程松波，章樂(lè)樂(lè)，王 秦，胡 航，徐德鋒

（常州大學(xué)藥學(xué)院醫(yī)學(xué)院（籌），江蘇常州 213100）

嘧草醚作為嘧啶水楊酸類(lèi)除草劑，是日本化學(xué)公司研制的新一代稻田除草劑，可于雜草芽前至苗后后期施用，通過(guò)莖葉和根被雜草吸收，并迅速傳導(dǎo)至全株，抑制乙酰乳酸合成酶、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的合成，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的合成代謝，抑制細(xì)胞分裂和植物生長(zhǎng)，從而表現(xiàn)出殺草活性[1]。嘧草醚在推薦使用劑量范圍內(nèi)對(duì)水稻高度安全，且沒(méi)有品種敏感度差異，可在水稻生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期施用[2-3]。嘧草醚的水溶性差是制約其除草活性的關(guān)鍵因素之一，限制了其在日常生活中的有效應(yīng)用，如何有效提高其溶解性、增加生物利用度成為目前研究的重點(diǎn)。

為提高農(nóng)藥溶解性，傳統(tǒng)方法主要將其制成水乳劑、懸浮劑、可濕性粉劑、乳油等[4]。嘧草醚在市場(chǎng)上的主要產(chǎn)品有10%嘧草醚可濕性粉劑、2%嘧草醚大粒劑等，但是傳統(tǒng)劑型會(huì)用到大量有機(jī)溶劑和表面活性劑，均對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。

固體分散體的概念最早是由Sekiguchi等[5]在1961年提出，當(dāng)時(shí)以尿素為載體，熱熔法制備磺胺噻唑固體分散體。固體分散體技術(shù)是將難溶性藥物以分子、無(wú)定形、微晶等形式分散在載體中，廣泛用于改善難溶性藥物的溶解度、溶出速率、生物利用度[6]。目前，采用固體分散技術(shù)解決難溶藥物溶解性的報(bào)道多在藥學(xué)領(lǐng)域，通過(guò)固體分散體技術(shù)，某些難溶性農(nóng)藥在溶解度、生物利用率方面得到有效提高。本研究以PEG-4000、PEG-6000和PVP-K30為載體，將嘧草醚制成固體分散體，通過(guò)體外溶出試驗(yàn)及FT-IR、XRD、SEM分析嘧草醚在固體分散體中的存在狀態(tài)，篩選出性能高的固體分散體。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

Agilent 1260型高效液相色譜儀，美國(guó)Agilent公司；恒溫水浴鍋DS-4、超聲波清洗儀，鞏義予華儀器有限公司；Nicolet iS50型傅里葉變換紅外光譜儀，賽默飛世爾科技有限公司；Bruker SMART APE XⅡ型X射線衍射儀，美國(guó)布魯克公司；Supra 55型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，德國(guó)蔡司公司；250光照培養(yǎng)箱，金壇市城東新瑞儀器廠。

嘧草醚原藥（純度≥96%）、嘧草醚標(biāo)準(zhǔn)品，金壇瑞平化工有限公司；10%嘧草醚微乳劑，北京新禾豐有限公司；PEG-4000（聚乙二醇4000）、PEG-6000（聚乙二醇6000），海凌峰化學(xué)試劑有限公司；PVP-K30（聚乙烯吡咯烷酮K30）、乙腈（分析純），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；水為實(shí)驗(yàn)室制蒸餾水。

1.2 HPLC分析條件

采用Agilent ZOREAX SB-C18ODS柱（4.6 mm×250 mm，5μm），流動(dòng)相A為乙腈（70%），流動(dòng)相B為水（30%），流速為1.0 mL/min，進(jìn)樣量為10μL，柱溫為25℃，檢測(cè)波長(zhǎng)為254 nm[7]，E-嘧草醚出峰時(shí)間是5.2 min，Z-嘧草醚出峰時(shí)間是4.5 min，載體不出峰，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果不產(chǎn)生影響，嘧草醚原藥中E-嘧草醚純度大于90%，因此在研究中探究Z-嘧草醚的影響。

1.3 嘧草醚標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

精確稱取嘧草醚標(biāo)準(zhǔn)品5.0 mg置于50 mL燒杯中，用乙腈溶解，并用50 mL容量瓶定容搖勻作母液；精確移取0.4、0.8、1.2、1.6、2.0、2.4 mL母液于10 mL容量瓶中，用乙腈定容、搖勻，配成質(zhì)量濃度分別為4.0、8.0、12.0、16.0、20.0、24.0μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在1.2條件下分別測(cè)其峰面積。以各質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、對(duì)應(yīng)峰面積為縱坐標(biāo)作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4 固體分散體的制備

根據(jù)各載體材料的性質(zhì)，分別采用溶劑-熔融法和溶劑法制備固體分散體。由于PEG-4000和PEG-6000的熔點(diǎn)低，因此采用溶劑-熔融法；PVP-K30熔點(diǎn)高且易溶于有機(jī)溶劑，采用溶劑法[8]。

按載藥質(zhì)量比1∶10分別取嘧草醚原藥30 mg與載體材料（PEG-4000、PEG-6000）300 mg置于燒杯中，載體在65℃下攪拌至熔融，嘧草醚用少量乙腈溶解加入到熔融的PEG中攪拌形成均一溶液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)出乙腈，于低溫凍干24 h，粉碎過(guò)80目篩，得到嘧草醚與PEG-4000和PEG-6000的固體分散體。按質(zhì)量比為1∶10稱取嘧草醚原藥和PVP-K30，將PVP-K30用乙腈溶解，65℃下加熱攪拌，嘧草醚用乙腈溶解，兩者混合均勻，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)出溶劑，所得產(chǎn)品粉碎過(guò)80目篩，即得嘧草醚與PVP-K30固體分散體。

按載藥質(zhì)量比1∶4、1∶6、1∶8、1∶12分別稱取嘧草醚原藥與載體PVP-K30，將PVP-K30用乙腈溶解，65℃下加熱攪拌，嘧草醚用乙腈溶解，兩者混合均勻，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)出溶劑，所得產(chǎn)品粉碎過(guò)80目篩，即得嘧草醚與PVP-K30不同載藥比固體分散體。

1.5 物理混合物的制備和物理混合物溶解度的測(cè)定

按載藥質(zhì)量比1∶10，分別稱取嘧草醚原藥與3種載體材料PEG-4000、PEG-6000和PVP-K30置于研缽中，研細(xì)過(guò)80目篩，得到嘧草醚與3種載體的物理混合物。將過(guò)量嘧草醚原藥、3種固體分散體（載藥質(zhì)量比為1∶10）和3種物理混合物（載藥質(zhì)量比為1∶10）分別加入到10 mL PE管中，加適量水配成飽和溶液，置于超聲波清洗機(jī)中，在25℃超聲30 min，取1 mL上清液過(guò)0.45μm微孔濾膜，通過(guò)HPLC法測(cè)定濾液中嘧草醚峰面積，將所得峰面積分別代入標(biāo)準(zhǔn)曲線得到各樣品中嘧草醚的飽和溶解度。

1.6 嘧草醚及固體分散體體外溶出度的測(cè)定

溶出度測(cè)定方法參照文獻(xiàn)中的方法進(jìn)行[9-11]。溶出介質(zhì)為水溶液250 mL，溫度為（25±5）℃，轉(zhuǎn)速為100 r/min，取適量樣品（含嘧草醚7.5 mg），自藥物粉末接觸溶出介質(zhì)開(kāi)始計(jì)時(shí)，分別于5、10、20、40、60、90、120 min和4、6、12、24、48 h取樣1 mL（同時(shí)補(bǔ)充同溫等量溶出介質(zhì)），經(jīng)0.45μm微孔濾膜過(guò)濾后，用HPLC測(cè)其峰面積，計(jì)算不同時(shí)間的溶出度，并換算為累積溶出百分率。

1.7 固體分散體物相鑒別

傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析條件：取適量嘧草醚原藥、PVP-K30、嘧草醚-PVP-K30、物理混合物，以溴化鉀壓片法進(jìn)行紅外光譜測(cè)定，波數(shù)范圍為400～4 000 cm-1，設(shè)置分離度為2 cm-1，掃描次數(shù)為16次。

X射線粉末衍射（XRD）分析條件：Cu-Kα靶單色器，管電流為20 mA，管電壓為30 kV，掃描范圍為5～80°，掃描速度為8°/min，掃描模式為theta/2theta聯(lián)動(dòng)，掃描方式為continue。

場(chǎng)發(fā)射電子掃描電鏡（SEM）分析條件：蔡司SUPRA-55場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，高壓5 kV，表面噴金5 min，工作距離為65 mm。

1.8 除草活性測(cè)定

采用盆栽法測(cè)定以PVP-K30為載體的嘧草醚固體分散體對(duì)低葉齡稗草除草活性[2,12]，陰性對(duì)照為清水，陽(yáng)性對(duì)照為10%嘧草醚可濕性粉劑，3次重復(fù)，每次試驗(yàn)處理3組，每組試驗(yàn)5份，每份試驗(yàn)有15棵稗草。試驗(yàn)前，將稗草種子置于水中浸泡3 d，并放在陰暗處，每天換一次清水，待發(fā)芽移栽到小杯中并置于恒溫培養(yǎng)箱中，到一葉期時(shí)，分別噴灑嘧草醚固體分散體、可濕性粉劑與清水，保持小杯內(nèi)土壤濕潤(rùn)。觀察噴藥7、15、30 d后稗草生長(zhǎng)情況，并記錄稗草死亡株數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 HPLC檢測(cè)方法建立

嘧草醚吸收波長(zhǎng)為254 nm，載體PEG-4000、PEG-6000、PVP-K30在此處基本無(wú)吸收，故HPLC檢測(cè)波長(zhǎng)選擇254 nm。按照1.3所述方法獲得嘧草醚標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=20.661x-0.317 7，R2=0.999 9，則表明嘧草醚在4.0～24.0μg/mL質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.2 嘧草醚、物理混合物及固體分散體溶解度

由表1可知，嘧草醚的物理混合物及固體分散體溶解度均大于嘧草醚原藥，則PEG-4000、PEG-6000和PVP-K30均能不同程度地提高嘧草醚溶解度，載體在物理混合與制作成固體分散體的增溶效果表現(xiàn)為PEG-4000＜PEG-6000＜PVP-K30。

表1 嘧草醚、物理混合物及固體分散體溶解度

2.3 嘧草醚-載體種類(lèi)分析

分別制備嘧草醚與3種載體質(zhì)量比為1∶10的嘧草醚固體分散體，測(cè)定其體外溶出率，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，嘧草醚原藥溶出率較低，12 h時(shí)累積釋放質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.2%，而3種固體分散體在12 h的累積釋放質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為81.7%、85.6%、91.8%，可知3種載體制備的嘧草醚固體分散體均能不同程度地提高嘧草醚的溶出度，其中以載體PVP-K30性能最優(yōu)秀，其溶出率是未添加載體的2.9倍。

圖1 嘧草醚及其不同載體固體分散體溶出曲線

2.4 嘧草醚-載體比例分析

鑒于以上結(jié)果，選取PVP-30為嘧草醚的載體，進(jìn)行藥物-載體比例分析。取不同藥載質(zhì)量比的PVP-K30為載體固體分散體，考察其體外溶出行為，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，嘧草醚與PVP-K30以不同質(zhì)量比制成的固體分散體的溶出率均高于嘧草醚原藥，在各固體分散體中，藥載質(zhì)量比為1∶6的固體分散體的溶出效果最好，2 h時(shí)溶出率已達(dá)95%以上。

圖2 嘧草醚與PVP-K30不同載藥比溶出曲線

2.5 固體分散體FT-IR分析

取嘧草醚原藥、PVP-K30、物理混合物和固體分散體（藥載質(zhì)量比為1∶10），在4 000～400 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行FT-IR測(cè)試，結(jié)果如圖3所示。由圖3中嘧草醚原藥譜線可知，2 933.47 cm-1處為-CH3反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1 740.12 cm-1處為C=O伸縮振動(dòng)峰，1 597.66 cm-1處為C=C為芳烴伸縮振動(dòng)峰，1 102.55 cm-1處為C-O-C對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰；PVP-K30譜線中，1 633.80 cm-1處為吡咯烷酮環(huán)中的C=O伸縮振動(dòng)峰，1 421.14 cm-1處為-CH2彎曲振動(dòng)峰，1 288.92 cm-1處為酰胺的特征峰；嘧草醚-PVP-K30固體分散體譜線中，嘧草醚在1 740.12 cm-1處為C=O伸縮振動(dòng)峰，1 597.66 cm-1處C=C為芳烴伸縮振動(dòng)峰，1 102.55 cm-1處C-O-C對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰被載體峰所覆蓋；物理混合物譜線中，嘧草醚1 740.12 cm-1處為C=O伸縮振動(dòng)峰，1 597.66 cm-1處C=C為芳烴伸縮振動(dòng)峰，1 102.55 cm-1處C-O-C對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰也被載體峰遮蓋，物理混合物的吸收峰要稍高于固體分散體，說(shuō)明嘧草醚被PVP-K30所包裹，形成包埋物。

圖3 樣品紅外光譜

2.6 XRD分析

嘧草醚、PVP-K30、固體分散體（藥載質(zhì)量比為1∶10）和物理混合物的X射線粉末衍射圖如圖4所示，由圖4可知，嘧草醚原藥在2θ為12.9°、13.62°、15.9°、19.38°、21.5°、24.04°、25.44°處顯示出清晰的衍射峰，說(shuō)明嘧草醚原藥以晶體形式存在。PVP-K30無(wú)特征衍射峰，則為無(wú)定形結(jié)構(gòu)。嘧草醚-PVP-30固體分散體無(wú)明顯衍射峰，為無(wú)定形結(jié)構(gòu)說(shuō)明嘧草醚被包裹于PVP-K30顆粒中。物理混合物在2θ為12.86°、13.6°、15.86°、21.46°處存在衍射峰，說(shuō)明有嘧草醚晶體存在，沒(méi)有被包裹完全。

圖4 X射線粉末衍射譜圖

2.7 SEM分析

嘧草醚、PVP-K30、物理混合物和固體分散體（藥載質(zhì)量比為1∶10）的掃描電鏡圖如圖5所示。由圖5（a）可知，嘧草醚為片狀晶體，呈不規(guī)則分布，寬度約數(shù)微米，長(zhǎng)度約為數(shù)微米至數(shù)十微米不等；圖（b）為PVP-K30掃描電鏡圖，PVP-K30為相對(duì)規(guī)則的球形顆粒，直徑約數(shù)十微米；圖（c）為嘧草醚-PVP-K30固體分散體，基本呈不規(guī)則球狀顆粒，未發(fā)現(xiàn)嘧草醚的晶體結(jié)構(gòu)，這也與XRD表征結(jié)果相一致，表明嘧草醚被包裹于PVP-K30顆粒中；圖（d）為物理混合物，可以看出嘧草醚晶體吸附在載體表面。SEM分析結(jié)果顯示，嘧草醚-PVP-K30固體分散體中，嘧草醚被成功包裹于PVP-K30顆粒中。

圖5 樣品掃描電鏡圖

2.8 室內(nèi)活性測(cè)試結(jié)果

嘧草醚-PVP-K30固體分散體對(duì)低葉齡稗草室內(nèi)除草活性結(jié)果表如2。當(dāng)質(zhì)量濃度為40 g/hm2時(shí)，在7 d時(shí)施用嘧草醚-PVP-K30固體分散體的稗草死亡率比嘧草醚可濕性粉劑效果高12.4%；在15 d時(shí)，施用嘧草醚-PVP-K30固體分散體比可濕性粉劑高6.6%；在30 d時(shí)，固體分散體與可濕性粉劑2種劑型結(jié)果一致。由試驗(yàn)可知，嘧草醚固體分散體生物活性在7、15 d高于可濕性粉劑，速效性好。

表2 嘧草醚固體分散體室內(nèi)除草活性測(cè)試結(jié)果

3 結(jié) 論

隨著固體分散技術(shù)的興起，其在藥學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，而在除草劑方面的應(yīng)用剛開(kāi)始。本文以PEG-6000、PEG-20000和PVP-K30為載體，采用溶劑-熔融法和溶劑法制備嘧草醚固體分散體，發(fā)現(xiàn)嘧草醚固體分散體可以顯著提高其溶出度，其中以PVP-K30的增溶效果最佳，載藥質(zhì)量比為1∶6時(shí)，嘧草醚的體外溶出效果最好，約是原藥溶出率的2.9倍。嘧草醚固體分散體通過(guò)FT-IR、XRD、SEM等進(jìn)行表征，表明藥物以無(wú)定形態(tài)分散在固體分散體中，從而增加藥物溶解度。除草活性測(cè)試表明，藥后7、15 d，嘧草醚固體分散體活性高于嘧草醚可濕性粉劑，具有再開(kāi)發(fā)的潛力。載體PVP-K30經(jīng)常被用來(lái)做食品澄清劑和穩(wěn)定劑，也用來(lái)做藥物制劑的輔料，其綠色環(huán)保，符合目前我國(guó)綠色發(fā)展要求。