β－环糊精及其衍生物修饰的Fe3O4磁性纳米复合物与布洛芬的相互作用研究

黄丽珍，曹丽燕，李波，李二冬，双少敏

（山西大学 化学化工学院，山西 太原 030006）

布洛芬（Ibuprofen，IBU，图1）即异丁苯丙酸，是一种常用的非甾体类抗炎药，临床上广泛用于治疗关节炎、咽喉炎、支气管炎及骨节炎等［1］。由于其属于憎水药物［2］，溶出度及生物利用度都较低［3］。为了维持治疗浓度大剂量，频繁用药对胃肠道黏膜产生较大的刺激作用［4］。研制不同剂型的布洛芬如颗粒剂、缓释片、口服溶液剂、缓释胶囊剂、栓剂等［5］，以提高其水溶性，增强生物利用度，减少不良反应。

作为优良的药物载体材料，β－环糊精（β－CD）是由7个葡萄糖单元，通过糖苷键连接形成的低聚糖，具有特殊的截顶锥结构，无毒、性能稳定且有包合作用，一定条件下能与客体分子形成包合物。Chowdary等人［6］用 Hp－β－CD作为主体对IBU包合后，使IBU的溶解度增加了12.8倍。磁性纳米材料由于其良好的生物相容性和超顺磁性得到了研究者的广泛关注。Banerjee等［7］将β－CD／Fe3O4磁性纳米复合物（MNC）作为一种新型的靶向药物载体用于酮洛芬的改性和传输。新型靶向纳米药物载体不仅可以改善药物的理化性质，还可以在外磁场的作用下将药物定向于靶部位，从而提高了药物的生物利用度，减少毒副作用。

目前，CD／Fe3O4MNC作为载体研究的药物种类有限。本课题组合成了系列β－CD衍生物修饰的Fe3O4MNC，并以IBU作为模型药物，研究了β－CD／Fe3O4MNC、羟丙基（HP）－β－CD／Fe3O4MNC和磺丁醚（SBE）－β－CD／Fe3O4MNC对IBU的负载能力，求得了最大负载量。采用相溶解度法考察了三种环糊精衍生物修饰的MNC对IBU的增溶效应。

Fig.1 Chemical structure of IBU图1 布洛芬的化学结构

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

TU－1901双光束紫外－可见分光光度计（北京普析通用仪器责任有限公司），pH S－3C型酸度计（上海雷磁分析仪器厂），KQ5200B型超声清洗器（昆山市超声仪器有限公司）。

β－CD（广东省郁南县环糊精厂，95%，经沸水重结晶提纯），布洛芬（＞99%，Alfasa公司），N，N－二环己基碳二亚胺（分析纯，阿拉丁），氯化亚铁，三氯化铁，氨水（质量分数25%～28%），柠檬酸，阿拉伯胶，其它试剂均为分析纯试剂。实验用水为二次蒸馏水。

1.2 实验方法

1.2.1 药物复合物的制备

称取10mg IBU于50mL容量瓶中，用无水乙醇配制成0.2mg／mL的IBU储备液。分别加入20mg先前合成［8－10］的β－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC 和 SBE－β－CD／Fe3O4MNC 于5mL 不同浓度（0.0097～0.97mmol／L）的IBU溶液中进行超声反应，产物用二次水洗涤，磁滞分离后，45℃真空干燥备用。

1.2.2 IBU 负载量的测定

精密称取一定量β－CD／Fe3O4－IBU 复合物、HP－β－CD／Fe3O4－IBU 复合物和SBE－β－CD／Fe3O4－IBU 复合物用二次水溶解，定容至10mL比色管中，适当稀释后于265nm处测定吸光度值。

1.2.3 相溶解度实验

称取5mg IBU（IBU过量），分别置于10mL比色管中，加入不同质量的β－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC和SBE－β－CD／Fe3O4MNC，用蒸馏水定容至刻度后超声2h，静置5d。待固液分配平衡后，用0.45μm孔径的微孔滤膜过滤，取续滤液经适当稀释后于265nm处测定其紫外吸光度。根据标准曲线线性方程求出不同浓度的磁性纳米复合物溶液对应的IBU的浓度。以IBU的浓度对CD／Fe3O4浓度绘制相溶解度图。

2 结果与讨论

2.1 IBU测定波长的选择

IBU的紫外吸收峰如图2所示，最大吸收峰在265nm处。因此，选择波长为265nm进行测定。

2.2 IBU的标准曲线图

称取100mg IBU于50mL容量瓶中，用无水乙醇配制成2mg／mL的IBU储备液。移取上述储备液0.1mL、0.5mL、1mL、1.5mL、2mL、2.5mL于10mL比色管中，用二次水定容后分别于265nm 处测定吸光度A。以吸光度A对IBU浓度绘制标准曲线（图3）。结果表明：IBU在20～500μg／mL浓度范围内线性关系良好，线性方程为：A＝0.01012＋0.34559C，相关系数R＝0.9999。

Fig.2 UV spectrum of IBU图2 IBU紫外吸收光谱

Fig.3 Calibration curve of IBU图3 IBU的工作曲线

2.3 CD／Fe3O4MNC对IBU负载性能的研究

2.3.1 复合物的紫外吸收光谱

IBU被CD／Fe3O4MNC负载后紫外吸收光谱发生了向上漂移。这是由于CD／Fe3O4MNC在紫外区的吸收峰与IBU的吸收峰有重叠造成的。因此，CD／Fe3O4MNC－IBU的紫外吸收光谱可通过CD／Fe3O4MNC－IBU的吸收光谱扣除CD／Fe3O4MNC吸收光谱后得到。以β－CD／Fe3O4MNC为例，IBU（a），β－CD／Fe3O4MNC（b），β－CD／Fe3O4MNC－IBU（c）和扣除β－CD／Fe3O4MNC吸收光谱后β－CD／Fe3O4MNC－IBU 的吸收光谱（d）如图4所示。从图中可以看出，IBU的紫外吸收峰在265nm处，吸附和包合在β－CD／Fe3O4MNC上IBU的吸收峰没有发生变化也位于265nm，谱线（d）的吸收峰是β－CD／Fe3O4MNC上所有IBU的吸收引起的。因此可通过IBU的标准曲线计算β－CD／Fe3O4MNC上负载IBU的量。

2.3.2 CD／Fe3O4MNC与IBU相互作用

如图5所示，分别为 HP－β－CD／Fe3O4MNC（a）、β－CD／Fe3O4MNC（b）和SBE－β－CD／Fe3O4MNC（c）对IBU的负载曲线。从图中可以看出，随着IBU／CD－MNC的增加负载量不断增大，当IBU／CD－MNC的值为2.0×10－2mg／mg时，负载曲线趋于平缓，说明负载作用趋于饱和。CD／Fe3O4MNC对IBU负载量的顺序为SBE－β－CD／Fe3O4MNC ＞β－CD／Fe3O4MNC ＞HP－β－CD／Fe3O4MNC。β－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC和SBE－β－CD／Fe3O4MNC对IBU 的最大负载量分别为7.39、3.12、10.25mg／g。

Fig.4 UV spectra of the（a）IBU，（b）β－CD／Fe3O4MNC，（c）β－CD／Fe3O4MNC－IBU and（d）β－CD／Fe3O4MNC－IBU after subtraction of the absorption profile ofβ－CD／Fe3O4MNC图4 （a）IBU，（b）β－CD／Fe3O4MNC，（c）β－CD／Fe3O4MNCIBU和（d）扣除β－CD／Fe3O4MNC紫外吸收后β－CD／Fe3O4 MNC－IBU的紫外吸收光谱

Fig.5 Equilibrium absorption capacity curves of MNC for IBU at different IBU／CD－MNC value，（a）HP－β－CD／Fe3O4，（b）β－CD／Fe3O4and（c）SBE－β－CD／Fe3O4图5 不同IBU／CD－MNC值时，MNC对IBU的平衡负载量曲线，（a）HP－β－CD／Fe3O4，（b）β－CD／Fe3O4 和 （c）SBE－β－CD／Fe3O4

20mg三种MNC所含β－CD、HP－β－CD及SBE－β－CD的量不同。根据热重分析数据可知Fe3O4MNC上修饰的β－CD、HP－β－CD和SBE－β－CD的量分别为8.31%、5.48%、和7.18%。通过计算可知修饰到 Fe3O4MNC表面的β－CD、HP－β－CD和SBE－β－CD的个数分别约为138、62和93个。相同CD量时，MNC对IBU的负载量由大到小仍依次为SBE－β－CD／Fe3O4MNC ＞β－CD／Fe3O4MNC ＞ HP－β－CD／Fe3O4MNC。这与20mg CD／Fe3O4MNC的研究结果一致。

2.3.3 CD／Fe3O4磁性纳米复合物对IBU的增溶作用

Higuchi和Connors［11］提出了相溶解度法测定包合常数，该方法适用于考察疏水药物在环糊精中的溶解度变化。相溶解度公式为：

式（1）中，K为结合常数，a为主体的总浓度，b为主体存在时客体分子的总浓度，s0为主体不存在时客体分子的固有溶解度。

图6为IBU 在β－CD／Fe3O4MNC（a）、HP－β－CD／Fe3O4MNC（b）及SBE－β－CD／Fe3O4MNC（c）中的相溶解度曲线。从图中可以看出，SBE－β－CD／Fe3O4MNC对IBU的增溶效果最佳，属于AP型。说明IBU的溶解量随SBE－β－CD／Fe3O4MNC浓度的增加呈现非线性增加，主体分子与多个客体分子进行了包合。

Fig.6 Phase solubility diagrams of MNC for IBU，β－CD／Fe3O4（a），HP－β－CD／Fe3O4（b）and SBE－β－CD／Fe3O4（c）图6 IBU的相溶解度曲线β－CD／Fe3O4（a），HP－β－CD／Fe3O4（b）和SBE－β－CD／Fe3O4（c）

2.3.4 CD／Fe3O4磁性纳米复合物的增溶效应

表1 β－CD／Fe3O4MNC，HP－β－CD／Fe3O4MNC及SBE－β－CD／Fe3O4MNC对IBU的增溶效果Table 1 Solubilization effect ofβ－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC and SBE－β－CD／Fe3O4MNC to IBU

表1给出了β－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC及SBE－β－CD／Fe3O4MNC不同浓度时IBU 的溶解度数据。分析数据可知，β－CD／Fe3O4MNC、HP－β－CD／Fe3O4MNC 及 SBE－β－CD／Fe3O4MNC在0～1 mmol／L范围内，随着主体浓度的增加IBU的溶解度增大。1mmol／L时三种纳米复合物对IBU的增溶效果为SBE－β－CD／Fe3O4MNC＞β－CD／Fe3O4MNC＞HP－β－CD／Fe3O4MNC，最大增溶倍数分别为38.88倍、8.14倍、3.64倍。

3 结论

本文采用紫外吸收光谱法研究了β－CD／Fe3O4磁性纳米复合物、HP－β－CD／Fe3O4磁性纳米复合物和SBE－β－CD／Fe3O4磁性纳米复合物对IBU的负载作用。不同CD／Fe3O4磁性纳米复合物对IBU的负载能力不同，最大负载量依次为7.39mg／g、3.12mg／g、10.25mg／g。相溶解度实验表明：β－CD／Fe3O4磁性纳米复合物、HP－β－CD／Fe3O4磁性纳米复合物及SBE－β－CD／Fe3O4磁性纳米复合物都可以增加IBU在水中的溶解度，且SBE－β－CD／Fe3O4磁性纳米复合的增溶效果最明显。实验条件下1mmol／L磁性纳米复合物对IBU 的增溶倍数分别为8.14倍、3.64倍、38.88倍。

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