青蒿素-β-环糊精包合物的制备及表征＊

谭清华，杨江静，唐艳辉，段友构

（吉首大学化学化工学院，湖南吉首 416000）

青蒿素-β-环糊精包合物的制备及表征＊

谭清华，杨江静，唐艳辉，段友构

（吉首大学化学化工学院，湖南吉首 416000）

研究青蒿素－β－环糊精包合物的制备与性质，通过相溶解度法、红外光谱（IR）对其包合物进行表征.结果表明，β－环糊精可增加青蒿素的溶解度；相溶解度法测定青蒿素与β－环糊精的包合常数为77.44L／mol；IR检测到青蒿素的特征吸收峰，受包合物形成的影响其强度降低、峰形变宽、发生位移或消失等现象，青蒿素与β－环糊精可以形成稳定的包合物.

青蒿素；β－环糊精；包合物；包合常数；红外光谱

环糊精（cyclodextrin，CD）是直链淀粉在由环糊精葡萄糖基转移酶（cyclodexrtin glucosyl transefrase，CGTaes）作用于淀粉后经水解生成的环状低聚糖的总称［1］，由6～12个葡萄糖基构成的环状化合物，常见的有α，β，γ3种.β－环糊精具有亲水的外围及疏水的内腔［2－3］，在溶液中可与不同系列的客体分子形成包合物.因β－环糊精对客体分子的形状、大小和极性等具有选择性，从而可能形成不同物质的量之比的结构模型包合物，使其包合物分子在物理、化学及生物活性等方面上会发生很大改变［4－6］.目前，β－环糊精的这种包合特性已广泛应用于医药、食品和保健品等领域［7］，有提高其稳定性、溶解度、生物利用率等作用［8］.

菊科植物黄花蒿（即中药青蒿素）在中国用作抗疟中药已有2 000多年的历史.中国科学工作者在20世纪70年代首次分离出一个含有过氧基团的新型倍半萜内酯药物，是无色针状结晶，其结构式为C15H22O5［9－11］.青蒿素在进行大量的药理学研究后，结果表明它具有结构上的新颖性和药理作用中高效低毒等特点，有抗疟、抗感染、增强抗体免疫和提高淋巴细胞转化率等功能，临床上主要用于治疗脑型疟疾、抗氯喹疟疾及艾滋病等［12－13］.随着对青蒿素研究的不断深入，其药理作用愈来愈受到重视.但青蒿素水溶性差，生物利用率低，且在光、氧、还原性物质及受热的作用下易氧化分解而变质［14－15］.青蒿素的这些缺点对其作为药品、食品及保健品的贮存和应用带来阻碍.笔者根据β－环糊精分子的独特结构及特性对青蒿素分子进行包合，采用饱和水溶液法制备β－环糊精与青蒿素的包合物，通过红外光谱（IR）技术对青蒿素－β－环糊精包合物成品进行表征，并采用相溶解度法测定青蒿素和β－环糊精的包合常数，为青蒿素制剂的研究与改进提供参考.

1 实验部分

1.1 材料与设备

1.1.1仪器与设备 DF－101S集热式恒温磁力搅拌器（郑州长城科工贸有限公司），GZX－9070MBE数显鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司），抽滤装置，电子天平（上海民桥精密科学仪器有限公司），紫外分光光度计（上海金力电器有限公司），傅里叶变换红外光谱仪Nicolet IS10（美国Thermo fisher）.

1.1.2 材料与试剂 β－环糊精（分析纯），丙酮（分析纯），青蒿素（湘西华立制药有限公司），二次蒸馏水，KBr（光谱纯）.

1.2 实验方法

1.2.1 测定波长选择 取青蒿素、β－环糊精，加蒸馏水溶解，以蒸馏水作为对照，分别在紫外分光光度计200～400nm进行扫描，β－环糊精在此范围内无吸收，青蒿素在264nm处有较大吸收，所以选择264nm为青蒿素测定波长.

1.2.2 标准曲线的绘制 精确称取青蒿素0.028 2g溶于10mL丙酮中，用蒸馏水定容到100mL，作为储备溶液.再用储备溶液配制浓度为0.01～1mmol／L系列溶液，以蒸馏水为空白，在波长为264nm处测定吸光度，以吸光度（A）对青蒿素浓度（C）进行线性回归［16］.

1.2.3 β－环糊精对青蒿素的增溶作用 分别配制不同浓度梯度的β－环糊精溶液，将青蒿素加入使之达到饱和.溶液经滤纸过滤，在264nm波长处测定各滤液的吸光度，通过测定青蒿素的含量考察环糊精的浓度对青蒿素溶解度的影响.

1.2.4 青蒿素与β－环糊精的包合常数测定 β－环糊精与客体分子形成包合物的包合常数计算方法有多种，通过测定包合常数可以深入探讨β－环糊精分子对青蒿素的包合作用强度.经查阅相关资料并结合本实验实际情况，选取相溶解度法测定青蒿素与β－环糊精包合物的包合常数［17－18］.分别配制不同浓度梯度的β－环糊精溶液，加青蒿素使之达到饱和.溶液经滤纸过滤，室温检测，利用紫外吸收光谱在264nm处测定其吸光度.

包合常数的计算根据Higuchi和Connors等［19］提出的方法，稳定常数可以由相溶解曲线的直线部分的斜率计算而得.

1.2.5 青蒿素－β－环糊精包合物的制备及红外光谱测定 β－环糊精与青蒿素形成包合物的制备方法有多种，笔者利用饱和水溶液法制备青蒿素－β－环糊精包合物.25℃条件下，准确称取青蒿素56.4mg，溶于8mL的丙酮中，再准确称取β－环糊精227.0mg溶于60℃的10mL水中，溶液由乳白色变成澄清溶液，在不断搅拌的条件下将丙酮溶液缓慢地加入β－环糊精溶液中，60℃条件下搅拌5h以确保包合反应进行完全.取出，静置1晚，有晶体析出，再用抽滤器抽滤，用水洗涤3次，除去残留的主体，将抽滤后得到的滤饼放入干燥箱中60℃干燥5h，即制得青蒿素－β－环糊精包合物晶体.

同时，按β－环糊精与青蒿素的物质的量比为1∶1进行简单机械搅拌均匀，作为物理混合物，样品经干燥后备用.

采用KBr压片法测定青蒿素、β－环糊精、两者物理混合物和青蒿素－β－环糊精包合物的红外光谱［20］，分辨率为2cm－1，4 000～400cm－1全谱扫描.

2 结果与讨论

2.1 标准曲线的绘制

将1.2.2节中的不同样品经紫外分光光度计检测后，以吸光度（A）对浓度（C，mol／L）进行线性回归（图1），回归方程为A＝6 282.5C＋0.003 4，r＝0.998 8.结果表明，青蒿素在0.01～1mmol／L范围内，浓度和吸光度线性关系良好，β－环糊精存在时，青蒿素吸收强度不受影响，故标准曲线可以用于青蒿素与β－环糊精共轭体系下青蒿素的测定.

2.2 β－环糊精对青蒿素的增溶作用

将1.2.3节中不同样品经紫外分光光度计检测后所得β－环糊精对青蒿素的增溶作用的光谱，如图2所示.从图2可知，随着β－环糊精浓度的增加，青蒿素的溶解度逐渐增大，β－环糊精对青蒿素有明显的增溶作用.

图1 青蒿素的标准曲线

图2 青蒿素在不同浓度β－环糊精溶液中的紫外光谱

2.3 青蒿素与β－环糊精的包合常数测定

由图3可知，青蒿素的溶解度随β－环糊精的加入呈线性增加.根据Benesi－Hildebrand公式，确定青蒿素与β－环糊精的包合计量比为1∶1，则相溶解度方程为

其中：［CD］为β－环糊精的总浓度；Y为β－环糊精存在下客体青蒿素分子的总浓度；S0为客体青蒿素分子的固有溶解度（曲线的截距）；K为包合物的形成常数.以客体浓度对β－环糊精浓度作图（图3），由图中的斜率和截距可获得包合物的形成常数K，K＝斜率／截距（1－斜率）.

青蒿素与β－环糊精形成的包合常数由表1给出，K＝7 7.44L／mol.

图3 青蒿素在β－CD溶液中的相溶解度（25℃）

表1 青蒿素－β－环糊精的包合常数

2.4 青蒿素－β－环糊精包合物的红外光谱分析

对青蒿素、β－环糊精、两者物理混合物和青蒿素－β－环糊精包合物进行红外光谱分析，所得图谱见图4.

图青蒿素、环糊精、两者物理混合物和青蒿素环糊精包合物的红外光谱

从β－环糊精（β－CD）的红外光谱图4a）可以看出主要特征吸收峰：3 400cm－1，多缔合体—OH的弯曲振动；2 937cm－1，甲基、亚甲基C— H的伸缩振动；718cm－1，亚甲基的平面摇摆振动；1 647cm－1，结合水伸缩振动；1 417cm－1和1 259cm－1，—OH的平面弯曲振动；1 367cm－1和1 336cm－1，C— H弯曲振动；1 085cm－1，醚C—O—C键的伸缩振动.

从青蒿素的红外光谱图4b）可以看出主要特征吸收峰：1 738cm－1，内酯中C== O的伸缩振动；1 116cm－1C—O—C的伸缩振动；724cm－1，O— O的伸缩振动；2 870～3 000cm－1，C— H的伸缩振动；1 450～1 380cm－1，有C— H键的弯曲振动峰；1 116cm－1的C—O—C伸缩振动附近有其他吸收峰，而7 24cm－1的O— O伸缩频率吸收强度较弱，只有1 738cm－1的C== O伸缩振动峰强度较大，峰形较好，周围无其他干扰峰.

从青蒿素和β－环糊精的混合物红外光谱图4c）可以看出主要特征峰：3 400cm－1，多缔合体—OH的弯曲振动；2 870～3 000cm－1，甲基、亚甲基C— H的伸缩振动；1 738cm－1，羧酸酯的C== O键伸缩振动；1 450～1 380cm－1，有C— H键的弯曲振动峰；1 116cm－1的C— O伸缩振动和1 085cm－1的醚C—O—C键伸缩振动叠加.总之，青蒿素的吸收峰基本上都明显存在，只是叠加了β－CD的某些吸收峰.

从青蒿素－β－环糊精包和物的红外光谱图4d）可以看出主要特征峰：3 400cm－1，多缔合体—OH的弯曲振动；1 738cm－1，羧酸酯的C== O键伸缩振动；还有在1 390，1 116，724cm－1等处出现吸收峰.

比较图4c）与4d）可发现2红外光谱图明显不同.这表明青蒿素进入β－环糊精的疏水腔中，主客体分子间相互作用，由于三维空间排列的相互匹配性、范德华力、色散力、静电作用力、氢键、疏水作用等因素的影响，没有形成新的化学键，因此青蒿素－β－环糊精包合物的客体分子的吸收强度降低，峰形变宽，并有较弱的吸收峰消失，表明青蒿素与β－环糊精可以形成稳定的包合物.

3 结语

通过相溶解度法测定了青蒿素与β－环糊精的包合常数为77.44L／mol，并用饱和水溶液法制备青蒿素－β－环糊精包合物，对其包合物进行红外光谱测定.结果表明，青蒿素与β－环糊精可以形成较稳定的包合物，β－环糊精可提高青蒿素的溶解度，并进一步通过红外光谱表征方法分析确定了青蒿素－β－环糊精包合物已经形成.实验结果对青蒿素制剂的研究和改进具有重要的指导意义.

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（责任编辑 易必武）

Preparation and Characterization of Inclusion Complex Arteannuin withβ－Cyclodextrin

TAN Qing－hua，YANG Jiang－jing，TANG Yan－hui，DUAN You－gou
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Jishou University，Jishou 416000，Hunan China）

The preparation and characterizations of the inclusion complex of arteannuin（ART）withβ－cyclodextrin（β－CD）were investigated.The properties of arteannuin withβ－cyclodextrin were characterized and analyzed by phase solubility analysis and infrared spectrography（IR）.Results showed thatβ－cylcodextrin could increase the solubility of arteannuin；the inclusion constants of arteannuin withβ－cylcodextrin（β－CD）was calculated as 77.44L／mol；IR spectra showed that the intensity of a few characteristic absorption peak of ART decreased，the peak shape was widened and the displacement changed or disappeared under the influence of inclusion complex.It is concluded arteannuin andβ－cylcodextrin can form stable inclusion complexes.

arteannuin；β－cyclodextrin；inclusion complex；inclusion constant；infrared spectrum（IR）

R283.6

A

10.3969／j.issn.1007－2985.2013.04.016

1007－2985（2013）04－0072－05

2013－03－15

吉首大学研究性学习和创新性实验计划项目（2012ZXJJ06）；湖南省教育厅资助项目（JG2011B041）；湖南省普通高等学校教改项目（2012）；吉首大学重点科研项目（201205－2）

段友构（1954－），男，吉首大学化学化工学院教授，硕士生导师，E－mail duanyougou＠126.com.