“薄荷素油微囊的制备”实验报告分析

赵绿英，李云贵，姚海伦，罗芳贞

（湖南环境生物职业技术学院，湖南 衡阳421005）

运用高分子材料作为包囊材料（简称囊材），把固体药物或液体药物（如香精油或其他液体）作为囊心物，包裹成直径通常为1～200μm的微型胶囊（microcapsules），简称微囊。药物微囊化技术具有以下特点：一是具有缓释、控释功效；二是提高药物的稳定性；三是降低药物的配伍变化；四是掩盖药物不良气味，固定香味，改善风味品质；五是液态药物固态化，提高流动性和可压性[1-2]。目前微囊制剂技术常用物理化学法，包括单凝聚法、复凝聚法、溶剂-非溶剂法等，其中复凝聚法具有载药量高、操作简单等优点。微囊成型主要工艺包括囊心物分散以及囊材加入、沉积与固化。微囊制剂技术在中药药物制剂新技术教学中具有重要的意义。

薄荷素油别名为薄荷油（peppermint oil），主要成分为左旋薄荷醇（menthol），该化学成分的质量分数为62.3%～87.2%，不仅是药物原料与附加剂之一，而且是中药药物制剂技术实验中使用频数较多的药用原辅料之一。薄荷素油具有天然芳香气味，香气浓郁，难溶，易挥发损失，扩散力强，稳定性差。该实验选择囊心物为薄荷素油；囊材为明胶-阿拉伯胶；运用复凝聚法，得薄荷素油微囊，进一步制成多种制剂。

1 薄荷素油微囊制备的实验目的

以阿拉伯胶（带负电荷）和明胶（调pH值，使带正电荷）作为囊材，以薄荷素油作为囊心物，掌握制备微囊方法中的复凝聚法成囊机理、工艺与操作要点；理解微囊的质量评价与质量控制方法。

2 薄荷素油微囊制备的实验原理

复凝聚法工艺经典、简单，易掌握。复凝聚法的机制介绍如下：明胶水溶液中可离解出正离子（-NH3+）和负离子（-COO-）；阿拉伯胶水溶液中，分子仅离解出负离子（-COO-），携带负电荷。将明胶和阿拉伯胶两溶液混合后，采用醋酸调节胶液pH值到约为4.0～4.5时，明胶溶液带正电；同负电荷阿拉伯胶相互结合成不溶性复合物，溶液中添加药物则胶溶液包围药物离子成凝聚囊。因囊膜松软，当温度急速降低到胶凝点以下5℃左右时开始慢慢胶凝、硬化，加甲醛；发生胺醛缩合反应形成交联囊（不可逆的微囊），其化学反应式为

NH2+H2N-R+HCHOR→NH-CH2-HN-R+H2O.

复凝聚法制备微囊工艺流程（以明胶和阿拉伯胶作为囊材为例）见第71页图1。

3 薄荷素油微囊制备的仪器设备与试剂

3.1 薄荷素油微囊制备的仪器设备

该实验主要仪器设备见第71页表1。其他仪器设备还包括：HP-01无油真空泵、pH计、研钵、锥形瓶、抽滤瓶、烧杯、微孔滤膜、量杯、布氏漏斗、玻璃棒、16目不锈钢标准药筛及接收器（直径20 cm）、挥发油测定器、回流冷凝管、电热套、称量纸、温湿度计等。

图1 复凝聚法制备微囊工艺流程

表1 薄荷素油微囊的制备实验的主要仪器设备

3.2 薄荷素油微囊制备的试剂

该实验主要试剂包括：薄荷素油、明胶、阿拉伯胶粉、NaOH、醋酸、甲醛、苏丹红、淀粉。试剂来源为湖南楚亚程化工有限公司。除薄荷素油为药用化学纯试剂，其余7种试剂均为药用分析纯试剂。其他试剂还包括：Schiff指示剂、胰酶、淀粉酶、蒸馏水、纯化水（去离子水）等。

4 薄荷素油微囊制备的实验内容

4.1 薄荷素油微囊制备的实验原料配方

薄荷素油，5 g；5%阿拉伯胶溶液，100 mL；5%A型明胶溶液，100 mL；12.3 mol/L甲醛溶液，2.5 mL；1.67 mol/L醋酸溶液，适量；200 g/L NaOH溶液，适量；纯化水，适量。

4.2 薄荷素油微囊制备的实验方法

1）5%A型明胶溶液的配制。称取明胶5 g，用约80 mL纯化水浸泡溶胀后，于60℃水浴上搅拌溶解完全，加纯化水至100 mL，搅匀，50℃恒温水浴保温备用。

2）5%阿拉伯胶溶液的配制。首先，称取阿拉伯胶粉5 g置于250 mL的烧杯中，加纯化水约80 mL后置于水浴锅（50℃），轻轻搅拌使溶解；其次，转入量杯加纯化水至100 mL，随即搅拌均匀；最后，再转入250 mL的烧杯（置于50℃水浴）。

3）薄荷素油乳的制备及乳剂的镜检。取薄荷素油5 g置于已调试正常洁净的组织捣碎机中，加阿拉伯胶溶液100 mL后，迅速乳化2 min，即得薄荷素油均匀乳剂。蘸取薄荷素油乳剂1滴镜检，记录并绘制形态图。将薄荷素油乳剂转入200 mL的烧杯，置于50℃水浴中保温，备用。薄荷素油乳的制备可采用研磨法，可以选择2种具体步骤如下。一是将阿拉伯胶粉5 g置于干燥洁净的直径为160 mm的研钵中，加入薄荷素油5 g，稍加研磨，待阿拉伯胶粉分散后加纯化水10 mL，不断研磨至听到噼啪声，研钵内呈现稠厚的乳状液即成薄荷素油初乳；移初乳入量杯，加纯化水至100 mL，搅拌均匀。二是量取纯化水约10 mL置于干燥洁净的直径为160 mm的研钵中，加入阿拉伯胶粉研匀成胶浆，分次加入（3次为宜）薄荷素油，迅速向同一方向研磨，一直待研钵内呈现稠厚的乳状液即成薄荷素油初乳；移初乳入量杯，加纯化水至100 mL，搅拌均匀。

4）混合。取1 000 mL烧杯置于50℃水浴上；将薄荷素油乳转入烧杯，轻轻搅拌下加5%明胶溶液100 mL，搅拌混合均匀；取混合液在显微镜下观察并记录，同时测定混合液的pH值。

5）调pH值成微囊（凝聚囊）。不断搅拌下滴加1.67 mol/L醋酸溶液于混合液中，用pH值计测试，使其pH值调至4.0～4.5；使明胶-阿拉伯胶凝聚，同时镜检是否成微囊（凝聚囊），并绘制出观察记录结果。与调pH值前的镜检结果进行比较，发现其中的区别。

6）微囊的固化与镜检。将微囊（凝聚囊）转入1 000 mL烧杯中，继续搅拌5 min后，加入二倍体积即400 mL 40℃的纯化水稀释，自然降温32～34℃左右成微囊（沉降囊）；将微囊液置于冰浴，搅拌降温8℃左右后，再加12.3 mol/L（37%）甲醛溶液2.5 mL，搅拌15 min；滴加20% NaOH溶液，使pH值为8.0～8.5为宜，搅拌1 h；镜下观察有微囊析出后，再静置沉积，得到交联囊。

7）抽滤。交联囊沉积完全，去上清液，再过滤；使用纯化水洗涤甲醛，至无气味（用Schiff指示剂测试）、不显色止；抽滤，50℃干燥即得微囊，微囊可以继续加工成多种制剂。

8）计算收率与保存。抽滤，干燥产品。也可加入质量分数为6%的淀粉制备软材，16～20目标准药筛制粒，50℃下干燥，称量。收率[3]计算公式为：收率=囊材干重/（薄荷素油重+囊材干重）×100%。采用密封干燥器皿保存。

4.3 质量检查与评定

1）在显微镜下观察样品形态。包括3种样品：一是薄荷素油乳样品；二是薄荷素油微囊固化前的样品；三是薄荷素油微囊固化后的样品。三者均取少量，通过显微镜（×100倍以上）观察并绘制形态图，最后比较其形态图差异。微囊的形态一般应为圆球形、类圆形或不规则形，封闭装。大小应均匀、分散性好。

2）微囊直径、平均粒径及其分布测定。粒径大小用显微镜测定；每个样品测定的微囊不得小于500个，通过软件计算其平均粒径，计算公式为

式中：n1，n2，…，nn分别为具有粒径d1，d2，…，dn的粒子数。

3）微囊中的药物含量测定。常用溶剂提取法测定微囊内的药物含量。

4）载药量与包封率测定。

5）微囊的药物溶出速率测定。根据《中华人民共和国药典（四部）》附录溶出度测定法，将试样至薄膜透析管内第一法（转篮法）进行测定[4]。

6）计算薄荷素油微囊收率。

5 薄荷素油微囊制备的实验结果

1）分别绘制、描述显微镜下观察的形态图。包括4种观察项目：一是薄荷素油乳样品；二是薄荷素油微囊固化前的样品；三是薄荷素油微囊固化后的样品。在各制备工序中的镜检项目中，重点观察调pH值前的乳滴和调pH值后的微囊液，比较其形态图差异。

2）记录薄荷素油微囊的直径，计算薄荷素油微囊的平均粒径及给出分布图。取少量薄荷素油微囊，置于光学显微镜（×100倍，带标尺）考察，并取约500个薄荷素油微囊，量取并记录薄荷素油微囊的粒径分布和粒径范围。按照粒径范围为0～5μm，5～10μm，10～15μm，…，60～65μm，65～70μm，≥70μm，分为若干个区段，每个区段都统计薄荷素油微囊个数（单位为个）和平均粒径（单位为μm）。按各区段薄荷素油微囊个数及对应的粒径，算出平均粒径，再以粒径分布区段（单位为μm）为横坐标，粒径值分布区段薄荷素油微囊个数（单位为个）为纵坐标，绘制薄荷素油微囊粒径分布直方图，找出粒径分布最小的样品的中值粒径、最小粒径、最大粒径。然而，由于微囊粒径受人为、仪器设备条件、工艺等多种因素影响较大，因此往往重复性差。

3）微囊中的药物含量测定。薄荷素油的药物含量的测定方法如下：已知薄荷素油的密度为0.9 g/mL。取干燥洁净的圆底烧瓶，精密称取3.5 g含药微囊颗粒于其中；再加纯化水100 mL分散，以20%NaOH溶液调pH值至8.5～9.0；再加入0.5 g淀粉酶和加入2.5 g胰酶，加塞密闭，置于37℃恒温水浴中；待淀粉、药用阿拉伯胶粉、药用明胶消化完全，发现薄荷素油馏出时开始间或振荡，直至薄荷素油释放充分。取样镜检已无微囊时，加37℃纯化水250 mL，轻轻振荡均匀，再连接挥发油提取器，按照《中华人民共和国药典（四部）》附录IV[4]含量测定第2 000项中药其他方法、第2 204项挥发油含量测定甲法进行操作，放置1.5 h，读取挥发油体积，计算微囊中薄荷素油的药物含量（mL/100 g）。

4）载药量与包封率测定。包括测定干燥微囊内的薄荷素油质量，计算载药量和包封率，计算公式分别为：载药量=微囊内的薄荷素油质量/微囊的总质量，包封率=（微囊内的薄荷素油质量/投入薄荷素油质量）×100%。

5）微囊的药物溶出速率测定。用转篮法[4]测定其体外溶出速率。由体外累积溶出度试验，得到微囊和市售薄荷素油软胶囊的时间累积释放曲线（横坐标为时间；纵坐标为累积释放度），比较市售薄荷素油软胶囊的体外缓释性能。

6）计算薄荷素油微囊收率。利用公式计算，并比较人工研磨与机械均匀乳化的收率差异。

6 薄荷素油微囊制备的实验结果分析与讨论

1）复凝聚法制备过程中的用水及清洁器具的水应使用纯化水（去离子水），避免离子干扰，影响微囊凝聚。

2）注意制备过程控制pH值。首先，在1.67 mol/L醋酸溶液与10%NaOH溶液调pH值时，溶液必须搅拌均匀后测定pH值，以使整个溶液的pH值一致。其次，成囊时，pH值调节要适宜，不能偏高或偏低，pH值4.0即可使明胶全部转为正电荷，胶液凝聚充分。最后，在固化过程中加20%NaOH，调pH值至8.0，目的是使甲醛和凝胶交联增强（提高热稳定），以缩小凝胶的网状结构空隙。

3）成囊温度不低于胶液胶凝点，40℃适宜。

4）甲醛的作用：一是使囊膜变性；二是固化成交联囊。甲醛用量适宜，偏高或偏低都会使囊膜变性程度受到影响。

5）微囊制备过程始终伴随搅拌，不同的搅拌方式、器械及速率均会影响微囊成型，显著影响微囊颗粒直径和分布[5-6]。成囊搅拌速率要适宜，过快会因离心作用而使新形成的囊膜破坏；过慢则会导致囊膜互相粘连成团，而且不能在固化前停止搅拌操作，即成囊与固化全过程均在不断搅拌下操作，否则微囊会粘连成团。

6）囊材明胶与阿拉伯胶质量比例为1∶1时最适宜[5，7]，胶液凝聚充分，最经济。

7）如配制的容量低于50 mL时或乳化时速率偏高，机械乳化时效果差，未完全乳化，微囊收率较手工研磨乳化收率偏低。