時(shí)念秋，張 鴻，張 勇，馮 波，李正強(qiáng)，齊憲榮

(1. 吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林省 吉林市 132013； 2. 吉林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 長(zhǎng)春 130012； 3. 北京大學(xué)藥學(xué)院， 北京 100191)

?

·技術(shù)方法·

不同工藝制備BCSⅡ類(lèi)藥物固體分散體的性質(zhì)

時(shí)念秋1,2△，張 鴻1，張 勇2，馮 波1，李正強(qiáng)2，齊憲榮3△

(1. 吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林省 吉林市 132013； 2. 吉林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 長(zhǎng)春 130012； 3. 北京大學(xué)藥學(xué)院， 北京 100191)

目的：制備生物藥劑學(xué)分類(lèi)系統(tǒng)Ⅱ(Biopharmaceutics Classification SystemⅡ, BCS Ⅱ)類(lèi)藥物非洛地平固體分散體，并比較各非洛地平固體分散體的性質(zhì)。方法： 主要通過(guò)噴霧干燥法、微波淬冷法、冷凍干燥法和共沉淀法制備非洛地平/共聚維酮固體分散體，利用掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)、差式掃描量熱(differential scanning calorimetry，DSC)和粉末X射線(X-ray diffraction，XRD)對(duì)所得固體分散體進(jìn)行內(nèi)在無(wú)定型性質(zhì)分析，通過(guò)溶出實(shí)驗(yàn)來(lái)研究各工藝所得非洛地平固體分散體改善藥物難溶性質(zhì)的特征，通過(guò)超飽和實(shí)驗(yàn)研究聚合物對(duì)超飽和藥物的結(jié)晶抑制效應(yīng)。結(jié)果： 噴霧干燥法、微波淬冷法及共沉淀法所得固體分散體內(nèi)部藥物以無(wú)定型形式存在，冷凍干燥法所得固體分散體內(nèi)部藥物以微晶形式存在。微波淬冷法比其他方法更能顯著地改善難溶性藥物非洛地平的溶出(P<0.05)，60 min后溶出達(dá)到4.65 mg/L。共聚維酮能延緩或抑制超飽和非洛地平的結(jié)晶，在預(yù)溶最大量共聚維酮的溶液中，超飽和非洛地平在240 min時(shí)的結(jié)晶速率最小，為0.19 mg/(L·min)。結(jié)論：闡明了不同工藝所制得固體分散體的內(nèi)在性質(zhì)，為難溶性藥物固體分散體的實(shí)際生產(chǎn)工藝選擇提供參考。

非洛地平；藥物制備；溶解度；固體分散體

生物藥劑學(xué)分類(lèi)系統(tǒng)(biopharmaceutics classification system, BCS)由Amidon等[1]在1995年首次提出，主要強(qiáng)調(diào)藥物的溶解性和腸道滲透性對(duì)于藥物口服吸收生物利用度的重要性。目前，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局和世界衛(wèi)生組織等都已廣泛接受了這種分類(lèi)概念。根據(jù)藥物的水溶性和腸道滲透性將藥物分為4類(lèi)：BCS Ⅰ類(lèi)為水易溶性和腸道高滲透性藥物，這類(lèi)藥物有較高的生物利用度；BCSⅡ類(lèi)為水難溶性和腸道高滲透性藥物，此類(lèi)藥物只需要增加溶出或溶解度即可提高生物利用度；BCS Ⅲ類(lèi)為水易溶性和腸道低滲透性，此類(lèi)藥物需要增強(qiáng)藥物的跨膜性；BCS Ⅵ類(lèi)為水難溶性和腸道低滲透性藥物，這類(lèi)藥物是制藥領(lǐng)域的瓶頸區(qū)域，雙重的挑戰(zhàn)限制了它的商品化應(yīng)用。BCSⅡ類(lèi)藥物是藥物制劑研發(fā)重點(diǎn)關(guān)注的藥物分類(lèi)領(lǐng)域，其水溶性較差，有很多臨床上的吸收及生物利用度障礙，并可能在蓄積部位產(chǎn)生高的局部濃度，可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的毒副作用[2]。BCSⅡ類(lèi)藥物在到達(dá)靶部位起效前由于沒(méi)來(lái)得及全部溶解吸收進(jìn)入體循環(huán)而被排出體外。估計(jì)有20%～40%的現(xiàn)有藥物或新發(fā)現(xiàn)的活性藥物分子具有低的水溶性，存在著溶出或溶解度問(wèn)題。采用合適的制劑策略來(lái)增加BCSⅡ類(lèi)藥物的溶解度，并增強(qiáng)其吸收及生物利用度顯得尤為重要[3]。

BCSⅡ類(lèi)藥物的增溶有許多方法，包括微粉化技術(shù)、固體分散體技術(shù)、包合技術(shù)、微粒或納米載體等[4]，固體分散體技術(shù)作為經(jīng)典的制劑技術(shù)已經(jīng)用于很多商業(yè)化的固體制劑的制備過(guò)程。藥物在固體分散體中往往以無(wú)定型、微晶等形式存在，基質(zhì)或載體不但可以增加難溶性藥物的溶出或溶解度，而且還可作為藥物結(jié)晶的抑制劑來(lái)穩(wěn)定處于高能態(tài)的無(wú)定型藥物的存在[5]。本課題組前期對(duì)無(wú)定型類(lèi)聚合物和準(zhǔn)結(jié)晶性聚合物改善固體分散體中難溶性藥物的溶出及抑制藥物結(jié)晶進(jìn)行過(guò)對(duì)比研究[6]，并進(jìn)一步分析了不同聚合物穩(wěn)定超飽和系統(tǒng)的規(guī)律和特征[7]，研究結(jié)果也表明，無(wú)定型聚合物在改善難溶性藥物溶出方面效果更強(qiáng)，纖維素類(lèi)聚合物具有更加顯著的抑制藥物結(jié)晶的效應(yīng)。

在固體分散體的制備中有很多新方法和策略不斷出現(xiàn)，如熱熔擠出法、噴霧干燥法、超臨界流體技術(shù)、微波淬冷法、冷凍干燥法、電紡絲技術(shù)等。與常規(guī)的技術(shù)如熔融法和共沉淀法相比，這些技術(shù)具有很強(qiáng)的新穎性，但也存在著工藝過(guò)程長(zhǎng)、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)[8-10]，然而對(duì)同種藥物，以不同工藝所得的固體分散體中藥物以何種方式存在，藥物與載體間作用力如何、藥物的溶出加強(qiáng)效應(yīng)如何等關(guān)鍵問(wèn)題仍未完全闡明，這造成了對(duì)BCSⅡ類(lèi)藥物固體分散體的實(shí)際制備工藝選擇上的認(rèn)識(shí)不足。非洛地平是屬于BCSⅡ類(lèi)的一種模型藥物[11]，主要用于治療高血壓。本課題以非洛地平作為模型BCSⅡ類(lèi)藥物，采用無(wú)定型聚合物共聚維酮(PVPVA64)為載體(圖1)，利用多種熱門(mén)技術(shù)(如噴霧干燥技術(shù)、微波淬冷技術(shù)、冷凍干燥技術(shù))和常規(guī)技術(shù)(共沉淀技術(shù))制備非洛地平固體分散體，進(jìn)一步對(duì)各工藝所得固體分散體的內(nèi)部微觀形態(tài)、無(wú)定型狀態(tài)、熱行為、分子間相互作用、溶出加強(qiáng)效應(yīng)及聚合物抑晶效應(yīng)進(jìn)行分析，為某些BCSⅡ類(lèi)藥物固體分散體的實(shí)際制備工藝選擇提供參考。

圖1 非洛地平(A)和共聚維酮(B)的分子結(jié)構(gòu)式

Figure 1 Molecular structure of felodipine (A) and copovidone (B) in this research

1 資料與方法

1.1 資料

1.1.1 儀器

CPA225D型電子天平購(gòu)自德國(guó)Sartorius公司，UV-1800紫外分析儀購(gòu)自日本島津公司，ZRS-8G智能溶出試驗(yàn)儀購(gòu)自天津天大天發(fā)公司，Scientz-12SN型冷凍干燥機(jī)購(gòu)自寧波新芝生物科技有限公司，IKA RCT基本型數(shù)顯加熱磁力攪拌器購(gòu)自德國(guó)IKA公司，BUCHI B290型噴霧干燥儀購(gòu)自瑞士步琪公司；P70F23P-G5(SO) 型 Glanze微波爐購(gòu)自廣東格蘭仕公司，RE52CS型旋蒸蒸發(fā)器及B-220型恒溫水浴鍋購(gòu)自上海亞榮生化儀器廠，SHZ-Ⅲ型循環(huán)水式真空泵購(gòu)自南京科爾儀器設(shè)備有限公司，PHS-3BW型pH計(jì)購(gòu)自上海理達(dá)儀器廠，YDS-10液氮罐購(gòu)自四川樂(lè)山東亞公司，DZF-6050真空干燥器購(gòu)自南京科爾儀器有限公司，THZ-D臺(tái)式恒溫振蕩器購(gòu)自江蘇太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠，NICOLEP6700紅外光譜儀購(gòu)自美國(guó)賽默飛世爾公司，JSM-6490LV掃描電子顯微鏡購(gòu)自日本電子公司，SDP-Q600差示掃描量熱儀購(gòu)自美國(guó)PA公司，D8X射線粉末衍射購(gòu)自德國(guó)布魯克公司。

1.1.2 試藥

非洛地平購(gòu)自湖北康寶泰醫(yī)藥公司，共聚維酮購(gòu)自德國(guó)BASF公司，無(wú)水乙醇購(gòu)自天津市永大化學(xué)試劑有限公司，無(wú)水甲醇(分析純)購(gòu)自天津大茂化學(xué)試劑廠，十二烷基硫酸鈉購(gòu)自德國(guó)BASF公司，其他試劑均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 不同工藝制備非洛地平固體分散體

1.2.1.1 噴霧干燥法 將非洛地平和共聚維酮按質(zhì)量比1 ∶3 進(jìn)行配比，溶于甲醇中,使用噴霧干燥儀進(jìn)行固體分散體的制備,噴霧干燥儀儀器參數(shù)的設(shè)定為進(jìn)口溫度100 °C，出口溫度60 °C，抽氣力度100 %(40 m3/h)， 氮?dú)饬魉?00 L/h，進(jìn)料速度15%(5 mL/min)， 冷凝溫度-20 °C，所得產(chǎn)品過(guò)80～120目篩，轉(zhuǎn)移至干燥器內(nèi)密封備用。

1.2.1.2 微波-淬冷法 按質(zhì)量比1 ∶3比例精密稱(chēng)量非洛地平和共聚維酮，裝入自封袋內(nèi)搖勻5 min，加入坩堝中(藥量厚度50 mm左右)，放入微波爐，微波中火(功率700 W)10 min，趁熱取出，快速用液氮(-196 °C)淬冷使其固化，放入真空干燥器內(nèi)，真空干燥24 h，烘箱內(nèi)烘干使其粉末化。取出并研細(xì)，過(guò)80～120目篩，轉(zhuǎn)移至干燥器內(nèi)避光密封備用。

1.2.1.3 冷凍干燥法 精密稱(chēng)量共聚維酮，置于燒杯中，加入100 mL蒸餾水，攪拌至其完全溶解。精密稱(chēng)量非洛地平加入至共聚維酮水溶液中，攪拌均勻，邊攪拌邊將非洛地平/共聚維酮(1 ∶3)混合溶液均勻轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)皿中，液面層約50 mm，保鮮膜封口，錫箔紙包裹避光，用針頭扎出密集細(xì)小的小孔，放入冷凍干燥器中，冷凍24 h，抽干48 h，取出，混勻研細(xì)，過(guò)80～120目篩，轉(zhuǎn)移至干燥器內(nèi)避光密封備用。

1.2.1.4 共沉淀法 按質(zhì)量比1 ∶3比例精密稱(chēng)量非洛地平和共聚維酮，置于自封袋內(nèi)搖勻5 min，加入100 mL燒杯中，用甲醇使其溶解，超聲30 min，將其轉(zhuǎn)移加入茄形瓶中，至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸干溶劑。揮干物于50 °C真空干燥箱內(nèi)放置24 h，取出并研細(xì)，過(guò)80～120目篩，轉(zhuǎn)移至干燥器內(nèi)避光密封備用。

1.2.2 物理混合物的制備

為了便于后續(xù)對(duì)照研究，同時(shí)制備非洛地平與共聚維酮的物理混合物。非洛地平與共聚維酮按1 ∶3比例精密稱(chēng)量，于研缽中研細(xì)，過(guò)80～120目篩,裝于自封袋內(nèi)，震搖搖勻5 min,均勻后，轉(zhuǎn)移到10 mL EP管內(nèi)，密閉封口避光保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)觀察微觀形態(tài)

將不同工藝制備的非洛地平固體分散體(以非洛地平、共聚維酮及物理混合物為對(duì)照)通過(guò)掃描電子顯微鏡來(lái)觀察粒子表面的微觀形態(tài)。掃描電子顯微鏡的操作電壓為20 kV，取少量樣品涂布在帶有雙面粘附膠的玻璃片上，并在氬氣環(huán)境下噴金,放大不同倍數(shù)在SEM下觀察。

1.2.4 粉末X射線(X-ray diffraction，XRD)分析

采用粉末X射線衍射技術(shù)分析藥物的晶體狀態(tài)。取不同工藝制備的非洛地平固體分散體(以非洛地平、共聚維酮及物理混合物為對(duì)照)30 mg，通過(guò)X-射線衍射儀來(lái)測(cè)定藥物的結(jié)晶特征，該儀器使用CuKα射線為發(fā)射源[λ=1.541×10-10m(1.541 ?)],操作在電壓為40 kV和電流為100 mA下進(jìn)行。掃描速度為8°/min，掃描范圍為5°～50° 2θ。取約50 mg待測(cè)樣品粉末，壓成薄片，放入X線衍射儀器中進(jìn)行測(cè)定。

1.2.5 差式掃描量熱(differential scanning calorimetry，DSC)分析

將各工藝制備好的非洛地平固體分散體(以非洛地平、共聚維酮及物理混合物為對(duì)照)通過(guò)差示掃描量熱儀(DSC 822e, 梅特勒，瑞典)來(lái)測(cè)定藥物的熱行為，DSC儀以銦為內(nèi)標(biāo)，約5 mg的測(cè)試樣品被置于鋁盤(pán)內(nèi)，放入DSC儀中，升溫速率為10 ℃/min，溫度范圍為50～240 ℃。

1.2.6 紅外光譜研究

將2～3 mg的不同樣品(非洛地平原料藥、共聚維酮、物理混合物及各固體分散體)分別與干燥的溴化鉀均勻研磨混合，并使用粉末壓片裝置(FW-4A型)進(jìn)行壓片，在紅外光譜儀下測(cè)定，掃描范圍為400～4 000/cm，分辨率為1/cm。

1.2.7 溶出研究

采用槳法測(cè)定體外溶出度,轉(zhuǎn)速為50 r/min，溫度為37 °C，溶出介質(zhì)為600 mL水[含0.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))十二烷基硫酸鈉(sodium lauryl sulfate, SLS)]。精密稱(chēng)取非洛地平30 mg，物理混合物(1 ∶3)、各法制得的固體分散體120 mg(含非洛地平量等價(jià)為30 mg)，加入已經(jīng)預(yù)溶含有SLS的600 mL水中,分別向溶出儀中投入各樣品，于0、5、10、15、30、45、60、90、120 min時(shí)取樣5 mL,采用0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾，棄去初濾液，取續(xù)濾液測(cè)定，同時(shí)補(bǔ)充同溫同體積的介質(zhì)。用紫外分光光度計(jì)在290 nm波長(zhǎng)處定光密度D值,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線帶入D值，求出相對(duì)應(yīng)的濃度值C,繪制溶出曲線并計(jì)算溶出速率,溶出速率為5 min時(shí)藥物的溶出濃度與時(shí)間(5 min)的比值,每種樣品在相同條件下測(cè)試3組(n=3)。

1.2.8 超飽和藥物結(jié)晶抑制實(shí)驗(yàn)

取非洛地平30 mg溶于最少量的有機(jī)溶液(甲醇)中，形成均一待結(jié)晶的超飽和溶液，模擬超飽和藥物體系[12],將此超飽和溶液加入預(yù)溶有共聚維酮的600 mL水中,預(yù)溶聚合物的(質(zhì)量)濃度為50、100和200 mg/L,利用溶出儀在50 r/min條件下，于15、30、60、90、120、150、180、210、240 min時(shí)取出10 mL過(guò)濾(0.45 μm濾膜)， 取續(xù)濾液5 mL利用紫外分光光度計(jì)在290 nm處測(cè)定光密度。繪制結(jié)晶曲線并計(jì)算結(jié)晶速率,結(jié)晶速率為240 min時(shí)藥物濃度與時(shí)間(240 min)的比值,相同條件下重復(fù)3次。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示，兩組數(shù)據(jù)之間顯著性差異用單因素方差分析進(jìn)行，P<0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 SEM觀察微觀形態(tài)(圖2)

非洛地平晶體呈不規(guī)則的顆粒狀結(jié)構(gòu)(圖2A)，共聚維酮微觀呈現(xiàn)類(lèi)球形的結(jié)構(gòu)(圖2B)。不同工藝制備的非洛地平固體分散體具有差異性的外觀結(jié)構(gòu),微波淬冷法制備的固體分散體的微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不規(guī)則的棱狀結(jié)構(gòu)，噴霧干燥法制備的固體分散體微觀成球狀或類(lèi)球狀結(jié)構(gòu)，這可能是由于在噴霧干燥過(guò)程中物料在失去溶劑時(shí)自動(dòng)收縮成球形所引起的，冷凍干燥法及共沉淀法制備的固體分散體的微觀形態(tài)呈現(xiàn)無(wú)序的塊狀或顆粒狀結(jié)構(gòu)。

A, felodipine; B, copovidone; C, solid dispersions (SD), prepared by microwave-quench cooling method; D, SD prepared by spray-drying method; E, SD prepared by freeze-drying method; F, SD prepared by co-precipation method.

圖2 不同制備工藝制備所得非洛地平固體分散體的微觀形態(tài)觀察

Figure2 Microscopic morphology observation of felodipine solid dispersions based on dⅡferent preparation technologies

2.2 粉末X射線分析(圖3)

非洛地平晶體在10.48°、16.52°、20.72°、23.48°、26.52°和32.88°有顯著的晶體衍射峰(圖3A),共聚維酮為高分子聚合物，本身為無(wú)定型物質(zhì)，無(wú)晶體衍射峰,兩者的物理混合物顯現(xiàn)出了非洛地平的特征晶體峰，分布在10.52°、16.56°、23.44°和32.72°處。在微波淬冷法、噴霧干燥法和共沉淀法獲得的固體分散體中，藥物的晶體衍射峰完全消失(圖3D、E和G)，顯示非洛地平在共聚維酮中主要以無(wú)定型形式存在(圖3F),而冷凍干燥法獲得固體分散體仍保留了部分非洛地平晶體衍射峰，主要在10.48°、16.64°和23.44°等處,無(wú)定型狀態(tài)的形成對(duì)于藥物的溶出改善具有更重要的意義。

2.3 差式掃描量熱分析(圖4)

非洛地平晶體的熔點(diǎn)適中，在150.04 ℃(圖4A)；共聚維酮本身為高分子聚合物，無(wú)確切熔點(diǎn)，在DSC上也得到了證實(shí)(圖4B)；非洛地平和共聚維酮的混合物出現(xiàn)了藥物本身的熔點(diǎn)峰，但位置前移至148.46 ℃(圖4C)；在微波淬冷法、噴霧干燥法和共沉淀法獲得的固體分散體中，藥物的熔點(diǎn)峰消失(圖4D、E和G)，這也進(jìn)一步輔證了非洛地平在共聚維酮中主要以無(wú)定型形式存在,而冷凍干燥法獲得固體分散體出現(xiàn)了藥物的熔點(diǎn)峰，主要在147.56 ℃(圖4F)。以上DSC結(jié)果也與XRD結(jié)果相吻合，表明在微波淬冷法、噴霧干燥法和共沉淀法制備的固體分散體中，藥物主要以無(wú)定型狀態(tài)存在，而冷凍干燥法并不能獲得完全無(wú)定型狀態(tài)的非洛地平固體分散體，至少有一部分藥物以晶體形式存在。

A, felodipine; B, copovidone; C, physical mixtures; D, SD prepared by microwave-quench cooling method; E,SD prepared by spray-drying me-thod; F, SD prepared by freeze-drying method; G,SD prepared by co-precipation method.

圖3 不同工藝制得的非洛地平固體分散體(SD)的XRD分析

Figure3 XRD analysis of felodipine solid dispersions (SD) based on different preparation technologies

A, felodipine; B, copovidone;. C, physical mixtures; D, SD prepared by microwave-quench cooling method; E, SD prepared by spray-drying method; F, SD prepared by freeze-drying method; G, SD prepared by co-precipation method.

圖4 不同工藝制得的非洛地平固體分散體(SD)的DSC分析

Figure4 DSC analysis of felodipine solid dispersions (SD) based on different preparation technologies

2.4 紅外光譜研究(圖5)

2.5 溶出研究(圖6和7)

經(jīng)考察在290 nm處共聚維酮對(duì)非洛地平測(cè)定無(wú)干擾,標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.018 8x+0.000 3(R2=0.999 9)，線性范圍為0.1～40.0 mg/L(圖7)，非洛地平晶體溶出最小，120 min的(質(zhì)量)濃度僅為0.19 mg/L，這也表明非洛地平的難溶性，而物理混合物及各固體分散體的溶出強(qiáng)于非洛地平本身，120 min時(shí)均顯著地(P<0.05)地加強(qiáng)了非洛地平的溶出，相比其他3種工藝，微波淬冷法在120 min引起了最顯著的溶出增強(qiáng)效應(yīng)(P<0.05)，濃度達(dá)到4.65 mg/L，共沉淀法顯示了僅此于微波淬冷法的溶出加強(qiáng)(圖6)。計(jì)算了120 min的藥物溶出速率發(fā)現(xiàn)，各固體分散體的溶出速率均顯著高于原藥組及物理混合物組(P<0.05)，微波淬冷法所得的固體分散體的溶出速率為0.038 9 mg/(L·min)，顯著高于其他固體分散體組、非洛地平原藥組和物理混合物組(圖6，P<0.05)?；谝陨先艹黾訌?qiáng)效應(yīng)及溶出速率的分析，對(duì)于難溶性藥物非洛地平，推斷微波淬冷法是制備該藥固體分散體的最適制備方法。

A, felodipine; B, copovidone; C, physical mixtures; D, SD prepared by microwave-quench cooling method; E,SD prepared by spray-drying method; F, SD prepared by freeze-drying method; G, SD prepared by co-precipation method.

圖5 不同工藝制得的非洛地平固體分散體(SD)的FT-IR分析

Figure5 FT-IR analysis of felodipine solid dispersions (SD) based on different preparation technologies

2.6 超飽和藥物結(jié)晶抑制實(shí)驗(yàn)(圖7)

在不加入任何聚合物時(shí)，從超飽和狀態(tài)，非洛地平顯現(xiàn)出最快的結(jié)晶過(guò)程，在240 min，溶液中存留的非洛地平最少，顯著的低于其他組(P<0.05)，只有1.86 mg/L,在預(yù)溶有共聚維酮的介質(zhì)中，超飽和非洛地平結(jié)晶有所減緩,當(dāng)預(yù)溶聚合物濃度最低為50 mg/L時(shí)，藥物維持在約8 mg/L 90 min，隨后開(kāi)始快速結(jié)晶，240 min時(shí)的藥物濃度降至2.37 mg/L，明顯高于無(wú)聚合物組(P<0.05)。當(dāng)預(yù)溶聚合物濃度增至100 mg/L時(shí)(圖7C)，藥物維持在8 mg/L以上濃度的時(shí)間達(dá)到150 min，延緩藥物結(jié)晶時(shí)間進(jìn)一步增加，120 min時(shí)的藥物濃度為2.86 mg/L，明顯高于無(wú)聚合物組及低濃度聚合物組(均P<0.05)。當(dāng)預(yù)溶聚合物濃度進(jìn)一步增加至最大值為200 mg/L時(shí)，藥物維持在8 mg/L以上濃度的時(shí)間約為180 min，延緩藥物結(jié)晶時(shí)間增加最長(zhǎng)，120 min時(shí)的藥物濃度為5.05 mg/L，顯著高于無(wú)聚合物組及其他聚合物濃度組(均P<0.05)。在0時(shí)刻，藥物在體系中待結(jié)晶的超飽和溶液的理論濃度為50 mg/L，根據(jù)0～120 min之間的結(jié)晶藥物量計(jì)算結(jié)晶速率。未加聚合物的結(jié)晶速率顯著高于各預(yù)溶聚合物濃度組(P<0.05)， 表明在不加入聚合物時(shí)藥物結(jié)晶最快,預(yù)溶聚合物高濃度組(120 mg/L)在120 min的結(jié)晶速率為0.19 mg/(L·min)，顯著低于不加聚合物組及低濃度組(P<0.05)、非洛地平原藥組和物理混合物組(圖6，P<0.05)， 表明聚合物的加入減少了藥物的結(jié)晶速率，有效地延緩或一定程度抑制了超飽和非洛地平的結(jié)晶,以上結(jié)果表明，共聚維酮不但可以作為藥物促進(jìn)增溶的載體，還起到了抑制超飽和藥物結(jié)晶的效應(yīng)，即為良好的藥物結(jié)晶抑制劑。

A, felodipine; B, physical mixtures; C, SD prepared by microwave-quench cooling method; D, SD prepared by spray-drying method; E, SD prepared by freeze-drying method; F, SD prepared by co-precipation method. *P<0.05 vs. group A (120 min); # P<0.05 vs. group E (120 min).

圖6 不同制備工藝制備所得非洛地平固體分散體(SD) 的溶出曲線(左圖)及溶出速率(右圖)

Figure6 Dissolution curve (left) and rates (right) of felodipine solid dispersions (SD) based on different preparation technologies

A, no polymer; B, with pre-dissolved polymer (50 mg/L); C, with pre-dissolved polymer (100 mg/L); D, with pre-dissolved polymer (200 mg/L). *P<0.05 vs. group A; # P<0.05 vs. group D.

圖7 在超飽和狀態(tài)下共聚維酮的抑制藥物結(jié)晶效應(yīng)(左)及不同組的結(jié)晶速率(右)

Figure7 Inhibition effect (left) of copovidone polymers on crystallization of drugs in a supersaturated state and crysatallization rates of different groups (right)

3 討論

近年來(lái)，很多活性藥物成分(active pharmaceutical ingredient, API)因?yàn)樗芙庑缘驮趯?shí)際應(yīng)用時(shí)遇到嚴(yán)重的障礙，水難溶性嚴(yán)重阻礙API的胃腸道吸收，并最終限制了它們的生物利用度及臨床應(yīng)用。為了改善這些難溶性API尤其是BCSⅡ類(lèi)API的溶解度及溶出速率，已經(jīng)有很多技術(shù)被報(bào)道，固體分散體技術(shù)是最易產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)，目前也作為增加難溶性藥物溶解度及溶出速率的經(jīng)典策略。聚合物的采用不但可以促進(jìn)溶出，還可以加強(qiáng)對(duì)于內(nèi)部無(wú)定型藥物結(jié)晶的抑制效應(yīng)，這在本課題中已經(jīng)得到體現(xiàn)。共聚維酮顯著地延緩了超飽和狀態(tài)下非洛地平的結(jié)晶析出，導(dǎo)致了更低的結(jié)晶速率，聚合物抑制藥物結(jié)晶與其減少藥物的分子流動(dòng)性、藥物產(chǎn)生分子間相互作用、聚合物的增塑效應(yīng)等有關(guān)[12-13]。

然而，對(duì)不同工藝所得的BCSⅡ藥物固體分散體性質(zhì)改善方面仍缺乏對(duì)比研究，這種認(rèn)識(shí)上的不足不利于各種制備技術(shù)的實(shí)際選擇和應(yīng)用。本課題的微波淬冷技術(shù)所制得的固體分散體比其他兩種更能顯著地改善非洛地平的溶出或溶解度，微波是一種電磁波，波長(zhǎng)1 mm至1 m，頻率在0.3～300.0 GHz[14]。微波并不是一種熱，而是一種通過(guò)與物質(zhì)相互作用(物質(zhì)的離子、分子的偶極轉(zhuǎn)動(dòng))從而產(chǎn)生熱的能源[15]。根據(jù)某些學(xué)者的理論[16]，微波產(chǎn)生的熱是高頻場(chǎng)強(qiáng)中聚集的分子摩擦生熱的結(jié)果，當(dāng)微波頻率接近極化分子共振頻率時(shí)，偶極分子可以吸收微波能量并轉(zhuǎn)換成熱量[17]，已有報(bào)道[16]，采用微波輻射技術(shù)成功制備固體分散體、微球、凝膠珠、納米復(fù)合材料等。本研究發(fā)現(xiàn)除冷凍干燥法外，其他方法獲得的固體分散體中，非洛地平與共聚維酮存在著更強(qiáng)的分子間相互作用。噴霧干燥技術(shù)是將藥物溶液或混懸液等用霧化器噴霧于干燥室內(nèi)的熱氣流中，使有機(jī)溶液蒸發(fā)形成干燥固體分散體的一項(xiàng)制備技術(shù)，目前，噴霧干燥技術(shù)在藥劑學(xué)中已經(jīng)用于干燥、制粒等過(guò)程，還用于制備微球和微囊。共沉淀法與冷凍干燥法在制備不同類(lèi)型固體分散體中具有操作易行、方法簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。本研究表明，基于非洛地平溶出加強(qiáng)的角度考慮，微波淬冷法是該BCSⅡ類(lèi)藥物固體分散體實(shí)際生產(chǎn)工藝中最適宜的方法，同其他制備技術(shù)相比，微波加熱更加均勻，藥物與聚合物內(nèi)部分子可以產(chǎn)生均勻的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，最后會(huì)形成內(nèi)部均一的無(wú)定型狀態(tài)。盡管有3種方法所制備固體分散體中的非洛地平都為無(wú)定型狀態(tài)，但微波熔融物經(jīng)過(guò)極速的淬冷，所形成的無(wú)序化程度可能高于噴霧干燥法、冷凍干燥法及共沉淀法等，這可能也是微波-淬冷法更顯著加強(qiáng)非洛地平溶出的重要原因。

此外，微波輻射加熱制備固體分散體還具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)節(jié)能、熱源可循、成本低；(2)加熱中避免了使用有機(jī)溶劑，可以減少溶劑的成本，避免有機(jī)溶劑浪費(fèi)以及殘留的風(fēng)險(xiǎn)，具有“環(huán)境友好型”的優(yōu)點(diǎn)；(3)微波能源可以快速改變藥物的晶體狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)藥物快速無(wú)定型化；(4)物品與熱源不直接接觸，為非接觸加熱，啟動(dòng)和結(jié)束快捷方便，不僅自動(dòng)化水平高，而且安全程度更高[18]。微波技術(shù)在化學(xué)合成領(lǐng)域及藥物制劑領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用，利用微波技術(shù)改變BCSⅡ藥物性質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用方面可能具有更深遠(yuǎn)的應(yīng)用價(jià)值。

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(2015-11-07收稿)

(本文編輯：王 蕾)

Study on the properties of felodipine solid dispersions prepared by different technologies

SHI Nian-qiu1,2△, ZHANG Hong1, ZHANG Yong2, FENG Bo1, LI Zheng-qiang2, QI Xian-rong3△

(1. Jilin Medical University, Jilin 132013, Jilin, China; 2. School of Life Science, Jilin University, Changchun 130012, China; 3. School of Pharmaceutical Science, Peking university, Beijing 100191, China)

Objective： To prepare felodipine/copovidone solid dispersions, which were made based on different preparation technologies. Insoluble felodipine was selected as the model drug in this research. This drug belonged to Biopharmaceutics Classification System Ⅱ (BCSⅡ) with insoluble property and good permeability across intestinal mucosa simultaneously. A comparative study was carried out for further investigating their corresponding pharmaceutical properties. Methods: Felodipine/copovidone solid dispersions were achieved by four methods including spray-drying method, microwave-induced fusion quench cooling method, freeze-drying method and co-precipitation method. These solid dispersions were produced based on corresponding processes that corresponded to these methods. Internal properties of co-povidone solid dispersions were analyzed by various approaches including scanning electron microscope (SEM), differential scanning calorimetry (DSC) and powder X-ray diffraction (PXRD). The improvement on insoluble properties of felodipine by solid dispersions produced by different technologies was characterized by dissolution experiments based on dissolution instrument. Crystallization inhibition effect of polymers against drugs was studied by supersaturated experiments through determining the concentration value at different time points. Results: The internal drug was dispersed in amorphous form in solid dispersions produced by spray-drying, microwave method, microwave/quench-cooling method and co-precipitation method. Freeze-drying method resulted in a form of crystal in felodipine/copovidone solid dispersions. Compared with other technologies, microwave-induced quench cooling method could significantly improve the dissolution of insoluble drug felodipine (P<0.05). The dissolution concentration reached approximately 4.65 mg/L at 60 min time point. Copovidone could inhibit or retard the crystallization of felodipine in a supersaturated state. In the solution pre-dissolved with maximum copoyidone po-lymer, the minimum crystallization rate of supersaturated felodipine was observed at 240 min time point. The value of crystallization rate was 0.19 mg/(L·min). Conclusion: The study is helpful to understand and clarify the internal properties of solid dispersions obtained by different technologies. The research also provides beneficial consultation for the choice of technology in practical production of drug-polymer solid dispersions.

Felodipine; Drug preparation; Solubility; Solid dispersions

國(guó)家自然科學(xué)基金(81602654)、吉林市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(201464053)、吉林省教育廳項(xiàng)目(吉教科合字2015第401號(hào))、中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目(2015M571374)和吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(20140311110YY、20160520046JH)資助Supported by the National Natural Science Foundation of China (81602654), the Jilin City Science and Technology Development Project (201464053), the Project of Education Department of Jilin Province (2015-401), China Postdoctoral Science Foundation (2015M571374), and Jilin Province Science and Technology Development Project (20140311110YY，20160520046JH)

時(shí)間：2016-11-25 16：27：04

http://www.cnki.net/kcms/detail/11.4691.R.20161125.1627.002.html

R943

A

1671-167X(2016)06-1067-07

10.3969/j.issn.1671-167X.2016.06.025

△Corresponding authors’ e-mail, shinianqiu2009@163.com, qixr@bjmu.edu.cn