非洛地平納米晶的制備及質(zhì)量評(píng)價(jià)

李芳平,鄧 夢(mèng),汪 洋

武漢市紅十字會(huì)醫(yī)院藥劑科,武漢 430015

非洛地平為二氫吡啶類鈣拮抗劑,臨床上主要用于高血壓、缺血性心臟病、心力衰竭等病癥的預(yù)防和治療[1]。非洛地平在生物藥劑學(xué)分類系統(tǒng)(BCS)中屬于Ⅱ類藥物,其在水中溶解度極低(<5.0 μg·mL-1)[2],口服吸收較差,生物利用度約為10%～20%[3]。納米晶是通過(guò)特殊工藝將藥物顆粒粒徑減小至亞微米級(jí)來(lái)提高藥物的溶出率[4],進(jìn)而提高藥物的生物利用度[5]。本研究采用介質(zhì)研磨法制備非洛地平納米晶,并根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定了納米晶的制備工藝參數(shù)及處方組成,為非洛地平的二次開(kāi)發(fā)利用提供新的研究思路。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

DRS2000高速高剪切乳化分散機(jī)(德國(guó)IKA公司);DYNO-Mill Research Lab介質(zhì)研磨機(jī)(華爾寶機(jī)械有限公司);氧化鋯珠粒(直徑為0.4、0.6、1.0 mm);Malvern Zetasizer Nano ZSE納米粒度電位儀(英國(guó)馬爾文公司);FEI Nova 400型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(美國(guó)FEI公司);RT600溶出度儀(深圳市銳拓儀器設(shè)備有限公司)。

1.2 試藥

非洛地平(江蘇聯(lián)環(huán)藥業(yè)股份有限公司,批號(hào)20200311,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.5%);羥丙基纖維素SL(HPC SL),羥丙基纖維素SSL(HPC SSL),均購(gòu)自日本曹達(dá)株式會(huì)社;羥丙甲纖維素E5(HPMC E5),羥丙甲纖維素E15(HPMC E15),均購(gòu)自陶氏化學(xué)公司;聚乙烯醇(PVA,默克化工技術(shù)有限公司);聚乙烯己內(nèi)酰胺聚醋酸乙烯酯聚乙二醇接枝共聚物(Soluplus?),聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP K30),泊洛沙姆188(Poloxamer 188),十二烷基硫酸鈉(SDS),均購(gòu)自德國(guó)巴斯夫公司;吐溫-80(Tween-80,湖南新綠方藥業(yè)有限公司);維生素E聚乙二醇琥珀酸酯(TPGS,上海昌為醫(yī)藥輔料技術(shù)有限公司);去離子水(實(shí)驗(yàn)室自制);非洛地平片(規(guī)格:5 mg,阿斯利康制藥公司)。

2 方法與結(jié)果

2.1 非洛地平納米晶的制備

介質(zhì)研磨法是制備藥物納米晶最成熟的技術(shù)之一,目前已有多個(gè)藥品采用該技術(shù)進(jìn)行了商業(yè)化生產(chǎn)[6],因此本研究采用介質(zhì)研磨法制備非洛地平納米晶。使用氣流粉碎機(jī)將非洛地平原料藥粉碎至粒徑(D90)約為5～10 μm,稱取一定量原料藥加入到100 mL含有穩(wěn)定劑的介質(zhì)溶液中,分散均勻后經(jīng)高剪切乳化機(jī)(剪切速度為10 000 r·min-1)剪切分散10 min,之后轉(zhuǎn)移到介質(zhì)研磨機(jī)中,加入一定量的氧化鋯珠粒以一定的速度進(jìn)行研磨,即得到非洛地平納米晶。

2.2 制備工藝及處方篩選

2.2.1研磨介質(zhì)體積考察 以高分子聚合物HPC SL作為非洛地平納米晶的穩(wěn)定劑,質(zhì)量濃度為20 mg·mL-1,藥物質(zhì)量濃度為100 mg·mL-1,選擇直徑為0.4 mm的氧化鋯珠粒作為研磨介質(zhì),研磨速度為2 000 r·min-1,研磨時(shí)間為2 h,分別考察藥物溶液體積與研磨介質(zhì)體積比為1∶0.2、1∶0.4、1∶0.6、1∶0.8、1∶1.0、1∶1.2對(duì)非洛地平納米晶的粒徑分布、多聚分散系數(shù)(PDI)和Zeta電位的影響。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 研磨介質(zhì)體積考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,增加研磨介質(zhì)用量有助于減小非洛地平納米晶的粒徑,當(dāng)藥物溶液體積與研磨介質(zhì)體積比為1∶1時(shí),制備的非洛地平納米晶粒徑最小,這是由于研磨介質(zhì)用量較高時(shí),藥物顆粒可以充分地分散到氧化鋯珠粒之間的間隙中,能夠產(chǎn)生有效的研磨作用[7],因此固定藥物溶液體積與研磨介質(zhì)體積比為1∶1.0。

2.2.2研磨介質(zhì)直徑考察 以高分子聚合物HPC SL作為穩(wěn)定劑,質(zhì)量濃度為20 mg·mL-1,藥物質(zhì)量濃度為100 mg·mL-1,藥物溶液體積與研磨介質(zhì)體積比為1∶1.0,研磨時(shí)間為2 h,研磨速度為2 000 r·min-1,考察氧化鋯珠粒直徑分別為0.4、0.6、1.0 mm對(duì)非洛地平納米晶的粒徑分布、PDI和Zeta電位的影響。結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 研磨介質(zhì)直徑考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,使用直徑為0.4 mm的氧化鋯珠粒作為研磨介質(zhì)制備的非洛地平納米晶粒徑最小,這是由于較小直徑的氧化鋯珠粒有助于與藥物顆粒充分接觸,從而發(fā)揮較好的研磨作用[8],由于目前市場(chǎng)上只能購(gòu)買到最小直徑為0.4 mm的氧化鋯珠粒,因此采用直徑為0.4 mm的氧化鋯珠粒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.2.3研磨時(shí)間考察 以高分子聚合物HPC SL作為穩(wěn)定劑,質(zhì)量濃度為20 mg·mL-1,藥物質(zhì)量濃度為100 mg·mL-1,藥物溶液體積與研磨介質(zhì)體積比為1∶1.0,研磨介質(zhì)氧化鋯珠粒直徑為0.4 mm,研磨速度為2 000 r·min-1,考察研磨時(shí)間分別為1、2、4、6 h對(duì)非洛地平納米晶的粒徑分布、PDI和Zeta電位的影響。結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 研磨時(shí)間考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,增加研磨時(shí)間有助于減小非洛地平納米晶的粒徑,但是研磨時(shí)間超過(guò)4 h后納米晶的粒徑出現(xiàn)增加趨勢(shì),這是由于粒徑足夠小的納米晶具有極高的表面自由能,研磨時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)奧斯特瓦爾德熟化現(xiàn)象,導(dǎo)致粒度增加[9],因此固定研磨時(shí)間為4 h。

2.2.4研磨速度考察 以高分子聚合物HPC SL作為穩(wěn)定劑,質(zhì)量濃度為20 mg·mL-1,藥物質(zhì)量濃度為100 mg·mL-1,藥物溶液體積與研磨介質(zhì)體積比為1∶1.0,研磨介質(zhì)氧化鋯珠粒直徑為0.4 mm,研磨時(shí)間為4 h,考察研磨速度分別為1 000、1 500、2 000、2 500 r·min-1對(duì)非洛地平納米晶的粒徑分布、PDI和Zeta電位的影響。結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 研磨速度考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,增加研磨速度有助于減小非洛地平納米晶的粒徑,在所研究的研磨速度范圍內(nèi),速度達(dá)到2 500 r·min-1時(shí)所制備的納米晶粒徑最小,而繼續(xù)增加研磨速度會(huì)導(dǎo)致氧化鋯珠粒之間發(fā)生劇烈碰撞,珠粒碎裂,污染藥物[10],因此固定研磨速度為2 500 r·min-1。

2.2.5藥物質(zhì)量濃度考察 以高分子聚合物HPC SL作為穩(wěn)定劑,質(zhì)量濃度為20 mg·mL-1,藥物溶液體積與研磨介質(zhì)體積比為1∶1.0,研磨介質(zhì)氧化鋯珠粒直徑為0.4 mm,研磨時(shí)間為4 h,研磨速度為2 500 r·min-1,考察藥物質(zhì)量濃度分別為50、75、100、125、150 mg·mL-1對(duì)非洛地平納米晶的粒徑分布、PDI和Zeta電位的影響。結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 藥物質(zhì)量濃度考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著藥物質(zhì)量濃度的增加,制備的非洛地平納米晶的粒徑呈減小趨勢(shì),這是由于藥物質(zhì)量濃度增加,提高了藥物顆粒與氧化鋯珠粒接觸概率,藥物質(zhì)量濃度達(dá)到125 mg·mL-1時(shí)制備的非洛地平納米晶的粒徑最小,因此非洛地平納米晶的處方中固定藥物質(zhì)量濃度為125 mg·mL-1。

2.2.6穩(wěn)定劑種類考察 固定藥物質(zhì)量濃度為125 mg·mL-1,藥物溶液體積與研磨介質(zhì)體積比為1∶1.0,研磨介質(zhì)氧化鋯珠粒直徑為0.4 mm,研磨時(shí)間為4 h,研磨速度為2 500 r·min-1,分別考察以HPC SL、HPC SSL、HPMC E5、HPMC E15、PVA和PVP K30作為穩(wěn)定劑(質(zhì)量濃度均為20 mg·mL-1)對(duì)非洛地平納米晶的粒徑分布、PDI和Zeta電位的影響。結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 穩(wěn)定劑種類考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與使用HPC SL、HPMC E5、HPMC E15、PVA和PVP K30作為穩(wěn)定劑相比,采用HPC SSL作為穩(wěn)定劑制備的非洛地平納米晶的粒徑更小,一方面是由于HPC SSL可以降低納米晶表面與介質(zhì)溶液表面之間的界面張力,使藥物納米晶被充分潤(rùn)濕,另一方面HPC SSL的黏度較低,黏性阻尼效應(yīng)也較低[11],在研磨時(shí)能夠有效地吸附在藥物粒子表面,阻止其聚集、吸附,因此選用HPC SSL作為穩(wěn)定劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.2.7穩(wěn)定劑質(zhì)量濃度考察 固定藥物質(zhì)量濃度為125 mg·mL-1,藥物溶液體積與研磨介質(zhì)體積比為1∶1.0,研磨介質(zhì)氧化鋯珠粒直徑為0.4 mm,研磨時(shí)間為4 h,研磨速度為2 500 r·min-1,選擇HPC SSL作為穩(wěn)定劑,考察其不同質(zhì)量濃度對(duì)非洛地平納米晶的粒徑分布、PDI和Zeta電位的影響。結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 穩(wěn)定劑質(zhì)量濃度考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著HPC SSL質(zhì)量濃度的增加,制備的非洛地平納米晶的粒徑呈減小趨勢(shì),但是其質(zhì)量濃度超過(guò)20 mg·mL-1后納米晶的粒徑呈增加趨勢(shì),這是由于HPC SSL在質(zhì)量濃度較低時(shí),沒(méi)有足夠量的穩(wěn)定劑吸附到納米晶表面,納米晶容易吸附聚集,當(dāng)HPC SSL的質(zhì)量濃度足夠高后,體系的黏度增加,研磨時(shí)黏性阻尼效應(yīng)較強(qiáng),反而不利于粒徑的減小[11],因此非洛地平納米晶的處方中固定HPC SSL質(zhì)量濃度為10 mg·mL-1。

2.2.8表面活性劑種類考察 雖然處方中的HPC SSL可以在一定程度上降低固液界面張力,增加潤(rùn)濕性[12],但是其潤(rùn)濕能力有限,需要在處方中加入表面活性劑來(lái)進(jìn)一步降低界面張力[13]。因此本研究對(duì)表面活性劑種類進(jìn)行篩選。以高分子聚合物HPC SSL作為穩(wěn)定劑,質(zhì)量濃度為10 mg·mL-1,同時(shí)分別在介質(zhì)溶液中加入表面活性劑SDS、Poloxamer 188、Tween-80、Soluplus和TPGS(質(zhì)量濃度均為0.75 mg·mL-1)作為穩(wěn)定劑,固定藥物質(zhì)量濃度為125 mg·mL-1,藥物溶液體積與研磨介質(zhì)體積比為1∶1.0,研磨介質(zhì)氧化鋯珠粒直徑為0.4 mm,研磨時(shí)間為4 h,研磨速度為2 500 r·min-1,考察處方中加入不同種類表面活性劑對(duì)非洛地平納米晶的粒徑分布、PDI和Zeta電位的影響。結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 不同種類表面活性劑考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在處方中加入TPGS可制備出粒徑更小且粒徑分布更均勻的非洛地平納米晶,因此加入TPGS作為表面活性劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.2.9表面活性劑質(zhì)量濃度考察 以高分子聚合物HPC SSL作為穩(wěn)定劑,質(zhì)量濃度為10 mg·mL-1,固定藥物質(zhì)量濃度為125 mg·mL-1,藥物溶液體積與研磨介質(zhì)體積比為1∶1.0,研磨介質(zhì)氧化鋯珠粒直徑為0.4 mm,研磨時(shí)間為4 h,研磨速度為2 500 r·min-1,考察處方中加入不同質(zhì)量濃度表面活性劑TPGS對(duì)非洛地平納米晶的粒徑分布、PDI和Zeta電位的影響。結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 表面活性劑質(zhì)量濃度考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著處方中TPGS質(zhì)量濃度的增加,制備的非洛地平納米晶粒徑呈先減小后增大趨勢(shì),這是由于TPGS的質(zhì)量濃度較低時(shí),藥物粒子表面未完全被潤(rùn)濕,因此制備的納米晶粒徑較大,但是當(dāng)表面活性劑質(zhì)量濃度增加到一定程度后會(huì)形成膠束[14],對(duì)藥物起到增溶作用,因此非洛地平納米晶的處方中TPGS質(zhì)量濃度固定為1.00 mg·mL-1。

2.3 納米晶質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.3.1粒徑分布和Zeta電位測(cè)定 根據(jù)2.2項(xiàng)下非洛地平納米晶的制備工藝與處方單因素考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果制備3批樣品,取少量樣品加入去離子水適當(dāng)稀釋,通過(guò)Malvern Zetasizer Nano ZSE納米粒度電位儀檢測(cè)其粒徑分布和PDI(測(cè)量的環(huán)境溫度為25 ℃,散射角為90°);另取少量樣品加入去離子水適當(dāng)稀釋,通過(guò)電泳遷移率法測(cè)定Zeta電位,測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,3批非洛地平納米晶的粒徑平均值為(226.3±10.9) nm,PDI為(0.188±0.005),Zeta電位為(-25.1±0.5) mV。

圖1 非洛地平納米晶的粒徑分布和Zeta電位

2.3.2掃描電鏡觀察 取新制備的非洛地平納米晶溶液,加入去離子水適當(dāng)稀釋,搖勻,取一小滴樣品均勻地鋪展到錫箔紙表面,自然風(fēng)干,通過(guò)導(dǎo)電膠帶將樣品黏附到樣品臺(tái)上,噴金,在掃描電鏡下觀察非洛地平納米晶的微觀形態(tài),并拍攝照片,見(jiàn)圖2。在掃描電鏡下可觀察到非洛地平納米晶呈不規(guī)則狀,粒徑在100～400 nm范圍內(nèi)分布。

圖2 非洛地平納米晶掃描電鏡圖

2.3.3體外溶出度研究 通過(guò)體外溶出實(shí)驗(yàn)比較非洛地平納米晶和非洛地平片的體外藥物溶出情況,選擇槳法,轉(zhuǎn)速為50 r·min-1,溶出介質(zhì)為pH1.2鹽酸溶液(Tween-80質(zhì)量濃度為0.2 mg·mL-1),體積為500 mL,溫度為37 ℃±0.5 ℃,分別取非洛地平納米晶和非洛地平片加入到溶出杯中,并在預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔取出溶出介質(zhì)5 mL,并補(bǔ)加相同體積的空白溶出介質(zhì)(37 ℃),將取出的溶液經(jīng)0.1 μm 微孔濾膜過(guò)濾,通過(guò)HPLC法進(jìn)行定量分析,繪制藥物溶出度時(shí)間曲線。見(jiàn)圖3。

圖3 非洛地平納米晶和非洛地平片的體外溶出度時(shí)間曲線

體外溶出實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,非洛地平納米晶中藥物在5 min溶出度為63.6%,10 min內(nèi)可達(dá)到100%溶出,而相同時(shí)間內(nèi)非洛地平片中的藥物溶出度僅有13.9%、24.7%,直到60 min時(shí)藥物溶出度才達(dá)到89.3%,與非洛地平片相比,非洛地平納米晶中的藥物溶出速度和程度均得到顯著提高。

3 討論

由于納米晶藥物粒子具有極高的比表面自由能,屬于熱力學(xué)的不穩(wěn)定體系,藥物粒子存在聚集傾向[15],納米晶的處方中需要加入穩(wěn)定劑以阻止其相互聚集[16]。本文制備的非洛地平納米晶,經(jīng)過(guò)篩選確定在處方中加入HPC SSL和TPGS作為穩(wěn)定劑,HPC SSL可吸附在納米晶表面,通過(guò)空間位阻作用阻礙納米晶相互聚集,而TPGS不僅可以降低液固界面張力,潤(rùn)濕藥物粒子表面,而且可通過(guò)氫鍵作用吸附到納米晶體表面,提供機(jī)械屏障[17],進(jìn)一步抑制納米晶體聚集。

本文通過(guò)全面、系統(tǒng)地對(duì)非洛地平納米晶的制備工藝及處方進(jìn)行研究,雖然其溶出度得到了顯著的提高,但是非洛地平納米晶為液體狀態(tài),其儲(chǔ)存及患者服用均存在一定的問(wèn)題,納米晶最終需要通過(guò)固化工藝制備成穩(wěn)定的、便于口服的固體制劑[18],因此本課題組后期對(duì)非洛地平納米晶的固體化進(jìn)行相關(guān)研究。