槲皮素在介孔分子篩孔道中的組裝與緩釋研究

李 華，高天宇，盧 婧，吳 輝，王文蜀

中央民族大學生命與環境科學學院，北京100081

槲皮素在介孔分子篩孔道中的組裝與緩釋研究

李 華*，高天宇，盧 婧，吳 輝，王文蜀

中央民族大學生命與環境科學學院，北京100081

采用后組裝法將非水溶性的治療冠心病藥物槲皮素組裝進入MCM-41介孔分子篩的孔道中，藥物組裝率達37%［m(藥物)/m(藥物總量)］，用XRD，掃描電鏡和IR對藥物組裝體進行了表征;通過測定組裝體在體外模擬人工小腸液中的溶出速率，表明制得了槲皮素/MCM-41緩釋體系。

MCM-41;槲皮素;組裝;緩釋

2001年，西班牙Vallet-Regi M等率先報道了以分子篩作藥物緩釋載體的研究［1］，不久，有幾個研究小組相繼報道了以分子篩作為藥物載體、基因轉換器、藥物緩釋器［2］等方面的研究成果。本研究中所用介孔分子篩為MCM-41，其機械性能穩定，熱穩定性較高，無藥理活性和毒性，可用于食品行業，并且具備作為藥物載體的基本條件，但尚未見到將MCM-41分子篩與天然產物槲皮素進行組裝的研究。槲皮素(Fig.1)是臨床上具有較高療效的治療出血性疾病、循環障礙、動脈粥樣硬化等的天然藥物，而常規的加壓機械混合通常難以使藥物均勻分散在載體基質上，直接影響到樣品的溶出速率。MCM-41分子篩具有高比表面積(800～1000 m2/g)和大吸附容量(0.7 mL/g)，表面的硅羥基作為活性位點，可與有機客體分子結合，使其均勻分散在介孔分子的孔道內，從而克服傳統方法的弊端。本研究中將槲皮素組裝進MCM-41孔道中，應用多種方法對組裝體進行表征，并研究組裝體在體外人工模擬腸液中的溶出速率。結果表明，我們得到了槲皮素/ MCM-41緩釋體系，開辟了介孔分子篩作為非水溶性藥物緩釋載體的新應用，延長了藥物作用時間，一定程度上解決了槲皮素在人體內吸收困難的問題，從而達到更好的治療效果。

圖1 槲皮素結構Fig.1 Structure of quercetin

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

十六烷基三甲基溴化銨(CTAB分析純，上海惠世生化試劑有限公司)，水玻璃(SiO2:253.8 g L-1，Na2O:77.8 g L-1，d=1.33 g·mL-1，湖南長嶺催化劑廠)，硫酸(H2SO4，化學純，北京化工廠)，無水乙醇(分析純，北京化工廠)，氫氧化鈉(分析純，北京化工廠)，槲皮素(國藥集團化學試劑有限公司)。

F-4500型紅外光譜儀，V-550型紫外分光光度計，Siemens D5005型X-射線衍射儀，Cu-Kα(λ= 0.15418 nm)，管電壓40 kV，管電流30 mA，掃描速度0.3°/min。

1.2 MCM-41的合成［3］

將2.4 g十六烷基三甲基溴化銨加入20 mL H2O中，溫熱使其溶解，在攪拌情況下慢慢加入4 g水玻璃，攪拌均勻后再滴加10%硫酸使反應體系pH=10，繼續攪拌30 min，然后將該凝膠放入反應釜中，于100℃恒溫靜止晶化3 d。將所得產物洗滌、抽濾、自然干燥。采用煅燒法，將合成所得MCM-41在馬弗爐中煅燒，升溫至550℃(每10 min升溫15℃)，并在550℃下保持5 h，自然冷卻至室溫。

1.3 槲皮素在MCM-41中的組裝

1.3.1 槲皮素乙醇溶液標準曲線的建立

以乙醇為溶劑，配制槲皮素標準溶液，濃度分別為5.94，11.88，15.83，23.76，30.08 μg/mL。以無水乙醇為參比，紫外掃描范圍100～300 nm，在258.0 nm處有最大吸收。標準曲線方程:Abs=0.0697*Conc，線性范圍為5.94～30.08 μg/mL。

1.3.2 最大載藥量濃度的確定

將0.1 g MCM-41分別置于濃度為11.88、15.83、19.00、24.06、30.08 μg/mL的10 mL槲皮素乙醇溶液中，磁力攪拌4 h，過濾，測濾液體積，取適量濾液用紫外法測定藥物的殘留量，用差減法計算出組裝體中槲皮素的含量。

1.3.3 最大載藥量時間的確定

將0.1 g MCM-41分別置于10 mL 15.83 μg/ mL的槲皮素乙醇溶液中，攪拌1、2、3、4、5 h，過濾，測濾液體積，取適量濾液用紫外法測定藥物的殘留量，用差減法計算出組裝體中槲皮素的含量。

1.4 組裝體中槲皮素溶速率的確定

1.4.1 槲皮素模擬腸液溶液標準曲線的測定

用NaOH、無水乙醇及蒸餾水配制pH為7.8的模擬腸液(加入乙醇的量為模擬腸液總量的4%(V∶V))，稱量槲皮素藥品0.03 g，以模擬腸液為溶劑，計算并配制一組濃度分別為9，14，19，24，29 μg/mL的標準溶液，紫外掃描范圍100～300 nm，在波長為206.0 nm處有最大吸收，標準曲線方程A=0.118 +0.0198*C，r=0.9927，線性范圍9～29 μg/mL。

1.4.2 溶出率的確定

將0.1 g槲皮素/MCM-41組裝體用3 MPa壓片，于室溫下放入模擬腸液進行緩釋，定時吸取釋放液，每次吸取釋放液后及時補充等量的模擬人工腸液，測定紫外光譜。

2 結果與討論

2.1 X射線粉末衍射(XRD)

將已合成的MCM-41樣品進行XRD表征，得到如Fig.2的MCM-41 XRD衍射譜圖，可以觀察到明顯的(100)，(110)和(200)衍射峰，說明其結構有序性很高，具有規則的孔道結構。

圖2 MCM-41樣本XRD掃描圖Fig.2 XRD pattern of MCM-41

2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)

Fig.3a和Fig.3b分別是煅燒去除模板劑的介孔分子篩MCM-41和組裝藥物分子后的MCM-41的掃描電鏡照片。可以觀察到所合成的MCM-41為球形形貌，其粒徑大約分布在200～300 nm范圍內。從圖3b中我們可以看出MCM-41組裝藥物分子后的樣品仍然保持良好的形貌。這是由于MCM-41具有良好的水熱穩定性，在經過加熱、回流、攪拌后仍能保持形貌的完整。

2.3 藥物分子組裝量的測定

Fig.4是槲皮素乙醇溶液濃度與組裝量的關系曲線。當MCM-41的質量為0.1 g時，在一定范圍內，槲皮素的組裝量隨著槲皮素乙醇溶液藥物總量(溶液體積相同)的增大而增加，當槲皮素乙醇溶液中藥物總量達到150.68 μg(此時濃度為23.76 μg/ mL)時，槲皮素的組裝量基本保持不變。因此，23.76 μg/mL為最佳組裝濃度。

如Fig.5所示，在一定的時間范圍內，槲皮素的組裝量隨時間的增加而增加，在3 h左右組裝量達到最大，基本保持不變。因此，3 h為最佳組裝時間。

用0.1031 gMCM-41和5 mL濃度為23.76 μg/ mL的槲皮素乙醇標準溶液磁力攪拌3 h，組裝后過濾，用液體紫外法測得濾液的吸光度A=0.5430，將其帶入標準曲線方程，并用差減法求得組裝進MCM-41的槲皮素質量為 44.016 μg，組裝率為37%。將MCM-41與槲皮素組裝起來，利用載體的包蔽作用，延緩藥物被氧化，增加藥物穩定性，同時使藥物得以緩慢釋放。

2.4 紅外表征

組裝體系(Fig.6a)及槲皮素藥物分子(Fig.6b)紅外光譜譜圖對比［4］。槲皮素的羥基、羰基和C-OC鍵的伸縮振動峰分別出現在3291.07、1612.62 cm-1和1094.20 cm-1處，在載藥后的組裝體系中，三個峰值均有體現，其中羥基的峰位發生藍移，這一藍移現象是由于藥物分子的羥基和介孔分子篩孔壁的硅羥基間發生氫鍵作用的結果［5］。以上的紅外光譜分析說明藥物分子已經負載到介孔分子篩上。

圖6 槲皮素/MCM-41組裝體系(a)和槲皮素藥物分子(b)Fig.6 IR of the quercetin-MCM-41(a)and quercetin(b)

2.5 槲皮素的組裝與緩釋

Fig.7為槲皮素藥物分子溶出率隨時間的變化曲線。在一定的時間范圍內，組裝體的溶出率隨時間的增加而增加，到達一定時間后保持不變，說明緩釋趨近完畢。

圖7 槲皮素藥物分子溶出率隨時間變化Fig.7 Release ratio of quercetin

緩釋初期由于組裝體中槲皮素濃度比外界大，緩釋速度快，溶出率隨時間逐漸增大;隨組裝體中槲皮素濃度和外界濃度差逐漸減小，緩釋速度減小，溶出率基本穩定，緩釋完畢。

槲皮素不溶于水，不易于吸收，阻礙了其藥理作用的發揮。而在模擬腸液堿性溶液中，槲皮素/ MCM-41組裝體釋放速度緩慢，釋放體系在2 h總共只有27.35%的藥物釋放出，在9 h內可以釋放出87.256%的藥物，12 h后基本不再釋放。溶出速率減慢，可以有效減少服藥的次數，降低副作用，促進藥物的充分吸收，提高藥物利用率。

致謝:感謝中央民族大學111創新引智計劃和985工程的資助;感謝周珊珊、惠岑懌、張琳霞老師和藍曉聰同學為本論文的儀器表征及合成方面提供的重要幫助。

1 Vallet-Regi M，Ramila A，DelReal RP，et al.A new property of MCM-41:Drug delivery system.Chem Mater，2001，13: 308-311.

2 Cheng YL，Brian Trewyn G，Dusan M，et al.A mesoporous silica nanosphere-based carrier system with chemically removable CdS nanoparticle caps for stimuli-responsive controlled release of neurotransmitters and drug molecules.Chem Soc，2003，125:4451-4459.

3Qu FY(曲鳳玉)，Zhu GS(朱廣山)，Huang SY(黃世英). The research of the new system about water-soluble drug Captopril/Si-MCM-41 containing and releasing.Chem J Chin Univ(高等學校化學學報)，2004，3(12):25-27.

4 Wang YF(王艷芳)，Wang XH(王新華)，Zhu YT(朱宇同).Progress in pharmacological studies on quercetin natural products’research and development.Nat Prod Res Dev(天然產物研究與開發)，2003，15:12-15.

5 Qu FY(曲鳳玉).The study of drug molecules in mesoporous moculecular sieve in the assembly，self-assembly and slow/controlled release.Changchun:Ji Lin University(吉林大學)，PhD.2006.

Assembling and Sustained-release of Quercetin Encapsulated in Mesoporous Molecular Sieve

LI Hua*，GAO Tian-yu，LU Jing，WU Hui，WANG Wen-shu
Life and Environment Science College，Minzu University of China，beijing 100081，China

Using ethanol solution method to assemble non-water-soluble drug for coronary heart disease quercetin into the pores of MCM-41，drug-assembling rate reached 37%［m(drug)/m(total drug)］.The characterization of quercetin-MCM-41 was analyzed by XRD，SEM and IR techniques，and the release rate of the assemblies was measured in the artificial intestinal fluid.The results indicated that quercetin/MCM-41 sustained-release system was established.

MCM-41;quercetin;assembing;sustained-release

1001-6880(2011)05-0909-04

2010-04-30 接受日期:2010-11-09

中央民族大學高等學校111學科創新引智計劃(B08044);中央民族大學985工程(CUN985-03-03)

*通訊作者 E-mail:lihuamuc@gmail.com

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