席蕓蕓，唐　青，黃　英*，陶　朱，薛賽鳳，祝黔江

(1.貴州大學(xué) 西南藥用生物資源教育部工程研究中心，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學(xué) 貴州省大環(huán)化學(xué)及超分子化學(xué)重點實驗室，貴州 貴陽 550025)

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瓜環(huán)對抗癌藥物二甲苯磺酸拉帕替尼溶解度及溶出度的影響研究

席蕓蕓1,2，唐青1，黃英1,2*，陶朱2，薛賽鳳2，祝黔江2

(1.貴州大學(xué) 西南藥用生物資源教育部工程研究中心，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學(xué) 貴州省大環(huán)化學(xué)及超分子化學(xué)重點實驗室，貴州 貴陽 550025)

本文研究了七元瓜環(huán)(Q[7])，八元瓜環(huán)(Q[8])與抗癌藥物二甲苯磺酸拉帕替尼(LD)之間的主客體相互作用，以及瓜環(huán)對LD溶解度及溶出度的影響，研究結(jié)果表明：Q[7]，Q[8]兩種瓜環(huán)均可與LD形成穩(wěn)定的1∶1配合物。其作用平衡常數(shù)分別為：2.43×105L·mol-1，1.02×106L·mol-1兩種瓜環(huán)的加入對LD具有較好的增溶效果，且對LD的溶出度均有一定程度的改善，該實驗結(jié)果為瓜環(huán)促進難溶藥物溶解度提供了一定的理論依據(jù)。

瓜環(huán)；二甲苯磺酸拉帕替尼；溶解度；溶出度

二甲苯磺酸拉帕替尼(Lapatinib ditosylate，LD)是葛蘭素史克公司研發(fā)的一種新型小分子靶向雙重酪氨酸激酶抑制藥，是一種抗癌新藥，對于癌癥的治療具有重要作用，其作用機制是使乳腺癌癌細(xì)胞不能接收到生長所需的信號，從而達到抑制乳腺癌細(xì)胞的生長的目的，與抗癌藥物卡培他濱聯(lián)用于治療晚期或轉(zhuǎn)移性乳腺癌[1,2]。其在水中溶解度小，口服吸收不完全，血藥濃度4～6 h達峰值，藥物最常見的副作用為惡心、嘔吐、腹瀉等癥狀[3,4]。其水溶性都相對較小，這就在一定程度上影響了二甲苯磺酸拉帕替尼的應(yīng)用。

瓜環(huán)是一類由苷脲單元通過亞甲基橋聯(lián)起來的大環(huán)籠狀化合物，瓜環(huán)兩端口分別分布著與其結(jié)構(gòu)單元數(shù)相同的羰基氧原子，具有特殊的疏水性籠體和親水性端口結(jié)構(gòu)[5,6]。作為一種嶄新的藥物載體，藥物與瓜環(huán)作用后，能達到增強藥物溶解性、穩(wěn)定性及改善藥物毒性等功效[7-10]。本文研究了七，八元瓜環(huán)(Q[7]，Q[8])與抗癌藥物二甲苯磺酸拉帕替尼之間的超分子相互作用，考察最佳作用的溫度，pH范圍，計算包結(jié)配合物的作用比和穩(wěn)定常數(shù)，研究了Q[7,8]的存在對拉帕替尼的溶解性及溶出度的影響，為改善難溶性抗癌藥物的溶解度及生物利用度增加嶄新的藥物載體。主客體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　Q[7]，Q[8]及LD結(jié)構(gòu)圖

1　實驗部分

1.1主要試劑與儀器

Agilent 8453型紫外-可見分光光度計(Agilent, America)，Sarteorius-BS110S電子天平，pH S-3C型pH計。七，八元瓜環(huán)由實驗室按文獻制備[11]，二甲苯磺酸拉帕替尼(LD)購自南京奇可醫(yī)藥化工有限公司，為分析純，水為二次蒸餾水。

1.2紫外-可見吸收光譜的測定

LD配制成1×10-3mol/L的溶液，Q[7]配制成2×10-4mol/L的溶液，Q[8]配制成1×10-4mol/L的溶液備用。固定客體LD濃度為2.0×10-5mol/L，配制一系列不同pH值的待測液，固定波長為271 nm用紫外-可見吸收光譜法測定當(dāng)Q[7]，Q[8]與客體LD的物質(zhì)的量之比分別為1∶1時一系列不同pH值待測液的吸光度。

采用固定加入的客體LD濃度(2×10-5mol/L)，改變瓜環(huán)濃度的方法依照摩爾比法配制系列不同主客體物質(zhì)的量之比的溶液，放置30 min后分別測定各試液的紫外吸收強度。

1.3溫度對穩(wěn)定常數(shù)的影響及熱力學(xué)常數(shù)的測定

采用摩爾比法配制一系列不同物質(zhì)的量之比的主客體溶液，分別在25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃、65 ℃時，測定其溶液的紫外吸收光譜強度。

1.4溶解度影響的測定

1.4.1校正曲線的繪制

精密稱取一定質(zhì)量的LD配成1×10-3mol/L的溶液。分別精密量取0.1、0.2……0.5、0.6 mL 置于25 mL 的量瓶中, 用pH=6的緩沖溶液稀釋至刻度，在此pH條件下瓜環(huán)的加入對吸光度無影響。在最大吸收波長(271 nm)處測吸光度，以LD濃度(y)為縱坐標(biāo)，吸光度(x)為橫坐標(biāo)，繪制校正曲線。

1.4.2不同pH條件下二甲苯磺酸拉帕替尼的溶解度曲線

精確稱取一定量的LD分別置于8個容量瓶中，分別加入10 mL pH分別為1、2、3、…、7、8的溶液，超聲30 min，置于特定溫度25 ℃超聲2 d，經(jīng)0.45 μm 微孔濾膜過濾，濾液用水適當(dāng)稀釋后用紫外分光光度計測定其在最大波長處(271 nm)吸光度，計算藥物含量。

1.4.3瓜環(huán)對二對甲苯磺酸拉帕替尼的增溶

精確稱取一定量的二對甲苯磺酸拉帕替尼分別置于16支不同的試管中，分為2組。分別往每組試管中加入8 mg Q[7]、5 mg Q[8]，每組試管加入pH分別為1、2、3、…、7、8的水溶液10 mL，超聲30 min，將試管置于特定溫度25 ℃的水浴振蕩器中振蕩2 d，經(jīng)0.45 μm 微孔濾膜過濾，濾液用水適當(dāng)稀釋后用紫外分光光度計測定其在最大波長處(271 nm)吸光度，計算藥物含量。以pH為橫坐標(biāo)，藥物含量為縱坐標(biāo)，繪制溶解曲線。

1.5瓜環(huán)對拉帕替尼溶出度的影響

采用中國藥典2005版二部附錄溶出度測定法中的第三法小杯測定法，分別精確稱取一定量客體和瓜環(huán)與客體的包合物(CQ[7] or Q[8]∶CLD=1∶1)置于緩沖溶液中，轉(zhuǎn)速為50 rpm/min，溫度為37±0.5 ℃。定時取釋放液，同時向釋放體系補充相同體積的新鮮介質(zhì)，以維持釋放體系的體積不變。釋放液經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，適當(dāng)稀釋后測定其紫外吸收強度A，根據(jù)各自的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算藥物的含量。

2　結(jié)果與討論

2.1瓜環(huán)與二甲苯磺酸拉帕替尼超分子相互作用研究

與冠醚、環(huán)糊精、杯芳烴等大環(huán)化合物相比，瓜環(huán)因其具有疏水性空腔以及強極性端口的特殊結(jié)構(gòu)，在與有機客體分子，特別是與具有胺基等可以發(fā)生質(zhì)子化作用的客體分子相互作用時，除了空腔對客體的籠體包結(jié)作用外，瓜環(huán)端口與客體間的離子-偶極作用或氫鍵作用，使形成的主客體包結(jié)配合物表現(xiàn)出特殊的性質(zhì)，也即體系酸堿度對超分子體系的作用有著重要的影響。本文研究了體系酸堿度對瓜環(huán)與二對甲苯磺酸拉帕替尼超分子相互作用的影響，從實驗結(jié)果可知， LD與Q[7]，Q[8]均在pH 1.0～5.0之間可形成超分子配合物。

為進一步了解Q[7]，Q[8]與LD相互作用的情況，本文選用摩爾比法研究了Q[7]，Q[8]與LD在pH=2.5水溶液中的相互作用情況。

在LD溶液中逐漸增加Q[7]的濃度，體系的紫外-可見吸收光譜圖及A-CQ[7]/CLD曲線如圖2所示，在紫外吸收波長271 nm處，體系的紫外吸收強度隨著Q[7]濃度的增加而降低，表明Q[7]與LD形成主客體配合物。從A-CQ[7]/CLD變化曲線(圖2)可看出，當(dāng)主客體物質(zhì)的量之比為1∶1時，紫外吸收強度出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，且隨Q[7]濃度的增大吸收強度不再改變，提示主客體形成1∶1的配合物，平衡常數(shù)為：2.43×105L·mol-1。

圖2　LD與Q[7]相互作用的紫外-可見吸收光譜圖及A-CQ[7]/CLD曲線

對于空腔較大的Q[8]來說，在紫外吸收波長271 nm及313 nm處，體系的紫外吸收強度隨著Q[8]濃度的增加明顯降低，吸收峰有明顯的紅移現(xiàn)象，從313 nm紅移到了326 nm，并在λ=328 nm處有一等吸收點。在紫外吸收波長372 nm處隨Q[8]的加入吸收峰逐漸紅移至396 nm并且吸收強度逐漸增強(圖3)。當(dāng)主客體物質(zhì)的量之比為1∶1時，隨Q[8]濃度的增大吸收強度不再改變，表明Q[8]與LD形成1∶1主客體配合物，平衡常數(shù)為：1.02×106L·mol-1。

圖3　LD與Q[8]相互作用的紫外-可見吸收光譜圖及A-CQ[8]/CLD曲線

2.2溫度對穩(wěn)定常數(shù)的影響及熱力學(xué)常數(shù)的測定

利用摩爾比法分別測定Q[7]，Q[8]與LD作用體系在pH=2.5的紫外吸收強度隨溫度的變化曲線，可得到體系的穩(wěn)定常數(shù)K并列于表1。

根據(jù)Van’t Hoff方程, 以lnK為縱坐標(biāo)y，1/T為橫坐標(biāo)x，將lnK對1/T作圖, 可得直線方程(1)y=6.69+1.66x(LD-Q[7])，R=0.9980; (2)y=12.32+1.04x(LD-Q[8])，R=0.9910，由此計算出相應(yīng)的的熱力學(xué)參數(shù)(ΔH，ΔS，ΔG)。

表1　Q[7]，Q[8]與LD作用體系的平衡常數(shù)K及熱力學(xué)參數(shù)

從表1可看出，Q[7]及Q[8]與LD作用體系的ΔG小于零。說明Q[7]及Q[8]與LD之間的相互作用是自發(fā)進行的。Q[7]及Q[8]與LD相互作用過程的焓變?yōu)樨?fù)值，表明此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，這也就解釋了體系溫度升高，主客體作用的穩(wěn)定常數(shù)逐漸減小的實驗現(xiàn)象。Q[7]及Q[8]與LD相互作用過程熵變都大于零，有可能是由于瓜環(huán)釋放位于空腔內(nèi)水分子和成環(huán)形排布羥基去溶劑化綜合效應(yīng)的結(jié)果。

2.3瓜環(huán)對二甲苯磺酸拉帕替尼溶解度的影響

二甲苯磺酸拉帕替尼溶解度差，25 ℃時，其在水中溶解度為0.007 mg/mL，在0.1 mol/L HCl鹽酸中溶解度為0.001 mg/mL[12,13]。為考察瓜環(huán)的加入對LD溶解度的影響，在溫度25 ℃時，考察在不同pH條件下一定濃度的Q[7]與Q[8]對LD溶解性的影響(表2)。從表2數(shù)據(jù)中可以看出，在pH=1條件下，加入一定濃度的Q[7]，LD的溶解度可增加12.52倍，加入Q[8]可使LD溶解度提高13.85倍；當(dāng)體系酸度為pH 2～3范圍內(nèi)時，加入Q[7]，Q[8]對LD溶解度有一定影響，可使LD溶解度增加至5.69～7.79倍之間；在pH 4～5條件下，Q[7]，Q[8]對LD的增溶效果明顯增強，Q[7]可將LD溶解度提高至35倍左右，Q[8]可將LD溶解度提高至26倍左右；體系pH=6時，加入瓜環(huán)對LD溶解度的影響最大，Q[7]可將LD溶解度提高至46.73倍，Q[8]可將LD溶解度提高至35.41倍；當(dāng)pH=7時，Q[7]對LD可增溶至40.25倍，Q[8]對LD可增溶至28.23倍，其后，隨著pH的不斷增大，瓜環(huán)對LD的增溶效果逐漸較小，pH=8時，Q[7]對LD的增溶倍數(shù)降至36.34倍，Q[8]對LD的增溶倍數(shù)降至23.14倍。

從上述實驗結(jié)果可看出，在pH 1～8以內(nèi)，Q[7]，Q[8]的加入均對LD有一定的增溶效果，且增溶效果受pH的影響，在pH 1～3時加入瓜環(huán)對LD溶解度的影響較小，隨著pH的增加，在pH 4～8以內(nèi)，加入瓜環(huán)對提高LD溶解度具有良好效果，且當(dāng)pH 6～7時，瓜環(huán)對改善LD溶解度效果較好，該溶液環(huán)境接近生物應(yīng)用pH范圍(pH 6～8)，因此，該實驗結(jié)果可為改善難溶性抗癌藥物的溶解度，為瓜環(huán)作為難溶藥物載體提供實驗依據(jù)。

表2　Q[7,8]對LD的增溶效應(yīng)

2.4瓜環(huán)對二甲苯磺酸拉帕替尼溶出度的影響

根據(jù)上述研究結(jié)果，本論文還考察了LD、LD與Q[7,8]的包合物的溶出度情況，繪制Time(min)-LD累積溶出度(%)曲線，見圖4。實驗結(jié)果顯示：LD在pH 6～7的緩沖溶液環(huán)境中溶出度很差；而對于LD與Q[7]包合物來說，在相同的介質(zhì)中，溶出度較單純藥物得到一定改善，從第2 min開始到第120 min其溶出度逐漸提高，第2 min時累計溶出度為3.51%，第40 min時累計溶出度提高至5.06%，然后隨時間的變化溶出度不再有明顯變化；對于LD與Q[8]包合物來說，其溶出度較單純藥品也有所改善，第2 min時累計溶出度為4.58%，第70 min時累計溶出度提高至5.19%，然后隨時間的變化溶出度不再有明顯變化。由此可以看出，Q[7]，Q[8]對LD的溶出度均有一定的改善。

(A)LD；(B)LD@Q[7]；(C) LD@Q[8]圖4　LD和Q[7，8]與LD的包合物累計溶出度曲線

3　結(jié)論

利用紫外-可見吸收光譜法考察了瓜環(huán)與抗癌藥物拉帕替尼之間的主客體相互作用，實驗結(jié)果表明：LD與Q[7]，Q[8]均在pH 1.0～5.0之間可形成主客體形成1∶1的配合物，主客體相互作用受體系溫度的影響，隨著體系溫度的升高，主客體作用的穩(wěn)定常數(shù)逐漸減小，在pH 4～8范圍內(nèi)，瓜環(huán)的加入對LD具有良好的增溶效果，且當(dāng)pH 6～7時，瓜環(huán)對LD的增溶效果最好，兩種瓜環(huán)對LD的溶出度均有一定程度的改善，該實驗結(jié)果可為改善難溶性抗癌藥物的溶解度提供實驗及理論依據(jù)。

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(責(zé)任編輯：曾晶)

Encapsulation of Anti-cancer Drug Lapatinib Ditosylate by cucurbit[n]urils: Effects on their solubility and Dissolution Rate

XI Yunyun1,2, QING Tang1, HUANG Ying1,2*, TAO Zhu2, XUE Saifeng2, ZHU Qianjiang2

(1. The Engineering and Research Center for Southwest Bio-Pharmaceutical Resources of Education Ministry of China,Guizhou University, Guiyang 550025, China; 2. Key Laboratory of Macrocyclic and Supramolecular Chemistry of Guizhou Province, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

The interaction of cucurbit[7，8]urils(Q[7，8]) with anti-cancer drug lapatinib ditosylate(LD) was studied and the effects of cucurbit[7，8]urils on solubility and dissolution rate of lapatinib ditosylate were also investigated. The results show that inclusion complex between Q[7，8] and LD informed at molar ratios of 1:1. The formation constant were 2.43×105 L·mol-1 and 1.02×106 L·mol-1 for the Q[7]-LD and Q[8]-LD complex, respectively. Our results indicate that the complexation of lapatinib ditosylate with Q[7，8] could enhance the solubility and dissolution rate of drug in aqueous solution.

cucurbit[n]uril; lapatinib ditosylate; solubility; dissolution rate

1000-5269(2016)02-0035-05

10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2016.02.09

2016-01-15

國家自然科學(xué)基金(21562015)；貴州省科學(xué)技術(shù)基金項目(黔科合JZ字[2014]2005號)

席蕓蕓(1990-)，女，在讀碩士，研究方向：藥物分析，Email:871875176@qq.com.

黃英，Email：yinghung128@163.com.

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