姜黃素HS15/Tween-80混合膠束口服給藥生物利用度的研究

王婷，劉偉，吳筱霓，費小凡

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姜黃素HS15/Tween-80混合膠束口服給藥生物利用度的研究

王婷，劉偉，吳筱霓，費小凡

610000 成都，四川大學華西醫院臨床藥學部

制備一種 HS15/Tween-80 混合膠束，提高姜黃素的口服生物利用度。

采用薄膜水化法制備姜黃素混合膠束；采用動態光散射法測定膠束粒徑大小、Zeta 電位、載藥量和包封率；考察混合膠束中藥物的體外穩定性及其釋藥行為；通過大鼠灌胃給藥的方式考察姜黃素混懸液和姜黃素混合膠束的口服生物利用度。

姜黃素混合膠束平均粒徑大小為 13 nm，Zeta 電位為–20 mV；姜黃素混合膠束載藥量為 4.4%，其包封率大于 95%，姜黃素混合膠束體外穩定性好，體外藥物釋放結果顯示其具有一定的緩釋效果；姜黃素混懸液和混合膠束 100 mg/kg，灌胃給藥 30 min 之后，姜黃素混合膠束給藥組大鼠血藥濃度水平顯著高于姜黃素混懸液給藥組（< 0.05），藥物生物利用度提高至原來的 1.7 倍。

姜黃素混合膠束可以有效地提高姜黃素的穩定性和生物利用度。

姜黃素； 生物利用度； 投藥，口服； 混合膠束

對于大多數藥物，口服給藥是最為常見的給藥方式，具有經濟、安全等特點，同時可以有效地提高病人的依從性。但是，脂溶性藥物由于其水溶性差而導致的生物利用度低成為口服給藥方式的主要障礙[1]。據統計，大約有一半以上的新活性物質由于水溶性差、制劑處方工藝復雜、口服生物利用度低等缺點嚴重限制了其臨床應用。相比于傳統藥劑學的增溶手段（固體分散技術、研磨粉碎、使用增溶劑/助溶劑等），采用納米藥物載體（如聚合物膠束等）提高難溶性藥物的口服生物利用度已經成為目前常用的制劑手段[2-3]。姜黃素（curcumin）是中藥姜黃中提取的最重要活性成分，可表現出抗氧化、抗炎、抗腫瘤等多種活性，且其安全劑量非常高[4-5]。但是由于姜黃素水溶性差，穩定性差，生物利用度低（口服生物利用度僅為 4%）等缺點嚴重限制了其臨床應用[6-7]。為了提高姜黃素的口服生物利用度，本實驗選用 Tween-80 和 HS15 為藥物載體，制備一種具有高載藥量和良好穩定性的姜黃素混合膠束，考察其粒徑、穩定性、包封率、載藥量、體外釋藥特性等參數，評價并比較了姜黃素混懸液和姜黃素膠束給藥之后的藥物動力學參數。

1 材料與方法

1.1 材料

姜黃素，純度 98.2%，購自上海阿拉丁試劑有限公司，批號 20160602；Solutol HS15 購自巴斯夫（中國）有限公司；Tween-80 購自溫州金山試劑公司；R-114 旋轉蒸發儀為瑞士 Büchi 公司產品；Zetasizer Nano ZS90 激光粒度測定儀為英國馬爾文公司產品；ABW-0501-U 高端超純水系統為重慶艾科浦公司產品。雄性SD 大鼠（220 ± 20）g，由成都達碩試驗動物有限公司提供，許可證號：SCXK（川）2015-030，于恒溫環境中進行適應性飼養，保持環境清潔，飲水進食不限，持續1 周。

1.2 方法

1.2.1 空白膠束的制備 采用薄膜水化蒸發法制備空白膠束， HS15 與 Tween-80 按投料比為 1:1（w/w）溶解于 100 ml 無水乙醇中，40 ℃減壓旋轉蒸法除去有機溶劑形成薄膜，然后加入蒸餾水水化脫膜，即得空白膠束。

1.2.2 姜黃素膠束的制備 采用薄膜水化蒸發法制備姜黃素膠束，姜黃素:HS15:Tween-80 按投料比 1:10:10 溶解于無水乙醇中，通過減壓旋轉蒸發除去有機溶劑形成薄膜，然后加入蒸餾水水化脫膜，即得姜黃素膠束。

1.2.3 姜黃素膠束粒度和表面 Zeta 電位的測定 取適量的姜黃素膠束，采用蒸餾水進行稀釋，置于馬爾文 Nano-90 激光粒度儀測定其粒徑，測定溫度 25 ℃，散射光角度 90°。另取姜黃素膠束不經稀釋直接通過粒度儀測定 Zeta 電位。

1.2.4 載藥量和包封率的測定 取 0.2 ml 姜黃素膠束液通過真空冷凍干燥機凍干得到凍干粉，溶解在 2 ml 的無水乙醇中，采用高效液相色譜儀測定姜黃素的藥物濃度。色譜條件：色譜柱 Zorbax SB-C18（250 mm × 4.6 mm，5 μm）；流動相:乙腈-0.5% 醋酸水溶液（63:37），流速 1 ml/min，檢測波長 421 nm，進樣量 20 μl，柱溫30 ℃。

包封率（%）=（測定的姜黃素含量/ 姜黃素投藥量）× 100%

載藥量（%）=（測定的姜黃素含量/ 載藥納米粒子凍干后重量）× 100%

1.2.5 姜黃素膠束中的藥物穩定性實驗 取 0.5 ml姜黃素膠束和姜黃素乙醇溶液分別加入到 4.5 ml 的磷酸鹽緩沖溶液（PBS，pH 7.4）中得到姜黃素膠束稀釋溶液和姜黃素混懸液，不同時間點取樣 0.2 ml，加入 0.8 ml 無水乙醇，過濾，采用 HPLC 法測定姜黃素濃度（n = 3）。

1.2.6 姜黃素膠束體外釋藥行為考察 取 0.2 ml 姜黃素膠束或姜黃素乙醇液密封于透析袋（截留分子量 10 000 Da）中，置于 20 ml PBS 溶液（pH 7.4）中，于 37 ℃、100 r/min 條件下，在不同的時間點，取樣 1 ml，并補加 1 ml 空白 PBS 溶液，過濾，通過 HPLC 法測定姜黃素的含量，并繪制其體外釋藥曲線（n = 3）。

1.2.7 體內生物利用度考察 取雄性 SD 大鼠 10 只，隨機分成 2 組，給藥前禁食 12 h，不禁水。分別灌胃給予姜黃素混懸液（混懸于 0.5% 的 SDS-Na 溶液中）和姜黃素膠束（以姜黃素的劑量計，100 mg/kg），給藥 5、15、30、45、60、120、240、480、720 min 后眼眶后靜脈叢取血 0.3 ml，5000 r/min 離心 5 min，取血漿 100 μl 加入 1 ml 的乙酸乙酯萃取兩次，合并有機相并通過氮吹儀除去有機溶劑，用流動相 100 μl 超聲溶解，通過 LC-MS/MS 測定其濃度。色譜條件：色譜柱 Zorbax Eclipse Plus C18（2.1 mm × 100 mm，3.5 μm）；流動相:乙腈-水溶液（62:38），柱溫 30 ℃[6]。通過 DAS3.0 軟件計算藥動學參數，相對生物利用度 =膠束/混懸液。

2 結果

2.1 HS15/Tween-80 空白混合膠束粒徑大小的測定

相比于 HS15 膠束的粒徑（10.5 nm），隨著 Tween-80 含量的增加，混合膠束粒徑不斷增加，當 Tween-80 與 HS15 的比例增加到 2:1 時，混合膠束的粒徑顯著增加到 100.8 nm，其 PDI 大于 0.3（表1）。由于HS15 的價格遠高于 Tween-80，因此，本文選擇 Tween-80 與 HS15 的投料比為 1:1 制備混合膠束。當 Tween-80 與 HS15 的投料比為 1:1 時，姜黃素膠束粒徑測定結果見圖 1，平均粒徑為（13.7 ± 1.02）nm。

表 1 Tween-80 與HS15 投料比與粒徑的關系

圖 1 動態光散射法測定姜黃素膠束的粒徑分布圖

Figure 1 Size distribution of curcumin loaded mixed micelles detected by dynamic light scattering

2.2 姜黃素混合膠束粒徑大小與 Zeta 電位的測定

相比于空白混合膠束的粒徑（13.7 nm），載姜黃素后，混合膠束粒徑有所增加；隨著姜黃素投料量的增加，混合膠束粒徑也有所增加，而膠束表面的 Zeta 電位沒有明顯變化（表 2）。

2.3 載藥量和包封率的測定

隨著姜黃素投料量的增加，該混合膠束的包封率無明顯變化，而載藥量卻逐漸增加（表 3）。

2.4 姜黃素膠束中藥物的穩定性

姜黃素混懸液在 PBS 溶液（pH 7.4）中非常不穩定，容易發生水解，8 h 時姜黃素降解98.89%。而膠束包裹的姜黃素在 PBS 溶液（pH 7.4）中非常穩定，8 h 幾乎無降解（圖 2）。

表 2 姜黃素-膠束材料投料比與粒徑和表面 Zeta 電位的關系

表 3 姜黃素投料量與包封率和載藥量的關系（n = 3）

圖 2 姜黃素混懸液和姜黃素膠束中藥物穩定性的考察（n = 3）

Figure 2stability test of curcumin in its suspension and mixed micelles forms (n = 3)

2.5 姜黃素膠束體外釋藥行為

裝載在透析袋內的姜黃素混懸液在生理鹽水中（pH 7.4）釋放速度非?？欤? h 后藥物累計釋放率達到 98%，而姜黃素膠束組前 8 h 的累積釋放率只有 51.98%，說明制備的混合膠束可以有效地降低姜黃素的突釋效應，緩慢地從膠束中釋放出來，48 h 后藥物累計釋放量為 80%，說明姜黃素膠束具有一定的緩釋功能（圖 3）。

2.6 體內生物利用度考察

如圖 4 和表 4 所示，姜黃素膠束與姜黃素混懸液相比，其達峰時間提前，在給藥后0.4 h 即出現最大血藥濃度（max= 80.54 ng/ml）。而姜黃素混懸液組在給藥后0.6 h 達到最大值（max= 30.23 ng/ml），說明在相同劑量條件下姜黃素膠束能有效地提高姜黃素吸收進入血液的速率。另外，姜黃素膠束的藥時曲線下面積（0-t）為 232.45 μg/(L·h)，也遠遠大于姜黃素混懸液組的藥時曲線下面積 135.58 μg/(L·h)（< 0.05），藥物生物利用度提高到原來的 1.7 倍。

圖 3 姜黃素混懸液和姜黃素膠束中藥物體外釋放行為的考察

Figure 3drug release test of curcumin suspension and curcumin-loaded mixed micelles

圖 4 姜黃素混懸液和姜黃素膠束在大鼠體內藥物動力學研究（n = 5）

Figure 4pharmacokinetic behaviors of curcumin suspension and curcumin-loaded mixed micelles (n = 5)

表 4 姜黃素混懸液和膠束的藥動學參數

3 討論

Tween-80 和 HS15 兩種材料都具有良好安全性、生物相容性和可降解性等特點，并已被廣泛應用于提高藥物口服生物利用度的藥物傳遞系統中[8-10]。單獨使用 HS15 或者 Tween-80 都能對難溶性藥物進行增溶，然而研究發現兩者組成的混合膠束的臨界膠束濃度要小于單一材料形成的膠束[11]。因此，本研究采用 Tween-80 和 HS15 制備混合膠束，實驗采用薄膜水化法制備混合膠束，以平均粒徑大小為指標確定了兩者的最佳投料比。本文所制備的姜黃素膠束具有較高的包封率和載藥量，說明 Tween-80 和 HS15 與姜黃素分子具有良好的親和力。聚合物膠束作為藥物載體不僅可以解決藥物水溶性差的問題，還可以提高藥物本身的穩定性以及延長藥物的釋放時間，達到緩釋的效果[12-13]。姜黃素是一種不穩定的化合物，在弱堿性條件下短時間內容易發生水解或者構型轉化，從而導致藥物失活，體內藥物生物利用度較低。體外穩定性實驗結果顯示，將姜黃素包裹進入 Tween-80/HS15 混合膠束中，可以有效地避免姜黃素的降解，從而有效提高藥物生物利用度。體外釋放結果顯示，姜黃素膠束具有一定緩釋效果。體內的藥代動力學實驗結果顯示，與姜黃素混懸液相比，姜黃素Tween-80/HS15 混合膠束具有吸收快、消除慢，口服生物利用度高的優點。因此，該劑型具有良好的應用前景，有待進一步開發。

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Enhancement of oral bioavailability of curcumin-loaded HS15/Tween-80 mixed micelles

WANG Ting, LIU Wei, WU Xiao-ni, FEI Xiao-fan

Department of Clinical Pharmacy, West China Hospital of Sichuan University, Chengdu 610000, China

To investigate the enhancement of oral bioavailability of curcumin-loaded HS15/Tween-80 mixed micelles.

Curcumin-loaded mixed micelles were developed by a filming-rehydration method, and then characterized by a DLS for their particles size and Zeta potential.release study and stability test were also examined. The oral bioavailability study of curcumin and curcumin-loaded mixed micelles were performed after the oral administration.

Curcumin-loaded mixed micelles had mean diameter of 13 nm and Zeta potential of -20 mV. The stability of curcumin was improved after entrapped into mixed micelles and those micelles had highly drug encapsulation efficiency of above 95% and drug loading capacity of 4.4%The results fromrelease study showed that curcumin released from micelles slowly. Thirty minutes after oral administration of curcumin or curcumin-loaded mixed micelles (100 mg/kg), the blood concentration of curcumin-loaded mixed micelles group was significantly higher than that of curcumin suspension group (< 0.05). The bioavailability of curcumin in mixed micelles was 1.7 times as much as that of curcumin suspension.

Curcumin-loaded mixed micelles could greatly improve the stability and oral bioavailability of curcumin.

Curcumin; Biological availability; Administration, oral; Mixed micelles

FEI Xiao-fan, Email: 1145342867@qq.com

費小凡，Email：1145342867@qq.com

2018-06-06

10.3969/j.issn.1673-713X.2018.05.008