阿司匹林羟丙基-β-环糊精包合物的制备*

赵 宁,李伟泽,付丽娜,施晶晶,张湛睿

(西安医学院 药学院，陕西 西安 710021)

阿司匹林，又名乙酰水杨酸，是常用解热镇痛药，目前已有100多年的历史，可非选择性地抑制环加氧酶，在临床中广泛应用于感冒发热、头痛、牙痛、肢体疼痛等，在心血管疾病、类风湿性关节炎、消化道肿瘤等疾病的治疗及预防中也得到广泛应用[1-3]。然而，阿司匹林水溶性较差，导致其生物利用度低，且口服过程中对胃肠道黏膜具有强烈刺激性，随着阿司匹林使用频率越来越高，所致的不良反应发生率也在不断上升。同时，阿司匹林在储存过程中易水解，化学性质不稳定，在一定程度上影响了其制剂质量及临床应用。

羟丙基-β-环糊精(hydroxypropyl-β-cyclodex-trin,HP-β-CD)是由β-CD与1,2-环氧丙烷缩合形成的亲水性衍生物。通过对β-CD的羟丙基化，破坏了分子内氢键，增加了分子间氢键，从而显著提高了HP-β-CD在水中的溶解度[4-5]。目前，HP-β-CD已成为难溶性药物增溶的主要包合材料，也是FDA批准的第一个可用于静脉注射的包合材料[6-7]。因此，作者以HP-β-CD为包合材料包合阿司匹林，以包合率为评价指标，筛选包合物最佳制备方法并优化包合工艺，以期改善阿司匹林的水溶性并提高其稳定性，为阿司匹林临床更广泛的应用提供依据。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

水杨酸：武汉兴众诚科技有限公司；阿司匹林：华阴市锦前程药业有限公司；羟丙基-β-环糊精：山东滨州智源生物科技有限公司；无水乙醇：利安隆华(天津)医药化学有限公司；以上试剂均为分析纯；水：双蒸水。

电子天平：Quintix224-1CN，塞多利斯科学仪器(北京)有限公司；差式扫描量热仪：DSC1 Stare系统，瑞士梅特勒-托利多公司；恒温磁力搅拌器：B11-1，上海司乐仪器有限公司；冷冻干燥机：美国LABCONCO FreeZone；紫外-可见分光光度计：UV-1780，日本岛津公司。

1.2.1 包合率测定方法的建立

1.2.1.1 阿司匹林标准曲线的绘制

精密称取阿司匹林40.00 mg，置于100 mL容量瓶中，加入4 mL乙醇溶解，加水至刻度，得0.4 mg/mL的阿司匹林标准溶液。分别精密吸取标准溶液4、5、6、7、8、9、10 mL于25 mL容量瓶中，配成质量浓度分别为0.064、0.080、0.096、0.112、0.128、0.144、0.160 mg/mL的系列溶液。在275 nm处测定阿司匹林吸光度，以阿司匹林浓度(x)为横坐标，吸光度(y)为纵坐标，进行线性回归[8]，得回归方程y=5.0493x-0.0824，R2=0.999 8，见图1。

ρ/(mg·mL-1)

1.2.1.2 包合率测定方法

通常所得包合物的包合率越高，包合效果越好，因此，以阿司匹林的包合率为评价指标，筛选阿司匹林包合物的制备方法并优化制备工艺，具体计算方法[9]见公式(1)。

包合率=W包/W总×100%

(1)

式中：W包为包合物中的阿司匹林量(mg)，W总为阿司匹林投料量(mg)。

1.2.2 包合物制备方法的筛选

包合物的形成是药物分子进入包合材料分子腔的过程，在这个过程中需要外界提供一定的能量，促进药物与包合材料的充分接触，并在缓慢进入包合材料的分子腔内。不同的制备方法所提供的能量大小不同，因此，制备方法对包合物的形成具有重要影响。能量提供不足，包合材料与药物不能充分接触，且药物分子难以进入包合材料分子腔中；能量提供过大，又使药物分子由于能量较高而自包合材料分子腔中解脱，导致包合效率下降。

因此，分别采用3种方法制备阿司匹林HP-β-CD包合物，以阿司匹林包合率为评价指标对方法进行筛选，具体操作如下。

(1)饱和水溶液法：秤取适量HP-β-CD加入水，置于恒温磁力搅拌器上搅拌至完全溶解，阿司匹林用无水乙醇溶解[m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=2∶1]，在搅拌条件下缓慢滴加至HP-β-CD水溶液中，设置温度为50 ℃，继续搅拌60 min后将混合物体系置于冰箱(4 ℃)，冷藏24 h，抽滤并弃去滤液，饼状物抽干后于50 ℃干燥，即得到白色粉末状包合物。

(2)超声波法：秤取适量HP-β-CD加入水中，溶解后置于超声设备中，阿司匹林用无水乙醇溶解[m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=2∶1]，在温度50 ℃，超声频率40 KHz、输入功率200 W条件下，将阿司匹林缓慢滴加至HP-β-CD水溶液中，超声60 min，其余操作同上。

(3)研磨法：秤取适量HP-β-CD于乳钵中，加一定量水研成糊状后,同样缓慢滴加用无水乙醇溶解的阿司匹林溶液[m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=2∶1]，在研钵中研磨60 min，其余操作同上。

3种制备方法包合率比较结果见图2。

图2 3种制备方法包合率比较

由图2可知，以超声波法制备所得包合物的包合率最高为45.4%，显著高于以饱和水溶液法及研磨法制备所得的40.35%及41.58%，故选择超声波法为制备阿司匹林HP-β-CD包合物的最佳方法。

1.2.3 包合制备工艺优化

1.2.3.1m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)对包合率的影响

在包合过程中，包合材料与药物的主客比是影响包合率的一个重要因素，通常，主客分子的比例越高，包合材料所提供的分子腔数量就越多，因此药物分子进入包合材料分子空腔的几率也随之增大。在包合温度为50 ℃、包合时间为60 min、超声频率40 KHz、输入功率200 W的条件下，考察m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=1∶1、2∶1、3∶1、4∶1对阿司匹林包合率的影响，结果见图3[10-13]。

主客比

由图3可知，阿司匹林的包合率随着主分子与客分子比例的增加呈先升高后降低的趋势，当主客比例为3∶1时，包合率最大，达到44.65%；此后，继续增加包合材料HP-β-CD的用量，阿司匹林的包合率不再增加，推测原因可能为，当主客比为1∶1时，主分子所提供空腔较少，因此客分子进入主分子空穴的难度较大；而随着主客比例的增大，主分子提供的空腔增多，客分子较易进入，因此包合率逐渐上升，当主客比大于3∶1时，随着包合材料用量逐渐增多，溶液中HP-β-CD浓度增高，较易发生分子间相互作用而影响客分子进一步进入HP-β-CD的分子腔，因此包合率降低。随着主客比的不断增大，辅料用量也将较多，不仅影响包合率也将增大成本。因此，选择的m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=3∶1为最佳比例。

1.2.3.2 包合时间对包合效果的影响

包合物的形成需要一定时间，包合过程中，客分子在外界能量的作用下，逐渐进入到主分子的空腔结构中，并与主分子发生分子间相互作用，因此，包合时间对包合效果具有重要影响。在m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=3∶1，包合温度50 ℃、超声频率40 KHz、输入功率200 W的条件下，考察包合时间t=30、60、90、120、150 min，时对阿司匹林包合率的影响，结果见图4。

包合时间/min

由图4可知，随着包合时间延长，阿司匹林的包合率逐渐上升，当t=120 min时，HP-β-CD对阿司匹林的包合率达到最高，为50.51%；包合时间继续延长，包合率不再明显上升，推测可能原因是随着包合时间达到一定长度，客分子进入主分子空腔的速度与客分子从主分子空腔解脱的速度逐渐达到平衡，即包合过程达到动态平衡，因此包合率不再明显上升。且随着包合时间延长，生产周期及成本均将增加。因此，选择最佳包合时间为120 min。

1.2.3.3 包合温度对包合率的影响

温度是影响包合效果的又一重要因素，温度的高低将影响药物与包合物的分子动能与热力学运动，另外温度较高也将影响阿司匹林以及所得包合物的稳定性。因此，选择合适的温度对包合物的形成具有重要影响。在m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=3∶1，包合时间为120 min，超声频率40 KHz、输入功率200 W的条件下，考察包合温度t=20、30、40、50、60 ℃时，对阿司匹林包合率的影响，结果见图5。

包合温度/℃

由图5可知，随着包合温度升高，阿司匹林的包合率逐渐提高，当t=40 ℃时包合率达到最大，为52.85%；t>40 ℃包合率呈逐渐下降趋势。因此，选择包合的最佳温度为40 ℃。

因此，HP-β-CD阿司匹林包合物的最佳制备工艺为m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=3∶1，包合温度40 ℃，超声频率40 KHz，输入功率200 W下包合120 min。

1.2.4 包合物的鉴定

1.2.4.1 薄层色谱法

精密称取HP-β-CD、阿司匹林、所得包合物各0.2 g，以及阿司匹林与HP-β-CD各0.2g的物理混合物，用适量的乙醇溶解后，分别标记为样品①、②、③、④，制备硅胶G薄层板，以V(乙醇)∶V(三氯甲烷)∶V(冰醋酸)=2∶1∶0.1为展开剂，将上述4个样品分别点样后，上行展开，挥干展开剂，在275 nm紫外灯下观察[14-15]，结果见图6。

①-HP-β-CD；②-阿司匹林；③-包合物；④HP-β-CD与阿司匹林的物理混合物)

由图6可知，样品-①、③在相应位置未出现显色斑点，而样品-②、④在相应位置有相似的显色斑点，因此可以确认阿司匹林经包合形成了包合物，并充分包埋于HP-β-CD分子的空腔结构内。

1.2.4.2 差示扫描量热法(DSC)

将HP-β-CD、阿司匹林、所得包合物、阿司匹林与HP-β-CD的物理混合物分别进行DSC扫描，分析主客分子的包合情况。具体条件为：升温范围-20～320 ℃，升温速率20 ℃·min-1，测定气氛为高纯度氮气[16-17]。扫描结果见图7。

min

由图7可知，阿司匹林在约140 ℃出现明显吸热峰，阿司匹林与HP-β-CD的物理混合物在相同位置也出现明显吸热峰，说明将阿司匹林与HP-β-CD进行简单的物理混合，阿司匹林不能被包合，而HP-β-CD与所得包合物在140 ℃未出现吸热峰，显示，所制备的阿司匹林包合物中，阿司匹林已被HP-β-CD充分包合于其空腔结构中。

3 讨 论

阿司匹林作为一种常见的解热镇痛药，临床应用非常广泛，且剂型多样，适用于不同人群，多种疾病。但众所周知，阿司匹林胃肠道副作用大，且水溶性差，不易吸收。其次，阿司匹林不稳定、易水解，在一定程度上限制了其更广泛应用[18]。HP-β-CD是β-CD的衍生物，HP-β-CD在保持β-CD空腔结构的同时克服了β-CD水溶性差的不足，能更显著地提高难溶性药物的溶解度，且生物相容性好、安全无毒，是目前应用最广泛的包合材料[19]。因此，作者以HP-β-CD为包合材料制备了阿司匹林包合物。在包合过程中分别考察了主客比、包合时间、包合温度对包合率的影响，最终筛选出最佳制备工艺为：HP-β-CD与阿司匹林比例为3∶1，包合温度为40 ℃，在超声频率40 KHz、输入功率200W的条件下包合时间120 min。