郭立華，陳野，李秀明，于翠柳

（天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457）

微膠囊技術是指利用天然或合成高分子材料，將分散的固體、液體、甚至是氣體、物質包裹起來，形成具有半透性或密封囊膜的微小粒子的技術[1]。微膠囊技術在食品、醫(yī)藥工業(yè)中的應用是很廣泛的，尤其是用于制備具有緩釋性能的藥物[2-3]。利用微膠囊技術包裹藥物，延長藥物的釋放時間，保持良好的藥效已經(jīng)得到了廣泛應用。微膠囊由壁材和芯材組成，緩釋性能取決于壁材的種類以及微膠囊的制備方法。目前用于微膠囊壁材的天然高分子材料主要包括（1）碳水化合物；（2）蛋白質類；（3）蠟與脂類物質等[4－7]。玉米醇溶蛋白（zein）是從玉米蛋白粉中提取出來的一種易溶于60%～90%乙醇，不溶于水的一種蛋白質。Zein中含有較多的含硫氨基酸，分子間以二硫鍵、疏水鍵相連，因此，Zein具有良好的疏水性和成膜性[8－11]。目前應用Zein的研究主要集中在開發(fā)生物可降解材料方面，如開發(fā)玉米醇溶蛋白膜，也有將其用于藥物緩釋劑的研究，多是采用壓片法制備的片劑，研究其緩釋性質[12－14]，但將Zein用于制作微膠囊方面的研究甚少。

5－氟尿嘧啶（5－Fluorouracil，5－Fu）能抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶，阻斷脫氧嘧啶核苷酸轉換成胸腺嘧啶核苷酸，干擾DNA合成，起到抗癌作用，又能以偽代謝物摻入RNA中，從而抑制腫瘤細胞的增殖。在臨床上常用于乳腺癌等各種癌癥，是應用很廣泛的抗腫瘤藥物，但是5－Fu的半衰期很短10 min～20 min，需頻繁給藥，造成的副作用較多。因此急需一種能延長藥物在體內的存留時間，減少由于頻繁給藥造成的副作用的緩釋材料。目前有關于制備5－Fu微球的一些報道，所用壁材多集中在明膠，殼聚糖，聚乳酸，但都存在包埋率或載藥量低等問題[15－18]。

本研究以玉米醇溶蛋白為壁材，5－氟尿嘧啶為芯材，采用噴霧干燥法和涂膜粉碎法制備Zein微膠囊，研究制備工藝，并探討其在人工胃液和人工腸液中的緩釋性質。

1 材料與方法

1.1 材料

玉米醇溶蛋白（Zein）：高郵市日星藥用輔料有限公司；5－氟尿嘧啶（純度98%）：上海璞光實業(yè)有限公司；甘油（分析純）、磷酸二氫鉀（分析純）、HCL（分析純）：天津市北方天醫(yī)化學試劑廠；無水乙醇（分析純）：天津市北聯(lián)精細化學品開發(fā)有限公司。

1.2 主要儀器與設備

SD －1000 噴 霧 干 燥 器 ：Tokyo Rikakikai，Japan；FW80型高速萬能粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；756PC紫外可見分光光度計：天津市普瑞斯儀器有限公司；HH數(shù)顯恒溫水浴鍋：金壇市金城國勝實驗儀器廠；RS－232精密電子天平：丹納赫西特傳感工業(yè)控制有限公司；SU1510電子掃描顯微鏡：Hitachi High－Technologies Corporation，Japan。

1.3 Zein微膠囊的制備

1.3.1 噴霧干燥法制備Zein微膠囊

將玉米醇溶蛋白溶于80%乙醇溶液，加入5－氟尿嘧啶，水浴加熱使玉米醇溶蛋白和5－氟尿嘧啶充分混合。將此混合液置于SD－1000噴霧干燥器的磁力攪拌器上，在不斷攪拌的情況下，進行噴霧干燥。進料速度為200 mL/h，進口溫度為150℃。

1.3.2 涂膜粉碎法制備Zein微膠囊

將玉米醇溶蛋白溶于80%乙醇溶液，加入5－氟尿嘧啶，水浴加熱使玉米醇溶蛋白和5－氟尿嘧啶充分混合。待此混合液冷卻至室溫后，慢慢倒在塑料膠片上，使Zein和5－Fu的混合液在塑料板上形成一層均勻的液膜。在室溫下晾干，直到液體全部蒸發(fā)，形成Zein的膜。用粉碎機將膜粉碎，并用80目的分樣篩進行篩分。

1.4 Zein微膠囊的形態(tài)和粒徑分析

將樣品用雙面導電膠固定在樣品臺上，采用離子濺射方法鍍金，鍍金的條件為15 kV、15 mA、1.5 min。然后將樣品置于SU1510掃描電子顯微鏡（15 kV）下觀察其顯微結構。

1.5 Zein微膠囊的載藥量和包埋率

取10 mg樣品，溶于200 mL 60%的乙醇溶液中，當混合液體積蒸發(fā)至剩余80 mL時，過濾，取澄清濾液，用蒸餾水稀釋10倍后，用紫外分光光度計在266nm處測定，由標準曲線得到5－Fu的含量，計算Zein微膠囊的載藥量和包埋率：

1.6 Zein微膠囊的體外緩釋性能

1.6.1 人工胃液條件下的緩釋性能

取10 mg樣品，加入100 mL 0.1 mol/L HCL攪拌，保持恒溫（37±0.5）℃。從樣品加入開始計時，分別在0.5、1、2、3、4、5 h 取緩釋液 1 mL，用新鮮的緩釋液稀釋10倍后，在266 nm處測定釋放的5－Fu。每次取樣后，補加等量的新鮮人工胃液。

1.6.2 人工腸液條件下的緩釋性能

取10 mg樣品，加入100 mL pH7.4磷酸二氫鉀緩沖液，保持恒溫（37±0.5）℃。從樣品加入開始計時，分別在 0.5、1、2、3、4、5 h 取緩釋液 1 mL，用新鮮的緩釋液稀釋10倍，在266 nm處測定釋放的5－Fu。每次取樣后，補加等量的新鮮人工腸液。

2 結果與討論

2.1 Zein微膠囊的SEM圖

圖1 Zein微膠囊SEM圖Fig.1 Scanning electron micrographs of zein microcapsules

從圖1中可以看出純Zein呈現(xiàn)出不規(guī)則的，棱角較多的片狀形態(tài)。涂膜粉碎法制備的Zein微膠囊，呈現(xiàn)出不規(guī)則的塊狀顆粒，顆粒較大，粒徑分布在100 μm～180 μm 左右，因為在將膜粉碎后，用 80 目的篩網(wǎng)進行了篩分，根據(jù)泰勒制進行換算，80目篩孔的孔徑為180 μm。噴霧干燥法制備的Zein微膠囊，呈現(xiàn)出規(guī)則的，圓滑的球形顆粒，且分散均勻，沒有聚集現(xiàn)象，粒徑的大小也比較均勻，分布在7 μm～13 μm。

2.2 不同制備方法對微膠囊的影響

由微膠囊的包埋率及載藥量公式可以計算得到表1的兩種不同方法制備的Zein微膠囊的包埋率及載藥量。從表1中可以看出，涂膜粉碎法制備的微膠囊的包埋率和載藥量均大于噴霧干燥法。在涂膜粉碎法制備過程中，溶劑蒸發(fā)較慢，蛋白分子之間形成的空隙會比噴霧干燥快速蒸發(fā)過程中形成的空隙大，所以涂膜粉碎法包埋的5-Fu量較噴霧干燥法多。有學者研究，加入20%的甘油具有較好的增塑效果[19]，所以實驗中加入的甘油量為玉米醇溶蛋白質量的20%。從表1中可以看出，甘油加入后使得包埋率和載藥量均下降，這是由于甘油的加入使蛋白分子間的β鍵結合的更加緊密，蛋白分子聚集也更加緊，微膠囊粒徑變小，所以不能包裹較多的5-Fu。這與Narpinder Singh[20]等研究的Zein膜類似，在Zein膜中加入甘油，經(jīng)紅外光譜檢測發(fā)現(xiàn)分子間的β鍵結合的更加緊密。

表1 不同制備方法對包埋率和載藥量的影響Table 1 The effect of different preparation on the encapsulation efficiency and drug loading

2.3 溫度對微膠囊的影響

圖2 不同溫度對包埋率的影響Fig.2 The effect of different temperature on encapsulation efficiency

從圖2中可以看出，隨著溫度的升高包埋率也隨著升高，載藥量的變化趨勢也是隨著溫度的升高而升高。隨著溫度的升高，蛋白變性加劇，芯材與壁材混合的更加均勻，包埋的5-Fu量較多。低溫下芯材溶解不徹底，蛋白變性不顯著，因此包埋率較低。同時溫度也不能過高，玉米醇溶蛋白是以乙醇做溶劑的，溫度過高，溶劑蒸發(fā)較快，會使壁材粘連在燒杯壁上，造成損失。

2.4 Zein微膠囊的緩釋性能

2.4.1 不同制備方法對Zein微膠囊緩釋的影響

圖3 不同方法制備的Zein微膠囊的釋藥性Fig.3 The release of different zein microcapsules

從圖3可以看出被Zein包裹的5－Fu緩釋效果明顯。涂膜粉碎法制備的Zein微膠囊的累積釋藥量略低于于噴霧干燥法。當緩釋時間持續(xù)到12 h時，其累積釋藥量達到最大分別為97.4%和98.9%。由于噴霧干燥過程中，溶劑蒸發(fā)較快，形成的球形微膠囊的壁的厚度比涂膜粉碎法制備的壁薄，所以，噴霧干燥法制備的微膠囊的緩釋效果低于涂膜粉碎法制備的微膠囊。

2.4.2 不同的緩釋液對Zein微膠囊釋藥性的影響

圖4 不同緩釋液對Zein微膠囊釋藥性的影響Fig.4 The release of zein microcapsules in different release liquid

從圖4可以看出，Zein微膠囊在人工胃液中的累積釋藥量高于在人工腸液中的釋藥量。當緩釋時間持續(xù)到12 h時，5－Fu在人工胃液和人工腸液中的釋放量為分別為97.4%和96.9%。由于玉米醇溶蛋白不溶于水，可溶于60%～95%的乙醇溶液，還可以溶于強堿（pH＞11）、醋酸等有機溶劑，所以，相對于pH7.4的人工腸液，0.1 mol/L的人工胃液的環(huán)境會更易于Zein微膠囊壁的溶解破裂，藥品更易釋放出來。

3 結論

以Zein為壁材，用涂膜粉碎法制作微膠囊是一種既簡便又經(jīng)濟的方法。涂膜粉碎法制備的微膠囊包埋率和載藥量，分別為84.8%和31.8%，緩釋效果明顯。因此Zein可以應用于制備其它水溶性藥物的微膠囊，延長藥物在體內的存留時間，減少因頻繁給藥造成的副作用。

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