玉米淀粉微球制备条件优化及其载药性研究*

问娟娟，崔建强，张 爽

（陕西国际商贸学院 医药学院，陕西省中药绿色制造技术协同创新中心，陕西 西安 712046）

淀粉微球具有比表面积大、高效低毒、无免疫原性以及定向缓释输送系统等多种特性，被认为是一种理想的靶向药物载体，多年来一直是医药工作者关注的焦点[1-3]。王丽等[4]人利用正交实验对替米考星淀粉微球的制备工艺进行了优化，其载药量和包封率分别为1.63%和81.4%。隋小宇等[5]人通过单因素及正交实验优化双氯芬酸钠载药淀粉微球制备工艺，结果淀粉微球平均粒径为9μm，包封率达到了67.52%。张磊等[6]人制备了大小约为150nm 且粒径均一的豌豆淀粉微球，该淀粉微球对亚甲基蓝的吸附行为符合Langmiur 方程。司晓菲等[7]人制备了玉米淀粉微球，当淀粉微球孔隙率为89%时，载药量达到158mg·g-1。徐建慧等[8]人制备了一种复合淀粉微球，对无机离子和有机胭脂红具有较强的吸附性。李燕[9]研究了不同分子量聚乙二醇致孔剂得到的多孔淀粉微球对亚甲基蓝吸附效果的影响。李艳杰等[10]人通过单因素实验对淀粉微球工艺参数进行了优化，优化后的淀粉微球表面光滑，平均粒径为8.8μm。

上述研究证实，淀粉微球可以负载无机离子和有机分子等药物，淀粉微球针对吸附不同的药物，载药性差异性较大，研究焦点主要聚集在淀粉微球孔隙率对药物负载性能的影响、淀粉微球形貌、粒径等；关于玉米淀粉微球载药性只考察了载药量一个指标。因此，本文运用正交实验优化了玉米淀粉微球制备条件，并在该条件下以玉米淀粉微球对亚甲基蓝载药性能为探针，考察了载药量和包封率双指标，为淀粉微球在医药领域上的应用提供理论支持。

1 实验部分

1.1 主要原材料及厂家

玉米淀粉（西安市佳香调味品食品有限公司）；环己烷（AR 天津大茂化学试剂厂）；正丁醇（AR 国药集团化学试剂有限公司）；环氧氯丙烷（AR 天津科密欧试剂有限公司）；无水乙醇（AR 国药集团化学试剂有限公司）；NaH2PO4（AR 广东光华化学厂有限公司）；Na2HPO4（AR 天津市大茂化学试剂厂）；乙酸乙酯（AR 天津市天力化学试剂有限公司）；亚甲基蓝（AR 上海阿拉丁试剂有限公司）。

1.2 实验设备

BP2110 电子分析天平（上海精密科学仪器有限公司）；XW-80A 涡旋振荡器（上海精科实业有限公司）；JB-2 恒温加热磁力搅拌器（上海雷磁仪器有限公司）；TU-1950 双光束紫外光度计（北京普析通用仪器有限公司）；LG10 超速离心机（上海安亭科学仪器厂）；DZF-6050 电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 淀粉微球的制备

水相的制备 首先，采用浓度为2mol·L-1的NaOH溶液将玉米淀粉进行溶解，然后将溶解好的玉米淀粉溶液用电热套加热直至呈现为透明状态，并自然降温至常温。

油相的制备 以环己烷作为油相。将上述的水相和油相以质量比4.5∶1 进行物理混合均匀，在分散过程中将正丁醇采用滴加的方式以合适的速度加入到均匀的混合液中，然后持续分散20min 后加入环氧氯丙烷，于恒为55℃的水浴锅中以1200r·min-1的转速搅拌4h，冷却混合物至室温，采用乙酸乙酯和乙醇对产物以少量多次的方法进行洗涤，最后在50℃的温度下真空干燥24h，既得淀粉微球。

1.3.2 淀粉微球制备条件优化 由于在制备过程中，存在微球产率低，粒径大小难以控制等缺点，影响微球载药性能。因此，对淀粉微球的制备工艺化尤显得为重要。设计5 因素4 水平的正交试验，从而确定淀粉微球最佳的制备工艺条件，见表1。

表1 正交试验因素与水平表Tab.1 Orthogonal test factors and levels

1.3.3 亚甲基蓝标准曲线绘制 用电子分析天平精确称取0.10g 的亚甲基蓝置于烧杯中，加入适量的缓冲液进行搅拌并溶解，然后使用100mL 棕色容量瓶配制浓度为1mg·mL-1的亚甲基蓝溶液，作为标准溶液。

量取1mL 标准溶液，然后用缓冲溶液稀释至25mL，将稀释后的溶液分别量取 1、2、3、4、5、6mL，加入缓冲液分别为 19.0、14.0、12.0、6.0、3.0、0.0mL，分别得到 0.002、0.005、0.008、0.016、0.025、0.04mg·mL-1的亚甲基蓝标准溶液。采用双光束紫外分光光度计在663nm 处测定其吸光度，绘制标准曲线。

1.3.4 淀粉微球对亚甲基蓝载药量和包封率的测定方法

载药量与包封率通常用作衡量药物载体载药性能的重要指标[11]，对于淀粉微球亦是如此。首先，将0.5g 的淀粉微球加入试管中，再量取25mL 的亚甲基蓝标准溶液计量入试管中，在预定的温度和时间下搅拌，然后在离心机中进行离心分离。离心后测定上清液中游离的亚甲基蓝溶液的吸光度，根据标准曲线和如下公式可对淀粉微球的载药量和包封率进行计算。

式中 A:载药量，mg·mL-1；B:包封率，%；WA:加入亚甲基蓝的质量，mg；WB:滤液中亚甲基蓝的质量，mg；WC:淀粉微球的质量，g。

1.4 淀粉微球对亚甲基蓝载药性能研究

1.4.1 亚甲基蓝浓度对载药量和包封率影响 量取体积为 25mL，浓度依次为 0.02、0.04、0.06、0.08、0.10mg·mL-1的亚甲基蓝溶液分别置于5 支相同规格的试管中，将质量为0.1g 的淀粉微球分别加入5支试管中并在水浴锅中进行热处理，结束后进行离心沉淀，取1mL 上清液测定吸光度，根据公式对其载药量及包封率进行计算。

1.4.2 载药时间对载药量和包封率影响 分别在5支试管中加入浓度为0.04mg·mL-1、体积为25mL 的亚甲基蓝溶液5 等份，并依次在每支试管中加入质量为0.1g 的淀粉微球，然后在38℃的水浴锅中进行搅拌，时间控制分别为 40、60、80、100 和 120min。反应结束后，方法同上，计算其载药量及包封率。

1.4.3 载药温度对载药量和包封率影响 用电子天平称取质量为0.1g 的淀粉微球5 等份于5 支试管中，分别加入 5 等份 25mL 浓度为 0.06mg·mL-1的亚甲基蓝溶液。分别在 18、28、38、48、58℃的条件下用加热搅拌，将载药时间控制在100min，反应结束后，方法同上，计算其载药量及包封率。

2 结果与讨论

2.1 淀粉微球最佳制备条件的确定

表2 正交试验设计表Tab.2 Orthogonal testarch microspheres

由表2 正交实验结果明显可知，根据对淀粉微球吸附量影响大小，5 个因素排序为淀粉浓度 ＞交联剂用量＞油水比＞交联温度＞乳化剂用量。因此，淀粉微球制备的最佳组合条件为A3B2C2D2E2，其中影响淀粉微球吸附量主要为淀粉浓度和交联剂用量。所以，确定最佳淀粉微球制备条件为:淀粉浓度为12%、反应温度为55℃、体系中交联剂用量为0.26g·g-1、油水质量比为4.5∶1、乳化剂用量为0.04g·mL-1。因此，后续在该条件下来研究淀粉微球对亚甲基蓝载药性能。

2.2 亚甲基蓝标准曲线的绘制

图1 亚甲基蓝的标准曲线Fig.1 Standard curve of methylene blue

由图1 可知，亚甲基蓝的标准曲线的线性回归方程，A=50.105C+0.0966，相关系数R2=0.99997，在0.00～0.04mg·mL-1范围内，亚甲基蓝溶液的浓度与其吸光度呈良好的线性关系。

2.3 淀粉微球对亚甲基蓝载药性能研究

2.3.1 亚甲基蓝浓度对淀粉微球载药量和包封率的影响

图2 载药浓度对载药量与包封率的影响Fig.2 Effect of drug loading concentration on drug loading and entrapment efficiency

由图2 可见，随着亚甲基蓝浓度的不断增加，淀粉微球载药量逐渐升高，但包封率呈下降的趋势，在浓度为0.02mg·g-1时包封率最大为19%，但载药量却很小，说明亚甲基蓝的浓度并不是越高越好，高浓度会导致吸附率的降低，浪费亚甲基蓝的使用，因此，在具体实践中，根据需求对载药量和包封率两项指标进行权衡。

2.3.2 时间对淀粉微球载药量和包封率的影响

图3 时间对载药量与包封率的影响Fig.3 Effect of time on drug loading and entrapment efficiency

从图3 可知，其它载药条件不变的条进下，当载药时间为100min 时，微球的载药量和包封率均达到最大，载药量为2.5mg·g-1，包封率为13%。并在2h以后，随着载药时间的延长，微球的载药量和包封率呈现下降的趋势，这可能是由于淀粉微球的吸附已接近饱和状态，无法在该条件下继续进行载药吸附。综上所述:结果表明100min 为载药量和包封率的最佳时间。

2.3.3 载药温度对淀粉微球载药量和包封率的影响

图4 为载药温度对载药量和包封率的影响。固定其它载药条件:载药时间100min，亚甲基蓝浓度为 0.06mg·mL-1。

图4 载药温度对载药量和包封率的影响Fig.4 Effect of drug loading temperature on drug loading and encapsulation efficiency

由图4 可以看出，当载药温度为28℃时，微球的载药量和包封率均达到最大。其载药量和包封率分别为2.6mg/g、13.2%。由图4 中可见，当载药温度逐渐升高，载药量和包封率均呈现下降的现象，这很大程度上是由于升高温度，使体系中部分淀粉微球溶胀，从而导致淀粉微球出现破碎现象，对载药量和包封率造成了影响。因此，综合考虑，确定该淀粉微球最佳载药温度为28℃。

3 结语

（1）以亚甲基蓝为模型药物，通过正交优化淀粉微球最佳制备条件:淀粉浓度为12%、反应温度为55℃、体系中交联剂用量为0.26g·g-1、油水质量比为4.5∶1 以及乳化剂用量为 0.04g·mL-1。

（2）研究淀粉纳米淀粉对亚甲基蓝的载药性能，结果表明亚甲基蓝浓度、载药时间、载药温度对载药量和包封率产生较大的影响。载药附时间为100min，载药温度28℃时，亚甲基蓝浓度为0.02mg·mL-1时，淀粉微球对亚甲基蓝具有良好的载药性能。