金雀異黃素殼聚糖納米粒子體外釋放動力學研究

陳圓　張龍　王瑩等

摘要：采用透析法考察不同介質pH值和離子濃度對金雀異黃素殼聚糖納米粒子體外釋放的影響，并采用零級動力學方程、一級動力學方程、Higuchi方程和雙相動力學方程，對納米粒子的體外釋放動力學進行探討。結果表明，該納米粒子的體外釋放與介質pH值和離子濃度有關，隨著介質pH值增大，納米粒子中藥物釋放量減少；隨著介質中離子濃度的增大，納米粒子的釋藥量相應增大。釋藥數據擬合顯示，金雀異黃素對照品在含40%乙醇的磷酸鹽緩沖液（PBS）中的體外釋放符合零級動力學方程，呈線性釋放，釋放速率常數為0.122 min-1；而該納米粒子在釋放介質中的釋藥行為符合雙相動力學方程，先快速釋藥，后緩慢釋放，釋放速率常數分別為0.110、0.032 min-1。

關鍵詞：金雀異黃素；殼聚糖；納米粒子；釋放動力學；釋放速率常數

中圖分類號： R944文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0280-03

收稿日期：2014-12-20

基金項目：江蘇省研究生科技創新計劃（編號：CXZZ13_0893）；江蘇省2012年度“青藍工程”資助項目。

作者簡介：陳圓（1981—），女，江蘇泰興人，博士，副教授，研究方向為藥物新劑型。E-mail：jstzchenyuan@163.com。

通信作者：張龍（1966—），男，江蘇靖江人，教授，研究方向為藥物新劑型，E-mail：longz98@163.com；劉天晴（1959—），男，江蘇淮安人，博士，教授，研究方向為膠體與界面化學，E-mail：tqliu@yzu.edu.cn。目前，藥物釋放研究大致可分為混合藥膜體系和大分子藥物體系，其中，前者是使藥物物理分散在生物大分子中，即用生物大分子來包裹藥物，這類藥物在溶出過程中必須通過生物大分子載體，并在載體完全降解后才得以全部釋放；而后者是通過可降解生物大分子與藥物分子之間化學相互作用形成化學鍵，這類藥物釋藥必須通過酶解或水解來進行。

殼聚糖（chitosan）[1-4]作為一種天然生物材料，因其具有良好的生物相容性和可降解性，在醫藥領域的應用研究中，已成為新型的納米藥物載體。金雀異黃素是一種存在于豆科植物中的天然異黃酮化合物，具有廣泛的抗腫瘤藥理活性。文獻[5]研究了金雀異黃素殼聚糖納米粒子的制備與性能表征，發現該納米粒子不僅具有良好的負載能力，還具有良好的緩釋性能。然而，金雀異黃素殼聚糖納米粒子的具體釋藥模型還有待進一步闡釋。目前，藥物體外釋放模型歸納起來可分為動力學模型、概率分布模型、多項式模型、Logistic模型、Gompertz模型、Higuchi模型等。本研究運用常用的零級動力學[6]、一級動力學[7]、Higuchi動力學[8-10]和雙相動力學模型對金雀異黃素殼聚糖納米粒子的體外釋放進行擬合，探討其釋放動力學行為。

1試驗部分

1.1試劑

乙醇（AR，國藥集團化學試劑有限公司產品），磷酸鹽緩沖液（Sigma公司產品），金雀異黃素（99%，上海融合醫藥科技發展有限公司產品），金雀異黃素殼聚糖納米粒（自制），去離子水。

1.2金雀異黃素殼聚糖納米粒子的體外釋放性能測定

采用透析法研究不同介質pH值和離子濃度對金雀異黃素納米粒體外釋放性能，釋放試驗同文獻[5]所述，用UV-2550型紫外可見分光光度計（日本島津公司）測定所取樣液中藥物的含量，進而計算累積藥物釋放量（Q）。

1.3金雀異黃素殼聚糖納米粒子的體外釋放動力學研究

運用零級動力學、一級動力學、Higuchi方程和雙相動力學方程，對金雀異黃素對照品和金雀異黃素殼聚糖納米粒子的體外釋放數據進行模型擬合，考察藥物釋放的動力學方程和釋放速率常數。

2結果與分析

2.1金雀異黃素殼聚糖納米粒子的體外釋放性能研究

前期研究結果顯示[5]，金雀異黃素對照品的體外釋放幾乎與釋放時間呈線性關系，在7 h內釋放量Q達94%，之后釋放量趨于穩定；而其殼聚糖納米粒子在釋放12 h內釋放量Q達到64.38%，在60 h后釋放量Q達到96.07%。說明金雀異黃素殼聚糖納米粒子具有明顯的緩釋效果，釋放開始的前12 h內，納米粒子中藥物濃度與釋放介質的濃度梯度較大，釋放速率較快；而隨著濃度梯度的減小，釋放速率也相應減小。

在pH值 5.8、6.2、6.6、7.0、7.4條件下，金雀異黃素殼聚糖納米粒子釋放60 h后，累積釋放量分別為97.7%、91.4%、90.7%、86.6%、85.6%，即隨著釋放介質的pH值增大，納米制劑的藥物釋放量減少（圖1）。在pH值5.8的介質中釋放10 h的釋放率為87.2%，而在pH值7.4的介質中10 h后釋放率則為60.4%，表明金雀異黃素殼聚糖納米粒子對介質pH值具有一定的響應性。這可能是因為納米粒子的殼壁是由殼聚糖與三聚磷酸鈉離子交聯形成，當釋放介質的pH值越大時，陰離子濃度越大，與帶正電荷的殼聚糖因為電荷作用相互吸引，使得藥物釋放的速率減緩。

圖2為金雀異黃素殼聚糖納米粒子分別在離子濃度為0.02、0.04、0.08 mol/L的釋放介質中的釋藥行為。從圖2可以看出，釋藥10 h后的釋放率分別為55.5%、71.6%、78.8%，而在60 h后的釋放率則分別為85.6%、90.5%、97.8%，即隨著釋放介質中離子濃度的增大，納米粒子的釋放速率和釋藥量相應增大，表明金雀異黃素殼聚糖納米粒子的釋藥率與介質離子濃度有關。這可能是因為介質中離子濃度

越大，與納米粒子內部越容易形成較大的濃度差，介質溶液就越容易進入納米粒子內部而將藥物溶出來。

2.2金雀異黃素殼聚糖納米粒子的體外釋放動力學研究

由圖3可知，金雀異黃素對照品的一級動力學方程[ln（1-Q）=-0.311 4t]、Higuchi動力學方程（Q=0.305 4 t1/2）和雙相動力學方程（Q=1.657 9-0.838 1e-0.105 39t-0.838 1e-0.105 35 t）的擬合優度R2分別為0.958 0、0.866 4、0.970 0，而零級動力學方程（Q=0.122 1t）的擬合優度為0.981 9，更接近1，說明金雀異黃素的體外釋放更符合零級動力學方程，呈線性釋放，釋放速率常數為0.122 min-1。

由圖4可知， 金雀異黃素殼聚糖納米粒子的零級動力學

方程（Q=0.020 0t）、一級動力學[ln（1-Q）=-0.041 7t]和Higuchi動力學（Q=0.134 6t1/2）的擬合優度R2分別為0.862 1、0.947 8和0.881 2，擬合度都不是很好；而雙相動力學方程（Q=0.874 9-0.789 3e-0.110t-0.093 3e-0.032t）的擬合優度為0.998 8，接近于1，說明金雀異黃素納米粒的體外釋放更符合雙相動力學方程，先快速釋藥，后緩慢釋放，2相的釋放速率常數分別為0.110、0.032 min-1。這可能是釋藥前，由于納米粒表面吸附了金雀異黃素，所以釋藥較快，使得藥物到達靶部位后可迅速釋放出較多藥物，達到較高濃度；而隨著釋放的進行，包裹在納米粒內部的藥物因為載體材料的溶解逐漸被釋放出來，釋藥速率相對較慢，維持藥效，這樣的釋藥行為有利于提高藥物使用率。

3結論

金雀異黃素殼聚糖納米粒子的體外釋放行為與釋放介質的pH值和離子濃度有關。通過對釋藥數據模型擬合可知，金雀異黃素對照品體外釋放速度較快，符合零級動力學方程，呈線性釋放；而雙相動力學方程更符合金雀異黃素殼聚糖納米粒子的體外釋放規律，這種先快速釋藥、后緩慢釋放的釋藥行為有利于提高藥物的使用率。

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