12 h內(nèi)的“暴釋”。 在C2.5(1)和C10.0(1)中,藥物分子所受到的吸附力更大,不僅有氫鍵和范德華力等,還有凝膠內(nèi)部碳納米管管壁對(duì)藥物小分子的較強(qiáng)的吸附力,故而藥物分子的進(jìn)一步擴(kuò)散溶解不會(huì)很快地發(fā)生在自由擴(kuò)散階段初期,而是表現(xiàn)為在“暴釋”之后的一段較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)較平緩地增大,最后也恒定。

        (2) pH對(duì)藥物釋放性能的影響

        以C0(1)和C10.0(1)為例,考察了pH值對(duì)其藥物釋放性能的影響,結(jié)果如圖2所示。由圖2可見,pH值對(duì)C0(1)的藥物釋放速率影響大于C10.0(1),主要是因?yàn)閜H值對(duì)C0(1)的溶脹度以及溶脹速率的影響較大。酸性溶液中C0(1)迅速溶脹,藥物小分子快速?gòu)哪z網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)散。而C10.0(1)雖在酸性溶液中其溶脹度和溶脹速率都高于在它在pH值為7.4的緩沖溶液,但同時(shí)因CNT對(duì)藥物小分子有較強(qiáng)吸附力,使藥物分子因凝膠溶脹向溶液中擴(kuò)散的趨勢(shì)為作用相反的吸附力所緩解,導(dǎo)致其釋放效果對(duì)pH不太敏感。

        Time/h

        3 結(jié)論

        以甲磺酸帕珠沙星(1)為藥物,以殼聚糖修飾的多壁碳納米管(MWCNT-CS)/殼聚糖半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠(C)為載體,采用浸泡法合成了不同MWCNT-CS含量(0%, 2.5%, 10.0%)的三種載藥水凝膠[C0(1), C2.5(1)和C10.0(1)]。C0(1)的載藥量最大(126.7%), C10.0(1)的載藥量最小(87.4%)。

        藥物釋放速率及釋放量均隨載藥凝膠中MWCNT-CS含量的增加而減少。pH對(duì)C10.0(1)中藥物釋放速率影響較??;而對(duì)C0(1)藥物釋放速率影響較明顯。

        C0(1)期前期藥物明顯的“暴釋現(xiàn)象”;而C10.0(1)的釋藥速率則相對(duì)較平緩,其體外釋藥時(shí)間長(zhǎng)達(dá)一周,有較明顯的緩釋特性。MWCNT-CS的含量對(duì)凝膠載藥和釋藥均有影響,故可通過(guò)控制MWCNT-CS在(MWCNT-CS+CS)中的含量來(lái)制備相應(yīng)水凝膠,實(shí)現(xiàn)藥物緩釋、控釋。

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