芹菜素微粉的反溶剂制备工艺优化

李 影，王慧梅，李 琳，王 微

(东北林业大学 化学化工与资源利用学院，哈尔滨 150040)

0 引言

芹菜素(Apigenin, API)化学名是4，5，7-三羟基黄酮，是天然存在的黄酮化合物[1]，极难溶于水，部分溶于二甲基甲酰胺(DMF)中。研究表明，芹菜素具有多种药理活性作用，如抗肿瘤、抗氧化、镇痛消炎、类雌激素作用等[2-6]，具有良好的市场应用前景。但由于芹菜素的溶解性差，导致其在体内的生物利用度低，活性差，大大限制了它的应用。微粉化或缩小尺寸是提高水溶性差药物溶解度和溶出度的有效制剂策略之一[7]。反溶剂法[8,9]是制备微粉化药物的一种重要方法，通过加入药物的不良溶剂，可以使药物颗粒重新结晶析出，现已广泛应用制备了多种难溶性药物[10-12]。

为提高芹菜素的饱和溶解度和溶出率，使用单因素分析法和响应面设计法优化制备工艺，并使用扫描电镜(SEM)观察形貌特征，为芹菜素的开发应用提供理论依据。

1 仪器与材料

1.1 仪器

78HW-1数显磁力搅拌器(常州金坛精达仪器制造有限公司生产)，Agilent 1260高效液相色谱仪(美国Agilent公司生产)，22R型高速离心机(德国Heraeus sepatech公司生产)，高分辨Zeta电位及粒度分析仪ZetaPALS(美国布克海文公司生产)。

1.2 药品及试剂

芹菜素，分子式C15H10O5，相对分子质量270.24，质量分数为98%(南京春秋生物工程有限公司生产)；泊洛沙姆188(山东优索化工科技有限公司生产)；DMF(分析级，国药集团化学试剂有限公司生产)。

2 方法与结果

2.1 反溶剂法制备芹菜素微粉

通过前期预实验，确定最终方案。将一定质量的芹菜素溶解在适量DMF中，超声10 min。然后，使用磁力搅拌器将芹菜素DMF溶液匀速地向含有泊洛沙姆188的水溶液中加入，在合适的搅拌速率下搅拌5 min。制得的芹菜素混悬液用离心机离心10 min，转速为12 500 r/min，去除DMF。然后，取1 mL混悬液，稀释后放入激光粒度仪中检测粒子的大小。剩余的混悬液过滤后使用去离子水反复洗涤，得到的滤饼放入110℃ 烘箱中干燥12 h，收集得到芹菜素微粉。

2.2 单因素实验

通过预实验进行考察，最终确定了影响粒子大小的因素有泊洛沙姆188浓度、芹菜素浓度、反溶剂与溶剂体积比、搅拌速度、反应温度5个因素。实验结果如表1所示。泊洛沙姆188作为一种表面活性剂可以增加药物在水中的分散性，使得MPS减小，当浓度为4 mg/mL时，粒径最小为262.8 nm。芹菜素浓度对MPS的影响显著，当浓度为20 mg/mL时，粒径最小196.7 nm，浓度超过20 mg/mL时，反应体系中药物微粒数量增多，增加微粒之间的相互碰撞，团聚增多[13]。体积比为15时，粒径最小215.6 nm，芹菜素微粉MPS随着药物浓度的增加呈现先减小后增大的趋势。当搅拌速度是1 600 r/min，粒径最小195.4 nm，搅拌速度低，沉积的颗粒不能均匀地分散在体系中，颗粒会团聚[13]。反应温度对MPS的影响较小，25℃时，粒径最小196.9 nm，为了操作方便选择室温即可。

表1 单因素实验

2.3 响应面设计法优化

综合单因素实验结果进行响应面分析，最终选择药物浓度(A，mg/mL)、体积比(B，V/V)、搅拌速度(C，r/min)进行三因素三水平的实验，响应值为MPS(nm)，经实验设计组合出17组实验如表1所示。

表2 响应面实验数据结果

二次多项回归拟合结果如下：

MPS=187.54+3.62A-3.42B-4.02C+7.13AB-3.57AC-7.63BC+13.77A2+28.32B2+32.72C2

根据方差结果可以看出，二次方程的模型显著，三个因素对MPS均有影响，各因素对MPS的影响不是简单的线性关系。响应面如图1所示。若响应面平滑，则因素间的交互作用对响应值的影响程度不显著；若陡峭，则因素间的交互作用对响应值的影响程度显著[14]。因此，MPS随药物浓度或体积比或搅拌速度的增加均呈现出先减小后增大的趋势。

图1 药物浓度、体积比、搅拌速度对MPS影响的响应面图

通过模型拟合以及回归方程分析，最佳制备条件为药物浓度18.55 mg/mL，体积比15.44和搅拌速度1 625.40 r/min，此时MPS的预期值为186.997 nm。为了实际操作的简便，选择使用的工艺条件为：药物浓度18.5 mg/mL，体积比15和搅拌速度1 600 r/min。

为了验证模型预计响应值的适应性，在最优工艺参数下进行实验验证：泊洛沙姆188浓度4 mg/mL，药物浓度18.5 mg/mL，体积比15，搅拌速度1 600 r/min，反应温度室温即可。在此条件下进行了三次重复实验，得到MPS为189.5 nm，且RSD为1.49%(n=3)，结果与预测值的偏差较小，说明预测结果较为可靠，能够用于优化芹菜素微粉的制备工艺。

2.4 SEM检测结果

如图2可以看出，芹菜素原药和芹菜素微粉形貌具有巨大差异，原药呈现不规则的块状，粒径较大。微粉是类球形，粒径较小达到纳米级别。

图2 芹菜素原药与微粉SEM检测

3 讨论

以难溶性药物芹菜素作为研究对象，采用反溶剂法成功制备了芹菜素微粉，通过单因素实验和响应面分析对制备工艺进行了优化，最终确定泊洛沙姆188浓度4 mg/mL，药物浓度18.5 mg/mL，体积比15，搅拌速度1 600 r/min，反应温度室温即可。通过模型拟合MPS的预期值为186.997 nm，验证试验的数据结果与模型拟合的预测值非常接近，为189.5 nm，这说明模型拟合是成功的。随着药物浓度、体积比、搅拌速度的增加，MPS呈现先减小后增大的趋势。通过SEM观察，芹菜素原药呈现大小不一不规则的块状，而微粉则是分散较为均匀，粒径为纳米级的类球状。