喷射冷凝法制备维生素AD微胶囊

杨流宽，黄维佳，张明华，陈志涛

（深圳万和制药有限公司，广东 深圳 518000）

维生素是一类人体自身不能合成，但机体缺乏会引发各种疾病的重要营养物质[1]。大部分维生素不稳定，易受空气、光、热等环境因素的影响而失去生物活性，且脂溶性维生素在水中几乎不溶，因此生产和临床应用受到一定限制[2]。狭义的维生素A即视黄醇，广义的维生素A还包括视黄醛、视黄酸、视黄醇乙酸酯和视黄醇棕榈酸酯等在内的视黄醇衍生物。目前市售的维生素A主要为视黄醇醋酸酯和视黄醇棕榈酸酯[3]。本文中维生素A指视黄醇棕榈酸酯即维生素A棕榈酸酯。维生素A棕榈酸酯中的共轭双键导致其化学性质不稳定，易于发生加成、氧化、聚合、裂解和脱水等反应，羟基易发生氧化和脱水等反应，酯基则易于发生脱羧等反应。光、氧气、热和自由基等能引发以上反应或使这些反应加速进行[3]。维生素D从结构上划分，属于十几种固醇类衍生物的统称，研宄表明，维生素D的种类已超过十几种，最主要的是维生素D2和维生素D3两种。两者结构相似，双键数量较多，在光照、温度及空气条件下都易发生降解和变质[4]，本文中维生素D指维生素D2。目前国内已批准上市的维生素AD制剂主要有软胶囊剂和滴剂，含维生素AD的多元维生素复方制剂都是普通的片剂，如金施尔康、善存和21金维他[2]。

微胶囊技术是一种将固体、液体或气体物质包埋在微型的、密封的胶囊里面，且在一些特定条件的影响下能控制其释放的技术[1]。微胶囊外观一般是半透性的，粒径从1 μm到1000 μm不等的球形微小粒子[5]。微胶囊具有隔离能起反应的物质、控制囊芯物的释放条件、将液体或气体药物固体化、隔绝氧气和水、提高稳定性、掩盖色味、改变堆密度、增加流动性等多种优点[6]。制备微囊的物理机械法有喷雾干燥法、喷雾冻结法、多空离心法及锅包法等，其中喷雾干燥法最常用[7]。文献报道的微囊大多是采用常规制备工艺，且微囊为小粒径（1～250 μm）、粉末状固体。本文采用的喷射冷凝法是将乳化好的乳液用蠕动泵输送至喷头，在泵的压力下乳液从喷头垂直向下呈直线射入装有液氮的冷凝罐中，在自身重力、液体黏度的作用下射流液体分解成大小均匀的液珠，在液氮中快速冷凝固化。本工艺操作简单、收率高，且能避免高温对维生素A、维生素D的影响，可进一步应用于后续制剂工艺。

1 仪器与材料

1.1 仪器

WTFL-T35-8/W1-6.5多功能流化床（重庆英格造粒包衣技术有限公司）；AS200 basic振荡筛（德国Retsch）；RM超高速多功能搅拌机（日本PRIMIX）；乳化-喷射冷凝设备（自制）；HX204快速水分测定仪（瑞士梅特勒-托利多）。

1.2 材料

明胶[罗赛洛（广东）明胶有限公司，药用，批号：2835997]；蔗糖（南宁市桂之隆药用辅料有限公司，药用，批号：100120200802）；苯甲酸钠（成都华邑药用辅料制造有限责任公司，药用，批号：20201001）；脱氢乙酸钠（南通醋酸化工股份有限公司，食用，批号：2009103）；玉米油（江西益普生药业有限公司，药用，批号：20190501）；维生素A棕榈酸酯[帝斯曼（荷兰）营养品有限公司，药用，批号：UT17120303]；钙化醇（四川省玉鑫药业有限公司，食用，批号：190401）；司盘20[百时佳泰生物科学（苏州）有限公司，药用，批号：0001403210]；滑石粉（广西龙胜华美滑石粉开发有限公司，药用，批号：202007136）；单硬脂酸甘油酯（江西阿尔法高科药业有限公司，药用，批号：20200602）；二氧化硅（安徽山河药用辅料有限公司，药用，批号：200322）；纯化水（自制）。

2 方法

本工艺乳化喷射冷凝装置主要由真空乳化机、蠕动泵、喷射喷头、液氮冷凝罐组成，详见图1。

图1 喷射冷凝装置图

试验处方详见表1。

表1 维生素AD微囊处方

2.1 维生素AD玉米油溶液制备

称取表1所示处方量的维生素A棕榈酸酯、玉米油、司盘20、维生素D2，将维生素A棕榈酸酯置50 ℃恒温水浴中加热融化，与玉米油、司盘20、维生素D2一并倒入搅拌杯中，设置循环水浴温度50 ℃，用RM超高速多功能搅拌机搅拌30 min，制得维生素AD玉米油溶液，作为油相备用。

2.2 水相溶解

称取表1所示处方量的纯化水，将纯化水放入通有50 ℃循环水浴的真空乳化机的乳化罐中预热，纯化水预热后加入处方量的明胶、蔗糖、苯甲酸钠、脱氢乙酸钠，搅拌溶解备用。

2.3 乳化

水相物料溶解后，加入维生素AD玉米油溶液，开启均质，乳化成乳液，并用显微镜观察乳液中维生素AD玉米油油滴粒径。

2.4 喷射冷凝

当冷凝罐温度下降至≤-80 ℃时，开启乳化喷射冷凝设备中的蠕动泵，将乳液输送至喷射喷头，同时开启喷头旋转，使乳液喷射入装有液氮的冷凝罐中，直至乳液喷完，待冷凝罐温度上升至≥-20 ℃，收料。本文采用23全因子试验设计，按表2进行分组试验，考察喷射冷凝工艺中供料速度、喷头旋转速度和水相溶解时单位固体用水量对合格粒径维生素AD微囊收率的影响，筛选出最佳工艺参数。

2.5 干燥

将维生素AD微囊湿品及处方量的滑石粉、单硬脂酸甘油酯一并放入流化床中，15 ℃干燥2 h，升温至30 ℃干燥3 h，再升温至60 ℃干燥3 h，直至微囊干燥失重不大于5 %。干燥结束，关闭加热，使物料冷却至室温，收料。

2.6 过筛

将上述维生素AD微囊干品加入处方量的二氧化硅混合除静电后，过1180 μm和600 μm振荡筛，将600 μm筛上，1180 μm筛下微囊计为合格品，并称重，计算收率。

2.7 观察微囊外观性状

采用光学显微镜观察维生素AD微囊外观性状。

2.8 测定维生素AD微囊溶出曲线

采用《中国药典》溶出度测定法第二法（桨法）[8]，取维生素AD微囊450 mg，使用纯化水900 ml作为溶出介质，以50 r/min的速度进行测定（避光）。

2.9 初步稳定性考察

将维生素AD微囊采用聚酯/铝/聚乙烯药用复合膜包装后，置温度：40±2 ℃，相对湿度（RH）：75 %±5 %和温度：25±2 ℃，RH：60 %±5 %条件下考察维生素AD微囊含量变化。

3 结果

3.1 乳液中油滴及微囊外观

通过光学显微镜观察到维生素AD玉米油溶液以极小的粒径（约2.5 μm）高度分散于囊材中，见图2。最终所得维生素AD微囊呈完整球形，外观光滑（见图3），粒径为600～1180 μm，平均粒径约797 μm。

图2 乳液中维生素AD玉米油溶液

图3 维生素AD微囊外观

3.2 喷射冷凝工艺参数筛选试验结果

不同试验组微囊收率见表2。

表2 喷射冷凝工艺参数筛选试验结果

用Mintab软件进行因子回归分析，见表3。数据显示：喷头转速、单位固体用水量、喷头转速与单位固体用水量的交互作用、供液速度与喷头转速的交互作用对维生素AD微囊粒径合格品收率有显著性影响；弯曲项P值小于0.05说明模型有弯曲，后续将增加试验点进行响应曲面设计，使模型更加准确。根据方差分析结果，删除不显著因子，简化模型，得到回归方程：合格品率（%）=-62.7+0.0534供液速度+3.207喷头转速+58.46每单位固体用水量-0.001172供液速度*喷头转速-1.212喷头转速*每单位固体用水量+8.47CtPt。根据拟合方程，输入参数值，预测得到最佳工艺参数为：供液速度：500 r/min；喷头转速：60 r/min；单位固体用水量：1.8 kg/kg；收率：95.6 %。最终验证最佳工艺参数与预测一致，粒径合格品收率为96.0 %，与预测基本一致。

表3 方差分析表

3.3 维生素AD微囊溶出曲线

制备的维生素AD微囊溶出曲线见图4。结果显示，在水中维生素AD微囊能在5 min内完全崩解，维生素A棕榈酸酯及维生素D2溶出量在5 min即能达到平台，溶出量能达90 %以上，说明维生素AD微囊能在水中极快速溶出。

图4 维生素AD微囊溶出曲线

3.4 维生素AD微囊稳定性

维生素AD微囊稳定考察结果见图5、图6，结果显示常温下18个月维生素A棕榈酸酯效价能保留约95 %，维生素D2效价能保留约99 %；高温下6个月维生素A棕榈酸酯效价能保留约90 %，维生素D2效价能保留约95 %。

图5 25±2 ℃/RH 60 %±5 %条件下含量变化

图6 40±2 ℃/RH 75 %±5 %条件下含量变化

4 讨论与结论

本文采用喷射冷凝工艺制备维生素AD微囊，避免维生素AD受高温影响，经整个工艺处理后维生素A棕榈酸酯含量保留100 %，维生素D2含量保留95 %以上。采用该技术将维生素AD制成微囊，提高了维生素AD稳定性。本文采用水溶性辅料明胶作为囊材，通过高速乳化方式将维生素AD油溶液包裹于囊材中，维生素AD玉米油溶液高度分散于囊材中，维生素AD玉米油液在囊材中分布的平均粒径约2.5 μm，含量均匀性好，在溶出介质中能快速溶出。

本文中喷射冷凝工艺系采用蠕动泵将乳液输送至由数个微小孔径的针头组成的喷头，然后从喷头垂直向下呈直线射入装有液氮的冷凝罐中，在自身重力、液体黏度的影响下分解成大小均匀的液珠，液珠在液氮中快速冷凝固化成型，所以喷头针头孔径、针头数量、供液速度、乳液黏度（单位固体用水量）、喷头转速都可能会影响微囊粒径大小从而影响产品的收率。本文固定喷头针头数量及孔径，采用23全因子试验设计，考察各参数对微囊收率的影响。结果显示，喷头转速、单位固体用水量（乳液黏度）、喷头转速与单位固体用水量的交互作用、供液速度与喷头转速的交互作用对维生素AD微囊粒径合格品收率有显著性影响。

喷射冷凝工艺制得明胶微囊外观为球形颗粒，外观光滑、完整，流动性极好，平均粒径为约800 μm。通过调整参数可制得不同粒径大小的球形颗粒，从而制成各种固体制剂如片剂、胶囊剂、颗粒剂等，扩大维生素AD使用途径。喷射液氮冷凝工艺操作简单、无污染、易产业化，适合高温不稳定药物的微囊剂制备。