不同载体材料、制备方法对穿心莲内酯固体分散体稳定性的影响

欧丽泉,曾庆云,赵国巍*,蔡 萍,衷友泉

(1.江西中医药大学 现代中药制剂教育部重点实验室,江西 南昌 330004;2.江西中医药大学药学院,江西南昌 330004)

穿心莲内酯是穿心莲主要生物活性成分之一,具有多种药理作用,但其溶解度低(74 μg/mL),导致口服给药后生物利用度不理想。难溶性药物在胃肠液中溶出缓慢,溶解度有限,表明溶解度或溶出速率是限制吸收的重要因素[1-4],固体分散体能有效改善难溶性药物溶解度、溶出速率、生物利用度,此时药物高度分散在载体材料中,能降低溶出时需要克服的能量位垒,药物、载体材料之间的相互作用能抑制药物粒子团聚,亲水性材料可提高药物润湿性,从而使其在过饱和状态释放[5-7]。但在固体分散体中分散的药物相对其晶体形式而言,具有较高的能量,属于热力学不稳定系统,呈现转化为稳定结晶态的趋势[4,8-9],故该类制剂在长期贮存后会出现硬度增加、晶体析出、结晶粗化等老化现象,导致药物溶解度、溶出速率下降,使得该方法优势消失[10-11]。

课题组前期以穿心莲内酯为模型药,分别采用不同长度碳链修饰的载体材料(聚乙二醇8000 十二酸酯、聚乙二醇8000 十六酸酯、聚乙二醇8000二十二酸酯)、制备方法(真空干燥法、喷雾干燥法) 制备了穿心莲内酯固体分散体[12],发现喷雾干燥法制备后具有较好的药剂学性质,可提高载体材料亲脂性,改善结晶度等理化性质及溶出率等药剂学性质。因此,本实验根据《化学药物稳定性研究技术指导原则》 中的加速试验方法,测定穿心莲内酯固体分散体吸湿性、相对结晶度、溶出度,考察载体材料、制备方法对其稳定性的影响。

1 材料

1.1 仪器 B-290 型小型喷雾干燥机(瑞士Buchi公司)；OSB-2000 型旋转蒸发仪(上海爱朗仪器有限公司)；DF-101S 型集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公司)；DZF-6050 型真空干燥箱(上海新苗医疗器械制造有限公司)；ZRS-8G 型智能溶出度仪(天津市天大天发科技有限公司)；D8 Advance 型X 射线衍射仪(德国布鲁克-AXS 公司)；Agilent 1200 型高效液相色谱仪(美国安捷伦公司)；LHH-150GSP 型综合药品稳定性试验箱(上海一恒科技有限公司)。

1.2 试剂与药物 穿心莲内酯原料药 (纯度98%,西安昊轩生物科技有限公司)；穿心莲内酯对照品(纯度99%,中国食品药品检定研究院,批号110797-200307)。聚乙二醇8000 (PEG8000)十二酸酯、PEG8000 十六酸酯、PEG8000 二十二酸酯[自制。方法为取PEG8000 16 g,平行3 份,分别与1.60 g 十二酸、2.05 g 十六酸、2.72 g 二十二酸在110 ℃下反应16、16、24 h (催化剂0.16 g 对甲苯磺酸,反应溶剂20 mL 甲苯),反应后减压浓缩除去甲苯,前2 种产物用二氯甲烷溶解,乙醚沉淀后离心,下层白色至淡黄色固体即分别为PEG8000 十二酸酯、PEG8000 十六酸酯；后1 种产物用四氢呋喃溶解,乙醚沉淀后离心,下层白色至淡黄色固体即为PEG8000 二十二酸酯]。α-氧化铝(阿拉丁生化科技股份有限公司)。甲醇为色谱纯(德国默克公司)；其他试剂均为分析纯；水为二次去离子水。

2 方法

2.1 固体分散体制备（真空干燥法） 参考文献[12-13]报道。将穿心莲内酯与各载体材料分别按1∶3 比例精密称取,加入适量80%乙醇,80 ℃下搅拌溶解后减压浓缩除去溶剂,收集固体,置于真空干燥箱中,室温下干燥24 h,研细后过60 目筛,即得。

2.2 固体分散体制备（喷雾干燥法） 参考文献[12-13]报道。将穿心莲内酯与各载体材料分别按1∶3 比例精密称取,加入适量80%乙醇,80 ℃下搅拌溶解后进行喷雾干燥,设定条件为雾化气氮气,体积流量40 mL/min；进样口温度40 ℃；进样速率2 mL/min,收集固体,即得。

2.3 物理混合物制备 将穿心莲内酯与各载体材料分别按1∶3 比例精密称取,置于研钵中研细,过60 目筛,即得。

2.4 稳定性考察 将固体分散体粉末置于真空干燥箱中,室温下干燥24 h。根据《化学药物稳定性研究技术指导原则》 中的加速试验方法,取上述粉末约20 g,平铺于直径120 mm 的培养皿中,摊成厚度≤10 mm 的薄层,置于综合药品稳定性试验箱中[温度(40±2)℃、相对湿度(75±5)%],于第15、30、60 天测定含水量和穿心莲内酯含有量,于第30、60 天测定穿心莲内酯相对结晶度,并进行溶出试验。

2.4.1 含水量测定 称取固体分散体粉末约1.0 g,均匀平铺于已恒重的样品盘上,置于MA45型水分测定仪中,105 ℃下加热至粉末质量不再变化为止,读取水分蒸发比例,即为含水量,每批样品平行测定3 份。

2.4.2 相对结晶度测定 将固体分散体粉末置于样品槽中压平,进行X 射线衍射实验,设定条件为石墨Cu-Kα 靶；工作电压40 kV；电流40 mA；衍射范围5°～55°；波长0.154 1 nm；扫描速率8°/min。

采用内标法[14-16]测定相对结晶度。精密称取物理混合物1.00 g、α-Al2O30.20 g,研磨混匀,测定穿心莲内酯、α-Al2O3衍射峰积分强度 (I1、I2)；精密称取固体分散体1.00 g、α-Al2O30.20 g,研磨混匀,测定两者衍射峰积分强度(I3、I4)。以物理混合物中穿心莲内酯结晶度为100%,计算固体分散体中其相对结晶度,公式为相对结晶度=[(I3/I4)/ (I1/I2) ]×100%。

2.5 溶出试验

2.5.1 色谱条件 参考文献[17]报道。依利特C18色谱柱(4.6 mm×150 mm,5 μm)；流动相甲醇-水 (60∶ 40)；体积流 量1 mL/min；柱 温30 ℃；检测波长225 nm；进样量10 μL。

2.5.2 线性关系考察 称取穿心莲内酯对照品0.013 25 g,置于50 mL 量瓶中,甲醇溶解定容至265 μg/mL,再用甲醇制成3.18、7.95、11.13、15.9、19.08、23.85、31.8 μg/mL 对 照 品溶液,在“2.5.1” 项色谱条件下进样测定。以溶液质量浓度为横坐标(X),峰面积为纵坐标(Y) 进行回归,得方程为Y=4.643 6X+0.697 51(r=0.999 8),在3.18～31.8 μg/mL 范围内线性关系良好。

2.5.3 测定方法 采用2020 年版《中国药典》第四部通则“0931 溶出度与释放度测定法” 中第二法(桨法) 测定。精密称取固体分散体粉末0.25 g,平行6 份,设定溶出介质为900 mL 经超声除气的双蒸水,转速为100 r/min,溶出温度为(37±0.5)℃,于5、10、15、30、45、60、90、120 min 各取样1.5 mL,同时补充等体积同温度的双蒸水,0.22 μm 微孔滤膜过滤,将30 min 及30 min以后的续滤液稀释1 倍,作为供试品溶液,在“2.5.1” 项色谱条件下进样测定,计算不同时间点穿心莲内酯溶出度。

3 结果

3.1 含水量 图1 显示,真空干燥24 h 后各固体分散体含水量非常低,均小于0.5%,并随着时间延长呈缓慢增加的趋势；真空干燥法、喷雾干燥法所制备固体分散体的含水量无明显差异,可能是因为两者具有相似的比表面积和孔体积[12]。

图1 固体分散体含水量Fig.1 Water contents of solid dispersions

3.2 相对结晶度 图2 显示,初始状态(0 d) 时喷雾干燥法所制备固体分散体的相对结晶度为30%～40%,显著低于真空干燥法制备的(穿心莲内酯PEG8000 二十二酸酯固体分散体除外) (为60%～70%)；放置60 d 后,真空干燥法所制备固体分散体的相对结晶度均约增加20%,而喷雾干燥法所制备的增加程度均小于10%。

3.3 溶出试验 图3 显示,真空干燥法所制备固体分散体中穿心莲内酯溶出曲线变化较大,与初始状态(0 d) 相比显著下降,而喷雾干燥法所制备的变化较小。

通过聚类分析对穿心莲内酯溶出情况作进一步研究,结果见图4。由此可知,由于各载体材料具有相似的结构和理化性质,故制备方法对穿心莲内酯溶出稳定性有重要影响；在整个稳定性试验期间固体分散体始终分为2 组,喷雾干燥法制备的为第1 组,真空干燥法制备的为第2 组。

图2 固体分散体相对结晶度Fig.2 Relative crystallinity degrees of solid dispersions

图3 穿心莲内酯溶出曲线Fig.3 Dissolution curves for andrographolide

在真空干燥法所制备的固体分散体中,当平方欧式距离小于7 时,穿心莲内酯PEG8000 二十二酸酯固体分散体从第1 组中独立出来；当平方欧式距离小于3 时,穿心莲内酯PEG8000 十二酸酯固体分散体(60 d)、穿心莲内酯PEG8000 十六酸酯固体分散体(60 d)、穿心莲内酯PEG8000 二十二酸酯固体分散体(60 d) 从第1 组中独立出来,并且三者在120 min 内的累积溶出度均降低到50%以下,可能是因为穿心莲内酯相对结晶度显著增加所致。

在喷雾干燥法所制备的固体分散体中,当平方欧式距离小于7 时,仅穿心莲内酯PEG8000 十二酸酯固体分散体(30 d)、穿心莲内酯PEG8000 十六酸酯固体分散体(30 d) 从第2 组中独立出来,表明它们能保持较好的溶出稳定性。

图4 穿心莲内酯溶出率的聚类分析图Fig.4 Cluster analysis diagram for the dissolution rates of andrographolide

4 讨论

在高温、高湿下放置60 d 后,6 种固体分散体含水量仍很低(＜2%),这是因为该制剂出现软化现象,在表面形成了一层薄膜,可阻止水分子进一步向内部扩散,使其不易吸湿,具有较好的稳定性[18-19]。

在稳定性试验前,以PEG8000 二十二酸酯为载体制备的固体分散体的相对结晶度低于以PEG8000 十二酸酯、PEG8000 十六酸酯为载体制备的,这是因为前者强亲脂性使其与穿心莲内酯的相容性更高,可减慢该成分重结晶作用；在高温、高湿下放置60 d 后,以PEG8000 二十二酸酯为载体制备的固体分散体的相对结晶度显著低于以其他2 种材料为载体制备的,这是因为前者初始晶种数量少,重结晶速率慢,亲脂性更强,能使其始终保持较低的相对结晶度。

另外,在稳定性试验前喷雾干燥法制备的固体分散体的相对结晶度显著低于真空干燥法制备的,这是因为前者在制备过程中乙醇高度雾化,溶剂迅速汽化,导致大部分穿心莲内酯以无定形态固化下来；后者在制备过程中溶剂挥发速率较慢,穿心莲内酯在溶剂挥发时重新结晶,导致其结晶度较高。因此,采用喷雾干燥法制备固体分散体时具有较好的重结晶稳定性,从而能保持理想的溶出稳定性。