热熔挤出法制备黄连提取物固体分散体的研究

何文涛，张跃跃，王文雅，黄辉球，黄泰润，宋吉明，3，黄德浩，

（1.安徽大学化学化工学院，安徽 合肥 230601；2.惠州市九惠制药股份有限公司，广东 惠州 516000；3.安徽大学材料科学与工程学院，安徽 合肥 230601）

黄连提取物主要成分为盐酸小檗碱，也被称为“黄连素”，现代药理学证实黄连提取物可发挥明显的抗炎、抗菌、抗氧化、抗腹泻和降血糖作用等[1-4]。黄连提取物是连番止泻胶囊的主要成分，口服药物时，黄连素在口腔中产生苦味，这是儿童抵触服药或不按时按量服药的主要原因之一，因此，将其制成口服药物，掩味显得非常重要[5-6]。

传统的掩味技术有添加矫味剂、粉末包衣、制备微囊、形成离子交换树脂复合物、形成环糊精包合物及添加增稠剂等[7-10]。李潘等[11]以mPEG-PLLA与黄连中5种苦味生物碱巴马汀、药根碱、小檗碱、表小檗碱及黄连碱的相互作用为研究对象，结果表明均具有显著的掩味效果；熊魏等[12]以丙烯酸树脂Ⅱ号等为包衣材料，对黄连提取物进行掩味技术初步研究，苦味大大减少，口感良好；张天翼等[13]以盐酸小檗碱为模型药物，Amberlite IRP69为载药树脂，制得的复合物在唾液环境中60 min后仅释放约10%，尤其是在前5 min内几乎不释放，具有很好的掩味效果。但以上几种技术存在着药物包封率较低、使用有机溶剂时造成环境污染、工艺条件要求高等缺点。

热熔挤出技术（hot-melt extrusion,HME）最初应用于塑料和高分子加工行业，从20世纪90年代开始，该技术开始被引入制药行业，并得到迅速发展和应用。HME是将原料药、高分子载体及其他辅料同时加至挤出机中，实现在单一挤出机中将药物与辅料混合、熔融、成型，由多相状态转为单相状态的技术，由于其强烈的混合与剪切作用，能使药物更均匀地分散在载体中[14-15]，可以用于提高难溶性药物的水中溶解度，以及缓释、掩味等[16]。本研究通过处方前研究确定高分子载体，利用HME以尤特奇E100为载体制备了黄连提取物固体分散体（CE-SD），以体外溶出为考察指标，探究载药量的变化对溶出度的影响，为进一步利用热熔挤出法进行连番止泻胶囊掩味研究提供参考依据。

1 仪器与试药

SJ16桌面式单螺杆热熔挤出机（张家港市互亿得机械有限公司）；N-1300旋转蒸发仪（东京理化器械株式会社）；FE20 pH计（梅特勒-托利多仪器有限公司）；UV-6000PC紫外可见分光光度计（元析仪器有限公司）；Vertex80傅立叶红外光谱仪（德国布鲁克公司）；SmartLab 9 KW X-射线多晶衍射仪（日本理学株式会社）；TG209F3热重红外联用检测仪（赛默飞世尔）；S-4800扫描电子显微镜（日本日立公司）。

黄连提取物（盐酸小檗碱质量分数为60%，惠州市九惠制药股份有限公司）；尤特奇E100和共聚维酮VA64（上海德祥医药技术有限公司）；乙基纤维素（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；无水乙醇、聚乙二醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、泊洛沙姆188（上海麦克林生化科技有限公司）；盐酸小檗碱对照品（纯度≥98%，中国药品生物制品检定所）。

2 方法

2.1 测定波长的确定及标准曲线的建立

精密称取盐酸小檗碱适量，置于250 mL容量瓶中，用pH=6.8的磷酸盐缓冲液稀释至刻度，于200～600 nm的波长内进行光谱扫描。

UV标准曲线的制定如下：以盐酸小檗碱为对照品，配制浓度为0.103 4 mg/mL的溶液。依次移取上述溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL溶液于25 mL容量瓶中并定容，依次移取样液3 mL，测定溶液吸光度，绘制标准曲线。

2.2 薄膜法筛选载体

为了节省原料，利用薄膜法制备固体分散体：将原料药和载体共溶于有机溶剂，再挥干有机溶剂，使药物分散在载体中形成固体分散体，多用于热熔挤出前的处方筛选[17-18]。

固定载药量10%，分别称量原料药CE和6种高分子载体聚乙二醇6000、泊洛沙姆188、乙基纤维素、尤特奇E100、聚乙烯吡咯烷酮和共聚维酮VA64，混合均匀，得到不同载体的物理混合物。加入适量乙醇溶解，使均匀分散至澄清，于80℃干燥1 h，取出，研磨，得到不同载体的固体分散体。对原料药和制备好的固体分散体进行磷酸盐缓冲液溶出度检测。

2.3 热稳定性测试

采用热重分析法，分别取药物和载体适量，置于铝盘中，以氧化铝为参比物，在空气流中，从30℃到600℃，以10℃/min的速率升温。

2.4 热熔挤出法制备CE固体分散体（CE-SD）

选择尤特奇E100为高分子载体，聚乙二醇6000作为塑化剂，分别按照载药量为10%、15%、20%、25%、30%制备物理混合物，以热熔挤出工艺将CE制备成固体分散体，其制备工艺如下：称取CE、尤特奇E100及聚乙二醇6000共100 g，粉碎过100目筛，置于球磨机内充分混合，球磨频率设定为40 Hz，球磨20 min，共3次，每次间隔5 min，制成物理混合物，设定单螺杆挤出机的挤出温度为160℃，温度升到设定值后启动螺杆，螺杆转速为60 r/min，再将制得的物理混合物加入挤出机中，挤出物经冷却后，切成小段，粉碎后过100目筛，得到黄连提取物固体分散体（CE-SD）粉末。

2.5 CE-SD的评价

为探究所得的CE-SD粉末是否具有掩味效果，以pH=6.8磷酸盐缓冲液为溶出介质，模拟口腔溶液环境，根据其溶出度判断是否具有掩味效果；为确保所得CE-SD不会影响药物在胃部中的释放，以pH=1.2盐酸溶液为溶出介质，模拟胃部溶液环境，测试其溶出度，具体测试方法见“2.5.1”和“2.5.2”。按下式[19-20]计算各时间点的累积溶出度：

式中：Q为溶出度；Ci为各时间点取出的样品浓度；Vr为各时间点固定取样体积；Vs为溶出介质体积；m为CE或CE-SD粉末质量；ρ为药物质量分数。

2.5.1 磷酸盐缓冲液溶出度测定方法称取CE-SD粉末500 mg，按照2020年版《中国药典》通则第0931，以pH=6.8磷酸盐缓冲液500 mL为溶出介质，温度为（37±0.5）℃，转速为100 r/min。依法操作，分别在2、3、4、5、10、15、30、45、60、90 min时取滤液3 mL进行吸光度测试，按“2.1”项下紫外条件测定盐酸小檗碱吸光度，并代入标准曲线计算相应的药物浓度，并计算累积溶出百分比，绘制溶出度曲线，进行3次平行试验。

2.5.2 盐酸溶液溶出度测定方法以pH=1.2盐酸溶液500 mL为溶出介质，称取CE 100 mg或者CESD粉末500 mg，测试样品的溶出度。温度为（37±0.5）℃，转速为100 r/min。依法操作，分别在2、4、6、10、15、20、25、30 min时取滤液3 mL进行吸光度测试，进行3次平行试验。

2.5.3 掩味效果感官测试取原料药CE、不同载药量的CE-SD，每份含黄连提取物0.2 g，经8名健康志愿者品尝（口中停留10 s）[19]，用0～4分来评价药物的味觉感官，不同分值代表不同的苦味强度。0到4分分别代表没有苦味、可察觉、轻微、中等和强烈。志愿者在品尝前后均用清水漱口30 s，每次试验间隔10 min。

2.5.4 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析采用傅立叶红外光谱仪，KBr压片法制备样品，扫描波数范围为400～4 000 cm-1，分别对原料药CE、尤特奇E100以及载药量为20%的物理混合物和CE-SD进行红外光谱分析。

2.5.5 粉末X线衍射(XRD)分析以铜-Kα射线为辐射源，辐射强度设置为40 kV和100 mA，扫描步长0.02°，扫描范围5～60°，扫描速度4°/min，对原料药CE、尤特奇E100以及载药量为20%的物理混合物和CE-SD进行X线衍射分析。

2.5.6 扫描电镜分析将原料药CE、尤特奇E100以及载药量为20%的物理混合物和CE-SD各组样品均匀撒于贴有导电胶带的样品座上，保持真空度10 Pa、电流20 mA，喷金约60 s，用洁净的镊子取出，置于电镜测试仪器内，保持高压15 kV进行测试。

3 结果与分析

3.1 标准曲线的建立

观察盐酸小檗碱在200～600 nm的紫外吸收光谱图如图1所示，可知在波长345 nm处有最大吸收峰，故选择345 nm作为检测波长。以吸光度（A）为纵坐标、样品质量浓度（C）为横坐标进行线性回归，得盐酸小檗碱回归方程A=0.064 34C-0.031 36（R2=0.999 37），线性范围为4～20 μg/mL。

图1 盐酸小檗碱紫外吸收谱图Figure 1 Ultraviolet absorption spectrum of berberine hydrochloride

3.2 薄膜法筛选载体

薄膜法筛选载体的磷酸盐缓冲液溶出度的结果如图2所示。可见，CE在90 min溶出70%左右，共聚维酮VA64药物固体分散体对CE的溶出并无太大影响，聚乙二醇6000、泊洛沙姆188、聚乙烯吡咯烷酮3种药物固体分散体的溶出度都大幅增加，这是由于这些高分子载体都属于水溶性载体，对CE有促溶的作用，这不符合CE掩味的标准，会导致其在口腔中苦味愈加明显。尤特奇E100和乙基纤维素可以明显抑制CE的溶出，其中以尤特奇E100为载体的固体分散体在90 min时只溶出10%左右，故选择尤特奇E100作为高分子载体进行进一步研究。

图2 薄膜法制备的固体分散体磷酸盐缓冲液溶出曲线Figure 2 Dissolution curves of solid dispersion phosphate buffers prepared by thin film method

3.3 热稳定性测试结果

药物和载体的热重曲线见图3。可见，170℃时CE质量分数为95.5%，此时CE失重的原因应为水分的失去，当温度继续上升时，CE继续失重，表示有物质开始分解，说明CE在170℃以下稳定。同理，尤特奇E100在270℃以下稳定。综上所述，热熔挤出操作温度以低于170℃为宜。

图3 原料药CE与载体的热重曲线Figure 3 Thermogravimetric curves of CE and carrier

3.4 磷酸盐缓冲液溶出度的测定结果

不同载药量的CE-SD的缓冲液溶出曲线见图4。结果显示，尤特奇E100作为载体时，可以明显抑制CE在缓冲液中的溶出度，且不同载药量的CE-SD在90 min的口腔溶出度的RSD均小于2%，分别为0.85%、1.01%、1.04%、1.32%、1.06%；载 药 量 在10%～20%之间，CE在90 min时溶出度基本在10%左右，尤其在5 min时，溶出度不超过6%，但当载药量大于20%之后，溶出率明显增加，抑味效果明显降低，可能是由于过量的原料药未形成固体分散体，导致部分原料药先行溶出。

图4 不同载药量CE-SD的磷酸盐缓冲液溶出曲线Figure 4 The dissolution curves of CE-SD with different drug loading in phosphate buffers

3.5 盐酸溶液溶出度的测定结果

不同载药量的CE-SD的盐酸溶液溶出曲线见图5。结果显示，尤特奇E100作为载体时，可以增加CE在盐酸溶液中的溶出度，且不同载药量的CESD在30 min的溶出度的RSD均小于2%，分别为0.86%、1.84%、0.94%、1.13%、1.58%、0.64%；且一定程度下，随载体用量增加，CE的溶出度增加，但超过一定量时，溶出度又减少。载药量为20%时，CE的体外累计溶出度最大，2 min可以达到90%左右，而在载药量大于20%后，溶出度略下降，这可能是因为载药量为20%时CE已经完全呈分子形态或无定形状态分散，载药量再增大，反而抑制了CE的溶出速度。

图5 不同载药量CE-SD的盐酸溶液溶出曲线Figure 5 Dissolution curves of hydrochloric acid solution of CE-SD with different drug loading

以上结果显示，CE-SD在磷酸盐缓冲液中溶出度低，在盐酸溶液中可以快速溶解，原因可能是载体尤特奇E100易溶于pH≤5.0的酸性溶液中，在近中性（pH5～7）环境中几乎不溶的特性；在磷酸盐缓冲液中，因为形成良好的固体分散体，所以并未释放大量的药物；而在盐酸溶液中，尤特奇E100快速溶解，同时造成药物的快速释放。

3.6 掩味效果分析结果

原料药CE、不同载药量的CE-SD的掩味效果评分见表1。可见，原料药CE表现出强烈的苦味，大多的志愿者都打出了最高的苦味，不同载药量的CE-SD的苦味得分都明显低于药物溶液的3.875分，表明用尤特奇E100作为载体，对CE有较为不错的掩味效果，其中载药量在20%及以下时，CE-SD的苦味评分均小于0.5分，掩味效果尤其突出。考虑到载药量过小，不利于药物利用，故选择20%载药量进行进一步表征和分析。

表1 不同载药量的CE-SD的掩味效果Table 1 Odor masking effect of CE-SD with different drug loading

3.7 FTIR分析结果

图6为原料药CE、尤特奇E100、物理混合物和CE-SD的红外光谱图。可见，物理混合物的红外光谱图为CE和尤特奇E100红外光谱图的叠加，CE的特征吸收峰仍然较明显存在，在固体分散体中，O-H振动发生红移，且明显钝化，1 140 cm-1处的C-O吸收峰未发生明显的迁移，但峰强有明显的增加，且属于原料药CE在1 506 cm-1的特征峰消失，表明药物与载体在固体分散体中通过C-H和C-O以氢键作用结合，以无定形状态分散于载体中。

图6 原料药CE、尤特奇E100、物理混合物和CE-SD的红外光谱图Figure 6 FT-IR spectra of bulk drug CE，Eudragit E100，physical mixture and CE-SD

3.8 XRD分析结果

图7为原料药CE、尤特奇E100、物理混合物和CE-SD的XRD图谱。可见，原料药CE（A）在8.86°、9.26°、13.20°、14.74°、16.48°、21.08°、24.74°、25.54°和31.84°有明显结晶特征衍射峰。尤特奇E100为非结晶化合物，无明显的特征衍射峰。在物理混合物的谱图中，仍可以观察到部分原料药CE的特征衍射峰，说明原料药仍以结晶态存在于物理混合物中。而在CE-SD中，原料药CE的特征峰基本消失，说明尤特奇E100对原料药CE有明显的抑晶作用，药物在固体分散体中以无定形状态分散于载体中。

图7 原料药CE、尤特奇E100、物理混合物和CE-SD的XRD谱图Figure 7 XRD patterns of bulk drug CE，Eudragit E100，physical mixture and CE-SD

3.9 扫描电镜分析结果

图8为原料药CE、尤特奇E100、物理混合物和CE-SD扫描电镜图。可见，原料药CE（A）为颗粒较小的无规则晶体，载体尤特奇E100（B）载体则多为无规则晶块，物理混合物（C）中仍以大块状晶体形式存在为主，CE清晰可见附着在载体表面说明药物与载体分布不均匀，而CE-SD（D）中，几乎看不到CE晶体，成无规则形态，药物和辅料融成一个整体，这与XRD中药物结晶特征峰全部消失的结果是一致的，进一步说明药物在固体分散体中以无定形状态分散于载体中。

图8 原料药CE（A）、尤特奇E100（B）、物理混合物（C）和CE-SD（D）的扫描电镜图Figure 8 SEM images of bulk drug CE（A），Eudragit E100（B），physical mixture（C）and CE-SD（D）

4 结语

在本研究中，以尤特奇E100作为载体时，CE在缓冲液中90 min时只溶出10%左右，尤特奇E100是更为适宜的载体材料。当CE∶尤特奇E100∶聚乙二醇6000质量比等于2∶7∶1时，与CE在pH=6.8的磷酸盐介质中的溶出率相比，CE固体分散体在90 min时间内的溶出率可降低至10%，尤其在5 min时，溶出度不超过6%，其苦味评分小于0.5分，有着良好的掩味效果，且在0.1 mol/L盐酸介质中的溶出率在2 min时可达到80%，不影响其在盐酸溶液中的释放。FTIR、XRD和电镜测试结果表明，药物在固体分散体中以无定形状态分散于载体中。