中鏈脂肪酸-維生素C凍干脂質體的制備研究

楊水兵，劉 偉，劉成梅，劉瑋琳，鄭會娟，周 偉，陰婷婷

(南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室，江西南昌330047)

中鏈脂肪酸-維生素C凍干脂質體的制備研究

楊水兵，劉 偉，劉成梅*，劉瑋琳，鄭會娟，周 偉，陰婷婷

(南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室，江西南昌330047)

以脂溶性藥物中鏈脂肪酸(MCFAs)和水溶性藥物維生素C(Vit.C)為模型藥物，采用復乳-高壓法制備中鏈脂肪酸-維生素C復方脂質體，并用冷凍干燥技術制備成固體脂質體。通過研究脂質體的形態、粒徑分布和包封率，對預凍溫度、預凍時間、干燥時間、適宜的凍干保護劑種類、凍干保護劑與卵磷脂的質量比分別進行單因素考察。優選脂質體適宜的預凍溫度為-80℃，預凍時間為5h，總干燥時間48h，適宜的凍干保護劑為蔗糖，蔗糖與卵磷脂的質量比為1.5∶1。最優凍干工藝條件下制得的中鏈脂肪酸-維生素C復合脂質體的維生素C包封率為62.25%，MCFAs包封率為46.30%，平均粒徑為115.5nm。并考察了復方脂質體凍干前后粒徑、Zeta電位、顆粒形態變化，發現粒徑和Zeta電位變化不大，表明復方脂質體具有較好的物理穩定性。

中鏈脂肪酸，維生素C，復方脂質體，復乳法，高壓微射流法

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆卵磷脂 PC，北京美亞斯磷脂技術有限公司;膽固醇 分析純，北京奧博星生物技術責任有限公司;中鏈脂肪酸 辛酸與癸酸總含量＞96%，美國進口分裝;正已烷 色譜級，純度＞97%，天津市大茂化學試劑廠;維生素C、固藍B鹽 分析純，國藥集團化學試劑有限公司;吐溫-80 分析純，上海申字醫藥化工有限公司;無水乙醇、蔗糖、葡萄糖、甘露醇、維生素E等 均為分析純。

NCJJ 0.2/150納米超高壓均質機 廊坊通用機械有限公司;6890N氣相色譜儀 美國Agilent公司; RE-2000A旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠;Zeta Potential/Partical Sizer Nicomp/380 ZLS超細微粒粒度分析儀 Santa barbara，California，USA;H-600透射電鏡 日本日立公司;T6紫外-可見分光光度計北京普析通用儀器有限公司;Forma-86c超低溫冰箱 美國Thermo Electron公司;Labconco FreeZone真空冷凍干燥機 美國LABCONCO公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 中鏈脂肪酸-維生素C(MCFAs-Vit.C)復方凍干脂質體的制備工藝［14-15］分別稱取一定量的大豆卵磷脂、膽固醇、維生素E(Vit.E)和MCFAs，在55℃水浴下溶解于適量的乙醇中，加入適量蒸餾水，然后旋轉蒸發除去部分乙醇，形成油相。配制一定濃度的Vit.C溶液，將其加入油相，在減壓的條件下旋轉洗膜20min，得到復方脂質體。將粗脂質分散體加入到超高壓均質機中，在一定的壓力條件下超微乳化處理2次后。加入適量冷凍保護劑后，將脂質體混懸液凍結，再置于冷凍干燥機內干燥約48h，使樣品中殘余水分含量低于5%，凍干后的樣品置干燥器中室溫避光密閉保存。凍干脂質體粉末加入蒸餾水至凍干前的體積，充分溶解即得重建脂質體。復乳-高壓法制備MCFAs-Vit.C復方凍干脂質體的工藝流程如圖1。

1.2.2 MCFAs-Vit.C復方凍干脂質體凍干工藝優化

1.2.2.1 預凍溫度的選擇 選用兩個預凍溫度，分別為-20℃和-80℃，按相同的處方和相同的制備條件制得復方脂質體，對產品的外觀、復水性、藥物包封率進行檢測。

圖1 復乳-高壓法制備復方凍干脂質體的工藝流程圖

1.2.2.2 冷凍干燥預凍時間的選擇 本實驗中選三個預凍時間，按相同的處方和相同的制備條件制得液體脂質體分成三份，分別預凍3、6、9h，再通過冷凍干燥制得凍干脂質體，考察預凍時間的影響。

1.2.2.3 干燥時間的選擇 在真空度為10Pa，預凍溫度-80℃下，以凍干脂質體外觀和藥物包封率作為指標考察了干燥時間(24、36、48、60h)對凍干脂質體的影響。

1.2.2.4 凍干保護劑種類和用量的確定 a.凍干保護劑的篩選:本實驗按大豆卵磷脂與保護劑質量比1∶2內加固定，對凍干保護劑的種類進行了篩選。同時以不加任何凍干保護劑的脂質體凍干品作為對照。以凍干制品的外觀、復水性、粒徑、包封率為評價指標，考察了各種保護劑(蔗糖、葡萄糖、甘露醇)對凍干制品的保護作用。b.凍干保護劑用量的確定:按蔗糖與大豆卵磷脂的質量比分別為0.5∶1、1.0∶1、1.5∶1、2.0∶1、2.5∶1，以內加的方式在脂質體懸浮液中加入蔗糖，以凍干產品的外觀、藥物包封率和水化后粒徑為評價指標，考察了蔗糖用量對凍干制品的保護作用。

1.2.3 MCFAs-Vit.C復合脂質體的性質測定

1.2.3.1 MCFAs包封率測定 取重建后的凍干脂質體10mL置于已處理過的透析袋(cut off 8000～14000)中，封口，將其置于燒杯中，于室溫下透析12h。取出1mL透析內液，采用氣相色譜法［16-17］測量MCFAs含量，計算出包封的MCFAs含量，從而計算出MCFAs的包封率。包封率按下式計算:

式中:W包、W總分別表示包封于脂質體的藥量及投藥量。

1.2.3.2 維生素C(Vit.C)包封率測定(透析-分光光度法) 取重建后的凍干脂質體10mL置于已處理過的透析袋(cut off 8000～14000)中，封口，將其置于燒杯中，于室溫下透析9h。取出1mL透析內液，測定波長420nm處的吸光度，代入標準曲線計算出包封的Vit.C含量，從而計算出Vit.C的包封率［18］。包封率計算公式如下:

式中:W包、W總分別表示包封于脂質體的藥量及投藥量。

1.2.3.3 脂質體的粒徑和Zeta電位測定［2］將復方脂質體以蒸餾水稀釋后，用NICOMP380/ZLS激光納米粒度分析儀測定其Zeta電位、粒徑及粒徑分布。測試角度90°，測試溫度為(25±0.1)℃，測試光波長為632.8nm。

1.2.3.4 脂質體的顯微形態觀察［19-20］將復方脂質體凍干粉加水復溶，以水適當稀釋后，置于銅網上，自然晾干，用透射電鏡觀察脂質體外觀形態。

表1 預凍溫度對復方凍干脂質體質量的影響

表2 預凍時間對復方凍干脂質體質量的影響

表3 干燥時間對復方凍干脂質體的影響

1.2.3.5 差示掃描量熱分析［21-22］取8.0～10.0mg待測樣品放入鋁質樣品盤中，另放一空盤為參照。在氮氣環境下掃描，掃描溫度范圍20～200℃，升溫速率10℃/min，氮氣流量50mL/min。

2 結果與分析

2.1 MCFAs-Vit.C復方凍干脂質體凍干工藝優化

2.1.1 預凍溫度的考察 對于易結晶的樣品而言，預凍溫度應低于脂質體的最低共熔點溫度，否則樣品凍結不實，會引起藥液噴瓶。實驗表明，在預凍時間(6h)及其他條件均相同的情況下，不同的預凍溫度得到的凍干產品有區別，本文考察了不同預凍溫度(-20℃和-80℃)對凍干產品的影響，結果如表1。

從表1中可以看出，-80℃預凍溫度制得的脂質體的藥物包封率大大高于-20℃預凍溫度下制得的脂質體，外觀和復水性也均較好。可能因為-20℃預凍溫度高于一般脂質體的玻璃化轉變溫度，在預凍時不能形成玻璃態，致使預凍時產生較多結晶而破壞脂質膜，大大降低了包封率。所以應該選擇-80℃作為預凍的溫度，以保證樣品凍實。

2.1.2 預凍時間的考察 適當的預凍時間能確保抽真空之前所有樣品均已凍實，不致因抽真空而噴出。有研究表明，根據預凍物料的性質，一般預凍時間都需要3～4h才能凍結完全。本實驗中選三個預凍時間，按相同的處方相同的制備條件制得液體脂質體分成三份，分別預凍3、5、7h，再冷凍干燥得到凍干脂質體。結果如表2所示。

由表2可知，當預凍3h時，凍干脂質體外觀較差，復水性也不好，中鏈脂肪酸和維生素C的包封率較低，并且樣品容易噴出，而預凍5h和7h的凍干脂質體外觀均平整飽滿，復水性良好，中鏈脂肪酸和維生素C的包封率較高，且無顯著差異。在保證樣品能凍實的前提下，從縮短實驗周期和經濟成本角度考慮，最終選擇預凍時間為5h。

2.1.3 干燥時間的考察 為了保證凍干產品有盡量低的含水量，提高長期穩定性，必須有足夠的干燥時間。在真空度為10Pa，預凍溫度-80℃下，同批脂質體(加入蔗糖保護劑預凍5h)，考察了不同干燥時間(24、36、48、60h)對凍干產品的影響。

如表3所示，干燥時間對凍干產品質量有較大的影響。當干燥時間為24h時，樣品明顯具有相對較高的水分含量，且外觀較差，復水難，藥物的包封率較低。隨著干燥時間的增加，外觀和復水性都能得到改善，維生素C和中鏈脂肪酸的包封率得到極大地提高。當干燥時間達到48h時，凍干脂質體具有較好的復水性和外觀，此時維生素C和中鏈脂肪酸的包封率分別從32.86%增加到55.85%，21.52%增加到46.12%。48h以后產品外觀和包封率等無顯著差別。因此綜合考慮，最終確定48h作為適宜的干燥時間。

2.1.4 凍干保護劑的種類和用量的確定

2.1.4.1 凍干保護劑的篩選 對于脂質體的凍干，一般用糖類物質作保護劑［23］。不同種類和不同濃度的糖類保護劑對凍結過程中脂質體的保護效果不同。凍干保護劑主要為糖類，包括乳糖、蔗糖、麥芽糖、海藻糖(均為二糖)、葡萄糖(單糖)，另有醇類，包括甘露醇、山梨醇［24-25］。選擇糖/醇類作為凍干保護劑，是由其結構(含羥基，易與磷脂基團間形成氫鍵)和物理性質(易于玻璃化)所決定的。其中公認保護效果最好的是海藻糖。但是由于海藻糖價格較高，實驗中沒有使用海藻糖作為凍干保護劑。本文按固定大豆卵磷脂與保護劑質量比1∶2內加凍干保護劑，對凍干保護劑的種類進行了篩選。同時以不加任何凍干保護劑的脂質體凍干品作為對照。以凍干制品的外觀、復水性、粒徑、以及藥物包封率為評價指標，研究各種保護劑對復方凍干脂質體的保護作用。

從表4可以看出，加入凍干保護劑后，產品質量得到一定的提高。即凍干品既可以維持原體積，不塌陷，表面光潔，可整塊脫落又具有較高的包封率。蔗糖是容易形成無定形的保護劑，可以使凍干制品得到很好的微觀形態［26］。其次是甘露醇，葡萄糖的效果最差。原因可能與保護劑的化學結構和物理特性有關，如糖類保護劑中羥基的數量、保護劑的粘度都可能影響脂質體囊泡的粒徑。其中低聚糖中的雙糖保護作用最強。葡萄糖具有還原性，高溫下這些糖可與蛋白質活性部位的氨基酸殘基發生羰氨反應，使蛋白質變性失活，故保護作用有時較差［27］。Tanaka［28］研究了多元醇對凍干保護作用的效果，結果表明，多元醇的凍干保護作用均比二糖差。因此，本文考慮將蔗糖作為凍干保護劑以達到滿意的包封率及外觀效果。

表4 不同凍干保護劑對復方凍干脂質體質量的影響

表5 蔗糖與大豆卵磷脂的比對復方脂質體凍干品質量的影響

2.1.4.2 凍干保護劑用量的確定 凍干保護劑以分子形式與卵磷脂作用，因此其保護作用決定于其與卵磷脂的比例，而不是單純的保護劑的濃度，這是良好的凍干保護劑處方的關鍵。本文按卵磷脂與保護劑的質量比對保護劑的量進行了考察。對于保護脂質體微觀結構來說，蔗糖的保護作用要比甘露醇更強一些。在無甘露醇的情況下，單獨使用一定量的蔗糖，亦能獲得粒徑基本不變的脂質體凍干產品。只是不能很好地保證凍干品的外觀，同時穩定性也不滿足要求。實驗中以內加的方式，考察蔗糖與大豆卵磷脂質量比分別為0.5∶1、1.0∶1、1.5∶1、2.0∶1、2.5∶1時對凍干品的影響。

一定量蔗糖作為凍干保護劑所得凍干品重建后脂質體粒徑基本上仍然保持了凍干前的粒徑和藥物的包封率，其中蔗糖與磷脂比例1.5∶1時，既能保護脂質體的粒子形態無變化又能保護被包封脂肪酸不會析出，外觀也很好，中鏈脂肪酸和維生素C包封率均較高。蔗糖比例再小則不能完全保護脂質體內包封藥物，有脂肪酸的析出，蔗糖比例過大則產品外觀又會變差。所以最后確定凍干保護劑與卵磷脂的比例為1.5∶1，即蔗糖∶大豆卵磷脂為1.5∶1。

2.2 MCFAs-Vit.C復方凍干脂質體性質測定

2.2.1 凍干前后粒徑及粒度分布 室溫條件下，取復方脂質體混懸液適量加水稀釋到一定濃度，用Zeta Potential/Partical Sizer NICOMP 380/ZLS納米粒度分析儀測得凍干前后復方脂質體平均粒徑。

凍干前脂質體平均粒徑為98.3nm，粒度分布如圖2所示，重建后的脂質體平均粒徑為115.5nm，粒度分布如圖3所示，結果表明凍干后粒徑稍有增大，但是復水前后脂質體的粒度分布都比較均勻，粒徑較小并且分布范圍窄。和我們前期關于中鏈脂肪酸凍干脂質體的研究［15］的結果相符，凍干過程中，凍干保護劑、凍干時間和脂質體粒徑等都可能對脂質體的粒徑分布有較大影響。

圖2 復方脂質體凍干前粒度分布

圖3 復方脂質體凍干后粒度分布

2.2.2 凍干前后形態的變化 在透射電鏡下觀察凍干前和重建后的脂質體的外觀形態。

在透射電鏡下觀察凍干前和重建后的脂質體的外觀形態，如圖4和圖5所示，可見凍干前和重建后的脂質體為分散個體且呈球形或橢圓形。凍干前脂質體的粒度較小，比較圓整，分布均勻;凍干后脂質體的平均粒徑略有增加。

圖4 凍干前復方脂質體電鏡圖(×12000)

2.2.3 凍干前后復方脂質體包封率和Zeta電位的測定 脂質體凍干前后的粒徑變化和對藥物的包封率的變化，是衡量凍干過程優劣的兩個重要指標。如果脂質體粒徑經凍干后增大了，說明在凍干過程中脂質體囊泡發生融合現象，以致包封藥物發生了泄漏;如果藥物包封率經凍干后減少了，也說明在凍干過程中脂質體囊泡發生破裂現象。考察凍干過程對包封率的影響。最佳凍干工藝制備的復方脂質體的維生素 C和中鏈脂肪酸包封率分別為61.37%、44.26%，與凍干前包封率62.39%、46.28%相比稍有降低，差別不大，表明凍干后脂質體仍保留了脂質體懸液的理化性質。

圖5 凍干后復方脂質體電鏡圖(×25000)

室溫條件下，取復方脂質體混懸液適量加水稀釋到一定濃度，用納米粒度分析儀分別測定復方脂質體混懸液和凍干品重建后的Zeta電位。結果表明，制得的復方脂質體表面荷負電，凍干復水之后其Zeta電位絕對值略有降低，凍干前與凍干復水后的脂質體的Zeta電位分別為-25.43、-25.72mV，也表明凍干脂質體具有良好的穩定性。

2.2.4 差示掃描量熱分析 脂質體雙層膜的物理性質和溫度有較大關系。當溫度升高時，脂質雙分子層中酰基側鏈從有序排列變為無序排列，這種變化引起脂膜的物理性質一系列變化，可由“膠晶態”變為“液晶態”，膜的橫切面增加，雙分子層厚度減小，膜流動性增加，這種轉變時的溫度稱為相變溫度(Tm)。因此，可用DSC分析測定脂質體膜的Tm值，當達到Tm時，膜的流動性增加，被包裹的藥物具有最大釋放速率，因而膜的流動性直接影響脂質體的穩定性，從而影響脂質體的藥用載體性質。大豆卵磷脂和復方脂質體的相變曲線如圖6和圖7所示。

圖6 大豆卵磷脂的相變圖

從圖6和圖7可以看出，卵磷脂以及復方脂質體的Tm分別為130℃、136.08℃。由結果可知，將磷脂制備成復方脂質體后，Tm升高了，原因可能是膽固醇增加了磷脂雙分子層膜的剛性，降低了膜的流動性，從而升高了Tm值，膜的穩定性增加，藥物更穩定地包裹于磷脂雙層膜中，與Zeta電位的結論相符合。

3 結論

圖7 復乳-高壓法制備的復方脂質體相變圖注:Onset=133.85℃，Peak=136.08℃，Area=174.078mJ，Delta H=15.9704J/g。

本文考察了中鏈脂肪酸-維生素C復方脂質體的冷凍干燥工藝，結合實驗條件，對預凍溫度、預凍時間、干燥時間、不同凍干保護劑種類(蔗糖，葡萄糖，甘露醇)、蔗糖的用量進行了考察，并以樣品的外觀、水化后粒徑、包封率等為考察指標，確定了最佳凍干工藝。結果表明，預凍時間5h，預凍溫度為-80℃，冷凍干燥48h，較優的凍干保護劑為蔗糖，蔗糖與大豆卵磷脂比為1.5∶1，所得凍干產品外觀飽滿致密、平滑、緊實，再分散性較好，粒子形態也保護的比較好，能基本保持凍干前的各項理化指標。并對復方脂質體的DSC曲線進行了分析，結果發現脂質體具有良好的穩定性。

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Study on preparation and characteristics of medium chain fatty acids-Vitamin C freeze-dried liposomes

YANG Shui-bing，LIU Wei，LIU Cheng-mei*，LIU Wei-lin，ZHENG Hui-juan，ZHOU Wei，YIN Ting-ting
(State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang 330047，China)

The medium chain fatty acids-vitamin C(MCFAs-Vit.C)complex liposomes were prepared by double emulsion-high pressure microfluidization with lipophilic drugs medium chain fatty acids(MCFAs)and hydrophilic drug vitamin C(Vit.C)as the core material，and solid liposomes were further made by lyophilization.The effects of pre-freezing temperature，pre-freezing time，total freeze-dried time，types of lyoprotectant and the mass ratio of lyoprotectant to lecithin were investigated by taking liposomes shape，size distribution and drugs entrapment efficiency as indexes.The suitable preparation conditions of liposomes were as follows:pre-freezing temperature -80℃，pre-freezing time 5h，total freeze-dried time 48h，sucrose as suitable lyoprotectant，the ratio of sucrose to lecithin(w/w)1.5∶1.Under these conditions，the MCFAs-Vit.C complex liposome had 46.30%MCFAs encapsulation efficiency and 62.25%Vit.C encapsulation efficiency with a mean particle size of 115.5nm.In addition，the changes of particle size，Zeta potential and morphology of liposomes before and after lyophilization were studied.The results showed that the complex liposome had better physical stability with little changes in particle size and Zeta potential.

medium chainfattyacids;VitaminC;complexliposomes;doubleemulsion;highpressure microfluidization

TS201.2

B

1002-0306(2011)11-0244-06

中鏈脂肪酸(MCFAs)是碳原子數為8～10的飽和脂肪酸。與長鏈脂肪酸相比，MCFAs分子小，在小腸吸收后經門靜脈進入線粒體進行β氧化，代謝速度快、效率高。可減少體內脂質蓄積，有防治肥胖的作用［1-2］。但MCFAs水溶性差，性質不穩定，過多攝入MCFAs易導致惡心及胃腸道的不適、刺激膽囊收縮素的分泌等癥狀［3-4］。維生素C(Vit.C)可合成黏多糖和膠原蛋白，減少自由基對皮膚的損害，延緩衰老，被廣泛應用在化妝品中［5］。但 Vit.C性質不穩定，在儲藏和加工過程中受熱、見光易分解，導致其利用率顯著降低［6-7］。脂質體的結構類似生物膜，能夠攜帶親水性、疏水性和兩親性物質，并能有效提高藥物的吸收率和滲透性［8］。將MCFAs與Vit.C復合，既能提高MCFAs和Vit.C的利用度和穩定性，同時也能提高脂質體本身的穩定性。制備脂質體的常用方法有薄膜法、逆相蒸發法、復乳法、乙醇注入法、動態高壓微射流(DHPM)等［9-12］，這些方法只適用于包封水溶性或脂溶性的藥物，目前對于制備同時包封水溶性和脂溶性藥物的復合脂質體研究較少。而普通脂質體混懸液，在儲存的過程中可能發生化學和物理變化，如磷脂氧化和水解;同時由于溫度、光線等影響產生凝聚、融合、粒徑變大等現象。為解決脂質體在貯存過程中穩定性的問題，將其進一步制成固體脂質體［13］。本文以大豆卵磷脂和膽固醇作為膜材，采用復乳-高壓法制備MCFAs-Vit.C復合脂質體，再通過冷凍干燥技術制備凍干脂質體，并對其凍干工藝、水合重建前后的粒徑和Zeta電位，形貌變化等進行研究，從而得到包封率高且穩定性良好的MCFAs-Vit.C復方凍干脂質體。

2011-08-25 *通訊聯系人

楊水兵(1984-)，男，在讀博士研究生，研究方向:食物(含生物質)資源的開發與利用。

國家重點實驗室目標導向項目(SKLF-MB-201004)。