环糊精及其衍生物的药学研究进展

2011-12-09童继军

医药导报 2011年8期

童继军

(武汉同济现代医药有限公司，430056)

环糊精(cyclodextrin，CD)由于具有内疏水、外亲水的特殊分子结构，能与多种空间尺寸适合的有机小分子形成主客分子弱作用的超分子体(包含物)。药学研究其α、β和γ等母体发展到衍生物修饰。药用辅料开发品种主要有羟丙基β-环糊精(HP-β-CD)和磺丁醚 β-环糊精(SBET-β-CD)。美国、欧盟、日本等国药典已将 α、β-CD和 HP-β-CD收载，《中华人民共和国药典》2010年版收载β-CD、HP-β-CD为包合剂。现在已有α-CD-前列腺素注射液、β-环糊精吡罗喜康片、伊曲康唑注射液、左炔诺孕酮长效皮下植入剂等20多种CD及其衍生物的药物制剂分别在日本等10多个国家上市使用。

国内中西药CD包合技术应用广泛，相关专利有约1 000种，但上市品种并不多。目前上市品种有肝复乐胶囊、龙牡壮骨冲剂、金果饮咽喉片、脑立清片、正柴胡饮胶囊等。笔者在本文中综述CD及其衍生物的药学研究进展。

1 CD及其衍生物在药学方面的应用

1.1 增加药物的水溶性伊曲康唑在水中溶解度极低(1.0 μg·mL-1)，张明宇等［1］通过 HP-β-CD 包合伊曲康唑，使其在水中的溶解度提高100 000多倍，为开发研究注射液创造了条件。何静等［2］用HP-β-CD电磁搅拌-喷雾干燥法包合格列齐特，药物的溶解度和溶解速度得到大幅度提高，包合物溶解度是原料药的8倍。

1.2 提高药物的稳定性冰片化学性质不稳定，易挥发，成品存放过程中极易散失，影响疗效。迟明艳等［3］考察菊黄上清含片中冰片β-CD包合物的稳定性，在强光照射、高温、高湿实验中，β-CD包合物稳定性明显高于其混合物。室温放置1 a，包合物制得的片剂中冰片损失率＜10%，混合物制得的片剂损失率达60%。

1.3 促进药物吸收、提高药物的生物利用度廖昌军等［4］进行的葛根素β-CD包合物小鼠血浆生物利用度研究表明，原料药及其β-CD包合物中葛根素的血浆药物浓度-时间曲线下面积和一次给药后的最大血药浓度之间差异有统计学意义，包合物的血浆药物浓度-时间曲线下面积为原料药的2.11倍，一次给药后的最大血药浓度为原料药的3倍。表明葛根素经β-CD包合后可改善葛根素在小鼠体内的吸收，从而有效提高葛根素口服的生物利用度。

1.4 减轻药物对机体的刺激及不良反应马素英等［5］制备小檗碱β-CD包合物，以提高小檗碱的溶解度并掩盖其苦味。实验比较了小檗碱、小檗碱与β-CD物理混合物和小檗碱β-CD包合物的溶解度，苦味掩盖试验由健康受试者完成。实验结果表明，小檗碱及其β-CD包合完全，包合物的溶解度是原料药物的3.409倍，包合物可以明显降低药物的苦味。

1.5 作为控释定位输送和靶向制剂的载体材料张华［6］用溶血和刺激性小的HP-β-CD作为磁导靶向抗肿瘤药物多柔比星载体的骨架材料，研究其与抗肿瘤药物的相互作用，特别是形成包合物的性质，选择适宜的骨架材料，实验实现磁导靶向给药。多柔比星在体外释药表现出较好的缓释功能。刘铮等［7］以经乳化剂修饰过的四氧化三铁(Fe3O4)为核，环氧氯丙烷为交联剂，采用分散聚合法，合成了粒径为1.28～4.15 μm、分散性较好、磁 (Fe3O4)含量达68%的磁性交联β-CD聚合物微球。结果表明，该磁性微球可作为靶向药物载体。

2 制备方法

2.1 饱和水溶液法将CD制成饱和水溶液，加入客分子药物，搅拌混合，将析出的固体包合物过滤，根据客分子的性质，再用适当的溶剂洗净，干燥，即得稳定的包合物。魏小藏等［8］运用饱和水溶液法制备氟苯尼考-β-CD包合物，该方法简便，包合率及包合物产率均较高，包合物水溶性较原来提高7倍多。

2.2 超声法将CD饱和水溶液加入客分子药物溶解，混合后立即用超声波破碎仪或超声波清洗机，选择合适强度，超声适当时间，代替搅拌，将析出沉淀采用饱和水溶液法处理得包合物。林雯［9］将雷公滕丙酯醇β-CD饱和溶液加热至50℃，超声20 min，冷藏过夜，抽滤后丙酮洗涤，80℃干燥，较原来稳定，达到一定缓释作用，制成分子微囊剂型减轻局部刺激。

2.3 研磨法或胶体磨法取CD，加入2～5倍量水研匀，加入客分子药物，置研磨机中充分混合研磨成糊状，低温干燥后用适当溶剂洗净，再干燥，即得包合物。邓丽明等［10］在抗病毒口服液挥发油HP-β-CD包合物的制备研究中发现，研磨法所得收得率最高，收得率92.29%，包含率51.15%，含油率3.80%，但效率低，不适用实际生产。饱和水溶液法次之，但挥发油包含率、包合物的含油率均较高，最大67%。研磨法在大生产中无法实现，需要根据实际情况改用胶体磨。

2.4 冷冻干燥法在加热干燥时若易分解，变色，可用冷冻干燥法干燥，使包合物外形疏松，溶解性能好，可制成粉针剂。张华用冷冻干燥法制备多柔比星/羟丙基-β-CD包合物，通过红外光谱、X射线衍射法、差热扫描法、磁共振法表征包合物的形成，并利用量化计算及磁共振数据阐述包合物的结构和多柔比星与羟丙基-β-CD之间的包合方式。紫外光谱和荧光光谱证明羟丙基-β-CD和多柔比星以1∶1的比例络合，荧光光谱滴定计算络合常数Ka为2.08×10-4。包合物光稳定性实验结果显示单独多柔比星的降解速度(Km=0.034 4 h-1，与在HP-β-CD能存在条件下的降解速度(Km=0.094 7 h-1，相差3倍，说明 HP-β-CD能明显延缓了多柔比星的光解，提高了多柔比星的光稳定性［6］。

3 质量研究

3.1 差示热分析(differential thermal analysis，DTA)法和差示扫描量热(differential scanning calorimetry，DSC)法 DTA是在程序控制温度下，测量试样与参比物之温差随温度而变化的一种技术，试样发生某些物理或化学变化时，将放热或吸热，使试样温度暂时升高或降低，DTA曲线上便产生放热峰或吸热峰，测定客分子药物、CD、包合物、混合物各自的 DTA曲线，由DTA曲线上的吸收峰及温差的变化可显示包合物是否形成。DSC法指在程序控制温度下，测量输入到参比物和样品的能量随温度变化的一种分析方法。王娜等［11］分别取利福平、HP-β-CD、二者的物理混合物及包合物进行DSC分析，利福平在37和259℃各有一个峰，分别是水峰和相变峰，HP-β-CD的DSC曲线几乎看不见吸热峰，物理混合物保持了利福平的水峰和相变峰，基本上是利福平和HP-β-CD的叠加，而在包合物的图谱上，水峰、相变峰，各峰的位置(温度)和形状(热效应)都发生了变化，说明包合物已形成。它比DTA反应灵敏、重复性好、分辨率高而较准确。

3.2 红外光谱法主要用于含羰基药物的包合物检测，如吸收峰降低、位移消失，说明药物与β-CD产生了包合作用。陈宝福等［12］对吲哚美辛、β-CD、吲哚美辛与β-CD(1∶1)物理混合物及包合物4种物质进行红外光谱测试。结果发现包合物与其他3种物质在图谱上有明显的差异，说明包合物已形成了一个新的物相。

3.3 X线衍射法各晶体物质在相同的角度处具有不同的晶面间矩，从而显示不同的衍射峰。葛月宾等［13］分别对大豆苷元物理混合物及HP-β-CD进行测试，大豆苷元物理混合物衍射峰为大豆苷元和HP-β-CD无定型衍射峰叠加，而包合物则与HP-β-CD衍射峰及其相似，证明大豆苷元被包合。

3.4 磁共振法从磁共振谱上氢原子、碳原子的化学位移大小，推断包合物的形成。可根据药物的化学结构有选择性地采用。一般对含有芳香环的药物可采用1H-NMR技术，而对不含有芳香环的药物可采用磁共振法。雷敬卫等［14］在小檗碱β-CD包合物分析中用磁共振氢谱对包合物进行确认。结果小檗碱分子两端质子的化学位移都发生了比较大的变化，提示小檗碱的两端分别可以被β-CD包合。

3.5 紫外分光光度法从紫外可见，吸收曲线与吸收峰的位置和高度来判断，一般吸收峰在包合物中消失。任丽莉等［15］制备注射用多烯紫杉醇-β-CD包合物中，多烯紫杉醇与β-CD的投料摩尔比为1∶12，在25℃条件下以700 r·min-1，包合2 h。紫外分光光度法鉴定，吸收峰在包合物中消失，证实形成多烯紫杉醇β-CD包合物。

3.6 薄层色谱法选择合适的溶剂系统，进行药物、药物CD包合物和CD的薄层层析，观察色谱展开后的斑点位置，在同样的条件下，包合物无展开斑点。汪付田等［16］采用冷冻干燥法制备薏苡仁油-羟丙基-β-CD包合物。结果经薄层色谱法对包合物鉴定，表明薏苡仁油HP-β-CD已形成包合物。

3.7 显微镜法和电镜法由于晶格排列发生变化，故在显微镜下含药的包合物与不含药的包合物形状不同，可通过分析包合物晶格变化及相态变化作出判断。朱惠等［17］采用超声波法制备雷公藤内酯醇β-CD包合物，用显微镜成像法检测。雷公藤内酯醇β-CD包合物呈白色粉末状，显微镜下为均匀细小粉末颗粒，表明已形成包合物。还有荧光光度法和图二色谱法。

4 包合前后成分比较研究

4.1 TLC薄层层析及TLCS紫外检测法姜宁华等［18］试验五味子挥发油，回收五味子挥发油均有紫外吸收，包合后五味子挥发油前后最大吸收波长一致，β-CD无紫外吸收，包合物形成和挥发油前后无变化;薄层层析展开有4个斑点，从包合物中回收的挥发油、挥发油斑点一致，包合物无斑点，β-CD空白无斑点，包合物形成和挥发油前后无变化。

4.2 气相色谱(gas chromatography，GC)法和气相色谱-质谱 (gas chromatography mass spectrometry，GCMS)法夏春秀等［19］做丁香油β-CD包合前后化学成分的分析，方法采用GC-MS法对化学成分进行分离鉴定，结果经GC-MS分析，包合前后丁香油主要成分基本一致，但各组成比例发生变化。

5 体外溶出度实验

张雯雯等［20］用搅拌法制备阿克他利羟丙基β-CD包合物，再分别以淀粉、微晶纤维素、乳糖、硫酸钙为填充剂制备包合物胶囊，转篮法对溶出性考察与原料药及物理混合物比较，包合物 Td值更低(P＜0.01)，15 min内溶出均＞75%，释药速度提高。张瑛［21］比较布洛芬和CD物理混合物和布洛芬CD包合物3种不同形式，得出包合物相对于其他两种形式体外释放效果好的结论。

6 展望

CD及其衍生物作为一类功能性极强的药用辅料，与传统的辅料有着本质的区别，在其应用方面有其独特的技术方法，技术含量高，实用性强，因而具有重大理论研究价值及实际应用价值。其优良的包合性能、对药物的稳定化作用和增溶效应、改善药物的吸收利用以及适宜于多种丰富剂型的药剂学特征等，这些传统辅料不具备的特点使CD类药用辅料受到药学界广泛的关注并且引起极大的研究热情。其中羟丙基β-CD具有良好的水溶性和增溶效果，得到广泛应用，在注射剂增溶方面尤为明显。研究显示，该辅料有一定的肾毒性和溶血性，也有致癌性，可能存在未知的更严重的不良反应。美国食品药品管理局到目前为止仅批准了伊曲康唑注射液以及左炔诺孕酮长效皮下植入剂使用该辅料。避免相关不良反应的措施:首先是控制制剂中羟丙基-β-CD的用量和浓度。用量过大，可能造成肾毒性等不良反应，以该辅料作为增溶剂的药品不适合做成大容量注射液，可以考虑制成水针。其次是控制辅料来源问题。使用注射级辅料，国内已有注射级羟丙基-β-CD进入临床研究，但尚未批准生产。第三是控制处方稀释。药物加水稀释是否会出现析出问题尚不确定。虽文献研究表明，羟丙基-β-CD本身在水中易溶，且形成的可溶复合物为AL型，即药物浓度与CD浓度成正比增加，但涉及到具体的品种时，结果可能有所不同。

应该充分认识到当前的研究现状，以保证临床使用的安全性和有效性为基础，充分利用其特殊的包合特性，积极开发和利用这一多功能新型辅料，开发出疗效更好的给药制剂。研发新型辅料是推动制剂发展的有效途径之一，它不但可以促进新制剂的产生，还可以带动老产品质量及技术的提高，从而取得显著的社会效益和经济效益。相信在药学工作者不断努力工作下，相关技术瓶颈会被攻克，CD及其衍生物在药学领域将拥有更为广阔的研究与应用前景。

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