CAChe6.1模拟软件优选灯盏花素环糊精包合工艺

刘美辉，朱劲华（江苏建康职业学院，南京 210029）

中药灯盏花素是从植物灯盏花（灯盏细辛）中提取分离得到的黄酮类成分。灯盏花素的主要有效成分是灯盏乙素，还有少量灯盏甲素及其他黄酮类成分。主要成分灯盏乙素又为野黄芩苷，是治疗心血脑管疾病的主要活性成分，其化学名称为4’，5，6-三羟基黄酮-7-葡糖醛酸苷。早期临床发现灯盏乙素对高血压、脑溢血、脑血栓、冠心病等心脑血管疾病均有一定疗效，所以在临床上主要用于治疗脑血栓、脑梗塞、冠心病、心绞痛等疾病，疗效确切[1]。但是有研究表明，灯盏花素在水中的溶解度很差，将其制成口服制剂后吸收效果也不好，所以将灯盏花素制成口服片剂生物利用度非常低，只有（0.40±0.19）%[2]。而将其制成灯盏花素注射剂，临床上医护人员已认识到中药注射剂的给药途径、疗效作用、安全性不同于传统的煎剂，容易出现峰谷现象，更有必要强调其安全性[2]。

为此，笔者拟采用环糊精（CD）包合灯盏花素的方法，提高灯盏花素口服剂型的生物利用度，促进灯盏花素在体内的吸收，从而保证药物疗效在体内的正常发挥；同时，溶解度比灯盏花素提高多倍，血药浓度提高，生物利用度明显增加[3]。CD自身具有疏水内腔和亲水表面结构，而内腔尺寸大小不同影响CD对药物在水溶液中的增溶程度。笔者采用CAChe6.1软件[4]，对不同CD包合灯盏花素的过程进行模拟[5]。CD作为一类重要的分子受体（主体），选择性结合底物（客体）形成超分子，已经成为化学和生物化学等领域的研究热点[6-7]。CD的分子识别过程涉及到范德华力、疏水、静电力与氢键等多种非共价键力的协同作用[8-9]，因此深入研究CD及其衍生物分子识别对药物的包合最优化构型具有重要意义。与计算机模拟技术相结合，对于研究各种复杂功能基团修饰CD的结构、修饰基与空腔相对关系以及客体分子在CD空腔内的位置将起到积极的指导作用，也对研究预测CD包合物构型具有理论指导意义[10]。

1 材料

1.1 仪器

TW 40NS型胶体磨（天津市鑫善机械制造有限公司）；KQ-50B型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）。

1.2 药品与试剂

灯盏花素对照品（上海华东工业供销公司，批号：20100506，纯度：98%）；β-CD（中国医药集团上海化学试剂公司，批号：20100508）；甲基β-CD、羟乙基-β-CD、α-CD、羟丙基β-CD（礼泉县化工有限实业公司，批号：20100709）；二乙胺、N，N-二甲基苯胺、二甲胺、甲酰胺、三乙胺、95%乙醇、无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺均为分析纯，甲醇为色谱纯，36%醋酸为化学纯。

2 方法与结果

2.1 采用CAChe6.1软件对几种CD包合灯盏花素的过程模拟[11]

采用CAChe6.1软件对几种CD包合灯盏花素的过程进行模拟，包合前后相应的能量变化值作为指标。此项研究进一步提供了CD包合药物的模拟优化模式。几种CD包合灯盏花素的能量结果见表1、图1。

表1 几种CD包合灯盏花素的能量结果Tab 1 Energy results of several breviscapine cyclodextrin inclusions

图1 几种CD包合灯盏花素的能量结果A.β-CD包合灯盏花素；B.甲基β-CD包合灯盏花素；C.羟乙基β-CD包合灯盏花素；D.羟丙基β-CD包合灯盏花素；E.α-CD包合灯盏花素Fig 1 Energy results of Several breviscapine cyclodextrin inclusionsA.β-CD inclued breviscapine；B.Methyl-β-CD inclued breviscapine；C.Ethoxyl-β-CD inclued breviscapine；D.Hydroxypropyl-β-CD inclued breviscapine；E.α-CD inclued breviscapine

由表1、图1可知，α-CD包合灯盏花素能量变化值最小，为14 k/mol，即此包合过程所消耗能量最小，表明α-CD最容易对此药物进行包合，形成新的物相，结构最稳定。而羟乙基β-CD包合此药物的模拟过程中，能量减少（－128 k/mol），说明没有办法包合。灯盏花素被CD包合的过程是新物相形成的过程，软件模拟包合物的形成过程，能量变化值越小，即此包合过程所消耗能量越少，越有利于新物相的形成。

2.2 方法学验证

2.2.1 色谱条件与系统适用性试验[12-13]色谱柱：Phenomenex Luna Su C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相：甲醇-水-醋酸（38 ∶58 ∶4，V/V/V）；检测波长：335 nm；柱温：30 ℃；进样量：10 μl；流速：1 ml/min。按照灯盏花素对照品灯盏乙素计算，理论板数不应低于1 000。

2.2.2 对照品溶液的制备 精密称取灯盏花素对照品15.30 mg，置25 ml量瓶中，用甲醇定容，即得质量浓度为612 μg/ml的灯盏花素对照品溶液。

2.2.3 标准曲线的制备 取对照品溶液制备质量浓度为0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0、64.0 μg/ml的对照品系列溶液，按“2.2.1”项下色谱条件进样测定，记录色谱图。以对照品质量浓度为横坐标（x），峰面积积分值为纵坐标（y），进行线性回归，得回归方程为y＝14 956x－47.358（r＝0.999 9）。结果表明，对照品质量浓度在0.25～64.0 μg/ml范围内与峰面积积分值呈良好线性关系。

2.3 几种CD包合灯盏花素的制备[12]

采用胶体磨方法将几种CD对灯盏花素进行包合。分别称取β-CD 2.46 g、甲基β-CD 2.89 g、羟乙基β-CD 2.95 g、羟丙基β-CD 2.975 g、α-CD 2.10 g，分别制成几种相应CD的饱和水溶液，分别倒入不同的胶体磨中，再分别倒入适量的灯盏花素N-N-二甲基甲酰胺溶液，包合相同时间，同时将几种CD制得的灯盏花素包合物放入冰箱冷藏24 h，析出沉淀，其中只有羟乙基β-CD包合物未有沉淀析出，溶液呈棕色。将有沉淀的几种CD包合物进行抽滤，然后将滤液分别加1 mol/L盐酸溶液，以沉淀未被包合的灯盏花素再进行抽滤，除去沉淀，将滤液分别进行冷冻干燥48 h，即得相应的包合物干燥样品，称定质量。精密称取相应几种CD包合物，用甲醇定容即得几种样品溶液，进行含量测定，公式如下：c样品溶液（mg/ml）＝A样品溶液×c对照品溶液/A对照品溶液；灯盏花素含量＝c样品溶液×V/W包合物。几种CD包合灯盏花素的结果见表2。

表2 几种CD包合灯盏花素的结果Tab 2 Results of several breviscaphe cyclodentrin inclusions

由表2可知，根据几种CD制成的灯盏花素包合物得率进行比较，α-CD灯盏花素包合物得率最高（99.18%），灯盏花素含量也最高（42.90%）。结果表明，包合灯盏花素最佳CD为α-CD。该结果与计算机模拟技术预测α-CD包合灯盏花素效果最优化结果一致。

3 讨论

CAChe6.1软件主要应用在药物化学合成方面，本研究将此软件应用到药剂学中的包合新技术上，通过该软件的模拟技术可以将灯盏花素用CD包合的整个过程模拟出来，从中获得灯盏花素分子进入CD空腔内被包合进去的信息。通过CAChe6.1软件可以模拟灯盏花素分子能否被包合，哪种CD包合效果更好。此软件模拟灯盏花素包合的整个过程，使整个包合过程能够清楚了解到，因而更加形象化和真实化，从而筛选包合最好的CD，尤其是水溶性好的CD衍生物。与以往的均匀设计法和正交设计法相比较而言，该方法不需考察多因素多水平的具体试验，可对未做过的试验进行大胆的预测，但同时需要有丰富的专业知识和一定的预试验来确定各因素的范围[14]。因此，采用计算机模拟技术预测CD包合灯盏花素，比以往方法节省了大量时间，使具体试验得到进一步优化。

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