姜黄素固体分散体高效制备工艺优选

任莉莉 ，陈 静，李先君，屈炼石，程昆木

（1. 军事口腔医学国家重点实验室，口腔疾病国家临床医学研究中心，陕西省口腔疾病国际联合研究中心，第四军医大学口腔医院组织病理学教研室，陕西 西安 710032；2. 安康学院 化学化工学院 秦巴中药资源研发中心，陕西 安康 725000）

姜黄素（curcumin，CUR）是主要从姜科植物姜黄根茎中提取出的一种天然酚类物质，属二酮类化合物。姜黄已在世界范围内作为食品添加剂和防腐剂使用，安全性良好[1]。大量研究发现姜黄素具有抗炎、抗感染、抗肿瘤等作用。姜黄素对肺癌、子宫癌、前列腺癌、乳腺癌等都有较好的抑制作用，作用机制包括抑制肿瘤细胞的生长、浸润、转移及逆转多重耐药等多个途径[2]。姜黄素为橙黄色结晶粉末，不溶于水，在生理条件下不稳定，肠道吸收少，体内代谢迅速，导致生物利用度低，限制了其临床应用[3]，亟需通过现代制药技术改善上述不足，提高姜黄素的利用效果。

固体分散体（solid dispersion，SD）是难溶性生物活性物质以分子、无定形、微晶等状态均匀分散在某一固态载体物质中形成的分散体系，可有效提高药物溶解度及生物利用度[4]。固体分散体的制备方法有熔融法、溶剂法、溶剂-熔融法、溶剂-喷雾干燥法、微波淬冷法、冷冻干燥法等[5-6]。姜黄素水溶性差，易溶于乙醇，本研究采用溶剂熔融法制备姜黄素固体分散体，从而提高姜黄素在预防和治疗肿瘤中的应用价值。

1 仪器与试药

1.1 仪器

FA2104电子天平（上海永光平仪器有限公司）；ZB-ID智能崩解仪（天津市鑫洲科技有限公司）；101-2AB电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）；SP-190UV紫外可见分光光度计（上海光谱仪器有限公司）；TD-3500 X射线衍射仪（丹东通达科技有限公司）；KYKY-EM3200扫描电子显微镜（北京中科科仪股份有限公司）。

1.2 试药

姜黄素（上海源叶生物科技有限公司）；PEG6000（广东光华化学厂有限公司）；无水乙醇（分析纯，天津百世化工有限公司）；水为超纯水。

2 方法与结果

2.1 姜黄素固体分散体的制备

使用溶剂熔融法制备姜黄素固体分散体。以PEG6000为载体材料，按比例称取姜黄素，搅拌混匀，加入无水乙醇，搅拌使其充分溶解，置水浴锅中，加热至熔融状态，熔融完全后置冰浴中使其迅速固化。固化后置于电热鼓风干燥箱内，40 ℃下完全干燥后低温避光保存[7]。

2.2 姜黄素标准曲线的测定

称取20 mg姜黄素，置于100 ml量瓶中，加入无水乙醇使之完全溶解并定容，浓度为0.2 mg/ml，用紫外可见分光光度计在200～800 nm范围内扫描，测得姜黄素在426 nm处有最大吸收，因此确定426 nm为姜黄素浓度测定波长[8]。分别配制浓度为0.01，0.05，0.1，0.15，0.2 mg/ml的姜黄素无水乙醇溶液，以无水乙醇为空白对照, 在426 nm波长处测其吸光度, 并以吸光度（Y）为纵坐标,浓度（X）为横坐标，绘制标准曲线。得回归方程：Y=3.5014X+0.1497，R²=0.995，表明姜黄素在0.01～0.2 mg/ml范围内线性关系良好。

2.3 累积溶出度的测定

参照《中国药典》2020年版中的桨法[9]，使用崩解仪作为溶出仪器，准确称取各处方姜黄素固体分散体置崩解仪吊篮中，以900 ml蒸馏水为溶出介质，在37±0.5 ℃条件下，分别于5，10，15，20，25 min取样5 ml（同时补充同温等量介质），经过滤后于426 nm处测定吸光度并计算累积溶出度[10]。

2.4 正交试验设计

无水乙醇体积、药物与载体的比例、加热温度为姜黄素固体分散体制备工艺的主要影响因素，按三因素四水平正交试验设计[L9（34）]进行实验，因素水平见表1，正交试验设计见表2。其中姜黄素加入量为20 mg。测定累积溶出度，以25 min累积溶出百分率为考察目标，筛选最佳工艺。

表1 因素水平

表2 正交试验设计与结果

由表2可见，3个因素对25 min累积溶出度影响次序为B（药载比例）＞A（无水乙醇体积）＞C（熔融温度），其中药物与载体的比例对结果有显著性影响（R为198.44），另外两因素即无水乙醇体积和熔融温度对结果影响不显著（R分别为22.26和15.59）。25 min 累积溶出百分率最高为92.37 %，对应工艺为A1B3C3，即无水乙醇体积10 ml，药载比例1:9，熔融温度60 ℃。

由姜黄素累积溶出度趋势图（图1）可知该工艺条件下制备的姜黄素固体分散体在5～10 min内溶出速度较快，25 min内基本溶出完全。姜黄素溶出率极低，说明将姜黄素制备为固体分散体后，可极大地增加姜黄素在水中的溶解性能。考虑到温度对制备工艺的影响较小，同时为节约成本，确定工艺为A1B3C2。

图1 姜黄素固体分散体累积溶出度

2.5 验证试验

按正交试验筛选出的最优条件制备3份姜黄素固体分散体，按2.3项下方法测定并计算累积溶出度。制备的3组姜黄素固体分散体溶出均较好，25 min累积溶出度可达93 %（见表3），说明该方法可稳定有效地提高姜黄素的溶出度。

表3 最优方案下的累积溶出度

2.6 固体分散体表征

取姜黄素、PEG6000和按最优条件制备的姜黄素固体分散体适量，分别按以下条件进行X射线衍射图谱（XRD）测试：Cu靶Kα辐射，管压40 kV，管流40 mA；步长为0.02°；扫描速度为2°/min；扫描范围为3°～80°（2θ）。XRD衍射图谱（图2）显示姜黄素在5°～30°有多个强的结晶衍射峰。PEG6000有两个明显的晶体衍射峰（19°和23°）。姜黄素固体分散体衍射图谱中主要为PEG6000的特征峰，姜黄素的特征吸收峰大部分消失。说明姜黄素通过溶剂熔融法制备为固体分散体后，不仅溶出显著改善，且姜黄素在固体分散体中晶型发生了转化，大部分特征吸收峰消失[11-12]。

图2 姜黄素（a）、PEG6000（b）和姜黄素固体分散体（c）XRD图谱

样品分别用导电胶带黏接固定后喷钯金，进行扫描电镜（SEM）测试。由SEM图（图3）可见，相同条件下，姜黄素和姜黄素固体分散体两者表面结构有很大不同，姜黄素有大量大小不一的结晶存在；PEG6000表面较光滑规整；固体分散体中结晶较少，主要以无定型或分子状态存在，表明固体分散体的形成[11-12]。

图3 姜黄素（a）、PEG6000（b）和姜黄素固体分散体（c）SEM图

3 讨论

PEG6000具有对热稳定、熔点低、溶解性能良好等优点，是理想的难溶性药物固体分散体的载体材料。处方中PEG6000的用量对姜黄素溶出度影响较大。姜黄素和PEG6000比例为1:9时制备的姜黄素固体分散体25 min累积溶出度达最大（92.37 %）。最佳制备工艺为：姜黄素用量20 mg，药载比1:9，加入无水乙醇体积10 ml，熔融温度50 ℃。

姜黄素具有良好的药理作用，但其较低的生物利用度大大限制了姜黄素的应用。通过溶剂熔融法制备的姜黄素固体分散体能较好地解决这一问题，溶出结果说明了姜黄素溶解性能有明显的提高。XRD及SEM结果显示了姜黄素和其固体分散体的不同图谱和形貌，揭示了姜黄素在固体分散体中主要以无定形态的形式分散，从而增强姜黄素在水性环境中的溶出性能[7]。本研究采用溶剂熔融法可成功制备姜黄素固体分散体，方法简单可行，有望进一步进行应用研究，并为其他难溶性药物的制剂研究提供方法和基础。