黃連素海藻酸鈣凝膠小球制備工藝及釋藥特性研究

熊富良，靳文運，何廣華，張雪瓊，萬志敏

(武漢理工大學化工學院，湖北武漢430070)

黃連素臨床上常用于腸道感染、菌痢等疾病的治療。但黃連素味極苦，口服吸收差［1］。將黃連素制成腸控釋制劑，可以減少給藥量，提高療效，降低不良反應發生率。

郭鋒蜂等用滴入發制備海藻酸/大豆分離蛋白復合微球包裹鹽酸小檗堿［2］;孫紅武等制備了黃連素口服納米乳［1］;鄭玲利等將鹽酸黃連素制成具有生物黏附性的pH敏感包衣片;汪麗芬等制備鹽酸黃連素腸溶微囊［3］。

海藻酸鈉是一種陰離子聚電解質多糖，利用二價陽離子交聯其羧基可形成凝膠微球。本實驗用海藻酸鈉為原料，制備海藻酸鈣凝膠小球，用浸漬法載入黃連素，不但提高了載藥量，而且制備方法簡便，具有良好緩控釋效果，有很好的應用前景。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

UV1101型紫外分光光度儀(上海天美科學儀器有限公司);SHZ-82氣浴恒溫振蕩器(國華企業);85-2恒溫磁力攪拌器(國華電器有限公司);79-2理化烘干箱(上海漏電保護廠);Nicolet-1705X傅立葉變換紅外光譜儀( Thermo Nicolit公司);D2F-6050真空干燥箱(上海博迅實業有限公司)。

黃連素購買于方晟生物開發有限公司;海藻酸鈉購買于中國醫藥集團化學試劑有限公司;無水氯化鈣(分析純)購買于上海泗聯化工廠有限公司;氫氧化鈉(分析純)購買于天津市博迪化工有限公司;磷酸二氫鉀(分析純)國藥集團化工試劑有限公司;鹽酸(分析純)武漢華松精細化工。

1.2 試驗方法

1.2.1 負載黃連素的海藻酸鈣膠小球的制備配制一定濃度的海藻酸鈉溶液，滴入一定濃度的氯化鈣溶液中，交聯一段時間，取出，用去離子水洗滌至無氯離子，得到空白凝膠小球，將該凝膠小球加入黃連素溶液中恒溫振蕩，取出載藥凝膠小球，用去離子水洗掉表面吸附的黃連素，平鋪在表面皿上用電風扇吹干后，在真空干燥箱里干燥至恒重。

1.2.2 黃連素含量測定工作曲線的繪制檢測波長的確定將黃連素及空白海藻酸鈣凝膠小球分別用pH 7.4磷酸鹽緩沖液溶解，超聲濾過，取續濾液在200～500 nm波長范圍內進行紫外掃描。黃連素在344 nm、262 nm、227 nm處有吸收峰，而空白海藻酸鈣微球的紫外掃描344 nm處幾乎沒有吸收，故確定344 nm為檢測波長。精密稱取干燥至恒重的黃連素10 mg置于100 mL量瓶，pH 7.4磷酸鹽緩沖液溶解并定容，精密吸取此溶液適量，配制濃度為0.002、0.004、0.006、0.008、0.01 mg/mL的系列標準溶液，于344 nm波長處測定吸收度。吸收度A對濃度C進行線性回歸，得標準曲線方程如下:A=68.829×C－0.007 5，r=0.999 4。結果表明，在344 nm處，黃連素濃度C在2～10 μg/mL范圍內與吸光度A線性相關。

含量測定方法精密吸取5mL釋藥瓶中的溶液于50 mL量瓶中，以pH 7.4磷酸鹽緩沖液定容，于344 nm波長處測定吸光度，代入相應標準曲線求算黃連素含量。

1.2.3 溶脹性能測試稱取一定質量(記作m0)經真空干燥的空白凝膠小球，分別置于pH 1.0鹽酸溶液及pH 7.4的磷酸緩沖液中，分別對應人體內胃、腸環境的pH值。每隔一定的時間(t)取出試樣，經網篩脫去溶液后，用濾紙吸取表面的溶液，然后稱重得到溶脹后的質量(記作mt)。溶脹度S的計算參照以下公式:

1.2.4 載藥量測定將黃連素累積釋放的最大質量除以所稱取的干燥海藻酸鈉水凝膠的質量即得，公式為:

其中:W0－黃連素累積釋放的最大質量值;M0－干燥海藻酸鈣凝膠載藥小球的質量。

1.2.5 載藥凝膠小球體外釋放實驗精密稱取80 mg制備好的樣品，用玻璃紙(內有5 mL pH1.0緩沖溶液)密封好，放入100 mL pH1.0的緩沖溶液里，37℃恒溫振蕩2 h，取5 mL試液裝入50 mL量瓶中。把裝有載藥小球的玻璃紙轉入100 mL pH7.4的緩沖溶液里，37℃恒溫振蕩，間隔1，2，3，6 h取樣，每次取5 mL試液，補加5 mL pH7.4的緩沖溶液，試液放入50 mL的量瓶。用pH7.4的緩沖溶液稀釋取得的樣液至50 mL，紫外測吸光度。

釋藥率根據標準曲線計算取樣時刻黃連素的累計釋放質量和最后累積釋放的最大值，根據下式:

其中:Wx－按吸光度計算得到x時刻的黃連素累積質量;W0－黃連素累積釋放的最大質量值。

2 結果與討論

2.1 紅外光譜分析

圖1表明載藥凝膠小球在1 510 cm－1處的吸收峰屬于苯環骨架振動，證明黃連素進入凝膠小球內部。

圖1 海藻酸鈉、海藻酸鈣和載藥凝膠小球的紅外光譜圖

2.2 空白凝膠小球的溶脹行為

圖2為未載藥小球在pH 1.0的鹽酸溶液以及pH 7.4的磷酸緩沖液中的溶脹性能。海藻酸分子上—COOH的pH敏感性，小球的溶脹度在不同pH條件下具有很大的差別。小球在pH 1.0下幾乎不溶脹，在pH 7.4溶液中，海藻酸鈣凝膠小球與堿性介質接觸后，表面溶脹形成透明的凝膠層，凝膠層的外側存在一個溶蝕前沿(凝膠與釋放介質的界面)，在凝膠層的內側存在一個溶脹前沿，堿性介質中，小球中藥物的釋放是通過凝膠層的擴散和溶蝕雙重機制實現的，其中起主要作用的是溶蝕。

圖2 2%海藻酸鈉+2%CaCl2凝膠的溶脹性

2.3 各種因素對載藥小球體外釋放的影響

2.3.1 凝膠小球載藥量比較見表1。結果表明，載藥量最大可以達到16.03%。但是用1%的海藻酸鈉制備水凝膠時，由于溶液濃度過低，成球性不好，干燥時容易黏在一起，且易變形。所以選擇較大濃度的2%的海藻酸鈉制空白水凝膠，避免以上缺陷。交聯時間對載藥量影響不大。黃連素濃度越高載藥量越大，選擇0.15%為最佳濃度。

表1 不同條件制備載藥凝膠小球的載藥量

2.3.2 不同交聯時間對凝膠小球釋藥性能的影響

圖3可以看出，隨著交聯時間的增加，載藥凝膠小球的釋藥速率減慢，這是因為交聯時間越長，凝膠溶脹越慢，黃連素是通過凝膠的溶脹來釋放的。此外，交聯70 min和交聯120 min的釋藥曲線比較接近，這是因為隨著交聯時間的增加，凝膠的性能逐漸接近，直至交聯完全，凝膠的性能將不在改變。而由預實驗可知，交聯2、4、8 h，凝膠小球的性能是不變的，所以，120 min是比較理想的交聯時間。

圖3 不同交聯時間的黃連素凝膠小球在pH7.4的緩沖溶液中的釋藥率曲線

2.3.3 黃連素的濃度對凝膠小球釋藥性能的影響

圖4可以看出，各試品前兩個小時的藥物釋放率很接近，隨時間增加，在高濃度的黃連素中浸泡的凝膠小球的釋放率會顯著的提高，特別是在0.15%的黃連素中浸泡的，其釋藥率大大的高于其余試品組。

藥物從凝膠小球中釋放，依靠的是凝膠外層的溶蝕釋放以及藥物因濃度的差異向外的擴散。載藥量大的，外層溶蝕釋放的越多，同時藥物通過凝膠層的擴散越快。但不同載藥量導致單個凝膠小球的質量是有很大差異，稱取相同質量的小球，載藥量小的個數最多，載藥量大的個數最少，小球個數的不同，釋放面積也就不同，在沒有別的因素影響時，釋放面積大的釋放快，釋放面積小的釋放慢。在開始釋藥時，由于溶蝕處于凝膠小球的外層，影響相對較小，載藥量小的釋放會稍微快點，隨著時間的增加，溶蝕向小球內部推進，它的影響將越來越大，載藥量大的小球的釋藥率也逐步增加，直到最后小球全部溶蝕，它的影響將達到最大，這時載藥量大的釋放率將遠遠大于載藥量小的。

圖4 不同黃連素浸泡液濃度凝膠小球在pH7.4的緩沖溶液中的釋藥率曲線

2.3.4 海藻酸鈉濃度對凝膠小球釋藥性能的影響

圖5可以看出，釋放速率隨著海藻酸鈉濃度的增加而加快。

圖5 不同海藻酸鈉濃度黃連素凝膠小球在pH7.4的緩沖溶液中的釋藥率曲線

在制備凝膠小球的過程中，可以觀察到，3種凝膠小球的致密性不一樣，3%海藻酸鈉制備的凝膠小球最致密，1%海藻酸鈉制備的相對疏松，由于致密性的不同，在浸泡時藥物進入空白凝膠小球的難易有差異。顯然，藥物更容易進入比較疏松的小球，更容易深入該小球的內部。對于致密性高的小球，藥物更傾向于集中在小球外層，而內層相對較少。因此，小球由外向內溶蝕時，致密性高的小球的釋藥速率會高于致密性低的小球。

2.4 釋藥機制的考察

將黃連素海藻酸鈣緩釋凝膠小球進行體外釋放度試驗，將不同時間點藥物累積釋放百分率進行擬合，結果見表2。

表2 藥物累積釋放百分率的回歸結果

表2可得，Higuchi方程模型明顯優于零級方程模型，釋放度和時間有良好的相關性。對于圓球形制劑釋藥曲線擬合的Higuchi方程的n值在0.03～0.05之間，推測Non-Fickian擴散控制藥物釋放，即藥物擴散和骨架溶蝕的協同作用，實際觀察發現，緩釋凝膠小球釋放4 h后骨架基本溶蝕，同時結合Higuchi方程擬合線性關系良好，可見骨架的溶蝕機制起主導作用。

3 結論

黃連素海藻酸鈣緩釋凝膠小球在0.1 mol/L的HCl中2 h內雖然未溶脹，但與H+作用在膜表面生成部分親水性海藻酸，引起膜有限膨脹，骨架松馳，藥物通過聚合物骨架中的孔隙擴散到介質中，故前期藥物釋放主要是通過微丸的孔道和膜擴散，釋放量很少。換成pH 7.4PBS后微丸開始溶脹，海藻酸鈣凝膠小球與緩沖液中的離子(Na+，K+)作用生成水溶性海藻酸鹽，則小球發生溶蝕，此時藥物釋放以通過骨架溶蝕為主，擴散為輔，體外釋放行為符合non-Fickian擴散釋放機制。通過對優化的工藝，可以制備成球形好，載藥量高的黃連素海藻酸鈣緩釋凝膠小球，該凝膠小球在模擬胃的pH 1.0條件下，累積釋放量被控制在10%以下，可減小黃連素對胃部的刺激。同時，黃連素在腸部分更易于釋放的特點，可用于潰瘍性結腸炎的治療。

［1］孫紅武，歐陽五慶.黃連素口服納米乳的研制、質量及安全性評價［J］.上海交通大學學報(農業科學版)，2007，25(1):61-65.

［2］許沛虎，郭鋒蜂，黃進，等.鹽酸小檗堿經海藻酸/大豆蛋白復合微球負載后的釋放行為［J］.武漢大學學報(理學版)，2008，54(2):134-138.

［3］汪麗芬，陳亞軍，劉衛，等.鹽酸黃連素腸溶微囊的制備及評價［J］.中國醫院藥學雜志，2008，28(4):312-314.