阿布都西庫爾·托合提，黃艷瑩，吳超

(錦州醫(yī)科大學(xué)，遼寧 錦州 121000)

根據(jù)生物藥劑學(xué)分類系統(tǒng)(biopharmaceutics classification system，BCS)，BCS II類藥物具有低溶解度和高滲透性的特點，溶出的速度和程度限制了它們的口服吸收效率。因此如何改善差水溶性藥物的溶解度吸引了廣泛關(guān)注。多孔材料擁有孔道有序可調(diào)、大比表面積和高孔容積的特性，這些性質(zhì)非常適合作為藥物載體[1-3]。納米級的孔道能夠降低藥物粒子的大小進而增加藥物粒子比表面積，根據(jù)Noyes-Whitney方程，溶出速率將得到增加。近來，多孔材料的研究主要集中在介孔和大孔材料，介孔材料的孔徑在2～50 nm，常用的包括介孔二氧化硅、介孔碳等[4-5]。相比于介孔材料，大孔材料有更大的孔徑、更高的載藥量和更快的溶出速率，更適合作為難溶性藥物載體材料，常用的比如三維有序大孔二氧化硅或碳等[6-7]，但是無機多孔材料具有不可預(yù)知的生物安全性和不能降解等問題，在應(yīng)用上受到限制，所以有機大孔材料的研究變得非常必要，目前已出現(xiàn)三維有序殼聚糖和三維有序大孔淀粉等[8-9]，在本研究中制備三維有序大孔明膠材料用于改善難溶性藥物溶解性并調(diào)控藥物釋放。明膠作為藥劑學(xué)常用輔料，已被廣泛應(yīng)用，具有生物安全性和可降解性，所以三維有序大孔明膠具備作為口服藥物載體的潛力。

1 材料和方法

1.1 試藥

非洛地平(FLDP，武漢遠成共創(chuàng)科技有限公司，純度≥99%，批號：140220)；甲基丙烯酸甲酯(MMA)和明膠(國藥集團化學(xué)試劑有限公司)；十二烷基硫酸鈉，二氯甲烷，過硫酸鉀，四氫呋喃，醋酸和無水乙醇購自天津永晟精細(xì)化工有限公司。其它試劑均為分析純(市售)。

1.2 儀器

AL204 電子天平(Mettler Toledo公司)； DF101S 集熱式磁力攪拌器(鞏義予華儀器有限責(zé)任公司)；TG16-WS臺式高速離心機(湘儀離心機儀器有限公司)； JEOL JSM-7001F掃描電子顯微鏡(日本電子株式會社)；差示掃描量熱儀(DSC 60，Shimadzu公司)；RC-806 智能溶出儀(天津市天大天發(fā)科技有限公司)； UV-9100型紫外分光光度計(普析通用儀器有限公司)。

1.3 TDMG的制備

采用乳液聚合法制備聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)納米球[10]。將80 mL水和3.7 mL甲基丙烯酸甲酯置于三頸瓶中，反應(yīng)在氮氣下80 ℃水浴中進行20 min，在600 rpm/min攪拌下，20 mL K2S2O8(4.9 mmol/L)加入上述反應(yīng)體系，繼續(xù)攪拌4～5 h，得到的乳狀液冷卻至室溫，然后高速離心10 min，得到的沉淀物經(jīng)干燥處理，即為PMMA納米球。將10 g明膠溶解在100 mL水中，在80 ℃水浴攪拌下溶解，將制備的PMMA納米球鋪在墊有微孔濾膜的布氏漏斗底部并壓實，然后10%的明膠水溶液在負(fù)壓下倒入布氏漏斗中，多余的明膠液被抽掉，將PMMA納米球間隙吸附的明膠溶液在4 ℃下使其凝膠，空氣中干燥，得到干混合物，然后浸泡在四氫呋喃中去除PMMA模板，最后用無水乙醇洗3次，干燥得到TDMG。

1.4 載藥過程

100 mg的TDMG分散于FLDP三氯甲烷溶液(100 mg/mL)中，攪拌5 h后，經(jīng)離心，真空干燥，得到FLDP-TDMG。重復(fù)上述過程，實現(xiàn)載藥量最大化，通過紫外分光光度法在237 nm處測其載藥量[11]。

1.5 表征

DSC用于測定TDMG 載體載藥前后FLDP的狀態(tài)變化。測試在N2氛圍下進行，氮氣流速為 40 mL/min。升溫范圍是(40～300)℃，升溫速率是10 ℃/min。

1.6 藥物釋放

依據(jù)槳法，利用RC-806溶出儀考察FLDP-TDMG的體外藥物釋放行為。溶出介質(zhì)為500 mL水(2%十二烷基硫酸鈉)，溫度為(37±0.5)℃，攪拌槳轉(zhuǎn)速為(100±1) rpm。5 mg的FLDP原料藥和相當(dāng)于5 mg原料藥的FLDP-TDMG載藥樣品投入釋放介質(zhì)[12-13]。分別于特定的時間點(5 min、10 min、15 min、20 min、30 min、45 min、60 min、2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、24 h、36 h、48 h)取樣5 mL，補充等體積空白介質(zhì)。取0.45 μm濾膜過濾后的續(xù)濾液經(jīng)紫外分光光度法在237 nm測定吸光度。計算出累積釋放度。

1.7 在不同生理條件下TDMG的變化

1.7.1 降解實驗

一定量TDMG樣品分散在0.5%胰酶溶液中，37 ℃振搖，在1、6、12和24 h，樣品經(jīng)離心去除上清，用無水乙醇固化30 min，然后30 ℃真空干燥，記錄重量變化，SEM觀察TDMG形態(tài)變化。

1.7.2 膨脹度測定

一定量的TDMG分別被放置在3 mL去離子水中，分別于5、20、40、120、360、720和1440 min離心，獲得的沉淀用吸水紙除去表面水分，稱重(Wwet)，然后再40 ℃干燥48 h，得到干樣品，稱重(Wdry)，根據(jù)重量膨脹度公式(SW)=(Wwet- Wdry)/Wdry×100%計算水分增重，同時，體積膨脹也被測量，在10 mL量筒中加入一定體積蒸餾水，記錄刻度，放入干燥TDMG，記錄增加體積(Vdry)，在5、20、40、120、360、720和1440 min，分別記錄體積變化數(shù)據(jù)，通過體積膨脹度公式SV=(Vwet- Vdry)/Vdry×100%計算膨脹度。

2 結(jié) 果

2.1 TDMG的制備及表征

由SEM圖1a可以看出，TDMG呈現(xiàn)三維有序連通的大孔結(jié)構(gòu)，孔徑約是100 nm。三維有序連通的大孔結(jié)構(gòu)能夠儲存大量的藥物，納米級有序孔道能夠有效限制藥物粒子大小，降低藥物結(jié)晶度，使藥物以微晶態(tài)存在，連通的孔道結(jié)構(gòu)有利于藥物的釋放，適合改善難溶性藥物的水溶性。為了進一步驗證藥物在載體中的存在狀態(tài)，通過乙酸的溶蝕，將TDMG框架溶解，得到藥物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1b所示，F(xiàn)LDP以一種棒狀的微晶分散在TDMG的三維孔道中。

圖1 TDMG(a)和FLDP網(wǎng)絡(luò)(b)的掃描電鏡圖

2.2 載藥量

通過溶劑揮發(fā)法將FLDP分散到TDMG的三維孔道中，結(jié)果表明，TDMG的載藥量是(51.7±0.45)%，說明藥物被吸附在載體三維孔道中。

2.3 差式掃描量熱法(DSC)

FLDP、TDMG、FLDP和TDMG物理混合物(PM)及FLDP-TDMG被DSC表征，結(jié)果如圖2，F(xiàn)LDP在148 ℃出現(xiàn)相轉(zhuǎn)變吸熱峰。TDMG 沒有出現(xiàn)吸熱峰，表明其為無定形態(tài)。PM和FLDP-TDMG在148 ℃出現(xiàn)FLDP的相轉(zhuǎn)變吸收峰。這說明FLDP在PM中仍藥物晶體形式存在，而FLDP-TDMG小的吸熱峰說明FLDP以微晶狀態(tài)存在于TDMG的孔道中，結(jié)晶度顯著降低。

圖2 FLDP、TDMG、PM及FLDP-TDMG的DSC 曲線圖

2.4 FLDP-TDMG體外溶出實驗

圖3表明FLDP原料藥60 min時藥物僅溶出(29.9±2.77)%，而FLDP-TDMG的累積溶出度高達(54.2±4.08)%，相比于原料藥，由于載體的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空間限制效應(yīng)，在初始階段TDMG能夠改善FLDP的溶出速率，在2～24 h之后，F(xiàn)LDP-TDMG的藥物釋放量緩慢增加，呈緩釋效果，并在24 h達到(94.5±2.68)%，相比之下FLDP原料藥的藥物釋放量僅達到(36.3±4.17)%，原因是FLDP為BCSⅡ類難溶性藥物，晶體形式藥物溶出度低，而FLDP-TDMG的藥物釋放分兩個階段，在初始階段，微晶態(tài)的藥物能夠通過三維有序大孔連通結(jié)構(gòu)快速的溶出，隨著TDMG吸水膨脹，孔道被擠壓縮小，擴散阻力增加，藥物通過明膠網(wǎng)絡(luò)緩慢擴散，釋放速率降低，展現(xiàn)緩釋效果。

圖3 FLDP、FLDP-TDMG的藥物釋放曲線

2.5 在不同生理條件下 TDMG 的變化

2.5.1 TDMG的生物降解性

TDMG在0.5%胰蛋白酶溶液中放置不同時間表現(xiàn)出不同程度的降解。浸泡1、6、12和24 h后結(jié)構(gòu)變化，見圖4，三維有序大孔結(jié)構(gòu)隨著消化時間的延長，結(jié)構(gòu)逐漸被降解。圖5a表示的是消化不同時間的TDMG失重曲線，1 h后TDMG失重率為(12.4±2.19)%，24 h后失重率為(54.4±5.57)%。以上結(jié)果表明，TDMG是可生物降解的，其骨架的降解有助于藥物的釋放。這使得TDMG與無機三維有序大孔材料相比，在作為難溶性藥物載體方面更具前途。

圖4 不同時間TDMG降解圖片

2.5.2 膨脹度

如圖5b和圖5c所示，TDMG的吸水增重在12 h后大于270%，體積膨脹度大于180%，在24 h接近200%。這種極好的膨脹特性將在藥物釋放過程中起到一定的作用。TDMG整體結(jié)構(gòu)的膨脹，導(dǎo)致3D多孔網(wǎng)絡(luò)被擠壓，增加了藥物擴散阻力，延緩了藥物的釋放，但是當(dāng)明膠骨架膨脹到較大程度并開始逐漸降解時，藥物從明膠骨架中的擴散又變得更容易，這與藥物釋放規(guī)律相符。

圖5 TDMG的降解重量損失曲線(a)、重量膨脹度(b)和體積膨脹度(c)

3 討 論

FLDP屬于BCSⅡ難溶性藥物，水中溶解度小，但透膜性好，借助于納米多孔材料的空間限制效應(yīng)能夠有效抑制藥物結(jié)晶度，降低粒子大小，改善藥物的水溶性，本實驗設(shè)計制備的TDMG具有生物可降解性，其三維有序的大孔連通結(jié)構(gòu)能夠有效的儲存更多藥物，同時限制藥物粒子尺寸，進而增加藥物比表面積，改善FLDP水溶性。由于TDMG具有吸水膨脹的特性，藥物的釋放表現(xiàn)為兩個階段，在開始階段，藥物存在小的突釋，5 min接近(25.6±2.07)%，然后在1 h達到(54.2±4.08)%，之后隨時間延長，藥物釋放表現(xiàn)為緩釋效應(yīng)，這主要是因為TDMG在初始階段3D網(wǎng)絡(luò)未受吸水膨脹的影響，藥物釋放呈現(xiàn)較快速率，之后隨著TDMG的膨脹，孔道網(wǎng)絡(luò)收到壓縮，擴散阻力增加，藥物釋放速率降低，表現(xiàn)為緩釋，這樣的釋放行為使其非常適合作為難溶性藥物的分散輔料，F(xiàn)LDP-TDMG作為中間體，可以制備成不同的劑型，滿足不同的需求。因此TDMG具備改善難溶性藥物水溶性和調(diào)控藥物釋放的特性，在改善難溶性藥物口服生物利用度方面具備較好潛力，為豐富難溶性藥物臨床用藥提供更多參考。