曹莉慧+楊華+王立升

摘要：為了制備茚蟲威不同載體固體分散體，并研究其對(duì)茚蟲威的增溶情況及溶出特性，選擇聚乙二醇（PEG）（6000、20000）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）K30作為載體，用熔融法和溶劑法制備了茚蟲威固體分散體；采用紫外可見分光光度法測(cè)定茚蟲威固體分散體的溶解度以及緩釋溶出度；利用紫外光譜、紅外光譜和掃描電鏡等表征手段對(duì)固體分散體的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明固體分散體中茚蟲威的溶解度比茚蟲威及相同質(zhì)量比的物理混合物的溶解度有明顯提高，其中PVP-K30的增溶效果最好；固體分散體也表現(xiàn)出了良好的緩釋效果；物相分析結(jié)果表明藥物以非晶型高度分散在載體中。以PEG6000、PEG20000、PVP-K30為載體制備的茚蟲威固體分散體能顯著提高茚蟲威的溶解度，且緩釋效果良好，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：茚蟲威；固體分散體；緩釋；聚乙二醇；聚乙烯吡咯烷酮；溶解度；玉米螟

中圖分類號(hào)： TQ450.6+8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）11-0160-05

茚蟲威（indoxacarb）是美國(guó)杜邦公司開發(fā)的新型二嗪類（oxadiazine）殺蟲劑，它的作用機(jī)理為鈉通道抑制劑，主要是阻斷害蟲神經(jīng)細(xì)胞中的鈉通道，導(dǎo)致靶標(biāo)害蟲協(xié)調(diào)麻痹、最終死亡[1-3]。藥劑通過(guò)觸殺和攝食進(jìn)入蟲體，害蟲的行為迅速變化，致使害蟲迅速終止攝食，從而極好地保護(hù)了靶標(biāo)作物[4-5]。茚蟲威具有廣譜、結(jié)構(gòu)新穎、用量低、對(duì)幾乎所有鱗翅目害蟲都有效，對(duì)人畜、環(huán)境、非靶標(biāo)生物以及有益生物安全等特性，是替代有機(jī)磷殺蟲劑的理想品種之一，也是目前研究的熱點(diǎn)和受到廣泛關(guān)注的品種之一。茚蟲威無(wú)內(nèi)吸作用，因此如何提高茚蟲威的內(nèi)吸性成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)問題。針對(duì)無(wú)內(nèi)吸性原藥，通過(guò)物理或化學(xué)方法，以增加藥物水溶性并進(jìn)而提高內(nèi)吸性，達(dá)到增加藥效的目的。固體分散技術(shù)可以顯著增加難溶藥物的分散度、溶解度、溶出速率，是提高藥物生物利用度的一種有效方法[6-7]。用于制備固體分散體的載體材料較多，聚乙二醇（PEG）類聚合物、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）類聚合物，因其低熔點(diǎn)、無(wú)毒、親水性和相溶性好等優(yōu)點(diǎn)而廣泛作為載體材料。常用的PEG類聚合物分子量在 1 000～20 000，PVP類聚合物常用的為PVP-K30[8-11]。

本研究在前人的研究基礎(chǔ)上[12]，針對(duì)茚蟲威這一難溶藥物，分別用PEG-6000、PEG-20000、PVP-K30作為載體材料制備相應(yīng)的固體分散體，并對(duì)增溶效果進(jìn)行比較。

1 儀器與材料

1.1 儀器

FA12048電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）、HH-S2s 數(shù)顯恒溫水浴鍋（金壇市醫(yī)療儀器廠）、UV-2201紫外分光光度計(jì)（日本島津）、DF-101Z集熱式磁力攪拌器（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司）、FTIR-8400S紅外光譜儀（日本島津，測(cè)試條件：波數(shù)范圍400～4 000 cm-1，精度2 cm-1，掃描次數(shù)16，KBr壓片）、SU-8020場(chǎng)發(fā)射電子掃描電鏡（日本）。

1.2 材料

96%茚蟲威及99%茚蟲威（常熟恒榮商貿(mào)有限公司）、聚乙二醇6000（PEG6000）（廣東省化學(xué)試劑工程技術(shù)研究開發(fā)中心）、聚乙二醇20000（PEG20000）（西隴化工股份有限公司）、聚乙烯吡咯烷酮K30（PVP-K30）、甲醇（分析純）、丙酮（分析純）和乙酸乙酯、氯仿（分析純）均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，蒸餾水，0.45 μm微孔濾膜和膜過(guò)濾器（上海興亞凈化材料廠）。

2 試驗(yàn)方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

采用紫外分光光度法，茚蟲威乙酸乙酯溶液在310 nm處有最大吸收，而載體PEG6000、PEG20000、PVP-K30在此幾乎無(wú)吸收，故310 nm為茚蟲威含量測(cè)定的最佳波長(zhǎng)。

精確稱取4.0 mg茚蟲威標(biāo)準(zhǔn)品，移入100 mL的棕色容量瓶中，用乙酸乙酯定容后得到母液。準(zhǔn)確移取20、17.5、15、12.5、10、7.5、5、2.5、0 mL母液入25 mL棕色容量瓶中，用乙酸乙酯定容、搖勻，即配成32、28、24、20、16、12、8、4、0 mg/L 的溶液。在310 nm處測(cè)定吸光度，結(jié)果以茚蟲威的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.2 固體分散體的制備

固體分散體Ⅰ、Ⅱ溶劑-熔融法制備固體分散體：將適量的不同相對(duì)分子質(zhì)量的聚乙二醇（PEG6000和PEG20000）分別加入到燒杯中，在恒溫水浴中加熱至60～70 ℃，其間不斷攪拌，使其完全熔化。用少量丙酮溶解茚蟲威，以引流的方式加入到熔化的PEG中，形成均一的茚蟲威-PEG共融物。繼續(xù)攪拌15 min后，揮去丙酮。立即低溫驟冷，冷凍30 min后，放于室內(nèi)自然干燥，粉碎過(guò)80目篩，得到2種質(zhì)量比（1 ∶6）相同的固體分散體，分別標(biāo)記為A（PEG6000 SD）、B（PEG20000 SD）。

固體分散體Ⅰ、Ⅱ溶劑法制備固體分散體：將適量的 PVP-K30 用氯仿于60 ℃水浴加熱溶解，適量的茚蟲威用丙酮溶解，兩者混合均勻。待混合物澄清后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑。并將得到的產(chǎn)物置于干燥器中平衡數(shù)日，粉碎，過(guò)80目篩，即得到茚蟲威與PVP-K30（質(zhì)量比為1 ∶6）的固體分散體，標(biāo)記為C（PVP-K30 SD）。

2.3 物理混合物的制備

將茚蟲威與不同相對(duì)分子質(zhì)量的PEG（質(zhì)量比1 ∶6）、PVP-K30（質(zhì)量比1 ∶6）混合研磨，過(guò)80目篩，密封，標(biāo)記為a、b、c的樣品作為固體分散體的對(duì)照品備用。

2.4 茚蟲威及固體分散體、物理混合物溶解度的測(cè)定

取茚蟲威10.0 mg及茚蟲威-PEG6000固體分散體、茚蟲威-PEG20000固體分散體、PVP-K30-茚蟲威固體分散體（茚蟲威10.0 mg），分別精密加水100 mL配成溶液，在 25 ℃ 下攪拌30 min使溶液達(dá)到飽和，分別取樣5 mL過(guò) 0.45 μm 微孔濾膜，取濾液置于25 mL棕色容量瓶中，加入蒸餾水定容，在310 nm處測(cè)定吸光度，代入標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算試樣中茚蟲威的濃度。

2.5 溶出度的測(cè)定

溶出度的測(cè)定方法參照《中國(guó)藥典》2010年版附錄中規(guī)定的槳法進(jìn)行[4]。轉(zhuǎn)速為50 r/min，水浴溫度為（25±5）℃，以250 mL蒸餾水為溶出介質(zhì)。精密稱取茚蟲威原料藥及茚蟲威固體分散體（A、B、C）適量（相當(dāng)于茚蟲威5 mg）。自藥物粉末接觸溶出介質(zhì)開始計(jì)時(shí)，分別于0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、12、24、36、48 h，通過(guò)0.45 μm微孔濾膜定位定時(shí)吸取 5 mL 的溶液，同時(shí)補(bǔ)充同溫度的溶出介質(zhì)5 mL，測(cè)定吸光度，計(jì)算不同時(shí)間溶液中茚蟲威的濃度（C，mg/L），按照累積釋放百分?jǐn)?shù)的計(jì)算式（ARP）=（茚蟲威的濃度C×0.25/茚蟲威的起始有效含量）×100%，用Origin 8.0軟件對(duì)獲得的ARP對(duì)時(shí)間作圖。

2.6 固體分散體的物相鑒別

分別采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、場(chǎng)發(fā)射電子掃描電鏡（SEM）法對(duì)茚蟲威原藥、物理混合物和固體分散體進(jìn)行了鑒別。

2.6.1 傅里葉變換紅外光譜（FTIR） 取適量的茚蟲威原藥，茚蟲威原藥分別與PEG6000、PEG20000、PVP-K30的物理混合粉末，茚蟲威緩釋固體分散體粉末，以溴化鉀壓片法在400～4 000 cm-1范圍內(nèi)進(jìn)紅外掃描，設(shè)置分離度為2 cm-1，掃描次數(shù)為16次。

2.6.2 場(chǎng)發(fā)射電子掃描電鏡（SEM） 場(chǎng)發(fā)射電子掃描電鏡（SEM）測(cè)試條件：SU-8020場(chǎng)發(fā)射電子掃描電鏡，高壓 10.00 kV，樣品均勻干撒于貼有導(dǎo)電膠帶樣品座上，噴金 5 min，用干凈鑷子取出，置于掃描電鏡儀器內(nèi)，打開計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行掃描測(cè)試。

2.7 茚蟲威緩釋制劑對(duì)玉米螟的田間防治試驗(yàn)

在玉米上采用內(nèi)吸法測(cè)定茚蟲威-PEG6000、茚蟲威-PEG20000、茚蟲威-PVP固體分散體藥劑對(duì)玉米螟的生物活性進(jìn)行田間測(cè)試。

試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理，每個(gè)處理20頭玉米螟，4次重復(fù)，共28個(gè)小區(qū)。采用內(nèi)吸法，將玉米種子播種在底部有滲水孔的小土盆中，用沙粒種植，定量澆灌霍格蘭試劑，待發(fā)芽長(zhǎng)至每株約有3片真葉后，停止?jié)补?，陰干盆?nèi)沙粒。然后將土盆放入一次性碗中，在碗內(nèi)灌入定量的藥液，讓玉米充分內(nèi)吸，每天定時(shí)向一次性碗內(nèi)補(bǔ)霍格蘭試劑，保持盆內(nèi)土壤濕潤(rùn)。內(nèi)吸7 d后，采集相應(yīng)處理的玉米葉，放入培養(yǎng)皿中供試蟲取食，于觀察室內(nèi)保溫保濕飼養(yǎng)。藥后2 d觀察各處理的玉米螟取食情況及剩余活蟲數(shù)。

各藥劑和處理如表1所示。

3 結(jié)果與分析

3.1 紫外光譜掃描圖及標(biāo)準(zhǔn)曲線

紫外光譜掃描圖（圖1）可知：茚蟲威在310 nm處有最大吸收，而載體PEG6000、PEG20000、PVP-K30在此幾乎無(wú)吸收，故310 nm為茚蟲威含量測(cè)定的最佳波長(zhǎng)。

圖2顯示了在0～32 mg/L濃度范圍內(nèi)，茚蟲威濃度與溶液吸光度具有顯著的線性回歸關(guān)系，回歸方程為y=0.038 3x-0.001 0，r=1.000。

3.2 茚蟲威及固體分散體、物理混合物溶解度測(cè)定結(jié)果

由表2可知，PEG6000、PEG20000、PVP-K30均能不同程度提高物理混合物和固體分散體中茚蟲威的溶解度，增溶效果依次是PEG20000< PEG6000< PVP-K30。對(duì)于載體材料PEG，隨著分子量的增大，親水性降低，親水性大小為PEG20000

3.3 溶出度測(cè)定結(jié)果

由圖3可以看出，原藥茚蟲威的釋放速度較快，12 h時(shí)幾乎已經(jīng)達(dá)到平衡，累積釋放百分?jǐn)?shù)為13.3%；而在12h緩釋固體分散體中，茚蟲威-PEG6000 SD、茚蟲威-PVP SD、茚蟲威-PEG20000 SD的累積釋放百分?jǐn)?shù)分別為80.01%、83.98%、76.9%；在24 h時(shí)，緩釋固體分散體茚蟲威-PEG 20000 SD的釋放百分?jǐn)?shù)達(dá)到84.40%；在48 h時(shí)，緩釋固體分散體茚蟲威-PVP SD累積釋放百分?jǐn)?shù)為87.56%；在72 h時(shí)，緩釋固體分散體茚蟲威-PEG6000 SD釋放百分?jǐn)?shù)為 90.37%，固體分散體均表現(xiàn)出良好的緩釋效果。用PEG6000作為載體材料制得的固體分散體緩釋效果更顯著。

3.4 固體分散體的物相表征結(jié)果

由圖4可以看出：茚蟲威原藥的特征吸收峰有 592.11 cm-1 處的CF3的變形振動(dòng)及OC—N 變形振動(dòng)；767.62 cm-1處的C—Cl伸縮振動(dòng)峰；3 469.70 cm-1 處的O—H和1 689.53 cm-1處的—C[FY=，1]O伸縮振動(dòng)峰；2 958.60 cm-1 處的C—H伸縮振動(dòng)峰；1 251.715 cm-1 處的C—O—C的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)及 1 554.52 cm-1 處的的C—N伸縮振動(dòng)峰（圖4-a）。茚蟲威和PEG6000的物理混合物為茚蟲威和PEG6000譜圖的疊加，其中茚蟲威的特征峰592.11 cm-1 處的CF3的變形振動(dòng)及O[FY=，1]C—N 變形振動(dòng)，746.4 cm-1處的C—Cl伸縮振動(dòng)峰，3 463.92 cm-1處的O—H和1 689.53 cm-1處的—C[FY=，1]O伸縮振動(dòng)峰；2 958.60 cm-1處的C-H伸縮振動(dòng)峰，1 251.715 cm-1處的C—O—C的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)及1 550.66 cm-1的C—N伸縮振動(dòng)峰都有表現(xiàn)。其中3 463.92 cm-1處的O—H為2種物質(zhì)的疊加，峰很顯著（圖4-b）。茚蟲威-PEG6000固體分散體的紅外譜圖與物理混合物的譜圖很接近，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（圖4-c）。說(shuō)明固體分散體的形成沒有發(fā)生化學(xué)變化，發(fā)生的是物理結(jié)合。

由圖5可以看出，茚蟲威原藥的特征吸收峰有592.11 cm-1 處的CF3的變形振動(dòng)及OC—N變形振動(dòng)；767.62 cm-1處的C—Cl伸縮振動(dòng)峰；3 469.70 cm-1處的O—H和1 689.53 cm-1處的—CO伸縮振動(dòng)峰；2 958.60 cm-1處的C—H伸縮振動(dòng)峰；1 251.715 cm-1 處的C—O—C的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)及 1 554.52 cm-1 處的的C—N 伸縮振動(dòng)峰（圖5-a）。茚蟲威和PEG20000的物理混合物為茚蟲威和PEG20000 譜圖的疊加，其中茚蟲威的特征峰592.11 cm-1處的CF3的變形振動(dòng)及OC—N 變形振動(dòng)，746.4 cm-1處的C—Cl伸縮振動(dòng)峰，3 463.92 cm-1處的O—H和1 689.53cm-1 處的—CO伸縮振動(dòng)峰；2 958.60 cm-1處的C—H伸縮振動(dòng)峰，1 251.715 cm-1處的C—O—C的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)及1 550.66 cm-1處的C—N 伸縮振動(dòng)峰都有表現(xiàn)。其中3 463.92 cm-1處的O—H為2種物質(zhì)的疊加，峰很顯著（圖5-b）。茚蟲威-PEG20000固體分散體的紅外譜圖與物理混合物的譜圖很接近，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（圖5-c）。說(shuō)明固體分散體的形成沒有發(fā)生化學(xué)變化，發(fā)生的是物理結(jié)合。

由圖6可以看出，茚蟲威原藥的特征吸收峰有592.11 cm-1 處的CF3的變形振動(dòng)及OC—N變形振動(dòng)；767.62 cm-1處的C—Cl伸縮振動(dòng)峰；3 469.70 cm-1處的O—H和1 689.53 cm-1的—CO伸縮振動(dòng)峰；2 958.60 cm-1處的C-H伸縮振動(dòng)峰；1 251.715 cm-1 處的C—O—C的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)及 1 554.52 cm-1 處的的C—N伸縮振動(dòng)峰。茚蟲威和PVP的物理混合物為茚蟲威和PVP譜圖的疊加，其中茚蟲威的特征峰592.11 cm-1處的CF3的變形振動(dòng)及OC—N變形振動(dòng)，742.34 cm-1處的C—Cl伸縮振動(dòng)峰，3 469.70 cm-1 處的O—H和1 662.53 cm-1的—CO伸縮振動(dòng)峰；2 958.60 cm-1處的C—H伸縮振動(dòng)峰，1 259.43 cm-1 處的C—O—C的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)及 1 541.02 cm-1 處的C—N 伸縮振動(dòng)峰都有表現(xiàn)。其中 3 469.70 cm-1 處的O—H為2種物質(zhì)的疊加，峰很顯著且寬（圖6-a）。茚蟲威-PVP固體分散體的紅外譜圖與物理混合物的譜圖很接近，1 537.16 cm-1的CN的伸縮振動(dòng)峰基本消失，3 037.68～3 456.46 cm-1處的O—H的譜帶變寬且鈍（圖6-b、c），說(shuō)明固體分散體的形成中形成了氫鍵。

3.3 茚蟲威掃描電鏡結(jié)果

圖7-A為原藥茚蟲威的掃描電鏡圖：茚蟲威組分中呈片狀、柱狀晶體，結(jié)晶形態(tài)清晰、立體感強(qiáng)，呈不規(guī)則分布。圖7-B為PEG6000的掃描電鏡圖：PEG6000片狀大小不一、無(wú)規(guī)則分布。圖7-C、圖7-D分別為茚蟲威-PEG6000的固體分散體和茚蟲威-PEG20000的固體分散體掃描電鏡圖，可以看出固體分散體中茚蟲威與 PEG6000 載體、PEG20000載體經(jīng)歷了共熔過(guò)程，茚蟲威結(jié)晶已被載體完全抑制，已不存在茚蟲威晶體，載體材料附著在茚蟲威表面。圖7-E為PVP的掃描電鏡圖，可以看出PVP的外貌形態(tài)為球形，表面有孔洞。圖7-F為茚蟲威-PVP的掃描電鏡圖，可以看出固體分散體中PVP成膜似的包覆在茚蟲威表面上，茚蟲威可能以無(wú)定型存在于固體分散體中。

3.4 緩釋固體分散體對(duì)玉米螟的田間防治試驗(yàn)結(jié)果

由表3可以看出，當(dāng)用量為225 g a.i./hm2時(shí)，使用茚蟲威PEG顆粒劑和茚蟲威PVP顆粒劑，玉米螟死亡率分別是32.2%和35.1%，效果最好。當(dāng)用量為112.5 g a.i./hm2時(shí)，依然具有殺蟲效果。

4 結(jié)論

以PEG（6000、20000）、PVP-K30為載體，采用溶劑-熔融法和溶劑法制備的茚蟲威固體分散體，可以顯著地提高茚蟲威的溶解性能，而且隨著水溶性載體比例的增加，固體分散體的溶解度及溶出速率也隨之增大。比較研究發(fā)現(xiàn)，茚蟲威固體分散體、物理混合物的溶解度與原藥間均有顯著差異。其中PVP-K30的增溶效果最好，PEG6000的增溶效果好于PEG20000。

以PEG6000、PEG20000、PVP-K30為載體制備的茚蟲威固體分散體，載體材料在制備前后均以無(wú)定型態(tài)存在，藥物與PVP-K30間的相互作用（如氫鍵）能抑制藥物的結(jié)晶。IR、SEM試驗(yàn)表明藥物以無(wú)定型態(tài)分散在固體分散體中，從而顯著改善了藥物的溶解度，茚蟲威從固體分散體中釋放達(dá)到了緩釋的作用。綜上所述，通過(guò)茚蟲威固體分散體解決了水溶性差、內(nèi)吸性差的難題，對(duì)茚蟲威新劑型的開發(fā)具有重要作用。

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