曾棋平,劉建清,楊麗娜,劉志宏,宋洪濤
(1.福建醫(yī)科大學(xué)附屬漳州市醫(yī)院藥學(xué)部, 福建 漳州 363000;2.泉州醫(yī)學(xué)高等??茖W(xué)校, 福建 泉州 362000;3.聯(lián)勤保障部隊第九〇九醫(yī)院藥劑科, 福建 漳州 363000;4.聯(lián)勤保障部隊第九〇〇醫(yī)院藥劑科, 福建 福州 350025)
水飛薊素(SM)是從菊科植物水飛薊[Silybum marianum (L.) Gaertn.]的果實中提取的一種黃酮木脂素類混合物,主要成分為花旗松素(TF)、水飛薊寧(SD)、水飛薊亭(SC)、水飛薊賓(SB)和異水飛薊賓(ISB)[1-4]。現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,水飛薊素具有多種藥理活性,除保肝護肝臟作用外[5],其對腫瘤、糖尿病、阿爾茲海默癥(AD)也有一定的治療效果[6-8]。然而,水飛薊素在水中的溶解度低,導(dǎo)致其口服生物利用度達不到要求,極大地限制了其臨床應(yīng)用。
磷脂復(fù)合物(PC)是指藥物和磷脂分子在非質(zhì)子溶劑中反應(yīng),通過電荷遷移而形成穩(wěn)定的化合物(或絡(luò)合物),形成復(fù)合物后能顯著改變母體藥物的理化性質(zhì),進而提高藥物的生物利用度[9]。當前,對天然藥物磷脂復(fù)合物的研究已有較多報道,如根皮素磷脂復(fù)合物[10]、鼠李素磷脂復(fù)合物[11]、鞣花酸磷脂復(fù)合物[12]。然而,對SM-PC 的制備工藝研究較少[13],且針對其體外溶出行為研究主要以水飛薊賓為指標進行評價,難以反映水飛薊素原料藥(SMAPI)中多成分的情況?;诖?,筆者擬采用星點設(shè)計-效應(yīng)面法[10]優(yōu)化SM-PC 的制備工藝,并對其5 種主要活性成分的體外溶出行為進行考察,以期解決水飛薊素溶解性差、生物利用度低的問題,為后續(xù)水飛薊素的進一步開發(fā)應(yīng)用提供依據(jù)。
DHG-9145A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(上海一恒科技有限公司);Agilent1200 高效液相色譜系統(tǒng)(DAD 檢測器,美國Agilent 公司);DZF-6 051 型真空干燥箱(上海一恒科技有限公司);AL204 型分析天平(梅特勒-托利多儀器有限公司);RE-52A 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠);RCZ-6BZ 型藥物溶出儀(上海黃海藥檢儀器有限公司);KQ-800KDE 型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);DK-S24 型電熱恒溫水浴器(上海精密試驗設(shè)備有限公司)。
圖1 SM-PC 溶出度測定HPLC 圖
SM-API(遼寧盤錦華成制藥廠,批號:120508,含量48 %);水飛薊素膠囊(德國馬博士制藥廠,批號:B1101616,規(guī)格140 mg);TF、SC、SD、SB 和ISB 對照品(上海同田生物技術(shù)股份有限公司,純度約為98.5%,批號:120115);大豆卵磷脂(江蘇曼氏生物科技有限公司,批號:130201,其中,磷脂酰膽堿含量約為70 %);蛋黃卵磷脂(德國Lipoid?公司,批號:120920,其中,磷脂酰膽堿含量約為70 %);十二烷基硫酸鈉(湖南爾康制藥有限公司);甲醇為色譜純,乙醇、丙酮、氯仿、磷酸、氫氧化鈉等為分析純,水為蒸餾水。
取SM-API 5.0 g,加入丙酮溶液500 ml,充分攪拌使其溶解,加入大豆磷脂10.0 g,在40 ℃水浴條件下持續(xù)攪拌1 h,反應(yīng)液減壓蒸干,加入500 ml氯仿溶解,將溶液過濾,取續(xù)濾液減壓濃縮至約50 ml,將濃縮液置于45 ℃的條件下真空干燥24 h,鏟下得淡黃色磷脂復(fù)合物,粉碎過80 目篩避光保存。根據(jù)SM-API 不溶于氯仿,而SM-PC 和PC 均易溶解于氯仿,將制備的SM-PC 溶解于氯仿當中,溶液用0.45 μm 微孔濾膜過濾,收集沉淀,干燥稱重,計算復(fù)合率,公式如下:
其中,Y為復(fù)合率,W為SM-API 的質(zhì)量,W1為產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量。
2.2.1 色譜條件
Agilent1200 高效液相色譜系統(tǒng)(DAD 檢測器,美國Agilent 公司),色譜柱為Kromasil C18柱(4.6 mm ×250 mm ,5 μm),流速為1 ml/min,柱溫40 ℃,檢測波長為288 nm,進樣量為20 μl,以甲醇(A)-0.05 %磷酸(B)為流動相,梯度洗脫(0~4 min,35% A;4~16 min,35% A→40 % A; 16~23 min,40% A→45% A; 23~40 min,45% A→50%A)[2]。
在上述色譜條件下,水飛薊素5 種成分的分離度均>1.5,結(jié)果見圖1。
2.2.2 對照品溶液的制備
分別取TF、SC、SD、SB 和ISB 對照品適量,用分析天平精密稱定,置于100 ml 量瓶中,加甲醇輕微振搖使溶解,并稀釋至刻度,得濃度為75.0、80.2、74.5、168.0、93.2 μg/ml 的混合對照品溶液,保存?zhèn)溆谩?/p>
2.2.3 供試品溶液的制備
取SM-PC 適量(含水飛薊素約20 mg),精密稱定,置100 ml 量瓶中,加甲醇輕微振搖使溶解,加65 %甲醇稀釋至刻度,搖勻,0.45 μm 微孔濾膜濾過,取續(xù)濾液作為供試品溶液。
2.2.4 線性關(guān)系及方法學(xué)考察
精密量取對照品混合液0.2、0.4、0.8、1.6、2.0、2.4、4.0 ml 于10 ml 量瓶中,加65 %甲醇稀釋至刻度,配制成TF 濃度為1.5、3.0、6.0、12.0、15.0、18.0、30.0 μg/ml;SC 濃度為1.6、3.2、6.4、12.8、16.0、19.2、32.1 μg/ml;SD 濃度為1.5、3.0、6.0、11.9、14.9、17.9、29.8 μg/ml;SB 濃度為3.4、6.7、13.4、26.9、33.6、40.3、67.2 μg/ml;ISB 濃度為1.9、3.7、7.5、14.9、18.6、22.4、37.3 μg/ml 的混合對照品溶液,取混合對照品溶液20 μl 進樣,計算峰面積。以進樣濃度X(μg/ml)為橫坐標,峰面積Y為縱坐標,經(jīng)線性回歸得回歸方程,結(jié)果見表1。
表1 水飛薊素5 種有效成分的線性方程
取SM-PC 適量,按“2.2.3”項下方法平行制備6 份供試品溶液,在“2.2.1”項下色譜條件進樣測定,測得TF、SC、SD、SB 和ISB 峰面積RSD 分別為0.86%、1.12%、0.65%、2.13%、1.87%,表明該方法重復(fù)性良好。 取同一份供試品溶液,于 0、2、4、8、12、24 h 在 “2.2.1”項下色譜條件進樣測定,測得TF、SC、SD、SB 和ISB 峰面積RSD 為 2.21%、0.98%、1.57%、2.76%、2.12%,表明溶液在 24 h 內(nèi)穩(wěn)定性良好。取“2.2.2”項下混合對照品溶液,在“2.2.1”項色譜條件下進樣測定 6 次,測得TF、SC、SD、SB 和ISB 峰面積RSD 分別為 0.88%、0.62%、0.78%、1.05%、0.93%,表明儀器精密度良好?;厥章试囼灲Y(jié)果表明,TF、SC、SD、SB 和ISB 的平均加樣回收率分別為100.55%、99.64%、100.51%、100.13%、104.63%,RSD 分別為0.95%、0.68%、1.15%、1.22%、1.05%。
2.3.1 反應(yīng)溶劑的影響
固體藥物載體比1∶2,反應(yīng)溫度40 ℃,反應(yīng)時間1 h,藥物濃度為10 mg/ml,考察反應(yīng)溶劑為無水乙醇、丙酮、甲醇時藥物的復(fù)合率,結(jié)果見表2。
表2 溶劑對復(fù)合率的影響(n=3)
以丙酮為反應(yīng)溶劑的復(fù)合率高于無水乙醇和甲醇,這可能是由于乙醇和甲醇均為質(zhì)子性溶劑,不利于磷脂復(fù)合物的形成。
2.3.2 反應(yīng)時間的影響
固定反應(yīng)溶劑為丙酮,藥物載體比1∶2、反應(yīng)溫度40 ℃,藥物濃度為10 mg/ml,考察反應(yīng)時間為0.5、1、2 、3 h 時藥物的復(fù)合率,結(jié)果見表3。
表3 反應(yīng)時間對復(fù)合率的影響(n=3)
試驗表明,隨著反應(yīng)時間的延長,則復(fù)合率也增大,當反應(yīng)時間大于2 h 后,復(fù)合率受時間影響較小。
2.3.3 反應(yīng)溫度的影響
固定反應(yīng)時間為2 h,反應(yīng)溶劑為丙酮,藥物載體比1∶2,藥物濃度為10 mg/ml,考察磷脂復(fù)合物制備溫度在30、40、50 和60 ℃時的復(fù)合率,結(jié)果見表4。
表4 反應(yīng)溫度對復(fù)合率的影響(n=3)
試驗表明,隨著反應(yīng)溫度的升高,復(fù)合率也增大,在60 ℃時,復(fù)合率達到最高,考慮到磷脂在60 ℃以上時容易變性,因此未做更高溫度的考察。
2.3.4 藥物濃度的影響
固定反應(yīng)溫度為60 ℃,反應(yīng)溶劑為丙酮,反應(yīng)時間為2 h,藥物載體比1∶2,考察藥物濃度為5、10、20、30 mg/ml 的復(fù)合率,結(jié)果見表5。
表5 藥物濃度對復(fù)合率的影響(n=3)
從上表可見,藥物濃度對藥物的復(fù)合率有一定的影響,隨著藥物濃度的增加,水飛薊素磷脂復(fù)合物的復(fù)合率降低。
2.3.5 水飛薊素與大豆磷脂的比例
固定藥物濃度為10 mg/ml,反應(yīng)溫度為60 ℃,反應(yīng)溶劑為丙酮,反應(yīng)時間為2 h,考察水飛薊素原料藥與大豆磷脂的比例分別為1∶0.5,1∶1,1∶1.5,1∶2,1∶2.5 時藥物的復(fù)合率,結(jié)果見表6。
表6 反應(yīng)物投料比例對復(fù)合率的影響(n=3)
由上表可以看出,隨著磷脂用量的升高,復(fù)合率也增大,原因可能為磷脂的量增大,對水飛薊素的增溶作用也增大,溶液分子間碰撞形成復(fù)合物的幾率增大,但試驗中我們發(fā)現(xiàn),磷脂比例為1∶2.5時形成的復(fù)合物較黏稠,不易干燥,故選用藥物載體比為1∶2。
2.3.6 磷脂的種類
固定反應(yīng)溫度為60 ℃,反應(yīng)溶劑為丙酮,反應(yīng)時間為2 h,藥物濃度為10 mg/ml,水飛薊素與磷脂的比例為1:2,考察載體采用蛋黃卵磷脂和大豆卵磷時對復(fù)合率的影響,結(jié)果見表7。
表7 磷脂種類對復(fù)合率的影響(n=3)
由上表可以看出,采用大豆卵磷脂和蛋黃卵磷脂作為載體時,其復(fù)合率并沒有顯著區(qū)別,但采用蛋黃卵磷脂制備得到的SM-PC 較為黏稠,不易干燥,因此選用大豆卵磷脂作為復(fù)合載體。
2.4.1 試驗設(shè)計
在單因素考察的基礎(chǔ)上,選擇對復(fù)合率影響較大的幾個因素為自變量,即脂藥比(X1)、反應(yīng)濃度(X2)、反應(yīng)溫度(X3),以復(fù)合率(Y1)為因變量,采用三因素、五水平的星點試驗設(shè)計,各因素的水平代碼和具體的試驗操作值見表8,具體的試驗安排見表9。
表8 各因素水平代碼及試驗操作值
表9 試驗設(shè)計及測定結(jié)果(n=3)
2.4.2 模型擬合
根據(jù)試驗結(jié)果,應(yīng)用SPSS 16.0 統(tǒng)計軟件,以評價指標(復(fù)合率)分別對各因素進行多元線性回歸和二項式方程擬合,對二項式方程中的各系數(shù)進行t檢驗,刪除P>0.2 的項,以達到簡化模型的目的。所得多元線性回歸方程如下:Y=46.584 6+10.034 2X1-0.381 9X2+0.534 1X3(r=0.892 1),二項式方程如下:Y=75.360 3+2.925 1X1+0.530 3X2-0.823 9X3-0.396 0X1X2+0.712 5X1X3+7.039 1X2X3-7.180 2-0.021 2+2.845 9(r=0.965 0)。
由以上方程可知,二項式方程擬合的回歸系數(shù)r高于多元線性回歸,故選擇二項式擬合模型進行預(yù)測。
2.4.3 效應(yīng)面優(yōu)化與預(yù)測
由“2.4.2”項下所得二項式方程,應(yīng)用Design Expert 8.0 軟件繪制指標(復(fù)合率)與影響顯著的兩個自變量的三維效應(yīng)面和二維等高圖(另一個自變量設(shè)為中心點值),結(jié)果見圖2、圖3 和圖4。
圖2 復(fù)合率對脂藥比和藥物濃度的三維效應(yīng)面和二維等高線
圖3 復(fù)合率對脂藥比和反應(yīng)溫度的三維效應(yīng)面和二維等高線
圖4 復(fù)合率對藥物濃度和反應(yīng)溫度的三維效應(yīng)面和二維等高線
由圖2~4 可以看出,在一定范圍內(nèi),水飛薊素與大豆卵磷脂的復(fù)合率隨磷脂與水飛薊素比例的增大而增高,隨反應(yīng)濃度的增高而降低,隨反應(yīng)溫度的增高而增高。每個效應(yīng)面都有其較優(yōu)區(qū)域,以復(fù)合率為指標,軟件給出最佳工藝是水飛薊素與大豆卵磷脂比例為1∶1.8,反應(yīng)溫度55.95 ℃,反應(yīng)物的濃度為8.04 mg/ml。綜合考慮技術(shù)的可行性和經(jīng)濟的合理性,確定制備SM-PC 的最優(yōu)工藝條件為水飛薊素與大豆卵磷脂的比例為1∶1.8,反應(yīng)溫度56 ℃,反應(yīng)物的濃度8.0 mg/ml。
將上述優(yōu)選的最佳工藝制備3 批SM-PC 進行驗證性試驗,測定水飛薊素與磷脂的復(fù)合率,將所得結(jié)果與二項式擬合方程的預(yù)測值相比較,結(jié)果見表10。
表10 最佳工藝條件驗證試驗(%)
由表10 可知,復(fù)合率的預(yù)測值和實測值的偏差小于3 %,證明試驗所建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測性較好。
采用槳法測定SM-API、SM-PC、市售水飛薊素膠囊在蒸餾水(pH5.6)和pH7.5 的磷酸鹽緩沖液(含0.5 % SDS)中的體外溶出度,槳轉(zhuǎn)速為100 r/min,水浴溫度為37 ℃。每次取含水飛薊素150 mg 的磷脂復(fù)合物粉末裝入膠囊,分別于10、20、30、40、50、60 min 取樣,每次10 ml,并及時補充等溫度等體積的溶出介質(zhì),用0.45 μm 微孔濾膜過濾后,取續(xù)濾液進樣分析[14]。試驗結(jié)果見圖5 和圖6。SMAPI、SM-PC 和水飛薊素膠囊在pH5.6 的蒸餾水中溶出均不完全,SM-API 各組分的溶出顯示出較大差異,其中,水溶性成分TF 溶出最高,達60%,而SB 溶出不到20%。在pH7.5 的磷酸鹽緩沖液(含0.5 %SDS)中,SM-API 的溶出度有了一定的提高,但仍溶出不完全,SM-PC 各組分在60 min 的溶出接近90%,主要成分SB 的溶出行為與市售水飛薊素膠囊相似,遠高于原料藥。
圖5 在蒸餾水中的溶出曲線
圖6 在pH7.5 的磷酸鹽緩沖液(含0.5 %SDS)中的溶出曲線
在制備磷脂復(fù)合物的過程中,真空干燥必須控制一定的溫度條件,溫度太低,則磷脂復(fù)合物無法充分干燥,制備的磷脂復(fù)合物較黏稠,不利于后續(xù)制劑的制備;而溫度太高,發(fā)現(xiàn)所制備的磷脂復(fù)合物顏色加深,這可能是由于大豆卵磷脂在高溫條件下變性所致。結(jié)合預(yù)實驗,本研究最終確定制備SM-PC 的真空干燥溫度為45 ℃。
通常選擇溶出度試驗的溶劑應(yīng)該接近生理條件,對于難溶性藥物而言, 可根據(jù)藥物的理化性質(zhì)(如溶解度數(shù)據(jù))添加適量的表面活性劑。文獻報道[15],將水飛薊素制備成磷脂復(fù)合物后,藥物的脂溶性提升較大,生物利用度在人體提高了2~3 倍,而水溶性提升相對不明顯,其在水、人工腸液和人工胃液中難以完全溶出。參考市售水飛薊素磷脂復(fù)合物制劑的溶出條件,采用溶出介質(zhì)為pH7.5 的磷酸鹽緩沖液(含0.5 %的SDS),槳轉(zhuǎn)數(shù)為100 r/min[16]。
雖然采用磷脂復(fù)合物技術(shù)有效提高了水飛薊素的體外溶出度,但由于磷脂復(fù)合物本身具有較強的黏性,分散性較差,因而也會限制其溶出速率和溶出度提高的幅度。從本文的研究結(jié)果也可以看出,僅采用磷脂復(fù)合物技術(shù)對水飛薊素的體外溶出度提高有限,后續(xù)可與固體分散體、微球、微丸以及自微乳給藥系統(tǒng)等制劑新技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用來進一步改善溶出行為。需要注意的是,磷脂復(fù)合物聯(lián)合其它制劑新技術(shù)雖能提高其自身的分散性,加快藥物的溶出,但由于采用不同制劑新技術(shù)所制備藥物的微粒載藥方式、釋藥方式和速率、粒徑大小等不同,其溶出速率、跨膜方式、作用部位也可能存在差異,也會影響藥物的療效[17]。因此,實際研究過程中,應(yīng)該基于藥物自身的性質(zhì)以及循證藥學(xué)的證據(jù)去探索合適的制劑新技術(shù)。