三維有序大孔二氧化硅作為藥物載體的制備及體外釋藥特性

王亮，李倩倩，余江南，徐希明

（江蘇大學藥學院，江蘇鎮江212013）

三維有序大孔二氧化硅作為藥物載體的制備及體外釋藥特性

王亮，李倩倩，余江南，徐希明

（江蘇大學藥學院，江蘇鎮江212013）

目的：制備三維有序大孔（three-dimensional ordered macroporous，3DOM）二氧化硅作為難溶性藥物尼群地平的載體，對三維有序大孔結構進行表征，考察其體外釋藥特性。方法：采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）膠體晶體模板法制備3DOM二氧化硅載體，通過溶劑沉積法將藥物載入載體中。采用場發射掃描電子顯微鏡（SEM）進行孔結構的表征，粉末X射線衍射法（XRD）考察藥物在載體中的存在狀態，傅里葉變換紅外（FT-IR）光譜法研究藥物與載體的相互作用，考察載藥量對體外釋藥的影響。結果：PMMA膠體晶體模板法制得的3DOM二氧化硅載體呈三維有序多孔網狀結構，當藥物載體質量比為1∶3和1∶5時，藥物的結晶狀態明顯減弱，在2 h時體外釋放度達到80%。結論：PMMA膠體晶體模板法成功制備了3DOM二氧化硅，作為難溶性藥物載體能顯著提高其體外溶出性。

三維有序大孔二氧化硅；載體；難溶性藥物；體外釋藥特性

三維有序大孔（three-dimensional ordered macroporous，3DOM）無機載體材料是近年來發展起來的新材料，具有三維有序的網絡孔道結構、孔徑大且高度開放、比表面積大等特點［1－4］。3DOM材料可將藥物裝載于其納米孔道中，載藥量高，是一種非常理想的納米藥物載體［5］。其中二氧化硅作為最常用的無機藥物載體，具有安全性高、性質穩定且生物相容性好的特點［3，6］，因此本研究采用膠體晶體模板法制備3DOM二氧化硅材料并進行了表征。尼群地平為二氫吡啶類鈣拮抗劑，但是其溶解度極低，溶出速度慢，體內生物利用度低。本研究以尼群地平為難溶性藥物模型，考察了3DOM二氧化硅載體載藥后的體外釋藥特性。

1 材料與方法

1．1 主要試劑

甲基丙烯酸甲酯（MMA）：分析純，減壓蒸餾，國藥集團化學試劑有限公司；過硫酸銨：分析純，成都市科龍化工試劑廠；正硅酸乙酯（TEOS）：國藥集團化學試劑有限公司；尼群地平：陜西西岳制藥有限公司，純度大于99．0%。

1．2 載體制備

1．2．1 單分散聚甲基丙烯酸甲酯微球的制備 由單因素得出微球制備的優化處方：在配有冷凝管和氮氣（N2）進出口的250 mL三口燒瓶中，將160 mL雙蒸水加入三口燒瓶中，充入N2進行磁力攪拌1 h以排除三口燒瓶中的空氣，加入10 mL MMA，攪拌分散30 min并加熱到70℃，另外在燒杯中稱取0．2 g引發劑過硫酸銨，加入10 mL雙蒸水振蕩溶解，等水浴溫度達到相應溫度并恒溫30 min后，于三口燒瓶中加入過硫酸銨水溶液并反應10 h，其中攪拌速度為600 r／min，冷卻出料得到乳白色的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球分散液［7－9］。

1．2．2 PMMA膠體晶體的生成 取1．2．1項下制備的一定量PMMA微球分散液，經3 000 r／min離心5 h，棄上清液，置于恒溫干燥箱中60℃下進行沉積干燥24 h，然后于100℃干燥5 min得到膠體晶體［10－11］。

1．2．3 3DOM二氧化硅載體的制備 按正硅酸乙酯∶乙醇∶鹽酸∶水＝1∶3．9∶0．3∶1．8（體積比）的比例加入到三口燒瓶中，加熱回流2 h，得到二氧化硅溶膠［12］。將1．2．2項下制得的膠體晶體模板于上述溶膠中浸泡10 min，抽濾后于恒溫干燥箱中60℃下干燥1 h，如此反復3次，研磨過80目篩后置于馬福爐中，采用程序升溫，緩慢升溫至300℃，恒溫5 h，再繼續升溫至500℃煅燒10 h，自然冷卻后得到白色3DOM二氧化硅材料。

1．3 藥物裝載過程

取一定量的尼群地平丙酮溶液（10 mg／mL），按照藥物載體質量比分別為1∶1、1∶3和1∶5稱取一定量3DOM二氧化硅載體加入其中，緩慢攪拌12 h后旋轉蒸發揮干溶劑，然后在35℃的條件下干燥24 h［14］。

1．4 場發射掃描電子顯微鏡觀察粒子的微觀形態

使用日本日立S-4800型場發射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）。選取PMMA微球、PMMA膠體晶體和3DOM二氧化硅分別進行FE-SEM實驗，觀察樣品粒子的微觀形態。

1．5 粉末X射線衍射考察藥物的結晶狀態

使用德國Bruker D8 Advanced型X射線衍射（XRD）儀，選取原料藥、3DOM二氧化硅載體、物理混合物和載藥3DOM二氧化硅分別進行XRD實驗，考察藥物在載體中的存在狀態。工作條件：Cu-Ka靶，管電壓35 kV，管電流35 mA，衍射角（2θ）測定范圍為5～50°（5°·min－1）。

1．6 傅里葉變換紅外光譜考察藥物載體間相互作用

使用美國尼高力AVATAR-370型傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）儀。選取原料藥、3DOM二氧化硅載體、物理混合物和載藥3DOM二氧化硅分別進行FT-IR測試，研究藥物與3DOM二氧化硅載體之間是否存在分子間相互作用。測試條件：采用溴化鉀壓片法，波數范圍4 000～500 cm－1，分辨率4 cm－1。

1．7 體外藥物釋放實驗

按中國藥典（2010年版）二部附錄溶出度測定方法之槳法，溶出介質：900 mL 0．5%SDS水溶液，溫度：（37±0．5）℃，轉速：100 r／min。在0時刻向溶出介質中投入待測樣品適量（相當尼群地平原料藥10 mg），于不同時間點（5，10，15，20，30，45，60和120 min）取溶出液5 mL（取出后迅速補加等量的新鮮介質），經0．8μm微孔濾膜濾過，棄去初濾液，續濾液在355 nm波長下測定光密度值，所有測試樣品進行3次測定。

2 結果

2．1 形態觀察結果

通過FE-SEM對PMMA微球、PMMA膠體晶體和3DOM二氧化硅進行了形態觀察，結果見圖1。圖1（A）為PMMA微球，由圖可以看出微球單分散且粒徑為230 nm左右，分散度良好。圖1（B）為PMMA膠體晶體，呈現高度有序的三維結構。由圖1（C）與（D）可以看出，在高度有序的三維模板基礎上制得的3DOM二氧化硅形成了高度有序的網狀三維大孔結構，孔徑大約是180 nm。

2．2 粉末X射線衍射結果

XRD結果如圖2所示。尼群地平原料藥 （圖2A）在2θ＝9．9°，11．4°，13．1°，13．6°，24．3°，25．9°，27．4°處有強烈的特征衍射峰，說明藥物是結晶態。3DOM二氧化硅（圖2B）并未顯示任何衍射峰，為無定形。藥物與3DOM二氧化硅的物理混合物（圖2C，D，E）中，還能觀察到藥物的特征衍射峰。載藥3DOM二氧化硅（圖2F，G，H）中，當藥物 載體比為1∶1時，藥物的大部分特征衍射峰已明顯缺失，殘留的兩個小峰顯示藥物的結晶度非常微弱。藥物載體比為1∶3和1∶5時，只能檢測到非常微弱的衍射峰。隨著載體二氧化硅量的增加，藥物的結晶度明顯下降。

2．3 傅里葉變換紅外光譜結果

FT-IR結果見圖3。載藥3DOM二氧化硅的紅外圖譜（圖3D）顯示，藥物的特征峰明顯減弱，例如仲氨基伸縮振動峰（3 316 cm－1）基本消失，而圖3（C）物理混合物（藥載體1∶3）中，尼群地平的特征峰有明顯的殘余。

2．4 體外藥物釋放

尼群地平原料藥及載藥3DOM二氧化硅的體外溶出曲線如圖4所示。原料藥的溶出只有30%左右，而載藥3DOM二氧化硅的溶出度均有不同程度的提高，其中藥物載體比為1∶3和1∶5時，藥物的釋放速度較快，在2 h時的累計溶出百分率均接近80%。而藥物載體比為1∶1時，初期藥物釋放速度較慢，而后累積溶出百分率也緩慢升高，2 h時達68%左右。

3 討論

本實驗采用PMMA膠體結晶模板法成功制備了3DOM二氧化硅載體。從掃描電鏡照片可知，PMMA膠體晶體形成了高度有序的三維模板排列，在交聯、煅燒后，膠體晶體消失，其留下的空間形成了三維有序多孔網狀結構。

3DOM二氧化硅裝載藥物后，藥物嵌入3DOM二氧化硅孔道內，由于其孔徑大小限制了藥物的粒徑小于其孔徑，因此藥物的比表面積顯著增加。此外載體的三維有序網狀結構使藥物難以形成高度有序的結晶體，藥物可能以無定形或者納米結晶的狀態存在于載體中，X射線衍射圖譜顯示藥物的特征衍射峰基本消失。由FT-IR光譜中得出，在載藥過程中，藥物分子的仲氨基吸收峰基本消失，因此可以推斷藥物與載體間可能發生了分子間相互作用。

3DOM二氧化硅作為難溶性藥物的載體，當藥物 載體質量比為1∶3時體外藥物釋放效果最佳，2 h時體外釋放度達到80%。3DOM二氧化硅納米粒作為難溶性藥物的優良載體，在提高難溶性藥物溶出度方面有著很好的應用前景。

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Preparation of 3-D ordered macroporous silica as drug carrier and release characteristics in vitro

WANG Liang，LIQian-qian，YU Jiang-nan，XU Xi-ming
（School of Pharmacy，Jiangsu University，Zhenjiang Jiangsu 212013，China）

Objective：To prepare and characterize 3D orderedmacroporous（3DOM）silica as drug carrier for poorly water soluble drugs and investigate its in vitro release characteristics．M ethods：3DOM silica carrier was prepared using PMMA colloidal crystal templatemethod and drug was incorporated into pores of 3DOM silicamatrix through a solvent deposition procedure．The pore structure was characterized was studied by scanning electronmicroscopy（SEM）．The solid state of drug in 3DOM silicawas evaluated by X-ray diffraction（XRD）．Inter-molecular interaction of drug and matrix was obtained using a FT-IR spectrometer．The release property in vitro was investigated．Results：Silica carrier obtained showed exactly a threedimensional ordered macroporous structure．Therewas a significant loss of the drug crystallinity at drug-carrier ratio of 1∶3 and 1∶5，and the release rate in vitro reached 80%in 2 hours．Conclusion：3DOM silica was successfully prepared using colloidal crystal templatemethod，and the dissolution of poorly water soluble drug was improved significantly．

three-dimensional orderedmacroporous silica；carriers；poorly water soluble drugs；in vitro dissolution

R944

A

1671－7783（2014）06－0483－04

10．13312／j．issn．1671-7783．y140056

國家自然科學基金資助項目（81102403）；江蘇大學高級專業人才科研啟動基金資助項目（11JDG072）

王亮（1978—），女，吉林榆樹人，副教授，碩士生導師；徐希明（通訊作者），教授，博士生導師，E-mail：xuxm＠ujs．edu．cn

2014－03－13 ［編輯］何承志