李運(yùn)濤， 郭 寧， 沈 文

(1.陜西科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院， 陜西 西安 710021； 2.陜西科技大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院， 陜西 西安 710021)

0 引言

阿維菌素是一種微生物源農(nóng)藥，是廣譜的殺蟲、殺螨、殺線蟲劑.在農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、畜牧業(yè)領(lǐng)域均有應(yīng)用，被稱為“三位一體”的藥物[1].對(duì)環(huán)境無(wú)污染，在生物體內(nèi)無(wú)積累作用[2].天然阿維菌素由鏈霉菌中的灰色鏈霉菌發(fā)酵產(chǎn)生，含有8個(gè)結(jié)構(gòu)類似的成分，其中主要的殺蟲成分為B1a和B1b，是一種十六元大環(huán)內(nèi)脂雙糖類化合物[3].

阿維菌素見光易分解[4]、水溶性差[5]，這導(dǎo)致了阿維菌素施藥量增大、藥效降低，限制了其作為農(nóng)藥制劑的實(shí)際應(yīng)用.因此，在阿維菌素劑型加工中，應(yīng)考慮添加防紫外線劑和增溶劑.目前已有許多阿維菌素微膠囊制備的研究[6-8]，但其制備過(guò)程需用到大量有毒的有機(jī)溶劑，且成本高昂.因?yàn)棣?環(huán)糊精可包合客體分子，而外側(cè)具有親水性羥基的β-環(huán)糊精，有提高客體分子水溶性的作用；另外，客體分子進(jìn)入β-環(huán)糊精空腔，就像進(jìn)入一個(gè)保護(hù)腔，客體分子必會(huì)受到保護(hù)[9,10].所以，本文嘗試用β-環(huán)糊精包合阿維菌素，制備阿維菌素-β-環(huán)糊精包合物，得到新型阿維菌素藥劑中間體，為探索阿維菌素新劑型提供途徑，亦會(huì)為現(xiàn)有阿維菌素農(nóng)藥劑型的改造和新劑型的開發(fā)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器

阿維菌素標(biāo)準(zhǔn)品，上海市農(nóng)藥研究所；阿維菌素原藥，江蘇豐源生物工程有限公司；β-環(huán)糊精，咸陽(yáng)西秦生物科技有限公司；其它試劑均為市售.

高效液相色譜儀，1525-2487型，美國(guó)Waters公司；差示掃描量熱儀，DSC-Q2000型，美國(guó)TA公司.

1.2 檢測(cè)包合率的方法[11,12]

色譜條件：Diamonsil?C185μm 250×4.6 mm色譜柱，流動(dòng)相體積流量配比為甲醇∶水=90∶10，檢測(cè)波長(zhǎng)設(shè)定245 nm.

配制濃度為0～400μg·mL-1的阿維菌素-甲醇溶液，然后依次進(jìn)樣并記錄峰面積.以峰面積響應(yīng)值y(mV·s-1)為縱坐標(biāo)，以阿維菌素濃度x(μg·mL-1)為橫坐標(biāo).其回歸方程：y=0.051 0x-0.036 5，r=0.999 8.

準(zhǔn)確稱取成品的千分之一，在10 mL棕色容量瓶中用甲醇定容，即得待測(cè)液.進(jìn)樣并記錄峰面積.把峰面積帶入回歸方程，即得待測(cè)液中游離阿維菌素的濃度C (μg·mL-1).

(1)

其中m(g)為阿維菌素投料量.

(2)

1.3 包合方法[13]

阿維菌素的精制：稱取9.6 g阿維菌素，加入80 mL乙醇，加熱沸騰后立即抽濾.4 ℃下冷藏濾液，析出并干燥晶體，產(chǎn)率78.4%.

分別稱取10 gβ-環(huán)糊精、0.5 g阿維菌素各3份，用水?dāng)嚢璺?、超聲法和研磨法制備包合物，測(cè)定其包合率.

荔枝 性溫、味甘、酸，具有補(bǔ)脾益肝、生津止渴、解毒止瀉等功效。荔枝可改善人的肝腎功能，加速人體內(nèi)毒素的排出，有促進(jìn)人體細(xì)胞的生成以及保持皮膚細(xì)嫩等作用。

1.3.1 水?dāng)嚢璺?/p>

量取25 mL蒸餾水溶解β-環(huán)糊精；把阿維菌素用少量丙酮溶解.二者在50 ℃下進(jìn)行避光包合.倒出反應(yīng)液，用10.0 mL蒸餾水分兩次洗滌反應(yīng)釜，合并洗液入反應(yīng)液.塑封反應(yīng)液，4 ℃下冷藏.抽濾并真空干燥濾餅，即得產(chǎn)品.

1.3.2 超聲法

量取25 mL蒸餾水溶解β-環(huán)糊精，制得β-環(huán)糊精水溶液；超聲的同時(shí)逐滴緩慢滴加阿維菌素的丙酮溶液.室溫下超聲1 h.塑封反應(yīng)液，4 ℃下冷藏.抽濾反應(yīng)液，40 ℃下真空干燥濾餅，即得產(chǎn)品.

1.3.3 研磨法

向β-環(huán)糊精中加入2～5倍質(zhì)量的蒸餾水，再加入阿維菌素，充分研磨1 h.40 ℃下真空干燥反應(yīng)物，即得產(chǎn)品.

1.4 包合物的制備及工藝優(yōu)化

根據(jù)資料[14,15]，包合溫度、包合時(shí)間對(duì)包合效果的影響明顯，因此選擇這兩個(gè)因素，用水?dāng)嚢璺ㄟM(jìn)行工藝篩選試驗(yàn)，探究其對(duì)包合效果的影響.

1.4.2 正交試驗(yàn)

用水?dāng)嚢璺ㄖ苽浒⒕S菌素-β-環(huán)糊精包合物，經(jīng)過(guò)工藝篩選試驗(yàn)，選擇因素水平.用L9(33)正交表設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，優(yōu)化工藝條件.

1.5 包合物的表征

采用差示掃描量熱儀對(duì)阿維菌素、β-環(huán)糊精物理混合物和阿維菌素-β-環(huán)糊精包合物進(jìn)行分析，測(cè)試條件為：水冷，氮?dú)獗Ｗo(hù)，溫度范圍20 ℃～275 ℃.

2 結(jié)果與討論

2.1 包合方法的確定

由表1可知，水?dāng)嚢璺ǖ陌下首罡?所以該研究用水?dāng)嚢璺ㄟM(jìn)行.

表1 各包合方法下的包合率

2.2 包合物的制備及工藝優(yōu)化

2.2.1 工藝篩選試驗(yàn)結(jié)果分析

(1)包合溫度的影響.包合溫度為30 ℃～80 ℃,在包合時(shí)間9 h、投料質(zhì)量比10∶0.5的條件下進(jìn)行包合.由圖1可知，當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，反應(yīng)物分子的能量低，不利于包合過(guò)程的發(fā)生；由于主客體分子間主要由范德華力、疏水力、庫(kù)侖力、氫鍵等分子間力結(jié)合，溫度過(guò)高會(huì)使分子運(yùn)動(dòng)加快，從而降低包合物的穩(wěn)定性.實(shí)驗(yàn)證明，35 ℃～45 ℃之間包合率較高.

圖1 包合溫度對(duì)包合率的影響

(2)包合時(shí)間的影響.包合時(shí)間為3～11 h，在包合溫度50 ℃、投料質(zhì)量比10∶0.5的條件下進(jìn)行包合.β-環(huán)糊精與客體分子在水溶液中的包合是一個(gè)平衡過(guò)程，包合反應(yīng)有一個(gè)最大限度.由圖2可知， 6～10 h包合反應(yīng)已達(dá)最大限度.

圖2 包合時(shí)間對(duì)包合效果的影響

2.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)過(guò)工藝篩選實(shí)驗(yàn)，確定正交試驗(yàn)因素(包合溫度、包合時(shí)間和主客分子投料質(zhì)量比)的水平(如表2所示)：

表2 因素水平

按正交試驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并用高效液相色譜法測(cè)定包合率.結(jié)果如表3所示.

正交試驗(yàn)結(jié)果顯示：各因素影響包合率的主次順序是A>B>C，最佳組合因素是A1B2C2；因此最佳包合工藝為A1B2C2，即包合溫度為35 ℃，包合時(shí)間為8 h，主客分子投料質(zhì)量比為10∶1.0.

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

在最佳條件下，按1.3.1的方法制備阿維菌素-β-環(huán)糊精包合物，按1.2的方法檢測(cè)包合率為43.8%，收率為80.4%.

2.3 包合物的表征

由圖3可知，阿維菌素、β-環(huán)糊精物理混合物(混合質(zhì)量比為10∶0.5)的吸熱峰出現(xiàn)溫度為109 ℃，阿維菌素-β-環(huán)糊精包合物的吸熱峰出現(xiàn)溫度為133 ℃.對(duì)比兩者，說(shuō)明包合物不是單純的物理共混，可能有新物相生成.

圖3 物理混合物和包合物的DSC曲線

3 結(jié)束語(yǔ)

本研究用DSC驗(yàn)證了包合物的生成.用高效液相色譜法檢測(cè)了包合率.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，β-環(huán)糊精在水中包合阿維菌素，包合溫度過(guò)高、包合時(shí)間太長(zhǎng)反而使包合率下降.通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝，確定最佳工藝條件為：包合溫度35 ℃、包合時(shí)間8 h、主客分子投料質(zhì)量比10∶1.0.在此工藝條件下，包合率和收率分別為43.8%和80.4%.

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