辣椒碱-壳聚糖 /海藻酸钠微球的制备与体外释药研究

2014-04-11柳昌武曾淼洋童张法韦藤幼

中成药 2014年3期

柳昌武，曾淼洋，童张法，2，韦藤幼，2*

（1.广西大学化学化工学院，广西南宁 530004； 2.广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室，广西南宁 530004； 3.浙江新和成股份有限公司，浙江新昌 312500）

柳昌武1，3，曾淼洋1，童张法1，2，韦藤幼1，2*

目的制备具有缓释效果的辣椒碱缓释制剂，拓宽辣椒碱提取物的应用。方法以辣椒碱提取液为原料，制备了辣椒碱-壳聚糖 /海藻酸钠微球。采用单因素法优化了辣椒碱-壳聚糖 /海藻酸钠微球的制备工艺，并研究了其体外缓释效果。结果辣椒碱-壳聚糖/海藻酸钠微球的最佳制备工艺条件为：海藻酸钠质量浓度为 15.00 g/L、氯化钙用量为 4 倍辣椒碱海藻酸钠混合液体积、壳聚糖用量为 2 倍辣椒碱海藻酸钠混合液体积、辣椒碱浓缩液质量浓度为 1.49 g/L，制备的辣椒碱-壳聚糖 /海藻酸钠微球包封率达到 43.6%，载药量为 18.2 mg/g。结论体外实验表明辣椒碱-壳聚糖/海藻酸钠微球在胃液中释放较小，在肠液中具有良好的缓释控制效果，满足缓释制剂的要求。

辣椒碱；壳聚糖/海藻酸钠；缓释微球；释药机制

辣椒碱（ capsaicin）化学名为［（ 4-羟基-3-甲氧基苯基） -甲基］ -8-甲基-（反） -6-壬烯酰胺，是辣椒中引起辛辣味的主要物质［1］，具有镇痛、消炎、治疗冻伤、止痒、杀菌、戒毒、祛风湿、杀虫、催泪等［2］药理作用，在医药、食品、军事、农药等领域都有广泛的应用。但是辣椒碱的临床应用常会遇到肝首关效应显著、半衰期短［3］、生物利用度低［4］、皮肤刺激性强烈［5］等问题。壳聚糖 /海藻酸钠微球是一种优良的缓释给药体系，具有生物相容性良好、机械强度高、原料易得、制备工艺简单、易于工业化等优点［6］。利用壳聚糖/海藻酸钠微胶囊技术，将天然药物有效成分的提取物制备成缓释制剂，能够控制有效成分的释放、维持稳定的血药浓度、提高药物的生物利用度、降低毒副作用、提高药物的稳定性。仲博［7］将辣椒碱分散在鱼肝油中，采用两步法制备辣椒碱海藻酸钙载药胶囊，研究了制备因素的影响及释放模型，但该胶囊在胃中存在释放刺激问题。本实验在海藻酸钠微胶囊的基础上增加壳聚糖，利用壳聚糖在胃酸的保护下降低辣椒碱的释放，制备辣椒碱-壳聚糖 /海藻酸钠微球（ Capsaicin-Chitosa/Sodium Alginate Microsphere， CCSAM），并考察 CCSAM的体外释药机制，为辣椒碱的制剂研究提供了一定的技术借鉴和指导。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂指天椒（粉碎至 80 目，产于广西横县）；辣椒碱对照品（纯度≥99%，上海融禾医药科技发展有限公司）；甲醇（一级色谱纯，天津四友化学药剂有限公司）；海藻酸钠和壳聚糖（化学纯，国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 主要仪器与设备 CBM-10A vp 岛津-高效液相色谱仪（日本岛津公司）； DHL-A型电脑恒流泵（上海青浦沪西仪器厂）； HZS-H水浴振荡器（哈尔滨市东联电子技术开发有限公司）； SZM45-T2 体视显微镜（宁波舜宇仪器有限公司）。

1.3 辣椒碱-壳聚糖 /海藻酸钠微球（CCSAM）的制备按文献［8-9］得辣椒碱浓缩液。按两步法制备 CCSAM，具体方法如下：

（1）制备辣椒碱海藻酸钠混合液：称取一定量的海藻酸钠，加入到一定体积辣椒碱浓缩液中，溶解、超声脱气、静置过夜，备用。

（2）制备壳聚糖溶液：称取一定量的壳聚糖，加入到一定质量的 1%醋酸溶液中，溶解，用 NaOH溶液调节 pH至 6.0，备用。

（3）制备 CCSAM：将辣椒碱海藻酸钠混合液通过恒流泵滴入到一定浓度的氯化钙溶液中，持续搅拌 0.5 h，抽滤，收集小球；将小球投入壳聚糖溶液中，持续搅拌交联1 h，抽滤、水洗、 40 ℃干燥 24 h，即得 CCSAM。

按单因素试验法考察海藻酸钠质量浓度、氯化钙溶液用量、壳聚糖溶液用量和辣椒碱浓缩液质量浓度对 CCSAM的包封率、载药量以及微球形态的影响。

1.4 CCSAM体外释放试验

CCSAM在人工胃液或人工肠液中的释放实验：称取0.100 0 g CCSAM置于磨口三角瓶中，加入 900 mL人工胃液或人工肠液，将三角瓶置于37 ℃恒温水浴振荡器中，以90 ～100 r/min 的速率振荡，分别于 10、 20、 40、 60 min、1.5、 2、 2.5、 3、 4、 6、 8、 10、 12 h 时刻取 1 mL释放清液， HPLC测定辣椒碱质量浓度及累积释放率，按式（1）计算。

模拟 CCSAM连续通过人工胃液和肠液的释放实验：按上述步骤，先进行2 h人工胃液中的释放，然后过滤，再进行肠液中的释放。

C为溶液中辣椒碱质量浓度， mg/L； mms为 CCSAM质量， g； DL 为 CCSAM 实际载药量，%； V为释放介质体积， L。

1.5 辣椒碱的 HPLC测定［8-9］C18Hypersil ODS 色谱柱（4.6mm×250mm， 5 μm）；流动相为甲醇-0.1%磷酸（65∶35）；检测波长 280 nm；体积流量 0.6 mL/min；进样量20 μL；柱温室温。

精确称取辣椒碱对照品 4.60 mg，溶解后转移至 500 mL量瓶中并用甲醇定容至刻度，制得 9.11mg/L辣椒碱标准溶液。精密吸取 1、 5、 10、 15、 20 μL进样， HPLC测定峰面积，以辣椒碱质量浓度 c（mg/L）为横坐标、峰面积 Y为纵坐标，绘制标准曲线，得标准回归方程： Y=19 065.6 c-0.375 94 （ r2=0.999 8 ），线性范围为 0.46 ～9.11 mg/L。

1.6 CCSAM包封率和载药量的测定取 CCSAM于研钵中研细，精密称取一定量 CCSAM粉末置于 250 mL量瓶中，加 50%甲醇定容，超声 10 m in， 25 ℃水浴振荡 12 h，取少量释放介质，测定其辣椒碱质量浓度 c，按下式计算CCSAM的包封率和载药量。

c为辣椒碱质量浓度， mg/L； mcap为 CCSAM 中辣椒碱的质量， g； n 为稀释倍数； DL 为 CCSAM实际载药量，%；SDL 为 CCSAM 理论载药量，%； mms为 CCSAM 质量， g；mda为辣椒碱投药量， g； mam为辅料药量， g； EE为 CCSAM的包封率，%。对每个样品，测定2次，结果取平均值。

1.7 体视显微镜扫描取微球样品，体视显微镜进行放大扫描，观察微球形态。

2 结果与讨论

2.1 海藻酸钠质量浓度对 CCSAM的影响海藻酸钠质量浓度对 CCSAM的包封率和载药量的影响如图 1 所示。由图知，随着海藻酸钠质量浓度的增大， CCSAM的载药量及包封率均下降，但海藻酸钠质量浓度大于 15.00 g/L后包封率的下降已趋于稳定。海藻酸钠质量浓度过高，体系黏度大，微球的包封率和载药量低，但海藻酸钠质量浓度太低时，壳聚糖-海藻酸钠聚电解质膜过薄，不能形成微球或形成的微球机械强度低。图2 是当海藻酸钠质量浓度为15.00 g/L时的微球， CCSAM呈规则的球形，表面光滑，是较为适宜的海藻酸钠质量浓度。

图1 海藻酸钠质量浓度对 CCSAM制备的影响

图 2 海藻酸钠质量浓度为 15.00 g/L时 CCSAM 的形态（图中每小格原尺寸为1 mm×1 mm）

2.2 氯化钙溶液用量的影响氯化钙溶液用量对 CCSAM的包封率和载药量的影响如图3所示，氯化钙溶液体积在40 mL时效果是最好的。氯化钙溶液用量较低时，辣椒碱海藻酸钠混合液中的钠离子与溶液中的钙离子交换率低，完成凝胶化的时间增加， CCSAM的载药量和包封率偏低；反之，过大的溶液体积也会使氯化钙溶液中的辣椒碱溶解量增大，导致 CCSAM的载药量和包封率偏低。

图 3 氯化钙溶液用量对 CCSAM 制备的影响

2.3 壳聚糖溶液用量的影响图 4 显示了壳聚糖溶液用量对 CCSAM的包封率、载药量的影响，壳聚糖溶液用量为 20 mL效果最好。壳聚糖溶液用量过多，辣椒碱海藻酸钙微球与壳聚糖的交联反应时间较长，微球中的辣椒碱溶出增加。

图 4 壳聚糖溶液用量对 CCSAM 制备的影响

2.4 辣椒碱浓缩液质量浓度的影响图 5 显示了辣椒碱质量浓度增加， CCSAM包封率和载药量均增加，当辣椒碱质量浓度升高至 1.49 g/L后包封率增加缓慢，考虑到所制备的 CCSAM 形态规则等因素，选择辣椒碱质量浓度为1.49 g/L。

图 5 辣椒碱质量浓度对 CCSAM 制备的影响

2.5 辣椒碱-壳聚糖 /海藻酸钠微球体外释放动力学研究

图 6 的三条曲线分别是 CCSAM在人工胃液、肠液和胃液 2 h 后转肠液的释放曲线。 CCSAM在人工胃液中释放速度缓慢， 12 h 辣椒碱累积释放率为 50.4%，在肠液中 12 h 辣椒碱累积释放率为 69.6%。而先在胃液释放 2 h 后转入肠液时出现突释现象，在 3 h 内释放达到 77.7%， 7 h 基本保持不变，这是因为在胃液中 CCSAM表面的壳聚糖膜发生溶解，转入肠液后，其释放阻力大大降低，基本上实现了胃中不释放、肠中缓释的效果。

图6 CCSAM的释放曲线

对图6的人工胃液2 h后转人工肠液的释放曲线分别采用 Zero-order（ Q=at+b）、 First-order（ ln （100-Q） = at+b）、 Higuchi（ Q=kt1/2+b）、 Ritger-Peppas（ ln Q= n ln t+b）模型［10］进行拟合其结果见表 1。由表 1 知 First-order方程相关系数最大，符合一级释放模型，在肠液中的释放受 Fickian 扩散控制。

表 1 CCSAM 在人工胃液 2 h后在肠液中释放曲线的拟合结果

3 结论

3.1 辣椒碱-壳聚糖 /海藻酸钠微球的最佳制备工艺条件为海藻酸钠质量浓度为 15.00 g/L、氯化钙用量为 4 倍辣椒碱海藻酸钠混合液体积、壳聚糖用量为2倍辣椒碱海藻酸钠混合液体积，辣椒碱浓缩液质量浓度为 1.49 g/L。制备的CCSAM包封率达到 43.6%，载药量为 18.2mg/g。

3.2 辣椒碱-壳聚糖 /海藻酸钠微球在 pH2.0 HCl溶液中 2 h 内基本没有释放，进入 pH6.8 PBS 溶液后其释药行为符合一级动力学模型， 3 h 累积释放率为 77.7%， 7 h 累积释放率达到 85.2%， CCSAM在肠液中具有良好的缓释控制作用。

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R944

： B

： 1001-1528（2014）03-0620-03

10.3969/j.issn.1001-1528.2014.03.040

2013-03-12

广西科学研究与技术开发计划课题（桂科能 05112001-3A6）

柳昌武（1987—），男，硕士生，研究方向：林产化学加工工程。 E-mail： liu_chw@163.com。