羥丙基-β-環糊精包合對右旋龍腦性質的影響*

蘇健裕 陳建平 陳玲 李琳 朱良 徐振波

(華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州510640)

右旋龍腦(d-borneol)又名天然冰片、梅片，分子式為C10H18O.自古以來，右旋龍腦就是一種名貴的珍稀藥材，在醫藥、化妝品、香料、食品工業上應用廣泛［1-2］.中醫認為，右旋龍腦具有去翳明目、開竅醒神、消腫止痛等功效［3］;現代藥理表明，右旋龍腦具有促進血腦屏障開放、促進其他藥物透過血腦屏障等作用［4］;因而，右旋龍腦在心腦血管疾病方面具有廣闊的應用前景.但由于右旋龍腦水溶性差，且沸點較低，室溫即升華，制備的成藥在貯存期內極不穩定，從而嚴重影響了其功效的發揮［5］，應用范圍受到很大的限制.

環糊精(CD)是由6個或6個以上的D-吡喃葡萄糖單元環狀排列而成的一組低聚糖的總稱，分子為略呈錐形的圓筒形，分子空腔的外側為親水性基團，內側為疏水性基團，腔內有微弱的極性［6］.羥丙基-β-環糊精(HP-β-CD)作為環糊精的衍生物，常溫下在水中的溶解程度一般超過50%，且在人體內基本上不被分解代謝，也不累積，非腸道給藥時基本上全部隨尿液排出體外，且可促使被包合物質迅速釋放，表面活性和溶血活性低，使用更安全［7］.目前研究認為，難溶性藥物與HP-β-CD形成包合物后，可顯著改善藥物的穩定性、溶解度和生物利用度等藥劑學性質，因此，將藥物制成包合物具有重要的臨床意義［8］.鑒于 HP-β-CD 包合物具有增加藥物穩定性、防止揮發、降低藥物刺激性、增大藥物溶解度等作用［5］，且目前國內對右旋龍腦/HP-β-CD 包合物的研究未見報道，文中將右旋龍腦與HP-β-CD制成包合物，并通過揮發性、熱穩定性、抗光解性以及相溶解度實驗考察右旋龍腦/HP-β-CD包合物的穩定性和溶解性，以期為右旋龍腦/HP-β-CD包合物在臨床上的合理應用、給藥方案的優化、藥物劑型的改進以及質量控制等提供理論指導.

1 材料、儀器與方法

1.1 材料與儀器

主要實驗材料如下:右旋龍腦，純度≥98%，廣東嘉應制藥股份有限公司產品;右旋龍腦對照品，純度為99.9%，中國藥品生物制品檢定所產品，批號111688-200501;HP-β-CD，山東新大精細化工有限公司產品，食品級;無水乙醇，國藥集團化學試劑有限公司產品，分析純.

主要實驗儀器如下:Agilent 6890N氣相色譜儀，美國Agilent公司生產;Advantage真空冷凍干燥機，美國 VirTis公司生產;BS224S電子天平，德國Sartorius公司生產;DHG-9123電熱恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司生產;GXZ智能光照培養箱，寧波東南儀器有限公司生產;DSCQ100差示熱掃描量熱儀(DSC)，美國TA公司生產;SB3200超聲波清洗機，寧波新芝生物科技股份有限公司生產;D8 ADVANCE X-射線衍射儀(XRD)，德國Bruker公司生產.

1.2 方法

1.2.1 右旋龍腦含量的測定

首先制作標準曲線.精密稱取右旋龍腦對照品250mg置于50mL容量瓶中，加無水乙醇定容;分別吸取上述溶液 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 mL于10mL容量瓶中，加無水乙醇定容;用微孔濾膜過濾，取1μL注入氣相色譜儀中測定;以右旋龍腦濃度(x)為橫坐標，右旋龍腦峰面積(y)為縱坐標，得線性回歸方程 y=1307x+10.14，r2=0.9998.這表明在0.25～1.75mol/L范圍內右旋龍腦的峰面積與其濃度的線性關系良好.

接著進行供試品溶液的制備.取包合物樣品100mg，精密稱定，置具塞離心管中，精密加入無水乙醇20mL，密塞，搖勻，超聲處理30 min.2500 r/min下離心10min，吸取上清液，用微孔濾膜過濾，即得供試品溶液.

然后進行精密度、重復性和加樣回收率實驗.精密度實驗:精密吸取同一包合物供試品溶液1μL，連續進樣5次，測定右旋龍腦的峰面積，計算得其相對標準偏差RSD=0.72%.重復性實驗:精密稱取同一包合物樣品5份，制備供試品溶液，制樣，測定右旋龍腦的峰面積，計算得其RSD=0.76%.加樣回收率實驗:取含右旋龍腦127.5mg/g的包合物樣品5份，每份約100mg，精密稱定，分別加入右旋龍腦對照品10mg，制備供試品溶液，制樣，測定右旋龍腦的峰面積，計算得加樣回收率為102.94%，RSD為 1.86%.

最后取1 μL供試品溶液注入氣相色譜儀中進行測定，根據線性回歸方程計算出包合物中右旋龍腦的含量(質量分數，余同).

色譜條件如下:色譜柱為HP-5MS彈性石英毛細柱管(長30m，內徑 0.25mm，膜厚約 0.25mm);氫火焰離子化檢測器，檢測溫度為270℃;采用程序升溫，柱溫條件為100℃恒溫1 min后，以10℃/min的速率升溫至170℃，保持5 min;進樣口溫度為250℃;檢測溫度為270℃;載氣為氮氣，流速為7.8mL/min.

1.2.2 右旋龍腦包合物的制備

［9］制備右旋龍腦包合物.稱取右旋龍腦0.589g溶于20mL無水乙醇中，即得右旋龍腦乙醇溶液.按照右旋龍腦與HP-β-CD 1∶6的質量比稱取HP-β-CD 3.534g溶于100 mL 蒸餾水中，即得HP-β-CD水溶液.將右旋龍腦乙醇溶液緩慢滴入HP-β-CD水溶液中，40℃下超聲60min.取出放入冰箱冷藏24h，真空抽濾，取濾液放入-20℃的冰箱中凍干后，再放入真空冷凍干燥機中冷凍干燥48h，研碎，過80目篩得白色膨松狀粉末包合物.根據如下包合物包合率的計算公式，得到實驗制得的包合物的包合率為91.88%:

1.2.3 右旋龍腦包合物的鑒定

用差示掃描量熱法和X-射線衍射法測試樣品的形成.DSC測試條件:樣品量為2～5 mg，氣氛為氮氣，流速為 40 mL/min，鋁質坩堝，升溫速率為10.0℃ /min，取右旋龍腦、HP-β-CD、兩者的物理混合物(與投料比一致)以及包合物各適量，按上述條件進行測試.XRD測試條件:Cu-Kα輻射，LynxExe陣列探測器，管電壓40kV，管電流40 mA，掃描步長0.02°，掃描速度 17.7s/步，掃描范圍 5°～55°.取右旋龍腦、HP-β-CD、兩者的物理混合物(與投料比一致)以及包合物各適量，根據上述條件進行測試.

1.2.4 右旋龍腦包合物的穩定性測試

揮發性實驗參照文獻［5］進行.分別稱取2 g右旋龍腦包合物以及右旋龍腦與HP-β-CD的物理混合物(按右旋龍腦與HP-β-CD質量比1∶6混合)于培養皿中，于25℃恒溫干燥箱中放置5 d，分別于第0、1、2、3、4、5d 時取樣，按制作標準曲線的方法測定包合物中的右旋龍腦含量.

熱穩定性實驗參照文獻［5，10］進行.分別稱取2g右旋龍腦包合物以及右旋龍腦與β-環糊精的物理混合物(按右旋龍腦與 HP-β-CD質量比1∶6混合)于培養皿中，分別在37和60℃恒溫干燥箱內放置5d，于第 0、1、2、3、4、5d 時取樣，按照制作標準曲線的方法測定右旋龍腦含量.

抗光解性實驗參照文獻［5，10］進行.分別稱取2g右旋龍腦包合物以及右旋龍腦與β-環糊精的物理混合物(按右旋龍腦與 HP-β-CD質量比1∶6混合)于培養皿中，放進光照培養箱內，在光照強度3000lx 的條件下放置 5 d，分別于第 0、1、2、3、4、5 d時取樣，按照制作標準曲線的方法測定右旋龍腦含量.

1.2.5 右旋龍腦/HP-β-CD包合物的相溶解度測定

右旋龍腦/HP-β-CD包合物的相溶解度測定參照文獻［11］進行.取右旋龍腦20 mg溶于適量無水乙醇中，分別加入濃度為 1、2、4、6、8、10、12、14、16、18mol/L的 HP-β-CD溶液 20 mL，在超聲溫度為40℃條件下超聲60 min，放入 -4℃冰箱中冷藏24h，過濾，取濾液在-20℃下凍干后放入真空冷凍干燥機中冷凍干燥48 h，精密稱定所得包合物的質量，再取包合物適量，采用氣相色譜法按制作標準曲線的方法測定包合物中右旋龍腦的含量.以右旋龍腦的濃度對HP-β-CD的濃度作圖，得到相溶解度曲線.

2 結果與分析

2.1 右旋龍腦/HP-β-CD包合物的鑒定

2.1.1 DSC 分析

右旋龍腦、HP-β-CD、兩者的物理混合物和包合物的DSC曲線如圖1所示.從圖1中可以看出:HP-β-CD大約在90.02℃處出現一個寬的吸收峰，表明其是非晶態物質，該峰可能是由于HP-β-CD分子間脫水所形成的吸收峰［12-13］;物理混合物在90.11℃也出現相似的HP-β-CD的寬吸收峰，說明物理混合物中HP-β-CD的晶型和熔點沒有發生改變，同時，在約72.17℃處出現跟右旋龍腦圖譜相近的吸收峰，表明物理混合物的吸收峰實際上是右旋龍腦和HP-β-CD吸收峰的疊加;而在包合物中卻表現出了不同的峰型，HP-β-CD在90.02℃處的吸收峰被削弱，出現在74.29℃處，原因可能是右旋龍腦與HP-β-CD形成了很強的分子間作用力.右旋龍腦的吸收峰在包合物中并沒有出現，原因可能是右旋龍腦的吸收峰被HP-β-CD屏蔽，這表明右旋龍腦已經包含在HP-β-CD空腔中，即包合物已形成.

圖1 右旋龍腦、HP-β-CD、兩者的物理混合物和包合物的DSC曲線Fig.1 DSC curves of d-borneol，HP-β-CD，as well as physical mixture and inclusion complex of d-borneol and HP-β-CD

2.1.2 XRD 分析

圖2 右旋龍腦、HP-β-CD、兩者的物理混合物和包合物的XRD譜圖Fig.2 XRD patterns of d-borneol，HP-β-CD，as well as physical mixture and inclusion complex of d-borneol and HP-β-CD

右旋龍腦、HP-β-CD、兩者的物理混合物和包合物的XRD譜圖如圖2所示.由XRD譜圖可以看出:右旋龍腦在 2θ=7.63°，8.53°，15.28°，17.66°，30.75°處出現衍射峰，表明右旋龍腦是一種結晶態物質;而 HP-β-CD 在2θ為 5°～15°和 15°～25°處出現兩個寬的衍射峰，表明HP-β-CD是一種非晶態物質;在混合物的衍射圖中可以看出有右旋龍腦和HP-β-CD衍射峰的存在，這說明物理混合物的衍射峰為右旋龍腦和HP-β-CD衍射峰的疊加，可見，右旋龍腦與HP-β-CD直接混合后，其晶型沒有改變，仍保持各自的晶型特點;包合物的譜圖則不再是兩者的簡單疊加，其在5°～15°和15°～25°處表現出跟HP-β-CD類似的兩個寬的衍射峰帶，而右旋龍腦原來的衍射峰在包合物中消失或減弱，證明右旋龍腦與HP-β-CD形成了包合物，且晶型發生了顯著變化，同時也表明包合物的形成不是簡單的物理混合，而是形成了一種新的物相.

2.2 包合物的穩定性分析

2.2.1 揮發性

圖3所示為包合物的揮發性實驗結果.由圖3可以看出:包合物和混合物在25℃下放置5d后，右旋龍腦的揮發率分別為0.42%和15.98%，可見右旋龍腦被包合后，在常溫下其揮發性得到了明顯的抑制，遠遠低于單純的右旋龍腦.

圖3 包合物和混合物在25℃下的揮發性結果Fig.3 Results of volatility tests of inclusion complex and mixture at 25℃

2.2.2 熱穩定性

圖4給出了包合物的熱穩定性實驗結果.由圖4可以看出:包合物和混合物在37℃下放置5 d后，其揮發率分別為6.94%和22.89%;60℃下放置5 d后，則分別達到24.29%和60.68%;說明混合物中右旋龍腦的揮發速率明顯快于包合物中.隨著溫度的升高，包合物的揮發率和揮發速率均增大，這說明右旋龍腦被β-環糊精包合之后，包合物的熱穩定性雖然有所增加，但過高的溫度依然不利于右旋龍腦包合物的儲存.實驗結果表明，在一定的溫度范圍內，右旋龍腦被包合后，其熱穩定性顯著增強.

圖4 包合物和混合物在37和60℃下的揮發性結果Fig.4 Results of volatility tests of inclusion complex and mixture at 37 and 60℃

2.2.3 抗光解性

圖5給出了包合物的抗光解性實驗結果.由圖5可以看出，在3000lx下放置5d后，包合物和混合物的揮發率分別為16.06%和52.29%，且混合物中的右旋龍腦揮發速率明顯比包合物快.實驗結果表明，右旋龍腦制成包合物之后，其抗光解性明顯增強.

圖5 包合物和混合物在3000lx下的揮發性結果Fig.5 Results of volatility tests of inclusion complex and mixture at 3000lx

2.3 右旋龍腦/HP-β-CD包合物的相溶解度分析

圖6所示為包合物的相溶解度圖.從圖6可以看出，隨著HP-β-CD濃度的增加，右旋龍腦在水中的濃度也增加，當HP-β-CD濃度高于8mol/L時，右旋龍腦的濃度不再明顯增加，原因可能是HP-β-CD的濃度已達到足以包合全部投入的右旋龍腦的程度［11］.根據 Higuchi等［14］提出的原理，該相溶解度曲線符合AL型，即HP-β-CD和右旋龍腦形成了1∶1的包合物.對HP-β-CD在0～8 mol/L濃度范圍內做擬合曲線，得到線性方程為:Y=0.6566X+0.0140，r2=0.9959.包合物的包合常數可按照公式K=k/S0(1-k)［15］來計算(S0為包合物的起始濃度，k為斜率)，得到包合常數K為136.58 L/mol，表明右旋龍腦與 HP-β-CD之間形成了很強的分子間作用力［16］，右旋龍腦已經與 HP-β-CD 形成了包合物，且右旋龍腦被包合后，相比右旋龍腦的固有溶解度(0.014mol/L)，溶解性提高了近 376.2 倍.

圖6 右旋龍腦/HP-β-CD包合物的相溶解度曲線Fig.6 Phase solubility curve of d-borneol/HP-β-CD inclusion complex

3 結語

環糊精包合法可以提高難溶性藥物的溶解度，目前國內外已經有一些關于環糊精包合難溶性藥物的報道，包合后的難溶性藥物水溶性及穩定性等均有不同程度的提高.已有研究表明，HP-β-CD作為一種環糊精衍生物，在水溶性及穩定性上優于環糊精，更適合作包合材料.文中采用最佳的HP-β-CD包合右旋龍腦的工藝，即采用40℃下超聲60 min(相關數據將另文發表)制得包合物，并通過DSC和XRD進行了驗證.經過揮發性、熱穩定性和抗光解性實驗證實了右旋龍腦經HP-β-CD包合后，穩定性得到了明顯的提高.這不僅能較大程度上延長右旋龍腦制備成成藥之后的貯存時間，并且也有助于藥效的發揮.相溶解度實驗表明，右旋龍腦被包合后，溶解性得到了明顯的提高.因此，采用HP-β-CD增溶可以解決右旋龍腦制劑研發、生產、應用中的許多難題.

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