杜雄偉,儲(chǔ) 君,劉三俠,宋志元,劉 建,張要齊,張新蕾,孫雪峰
(1.大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,大連116600;2.河南惠通天下生物工程有限公司,新鄭451162;3.河南惠通天下動(dòng)物藥業(yè)有限公司,鄭州450008)
現(xiàn)代研究表明,在中藥研究中,應(yīng)用納米技術(shù),可以使藥物活性和生物利用度提高,甚至產(chǎn)生新的特性,改變中藥劑型過于老化、單一的現(xiàn)狀,實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化[1]。本項(xiàng)目擬選聚乳酸-聚乙二醇(PLA-PEG)嵌段共聚物作為包載材料[2],通過PLA-PEG納米載體體系包被處理的黃芪多糖不僅具有很好的控釋性、減少用藥次數(shù),而且還具有提高生物利用度,減少用藥次數(shù),而且還具有提高生物利用度,減少用藥量,增強(qiáng)對(duì)機(jī)體作用部位的靶向性,提高療效等優(yōu)點(diǎn)[3]。
1.1 儀器與設(shè)備 精密電子分析天平(上海精密科學(xué)儀器設(shè)備有限公司),紫外可見光分光光度計(jì)(上海美譜達(dá)儀器有限公司),真空冷凍干燥機(jī)(北京博醫(yī)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司),高速攪拌器(上海人邁儀器有限公司),磁力加熱攪拌器(姜堰市新康醫(yī)療器械有限公司),高速離心機(jī)(安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司),激光粒度分析儀(濟(jì)南微納顆粒儀器股份有限公司),透射電鏡(日本電子公司),數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司。)
1.2 藥品與試劑 黃芪多糖、聚乳酸-聚乙二醇共聚物,二氯甲烷、聚乙烯醇、硫酸、苯酚、蒸餾水,以上均為分析純。
2.1 納米粒的制備 本實(shí)驗(yàn)采用復(fù)乳法[4]來制備黃芪多糖MPEG-PLA嵌段共聚納米微球。將多糖溶液加入到MPEG-PLA二氯甲烷溶液的油相中,在高速攪拌下得到乳白色初乳液,將初乳液加入到聚乙烯醇(PVC) 水溶液中,高速攪拌2-5分鐘,隨后將復(fù)乳液放在磁力攪拌器上以50-200rpm的速度攪拌直至有機(jī)溶劑揮發(fā)完,最后,將所剩乳白液高速離心15min,棄上清,取沉淀,沉淀經(jīng)三蒸水反復(fù)洗滌3次后,冷凍干燥后即得黃芪多糖MPEG-PLA嵌段共聚納米微球。
2.2 檢測(cè)方法的建立(硫酸-苯酚法[5])
2.2.1 試劑的配制 取苯酚100g,加鋁片0.1g和碳酸氫鈉0.05g,蒸餾,收集182℃餾分,稱取此鎦分5g,加95m l蒸餾水,置棕色瓶中,得濃度為5%的苯酚試液。
2.2.2 測(cè)定波長(zhǎng)的選擇 精密稱取一定量納米粒供試品溶于2ml二氯甲烷中,完全溶解后,加入5m l蒸餾水,將其在漩渦混合器上充分混合,然后靜置1h,使水相與油相分離并收集水相。余下的油相按上述方法再處理一次,將兩次分離收集的水相溶液混合在一起,經(jīng)2000r/min離心5min后,取上清液2.0ml于具塞試管中,加5%的苯酚試液1m l,混勻,迅速加5m l濃硫酸,劇烈速冷卻,以苯酚-硫酸溶液作空白,在200-800nm范圍進(jìn)行掃描,結(jié)果見圖1,確定測(cè)定波長(zhǎng)為491nm。
圖1 波長(zhǎng)掃描圖
圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線圖
圖3 穩(wěn)定性曲線圖
圖4(a) 黃芪多糖MPEG-PLA 嵌段共聚納米微球
圖4(b) 黃芪多糖MPEG-PLA 嵌段共聚納米微球
2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 精密稱取在105℃下干燥至恒重的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品100mg于干凈小燒杯中,加水溶解并定量至l00mL的容量瓶中,加水稀釋至容量刻度,混勻,即得Img/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品溶液。分別精密吸取該葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品溶液l.0mL.2.0mL、3.0mL.4.0mL、5.0mL.6.0mL置于l00mL容量瓶中,加蒸餾水稀釋至刻度。分別吸取以上各種濃度的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液2mL于具塞試管中,加5%的苯酚試液1mL,混勻,迅速加5mL濃硫酸,劇烈振搖2分鐘,然后置沸水浴加熱1 5分鐘,取出至冷水中迅速冷卻,備用。以苯酚.硫酸溶液作空白,于491nm處測(cè)定吸光度。以吸光度A為縱坐標(biāo),濃度C為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸。由圖2可知,黃芪多糖MPEG-PLA嵌段共聚納米微球回歸方程為:y=15.03 7x--0.0035,r=0.9992(n=6),納米粒在0.01-0.06mg/ML的濃度范罔內(nèi)線性關(guān)系良好。
2.2.4 穩(wěn)定性考察 取同一批次的黃芪多糖MPEG-PLA嵌段共聚納米微粒,按2.2.2中波長(zhǎng)選擇中樣品的處理方法操作,在波長(zhǎng)491nm處進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)定,樣品在1h內(nèi)顯色穩(wěn)定,可用于比色測(cè)定,結(jié)果見圖3。
2.3 微觀形態(tài)及粒徑檢測(cè) 取少量納米微球混懸液滴在潔凈的蓋玻片上,室溫下自然干燥,在掃描電鏡上進(jìn)行觀察,取少量納米微球混懸液,以蒸餾水稀釋100倍,用激光粒度儀測(cè)定納米微球粒徑及其粒度分散指數(shù)。黃芪多糖MPEG-PLA嵌段共聚納米微球在掃描電鏡下觀察呈典型的球形,大小較均勻,表面光滑,分散性較好,無明顯粘連及融合。動(dòng)態(tài)光散射法測(cè)定其平均粒徑為873nm,分散系數(shù)為0.753.結(jié)果見圖4(a)、4(b)。
2.4 載藥量(DL) 和包封率(ER) 的測(cè)定 精密稱取質(zhì)量為W的凍干微粒復(fù)溶之后,超速離心使納米粒沉淀在底部,沒有載上的藥物游離在上清液中,測(cè)定上清液中的藥物量,記為游離藥物W f;另取W 凍干微粒復(fù)溶后超聲破壞納米粒,離心,測(cè)定上清液中的藥物量,記為總的藥量WT。黃芪多糖MPEG-PLA嵌段共聚納米微球包封率和載藥量計(jì)算公式:載藥量=WT/W×100% 包封率=(Wt-Wf) /WT×100%
2.5 正交工藝設(shè)計(jì) 采用兩步乳化法制備復(fù)乳,相關(guān)影響因素較多,主要包括制備PLA-PEG濃度,PVA濃度、多糖濃度、制備初乳時(shí)油相體積、內(nèi)水相體積,油水兩相體積比、攪拌速度、載藥量等?,F(xiàn)根據(jù)文獻(xiàn)及單因素預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果[6],固定MPEG-PLA二氯甲烷溶液作為油相的體積為20m l、多糖濃度為0.05g/m l、PVA外水相體積為100ml、采用四因素三水平的正交設(shè)計(jì),重點(diǎn)考察MPEG-PLA濃度(mg/ml)、PVA濃度、內(nèi)水相體積、攪拌速度對(duì)黃芪多糖MPEG-PLA嵌段共聚納米微粒的粒徑、包封率和載藥量的影響,以確定最佳制備工藝。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)各因素水平見表1,具體正交實(shí)驗(yàn)方案見表2.按照正交表制備納米粒,測(cè)定樣品的各個(gè)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。
表1 因素水平表
表2 正交試驗(yàn)表
表3 不同工藝組微球載藥量
2.6 正交試驗(yàn)結(jié)果 按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)制備納米微球,測(cè)定樣品的各個(gè)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo),具體結(jié)果見表2。
從上表極差分析結(jié)果可以看出,PVA濃度和內(nèi)水相體積對(duì)微球平均粒徑影響較大;攪拌速度和內(nèi)水相體積對(duì)微球的包封率影響較大。而對(duì)于納米微球米說,粒徑越小越好,包封率越大越好,故選擇PVA濃度為0.5%,攪拌速度為16000rpm。內(nèi)水相體積選擇D3有利于包封率增人,選擇D1有利于粒徑減小。
2.7 微球的載藥量 固定PVA濃度為0.5%(Al),攪拌速度為16000rpm(B3),選擇A1B3C2D1、A1B3C2D3、AIB3C3D1利AIB3C3D3四個(gè)工藝制備微球,經(jīng)硫酸-苯酚法測(cè)定各組微球的載藥量,見表3。
根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果可知內(nèi)水相體積對(duì)包封率和粒徑影響較大且剛好相反,從表3可知內(nèi)水相體積為D3的工藝組載藥量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于D1,故應(yīng)選擇內(nèi)水相體積為10mL(D3)。
從表3可以看出,MPEG-PLA濃度選擇C2或C3對(duì)載藥量影響不大,考慮到MPEG-PLA的昂貴成本,故選擇MPEG-PLA濃度為20mg/mL(C2)。綜上所述,微球制備的最佳工藝條件是:
黃芪多糖溶液體積為10mL、濃度為0.05g/mL,MPEG-PLA嵌段共聚物濃度為20mg/mL,PVA濃度為0.5%,攪拌速度為16000rpm,其中MPEG-PLA二氯甲烷作為油相固定體積為20mL,PVA外水相體積為l00mL。
2.8 體外釋放試驗(yàn) 參照優(yōu)化的工藝參數(shù)條件,按2,1方法制各黃芪多糖MPEG-PLA嵌段共聚納米微球。
稱取微球樣品加入裝有50mL生理鹽水的燒杯中,分別于4h、ld、2d、3d、4d、6d、1Od等,不同時(shí)間取樣2mL于具塞試管中,加5%的苯酚試液ImL,混勻,迅速加5mL濃硫酸,劇烈振搖2分鐘,然后置沸水浴加熱15分鐘,取出至冷水中迅速冷卻,作為供試晶溶液,用紫外可見分光光度計(jì)測(cè)各組不同時(shí)間釋放到介質(zhì)中多糖的吸光度,另取同一批次的微球樣品,用超聲波破碎后,同法測(cè)定吸光度。計(jì)算出不同時(shí)間段的累計(jì)釋放率。以時(shí)間d為橫坐標(biāo),多糖累計(jì)釋放率為縱坐標(biāo),作出載糖微球體外釋放曲線,結(jié)果見圖5。
圖5 釋放曲線圖
本試驗(yàn)采用復(fù)乳法制備微球,所得到的載藥微球電鏡掃描結(jié)果外形圓滑,顆粒大小均勻,平均粒徑873nm,包封率為78%,釋放率高達(dá)79.7%,釋放時(shí)間較長(zhǎng)為10天,且釋放平緩,突釋率較低。說明采用MPEG-PLA二氯甲烷溶液作為油相、黃芪多糖水溶液作為內(nèi)水相,PVA水溶液作為外水相制備黃芪多糖MPEG-PLA嵌段共聚納米微球的工藝穩(wěn)定可行,可用丁實(shí)際生產(chǎn)中參考。
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