張雨凝, 鄭茗冉, 賈海強, 吳振, 劉智陽, 王立強
(1. 華僑大學 醫(yī)學院, 福建 泉州 362021;2. 廈門大學 藥學院, 福建 廈門361100;3. 貴州中銘生物科技有限公司, 貴州 貴陽 550001)
雨生紅球藻油(haematococcus pluvialis oil,Hpo)是通過對雨生紅球藻生物精煉除雜后得到的富含蝦青素(Astaxanthin, ASTA)的深紅色油狀液體,不僅含有豐富的ASTA,而且還含有葉黃素[1]、生育酚[2]、植物甾醇[3]、大量的不飽和脂肪酸[4],是一種強效的抗氧化劑,具有豐富的生物活性,如抗癌、抗糖尿病、抗炎,以及保護神經(jīng)、心血管、眼睛和皮膚等[5],可應用于化妝品、功能性食品、醫(yī)藥制劑、飼料等領(lǐng)域中,營養(yǎng)與藥用價值極高.然而,Hpo及其有效成分ASTA不溶于水、穩(wěn)定性[6]與皮膚滲透性差、生物利用度低等,嚴重限制了它的應用.
藥物納米載體不僅具有通過口服輸送難溶性藥物的潛力,而且在皮膚給藥領(lǐng)域同樣也具有很強的優(yōu)勢[7],特別是基于脂質(zhì)的藥物納米載體[8].柔性納米脂質(zhì)體(flexible nano liposomes,F(xiàn)NL)指的是在普通脂質(zhì)體磷脂雙分子層的基礎(chǔ)上加入不同的膜柔軟劑,獲得高度變形能力的一種新型脂質(zhì)體[9].FNL作為一種生物相容納米載體,本身安全無毒,不僅可以提高難溶性藥物的溶解度,達到藥物控釋緩釋的目的,促進藥物的吸收,提高口服生物利用度,還可以利用其變形性,提高藥物在皮膚角質(zhì)層的透過率,可作為不同藥物的透皮載體.基于此,本文制備一種雨生紅球藻油柔性納米脂質(zhì)體凍干粉(Hpo-FNL-LP),為功能性油脂與ASTA納米載體的研發(fā)與應用提供參考.
1200型高效液相色譜儀(圖像二極管陣列(DAD)檢測器,美國安捷倫公司);超聲波清洗儀(河南省鞏義市予華儀器有限責任公司);VS-2500M型漩渦混合器(江蘇省無錫市沃信儀器制造有限公司);真空干燥箱(廣東省廣州市深華生物技術(shù)有限公司);臺式高速冷凍離心機(美國Thermo公司);紫外可見分光光度計(日本島津公司);RYJ-6B型藥物透皮擴散試驗儀(上海市黃海藥檢儀器有限公司);RC-806D型溶出實驗儀(天津市天大天發(fā)科技有限公司);納米粒度及Zeta電位分析儀(美國布魯克海文儀器公司);真空冷凍干燥機(北京市松源華興生物技術(shù)有限公司)
雨生紅球藻油、蝦青素微囊粉(合肥省安徽市德寶生物科技有限公司);蝦青素對照品、膽固醇、吐溫-80、胰蛋白酶、胃蛋白酶、蔗糖、海藻糖、甘露醇、葡萄糖、乳糖、三氯醋酸鈉、硫代巴比妥酸(上海市易恩化學技術(shù)有限公司);甲醇、石油醚、丙酮、正己烷、無水乙醚(廣東省汕頭市西隴化工股份有限公司);二氯甲烷、鹽酸(北京市國藥集團化學試劑有限公司);磷酸鹽緩沖鹽溶液、PEG-400(上海市阿拉丁生化科技有限公司);蛋黃卵磷脂PC-98T(上海市艾偉拓醫(yī)藥科技有限公司);氫氧化鈉(上海市麥克林生化科技有限公司).
27只SD大鼠(雄性大鼠,質(zhì)量為200~250 g,購自福建省福州市吳氏試驗動物研究中心,試驗動物使用許可證號為SCXK(閩)2016-0002).
采用熔融乳化法制備Hpo-FNL,將20.0 g·L-1(在磷酸鹽緩沖溶液中,下同)的蛋黃卵磷脂與5.0 g·L-1的膽固醇放入燒杯中,加入5 mL無水乙醇超聲溶解.將燒杯置于65 ℃水浴鍋中,加熱至溶劑完全揮發(fā),加入2.2 g·L-1Hpo與12.1 g·L-1吐溫-80,充分攪拌均勻后,再加入50 mL0.1 mol·L-1的磷酸鹽緩沖溶液(pH=7.4).溶液超聲至分散均勻后,將燒杯置于磁力攪拌器上恒溫,攪拌30 min,過0.22 μm微孔濾膜整粒,即得Hpo-FNL.將Hpo-FNL轉(zhuǎn)入樣品瓶中,加入160.0 g·L-1甘露醇,經(jīng)-80 ℃的冰箱冷凍24 h后,放入真空冷凍干燥機中干燥36 h,即得Hpo-FNL-LP.
2.2.1 吸收波長的測定 將甲醇-二氯甲烷(V(甲醇)∶V(二氯甲烷)=4∶1)溶液作為空白對照,使用紫外可見分光光度計對10.0 μg·mL-1的ASTA對照品溶液與Hpo-FNL-LP供試品溶液進行200~800 nm范圍內(nèi)掃描,測得ASTA的最大吸收波長為477 nm,且Hpo-FNL-LP中的其他成分對ASTA的吸收波長無干擾.
2.2.2 高效液相色譜條件 色譜柱為依利特Sino Chrom ODS-BP(4.6 mm×250.0 mm,5 μm),流動相為純乙腈,檢測波長為477 nm,流速為1.0 mL·min-1,進樣量為20 μL.
2.2.3 專屬性的考察 分別取ASTA對照品溶液、FNL-LP空白溶液和Hpo-FNL-LP供試品溶液,過0.45 μm微孔濾膜后,在節(jié)2.2.2色譜條件下檢測,測得ASTA在對照品與供試品溶液中的保留時間基本一致,且空白對照無干擾.
2.2.4 線性關(guān)系 精密量取2.5 mg的ASTA對照品,用甲醇-二氯甲烷溶液溶解并定容至50 mL,得到50.0 μg·mL-1的ASTA對照品儲備液.精密移取適量儲備液,并加入甲醇-二氯甲烷溶液,依次稀釋至4.5,4.0,3.5,3.0,2.5,2.0,1.5 μg·mL-1.
在節(jié)2.2.2色譜條件下進樣檢測,以峰面積為縱坐標(Y),以ASTA質(zhì)量濃度為橫坐標(x)進行線性回歸,繪制標準曲線,線性回歸方程為Y=284.26x+5.649 2,相關(guān)系數(shù)R2=0.999 8.結(jié)果表明,ASTA在1.5~4.5 μg·mL-1質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好.
2.2.5 方法的考察 制備質(zhì)量濃度為4.0 μg·mL-1的ASTA對照品溶液,在節(jié)2.2.2色譜條件下進行檢測,連續(xù)測定6次,測定的相對標準偏差為0.09%,這說明該儀器精密度良好.平行配制6份4.0 μg·mL-1的ASTA對照品溶液,在節(jié)2.2.2色譜條件下進行檢測,測得的相對標準偏差為1.33%,說明該方法具有較好的重現(xiàn)性.制備空白FNL-LP并分別加入適量ASTA對照品溶液,配制質(zhì)量濃度分別為1.5,3.0和4.5 μg·mL-1的回收率供試品溶液各3份,過濾后,在節(jié)2.2.2色譜條件下進樣檢測,測得的回收率分別為(100.64±0.97)%,(99.99±1.17)%,(100.13±1.19)%,相對標準偏差分別為0.96%,1.17%,1.19%,說明該方法較準確.
2.3.1 包封率 精密量取2.0 mL Hpo-FNL-LP復溶液于15 mL離心管內(nèi),加入3.0 mL石油醚,渦旋30 s后,在4 ℃,2 000 r·min-1的條件下離心5 min,取下清液加適量甲醇和二氯甲烷溶液破乳,在節(jié)2.2.2色譜條件下進行檢測,根據(jù)標準曲線計算ASTA質(zhì)量濃度,得到包封在脂質(zhì)體里的藥物質(zhì)量濃度(ρ(包));另取同樣量Hpo-FNL-LP直接加適量甲醇和二氯甲烷溶液破乳,在節(jié)2.2.2色譜條件下進行檢測,根據(jù)標準曲線計算ASTA質(zhì)量濃度,得到總的ATSA質(zhì)量濃度(ρ(總)).Hpo-FNL-LP的包封率(δE)的計算公式為
(1)
測得的Hpo-FNL-LP的包封率為(89.16±1.21)%.2.3.2 載藥量 量取一定質(zhì)量的Hpo-FNL-LP,在一定體積(V)的25 ℃蒸餾水中復溶,待其完全溶解后,在節(jié)2.2.2色譜條件下進行檢測,其載藥量(W)的計算公式為
(2)
測得Hpo-FNL-LP的載藥量為(1.34±0.04)%.
2.3.3 粒徑及Zeta電位 粒徑分布圖,如圖1所示.圖1中:I為強度;d為粒徑.通過納米粒度及Zeta電位分析儀,直接測定復溶后的Hpo-FNL-LP的粒徑、Zeta電位.測定得到的Hpo-FNL-LP的粒徑為(165.75±0.11) nm,聚合物分散性的指數(shù)為(0.132±0.016),Zeta電位為-(18.45±0.48) mV.
圖1 粒徑分布圖
2.3.4 形態(tài)的觀察 Hpo-FNL與Hpo-FNL-LP的透射電鏡圖,如圖2所示.由圖2可知:Hpo-FNL外觀為雙層膜的圓形結(jié)構(gòu);Hpo-FNL-LP復溶后顆粒完整,粒徑大小與冷凍干燥前無明顯差別.
(a) Hpo-FNL (b) Hpo-FNL-LP
2.3.5 穩(wěn)定性 將Hpo-FNL與Hpo-FNL-LP在4 ℃和25 ℃條件下放置30 d,并分別在0,5,10,20,30 d時進行滲漏率、粒徑、丙二醛(MDA)質(zhì)量濃度的測定,以考察穩(wěn)定性.按2.3.1包封率測定方法計算Hpo-FNL-LP內(nèi)包封的ASTA質(zhì)量濃度,滲漏率(δP)計算公式為
(3)
式(3)中:ρ0為0 d時的Hpo-FNL內(nèi)包封的ASTA質(zhì)量濃度,ρt為td時的Hpo-FNL內(nèi)包封的ASTA質(zhì)量濃度.
Hpo-FNL,Hpo-FNL-LP穩(wěn)定性結(jié)果,如表1所示.表1中:ts為儲藏時間;θ為儲藏溫度;δP為泄漏率;c為濃度.
表1 Hpo-FNL,Hpo-FNL-LP穩(wěn)定性結(jié)果
由表1可知:在4 ℃條件下儲藏30 d時,Hpo-FNL的泄漏率與粒徑均無明顯變化,MDA的濃度增加0.96 mmol·L-1,而Hpo-FNL-LP泄漏率無明顯變化,粒徑隨儲藏時間延長稍有增大,MDA的濃度增加0.26 mmol·L-1;在25 ℃條件下儲藏30 d時,Hpo-FNL泄漏率高達(25.88±0.45)%,粒徑減小,MDA的濃度增加1.24 mmol·L-1,而Hpo-FNL-LP泄漏率為(7.62±0.73)%,粒徑隨儲藏時間延長稍有增大,MDA濃度僅增加0.33 mmol·L-1;與Hpo-FNL相比,Hpo-FNL-LP的泄漏率與MDA濃度均降低,穩(wěn)定性明顯提高,可有效延長Hpo-FNL的儲藏時間.
根據(jù)2020版《中華人民共和國藥典》四部通則0931項溶出度和釋放度測定法第2法(槳法)[10]進行體外溶出度測定.制備并精密量取Hpo-FNL-LP復溶液與雨生紅球藻油乙醇溶液(Hpo-ES)各10.0 mL,將其裝于預處理好的透析袋(相對分子質(zhì)量為14 000)內(nèi).將透析袋分別置于裝有400.0 mL釋放介質(zhì)的溶出儀中,釋放介質(zhì)為人工胃液(SGF,含質(zhì)量分數(shù)為2.0%的吐溫-80)與人工腸液(SIF,含質(zhì)量分數(shù)為2.0%吐溫-80),溫度設(shè)定為(37.0±0.5) ℃,攪拌速度設(shè)定為100 r·min-1.
依次在0.25,0.5,1,2,4,8,12,24,48 h取樣,每次取樣2.0 mL并過0.45 μm微孔濾膜,同時補充等量釋放介質(zhì),按照節(jié)2.2.1條件取濾液進行檢測,并計算藥物累計釋放率.體外累計釋放曲線,如圖3所示.圖3中:tr為釋放時間;Q為累計釋放量.由圖3可知:在SIF,SGF中,Hpo-FNL-LP的釋放明顯較Hpo-ES緩慢(P<0.05),24 h釋放比較迅速,6 h時累計釋放率分別達到(45.89±1.83)%與(38.45±2.03)%,48 h累計釋放率達到(93.71±1.21)%,(55.15±1.47)%.
圖3 體外累計釋放曲線圖
2.5.1 離體皮膚的準備 將SD大鼠斷頸處死后,先使用脫毛膏脫掉其腹部皮膚表面的毛發(fā),脫毛過程不宜過長,否則會損傷皮膚,再使用刮毛刀剔除未脫凈的毛發(fā).剔除完畢后,剪下大鼠完整的腹部皮膚,將皮下脂肪組織全部切除,并保持整個皮膚的完整性.用生理鹽水將皮膚洗凈后浸泡其中,放入4 ℃的冰箱內(nèi)保存,24 h內(nèi)使用.
2.5.2 體外透皮試驗 使用擴散池法測定體外透皮.將節(jié)2.5.1得到的大鼠腹部皮膚夾在立式擴散池中間,其角質(zhì)層面朝釋放池,真皮層面朝接受池.釋放液分別為2.0 mL等質(zhì)量濃度的Hpo-FNL-LP復溶液、雨生紅球藻油普通脂質(zhì)體凍干粉復溶液、雨生紅球藻油(Hpo-OS)溶液,而接收液為質(zhì)量分數(shù)40%的PEG-400生理鹽水溶液.擴散池溫度設(shè)定為(32.0±0.5) ℃,攪拌速度設(shè)定為300 r·min-1.
分別在1,2,3,4,6,8,10,12,24 h吸取接收液0.7 mL,并過0.45 μm濾膜,同時,補加等量接收液,取濾液在節(jié)2.2.2色譜條件下進行檢測,并計算各時間的單位累計滲透量Qn(μg·cm-2).
單位累計滲透量曲線圖,如圖4所示.圖4中:tp為滲透時間.由圖4可知:Hpo-FNL-LP在前4 h內(nèi)透皮迅速,24 h后單位累計滲透量達到(12.84±0.36) μg·cm-2,顯著高于Hpo-LPO-LP與Hpo-OS組,說明用柔性納米脂質(zhì)體包載Hpo后更利于ASTA透過皮膚.
圖4 單位累計滲透量曲線
2.5.3 皮膚滯留試驗 將完成體外透皮實驗后的大鼠腹部皮膚取出,用生理鹽水溶液反復進行沖洗,去除皮膚表面殘留的接收液和樣品溶液,用濾紙吸干表面水分.剪碎鼠皮,并將其放入15 mL離心管中,加入3.0 mL甲醇-二氯甲烷溶液,渦旋30 s后,水浴超聲30 min,3 000 r·min-1離心5 min,重復3次,合并上清液,在節(jié)2.2.2色譜條件下進行檢測,并計算皮膚滯留量Qs(μg·cm2).
表2 皮膚滯留量實驗結(jié)果
2.6.1 高效液相色譜條件 色譜柱為依利特SinoChrom ODS-BP(4.6 mm×250.0 mm,5 μm),流動相為V(甲醇)∶V(水)=90∶10,檢測波長為477 nm,流速為1.0 mL·min-1,進樣量為20 mL.
2.6.2 血漿樣品的處理 取0.6 mL大鼠眼眶的血,將其置于1.5 mL含有肝素鈉的離心管(EP)中,在4 ℃,3 500 r·min-1條件下離心10 min,取上清液,即得血漿,放-20 ℃的冰箱儲藏備用.
取200.0 μL血漿置于1.5 mL的離心管中,加入1.0 mL的丙酮-正己烷(V(丙酮)∶V(正己烷)=1∶1)溶液,渦旋1 min后,10 000 r·min-1離心10 min,取上清液于3 mL離心管中,繼續(xù)向殘渣沉淀中加入1.0 mL丙酮-正己烷溶液,重復操作一次,合并上清液.在25 ℃下真空干燥至完全,用50 μL的甲醇-二氯甲烷溶液復溶,10 000 r·min-1離心10 min,取40.0 μL上清液進樣檢測.
2.6.3 專屬性的考察 將大鼠空白血漿、含藥血漿與體內(nèi)血漿按節(jié)2.6.2方法處理后,在節(jié)2.6.1色譜條件下進樣分析,空白血漿、含藥血漿與體內(nèi)血漿的HPLC圖,分別如圖5所示.圖5中:S為電信號;tf為色譜柱流出物的流出時間.
(a) 空白血漿
由圖5可知:ASTA在6 min左右出現(xiàn)峰值,且血漿對其測定無干擾,峰型較好,表明該色譜條件下的體內(nèi)分析方法專屬性良好.
2.6.4 線性關(guān)系 配制質(zhì)量濃度為0.012 5,0.025,0.075,0.125,0.175,0.250,0.375,0.500 μg·mL-1的大鼠含藥血漿,經(jīng)處理后分別在節(jié)2.6.1色譜條件下進樣檢測.以峰面積為縱坐標(Y),以ASTA質(zhì)量濃度為橫坐標(x)進行線性回歸,線性回歸方程為Y=354.37x+4.466 5,R2=0.999 1,表明體內(nèi)血漿中ASTA在0.012 5~0.500 0 μg·mL-1質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好.
2.6.5 方法的考察 制備質(zhì)量濃度分別為12.5,125.0,500.0 ng·mL-1的3種低、中、高大鼠含藥血漿,按節(jié)2.6.2方法處理血漿后,在節(jié)2.6.1色譜條件下進樣分析.根據(jù)色譜條件進樣檢測,連續(xù)測定了6次,測定其相對標準偏差分別為1.76%,0.54%,1.33%,連續(xù)測定6 d,測定其相對標準偏差分別為3.25%,1.53%,0.91%,表明該方法日內(nèi)、日間精密度良好.
制備上述3種質(zhì)量濃度大鼠含藥血漿各5份,分別于室溫存放12 h,在-20 ℃的冰箱連續(xù)凍融3次,存放一個月后,按節(jié)2.6.2方法處理血漿后,在節(jié)2.6.1色譜條件下進樣檢測,測定其相對標準偏差分別為0.87%~4.35%,1.80%~3.91%,0.81%~3.78%,表明該方法穩(wěn)定性良好.制備上述3種質(zhì)量濃度的含藥血漿各3份,按節(jié)2.6.2方法處理血漿后,在節(jié)2.6.1色譜條件下進樣檢測,測得血漿中ASTA回收率為100.47%~103.28%,相對標準偏差為1.37%~2.27%,表明該方法回收率良好,方法較準確,符合體內(nèi)方法學的要求.
精密量取適量ASTA對照品溶于植物油中,配制成質(zhì)量濃度為3.0 g·L-1的ASTA-OS;精密量取適量Hpo溶于植物油中,配制質(zhì)量濃度為3.0 g·L-1的Hpo-OS;精密量取適量市售蝦青素微囊粉(ASTA-MSP),用蒸餾水溶解并定容至100 mL.
將24只健康的雄性SD大鼠隨機分為4組(ASTA-OS組、Hpo-OS組、Hpo-FNL-LP組、ASTA-MSP溶液組,n=6),前兩組按ASTA質(zhì)量與大鼠的質(zhì)量比為60 mg·kg-1灌胃給藥,后兩組按ASTA質(zhì)量與大鼠的質(zhì)量比為10 mg·kg-1灌胃給藥,分別在0,0.5,1,2,4,6,8,10,12,24,36,48,60 h時,取眼眶血,按節(jié)2.6.2方法處理血漿后,在節(jié)2.6.1色譜條件下進樣檢測,大鼠體內(nèi)的平均血藥質(zhì)量濃度-時間曲線,如圖6所示.圖6中:重復次數(shù)n=6;ρave為大鼠體內(nèi)的平均血藥質(zhì)量濃度.
圖6 大鼠體內(nèi)的平均血藥質(zhì)量濃度-時間曲線
大鼠藥代動力學參數(shù),如表3所示.表3中:t1/2為半衰期;ρmax為血藥達峰的質(zhì)量濃度;AUC為給藥時曲線下面積;tmax為達峰時間;tmr為平均滯留時間;F為生物利用率;與ASTA-OS組相比,其他組a表示P>0.05;與Hpo-OS組相比,其他組b表示P<0.01;與ASTA-MSP組相比,其他組c表示P<0.01.由表3可知:大鼠口服Hpo-FNL-LP與口服ASTA-OS,Hpo-OS,ASTA-MSP相比,消除半衰期t1/2延長,ρmax,tmax,AUC0-60均增大,相對生物利用度高達(422.53±3.30)%,顯著高于ASTA-MSP與Hpo-OS組,說明Hpo-FNL-LP有效提高了ASTA的口服生物利用度.
表3 大鼠藥代動力學參數(shù)
脂質(zhì)體為液體制劑,在長期儲藏中存在磷脂氧化水解、芯材藥物泄露、顆粒聚集產(chǎn)生沉淀等[11]現(xiàn)象,文獻[12]表明,將脂質(zhì)體通過冷凍干燥法固化成凍干粉,可有效提高其穩(wěn)定性.穩(wěn)定性實驗結(jié)果表明,與凍干前的Hpo-FNL相比,Hpo-FNL-LP的泄漏率與脂質(zhì)氧化程度明顯降低,可有效延長Hpo-FNL的儲藏時間.
體外溶出的實驗結(jié)果表明,Hpo-FNL-LP的釋放明顯較Hpo-ES緩慢(P<0.01),不存在突釋現(xiàn)象.這是由于體外釋放曲線最符合一級動力學,具有一定緩釋效果,且釋放機制主要以Fick擴散機制為主[13-14].體外透皮與皮膚滯留量的實驗結(jié)果表明,Hpo-FNL-LP在24 h的皮膚累計滲透量為(12.84±0.36) μg·cm-2,皮膚滯留量為(4.49±0.10) μg·cm-2.與Hpo-OS與Hpo-LPO-LP相比,Hpo-FNL-LP顯著提高了ASTA的皮膚滲透性且增加了ASTA的皮膚滯留量,有利于其作為外用皮膚制劑,可預防皮膚老化與損傷,提高皮膚對紫外線的免疫功能.
口服藥動學研究發(fā)現(xiàn),即使ASTA-OS與Hpo-OS給藥濃度是其他制劑的6倍,Hpo-FNL-LP與ASTA-MSP的ρmax,t1/2和AUC0-60仍顯著大于ASTA-OS與Hpo-OS(P<0.01),表明兩種制劑均極大延長了ASTA的體內(nèi)吸收時間,并提高了吸收能力,在體內(nèi)實現(xiàn)緩慢的釋放,克服了ASTA口服生物利用度低的缺點,且Hpo-FNL-LP的相對生物利用度優(yōu)于ASTA-MSP.原因可能是Hpo及其有效成分ASTA難溶于水,體內(nèi)代謝快,不易被胃腸吸收.制成Hpo-FNL-LP或ASTA-MSP后,ASTA被脂膜或囊殼包裹,在水中以膠束的形式分散,極大提高了其水溶性,促進其吸收.其中,Hpo-FNL-LP特有的磷脂雙分子層膜是一種類生物膜,具有極強的生物相容性,且其粒徑比ASTA-MSP小,更容易分散,因此,生物利用度更高,將其以口服給藥的方式應用,具有更廣闊的前景.
制備的Hpo-FNL-LP顯著提高了Hpo及其有效成分ASTA的水溶性、穩(wěn)定性、皮膚滲透性,以及口服生物利用度,為功能性油脂與ASTA納米載體的研究開發(fā)與應用提供參考.下一步將對其安全性進行研究,以確保Hpo-FNL-LP可安全地應用于各種領(lǐng)域中.