金雀異黃素殼聚糖納米粒子體外釋放動(dòng)力學(xué)研究

陳圓　張龍　王瑩等

摘要：采用透析法考察不同介質(zhì)pH值和離子濃度對(duì)金雀異黃素殼聚糖納米粒子體外釋放的影響，并采用零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程、一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程、Higuchi方程和雙相動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)納米粒子的體外釋放動(dòng)力學(xué)進(jìn)行探討。結(jié)果表明，該納米粒子的體外釋放與介質(zhì)pH值和離子濃度有關(guān)，隨著介質(zhì)pH值增大，納米粒子中藥物釋放量減少；隨著介質(zhì)中離子濃度的增大，納米粒子的釋藥量相應(yīng)增大。釋藥數(shù)據(jù)擬合顯示，金雀異黃素對(duì)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(jí)動(dòng)力學(xué)方程，呈線性釋放，釋放速率常數(shù)為0.122 min-1；而該納米粒子在釋放介質(zhì)中的釋藥行為符合雙相動(dòng)力學(xué)方程，先快速釋藥，后緩慢釋放，釋放速率常數(shù)分別為0.110、0.032 min-1。

關(guān)鍵詞：金雀異黃素；殼聚糖；納米粒子；釋放動(dòng)力學(xué)；釋放速率常數(shù)

中圖分類號(hào)： R944文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）11-0280-03

收稿日期：2014-12-20

基金項(xiàng)目：江蘇省研究生科技創(chuàng)新計(jì)劃（編號(hào)：CXZZ13_0893）；江蘇省2012年度“青藍(lán)工程”資助項(xiàng)目。

作者簡(jiǎn)介：陳圓（1981—），女，江蘇泰興人，博士，副教授，研究方向?yàn)樗幬镄聞┬汀-mail：jstzchenyuan@163.com。

通信作者：張龍（1966—），男，江蘇靖江人，教授，研究方向?yàn)樗幬镄聞┬停珽-mail：longz98@163.com；劉天晴（1959—），男，江蘇淮安人，博士，教授，研究方向?yàn)槟z體與界面化學(xué)，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(xué)相互作用形成化學(xué)鍵，這類藥物釋藥必須通過酶解或水解來進(jìn)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(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)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(xiàn)[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(fā)現(xiàn)該納米粒子不僅具有良好的負(fù)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(jìn)一步闡釋。目前，藥物體外釋放模型歸納起來可分為動(dòng)力學(xué)模型、概率分布模型、多項(xiàng)式模型、Logistic模型、Gompertz模型、Higuchi模型等。本研究運(yùn)用常用的零級(jí)動(dòng)力學(xué)[6]、一級(jí)動(dòng)力學(xué)[7]、Higuchi動(dòng)力學(xué)[8-10]和雙相動(dòng)力學(xué)模型對(duì)金雀異黃素殼聚糖納米粒子的體外釋放進(jìn)行擬合，探討其釋放動(dòng)力學(xué)行為。

1試驗(yàn)部分

1.1試劑

乙醇（AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品），磷酸鹽緩沖液（Sigma公司產(chǎn)品），金雀異黃素（99%，上海融合醫(yī)藥科技發(fā)展有限公司產(chǎn)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(cè)定

采用透析法研究不同介質(zhì)pH值和離子濃度對(duì)金雀異黃素納米粒體外釋放性能，釋放試驗(yàn)同文獻(xiàn)[5]所述，用UV-2550型紫外可見分光光度計(jì)（日本島津公司）測(cè)定所取樣液中藥物的含量，進(jìn)而計(jì)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(dòng)力學(xué)研究

運(yùn)用零級(jí)動(dòng)力學(xué)、一級(jí)動(dòng)力學(xué)、Higuchi方程和雙相動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)金雀異黃素對(duì)照品和金雀異黃素殼聚糖納米粒子的體外釋放數(shù)據(jù)進(jìn)行模型擬合，考察藥物釋放的動(dòng)力學(xué)方程和釋放速率常數(shù)。

2結(jié)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(jié)果顯示[5]，金雀異黃素對(duì)照品的體外釋放幾乎與釋放時(shí)間呈線性關(guān)系，在7 h內(nèi)釋放量Q達(dá)94%，之后釋放量趨于穩(wěn)定；而其殼聚糖納米粒子在釋放12 h內(nèi)釋放量Q達(dá)到64.38%，在60 h后釋放量Q達(dá)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(nèi)，納米粒子中藥物濃度與釋放介質(zhì)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(yīng)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(zhì)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(zhì)中釋放10 h的釋放率為87.2%，而在pH值7.4的介質(zhì)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(duì)介質(zhì)pH值具有一定的響應(yīng)性。這可能是因?yàn)榧{米粒子的殼壁是由殼聚糖與三聚磷酸鈉離子交聯(lián)形成，當(dāng)釋放介質(zhì)的pH值越大時(shí)，陰離子濃度越大，與帶正電荷的殼聚糖因?yàn)殡姾勺饔孟嗷ノ沟盟幬镝尫诺乃俾蕼p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(zhì)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(zhì)中離子濃度的增大，納米粒子的釋放速率和釋藥量相應(yīng)增大，表明金雀異黃素殼聚糖納米粒子的釋藥率與介質(zhì)離子濃度有關(guān)。這可能是因?yàn)榻橘|(zhì)中離子濃度

越大，與納米粒子內(nèi)部越容易形成較大的濃度差，介質(zhì)溶液就越容易進(jìn)入納米粒子內(nèi)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(dòng)力學(xué)研究

由圖3可知，金雀異黃素對(duì)照品的一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程[ln（1-Q）=-0.311 4t]、Higuchi動(dòng)力學(xué)方程（Q=0.305 4 t1/2）和雙相動(dòng)力學(xué)方程（Q=1.657 9-0.838 1e-0.105 39t-0.838 1e-0.105 35 t）的擬合優(yōu)度R2分別為0.958 0、0.866 4、0.970 0，而零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程（Q=0.122 1t）的擬合優(yōu)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(jí)動(dòng)力學(xué)方程，呈線性釋放，釋放速率常數(shù)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(jí)動(dòng)力學(xué)

方程（Q=0.020 0t）、一級(jí)動(dòng)力學(xué)[ln（1-Q）=-0.041 7t]和Higuchi動(dòng)力學(xué)（Q=0.134 6t1/2）的擬合優(yōu)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(dòng)力學(xué)方程（Q=0.874 9-0.789 3e-0.110t-0.093 3e-0.032t）的擬合優(yōu)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(dòng)力學(xué)方程，先快速釋藥，后緩慢釋放，2相的釋放速率常數(shù)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(dá)靶部位后可迅速釋放出較多藥物，達(dá)到較高濃度；而隨著釋放的進(jìn)行，包裹在納米粒內(nèi)部的藥物因?yàn)檩d體材料的溶解逐漸被釋放出來，釋藥速率相對(duì)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(jié)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(zhì)的pH值和離子濃度有關(guān)。通過對(duì)釋藥數(shù)據(jù)模型擬合可知，金雀異黃素對(duì)照品體外釋放速度較快，符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，呈線性釋放；而雙相動(dòng)力學(xué)方程更符合金雀異黃素殼聚糖納米粒子的體外釋放規(guī)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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