王 培，牛麗麗

(衡水學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)系,河北 衡水 053000)

聚乙烯醇(PVA)作為一種親水性高分子，因其良好的成膜性、生物降解性和生物相容性在醫(yī)藥領(lǐng)域得到了重視[1-2]。羧甲基纖維素鈉(CMC)是一種纖維素醚，含有活性官能團，可溶于水，溶液呈現(xiàn)中性或堿性，因其制備工藝簡單，原材料易得，且具有很好的生物相容性，抑制傷口粘連、發(fā)炎的作用，較好的pH敏感性，被廣泛應(yīng)用在傷口敷料等生物醫(yī)藥領(lǐng)域[3]。但是單獨選用一種原料為藥物載體，則功能性單一，應(yīng)用范圍受到限制，因此為制備多功能化的優(yōu)異藥物載體，選用可降解的PVA和pH敏感性的CMC為原料。

姜黃素(CUR)因其顯著的抗腫瘤、抗菌等多種生物活性在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域有巨大應(yīng)用市場[4-7]，但其水溶性較差，生物利用度較低等缺陷，限制了其廣泛應(yīng)用。因此，本實驗以PVA和CMC為載藥材料，以CUR為原藥模型，拓寬PVA和CMC在藥物載體的應(yīng)用范圍，同時改善姜黃素的成藥性[8-9]，為拓寬藥物薄膜體系的研究提供參考。

1 實驗部分

1.1 主要原料和儀器

主要藥品如表1所示。

主要儀器如表2所示。

表1 主要原料

表2 主要儀器

1.2 PVA/CMC復(fù)合薄膜的制備

稱取適量PVA于燒瓶中，加入 10 mL 蒸餾水，磁力攪拌，加熱到 95 ℃，大約 30 min，至PVA完全溶解；磁力攪拌下加 3 mL CUR的乙醇溶液和 7 mL CMC的水溶液，混合均勻；將所得溶液倒入培養(yǎng)皿中，室溫干燥 48 h，60 ℃ 干燥 48 h，得到淡黃色復(fù)合薄膜，備用。

1.2.1 偏光顯微鏡觀察

用乙醇清潔干凈載玻片置于工作面上，裁取一定大小的樣品，放在載玻片上，然后蓋上蓋玻片。用鑷子輕輕按壓載玻片，調(diào)節(jié)檢偏鏡和起偏鏡使其偏振方向處于正交狀態(tài)。用(10×)低倍物鏡先觀察樣品，并調(diào)節(jié)顯微鏡的光源亮度以獲得更加清晰的結(jié)晶圖像，然后換用(25×)高倍鏡觀察，保存圖像。

1.2.2 包封率

1)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分析天平稱取 50 mg CUR，溶于乙醇-PBS緩沖液(pH7.4，乙醇體積分?jǐn)?shù)30%)中，稀釋至 100 mL。分別取0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL 溶液，稀釋至 50 mL。取適量，采用紫外分光光度計在 426 nm 處測定其吸光度A。標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示，標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程：y=5.52658x+0.02523，R2=0.99179。 (其中x為藥物在介質(zhì)中的濃度，y為吸光度。)

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

從回歸方程可知，姜黃素質(zhì)量濃度與吸光度成良好的線性關(guān)系。

2)包封率的測定

分析天平稱取適量薄膜溶于乙醇中，溶解充分后，用緩沖溶液稀釋，在 426 nm 處測吸光度，再通過標(biāo)準(zhǔn)曲線找到對應(yīng)姜黃素的質(zhì)量濃度，載藥量表示為：

包封率=溶解出的姜黃素的質(zhì)量/添加姜黃素的質(zhì)量×100%

1.2.3 體外緩釋測試

將一定質(zhì)量的復(fù)合薄膜置于盛有 20 mL 磷酸鹽緩沖液(pH7.4，PBS)的錐形瓶之中，恒溫(37±0.5)℃下超聲；每間隔 2 h 取出 2 mL，同時補充同溫同pH等量的介質(zhì)，保持稀釋介質(zhì)的恒定。用紫外分光光度計在 426 nm 處測定復(fù)合薄膜的吸光度，再通過標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計算姜黃素質(zhì)量濃度，平行測定3組樣品，取平均值，計算累計釋藥率。

累計釋藥率=釋放量/薄膜的包封量×100%

1.2.4 降解性能測試

將不同配比的復(fù)合薄膜樣品裁成 2 cm×2 cm 大小的小薄片，烘干到恒重。然后置于 37 ℃ 的緩沖溶液中，進行降解實驗，每過一定時間，測量一下樣品質(zhì)量。測量樣品的質(zhì)量之前，用蒸餾水沖洗數(shù)次，再用濾紙吸干多余的水分，最后測量樣品的質(zhì)量。

降解率=(降解前的質(zhì)量-降解后的質(zhì)量)/降解前的質(zhì)量×100%

2 結(jié)果與討論

2.1 偏光顯微鏡分析

圖2為無CUR添加的PVA/CMC復(fù)合薄膜，且質(zhì)量比為1∶1。由圖2可知，在共混膜中結(jié)晶相和連續(xù)相分布均勻，這可能是因為CMC上的羥基和PVA鏈上的羥基之間結(jié)合，形成分子間氫鍵。

圖2 PVA/CMC復(fù)合薄膜25倍的偏光顯微鏡圖像

圖3為CUR添加量為5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，m(PVA)∶m(CMC)不同時，復(fù)合藥物薄膜25倍的偏光顯微鏡照片。由圖3可知，隨著PVA添加比例的增大，薄膜的結(jié)晶度明顯增大，這可能是因為隨著PVA比例增大，兩者間形成較多氫鍵，體系內(nèi)的分子活動被限制，表現(xiàn)出結(jié)晶程度增大，薄膜宏觀表現(xiàn)更硬。因此，嘗試通過調(diào)整PVA和CMC的比例，可調(diào)節(jié)復(fù)合薄膜的成膜性和結(jié)晶性，從而制備適應(yīng)不同環(huán)境的薄膜。

(a)m(PVA)∶m(CMC)=1∶5 (b)m(PVA)∶m(CMC)=1∶2 (c)m(PVA)∶m(CMC)=2∶1

2.2 包封率的影響因素分析

2.2.1 PVA/CMC比例對包封率的影響

由圖4可知，姜黃素質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定時，隨著PVA比例增大，包封率有增大趨勢。當(dāng)m(PVA)∶m(CMC)比例增大到1∶1時，包封率達到最大值11.45%，這可能是因為此時PVA和CMC之間形成的氫鍵最多，體系中分子鏈活動受限，導(dǎo)致同時限制了姜黃素分子向體系外擴散的運動，從而提升了姜黃素的包封率；隨著PVA比例的進一步增大，載藥量開始緩慢降低，一直到m(PVA)∶m(CMC)比例增大到5∶1時，包封率仍可達到11%以上，但是隨著CMC添加量的大幅降低，材料吸水后的黏性會增大。因此，當(dāng)m(PVA)∶m(CMC)添加比例為1∶1時，包封率達到最大值，而在1∶1到5∶1范圍內(nèi)，包封率變化緩慢，可根據(jù)材料的黏度需求進行選擇。

圖4 包封率與PVA/CMC比例的關(guān)系

2.2.2 姜黃素濃度對包封率的影響

圖5為m(PVA)∶m(CMC)=1∶1時，不同姜黃素質(zhì)量濃度對薄膜包封率的影響。

圖5 包封率與姜黃素質(zhì)量濃度的關(guān)系

由圖5可知，當(dāng)加入姜黃素的質(zhì)量濃度為 0.00025 g/mL 時，包封率為5.1%。姜黃素質(zhì)量濃度為 0.0005 g/mL 時，包封率達到11.45%，提高了6.35%，而且隨著姜黃素質(zhì)量濃度增到 0.00075 g/mL，包封率達到最大值16.3%，這說明了在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，可以通過提高姜黃素質(zhì)量濃度，提高藥膜中姜黃素含量。當(dāng)姜黃素質(zhì)量濃度繼續(xù)增大到 0.001 g/mL 時，包封率降低到11.45%，這可能是因為添加姜黃素較多時，破壞了薄膜的致密結(jié)構(gòu)，降低了薄膜對姜黃素的包封效率。

2.3 體外緩釋分析

2.3.1 不同PVA∶CMC對緩釋性能的影響

圖6為姜黃素含量一定、PVA質(zhì)量濃度不同時，復(fù)合薄膜進行藥物緩釋的實驗結(jié)果。由圖6可知，薄膜均具有一定的藥物緩釋性能，在 160 min 時，累計釋放率在68.2%～89.1%；實驗過程中不同比例薄膜的藥物緩釋趨勢基本一致，都是在開始 1 h 內(nèi)姜黃素釋放速率較快，之后緩釋速率放緩，這可能是因為在初始階段薄膜表層的姜黃素快速向介質(zhì)中擴散，后期薄膜內(nèi)部的姜黃素由于PVA和CMC分子間氫鍵的阻礙，向外擴散緩慢。當(dāng)m(PVA)∶m(CMC)比例為1∶1時，在相同條件下，表現(xiàn)出緩釋曲線最低，薄膜的緩釋性能較為顯著，且在 60～160 min 這個階段，緩釋曲線平緩，這可能與薄膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)，在m(PVA)∶m(CMC)為1∶1時， PVA和CMC形成了較多的氫鍵，薄膜體系中分子鏈限制姜黃素分子運動。薄膜中m(PVA)∶m(CMC)比例依次為1∶1、2∶1、5∶1、1∶2、1∶5時，累計釋放率曲線依次升高，該順序和包封率隨PVA/CMC變化規(guī)律基本一致，說明薄膜結(jié)構(gòu)對材料做藥物載體有較大影響，可通過調(diào)整薄膜結(jié)構(gòu)制作出性能適宜的藥物載體。

圖6 不同m(PVA)∶m(CMC)比例值對累計釋放率的影響

2.3.2 姜黃素質(zhì)量濃度對緩釋性能的影響

由圖7可知，隨著姜黃素質(zhì)量濃度增高，曲線越高，即累計釋放率越高，這可能是因為姜黃素質(zhì)量濃度大時，薄膜的單位體積內(nèi)姜黃素含量較多，姜黃素藥物可以更加容易地擴散溶解到釋放介質(zhì)中。隨著藥物的釋放還會留下釋放藥物孔道，因此在前期一段時間內(nèi)藥物釋放速率較快。在 0.0005～0.00075 g/mL 范圍內(nèi)，160 min 時姜黃素累計釋放率在65%～72%，該體系表現(xiàn)出較好的藥物緩釋性。

圖7 累計釋放率與姜黃素質(zhì)量濃度的關(guān)系

2.4 降解性能分析

由圖8可知，第28天，m(PVA)∶m(CMC)=1∶2時，薄膜的降解率最大，達到了79.8%；m(PVA)∶m(CMC)=5∶1時，降解率最低，但是也達到了70%以上，表明該薄膜具有較好的降解性。根據(jù)圖8發(fā)現(xiàn)，在 14 d 之前，曲線較平緩，說明降解速率較慢，14～21 d 這段時間降解速率明顯加快，這可能是因為在初期薄膜致密度較高，降解較緩慢。隨著降解率增大，薄膜結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷，液體介質(zhì)更容易進入體系侵蝕薄膜，表現(xiàn)出降解速率開始變大；在21～28 d 這個階段，降解速率又開始變慢，這可能是因為在此階段薄膜結(jié)構(gòu)缺陷對降解率影響變小，薄膜本體材料降解性在降解過程中起主要作用。

圖8 降解率與m(PVA)∶m(CMC)比值的關(guān)系

m(PVA)∶m(CMC)=1∶5時，前 14 d 的降解率明顯高于其比例的薄膜，可能是由于PVA含量較少，CMC破壞PVA連續(xù)相，在初期就表現(xiàn)出降解速率較高，在第14天，降解率即達到了47%。隨著m(PVA)∶m(CMC)提高，達到1∶1時，降解率降低到33%，繼續(xù)提高PVA比例，降解率變化不大。根據(jù)該結(jié)果，可以根據(jù)薄膜降解需求和藥物釋放速率需求調(diào)整PVA和CMC比例。

3 結(jié)論及展望

性能優(yōu)異的藥物載體可以通過減少給藥頻率、增加釋放時間、減少副作用、易于制備等優(yōu)勢，達到更好治療的效果。因此，制備具有藥物緩釋功能的優(yōu)異藥物載體顯得尤為重要，已成為藥物給藥方面的研究熱點。本文制備了具有一定緩釋效果的CUR-PVA/CMC薄膜，在m(PVA)∶m(CMC)=1∶1時，醫(yī)用CUR-PVA/CMC薄膜具有較好的緩釋性和較高的包封率。其中，PVA和CMC的添加比例對醫(yī)用薄膜的緩釋性和包封率有較大影響，在制備該類醫(yī)用薄膜時可采用調(diào)整其比例的策略得到理想的載藥薄膜，為姜黃素、聚乙烯醇和羧甲基纖維素在藥物載體領(lǐng)域的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考。