薄荷油β-環糊精聚合物的制備及性能研究*

楊黎燕，張雪嬌，章栩鋮，余麗麗，李 立，謝婷婷，邢壯壯

(1.西安醫學院 藥學院，陜西 西安710021；2.東北林業大學 生命科學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

薄荷油(mint oil)為唇形科植物薄荷或家薄荷的鮮莖葉經蒸餾而得的芳香油。清熱散風，治頭風，目赤，咽痛，牙疼，皮膚風熱[1]，為疏散風熱常用之品。薄荷油可以制成各種劑型，例如腸衣制劑、口含片、芳香水劑、軟膏和微囊。含有揮發性物質的固體應該有適當保護措施以免由于受熱和長期儲存遭受損失。環糊精包合物技術可以用于固化揮發性物質。利用環糊精聚合物載藥可以實現藥物的緩釋控釋，增加其穩定性和生物利用度[2]。作者以β-環糊精為原料，反相乳液法制備β-環糊精聚合物微球，飽和水溶液法得到薄荷油聚β-CDP包合物，考察單因素對其制備方法的影響及其緩釋性能。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

β-CDP聚合物：自制；薄荷油：中國醫藥集團上海化學試劑公司；環氧氯丙烷、Tween20、Span80等試劑均為分析純，市售；煤油：市售；實驗用水為蒸餾水。

85-2磁力加熱攪拌器：上海浦東物理光學儀器廠；DZF-6050真空干燥箱：上海瑯玕實驗設備有限公司；揮發油提取器：津南玻璃儀器儀表廠；JJ-1電動攪拌器：江蘇金壇市正基儀器有限公司；VECTOR-22傅里葉紅外光譜儀：德國BRUKER公司；HH-WO-501恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市醫療儀器廠；TDL-40B離心機：上海安亭科學儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 空白β-CDP聚合物的制備[3]

向帶有機械攪拌的三口瓶中加入20 mL的質量分數為40%的氫氧化鈉溶液和10 gβ-環糊精，使其在40 ℃下完全溶解。再降溫至30 ℃，控制攪拌速度約為800 r/min，緩慢滴加11 g環氧氯丙烷(ECH)，交聯1.5 h。高速攪拌下，加入1.5 g含有乳化劑[m(Span80)∶m(Tween20)=3∶1]的煤油60 mL，攪拌10 min 之后降低攪拌速度至約800 r/min，升溫至70 ℃，反應6 h。反應結束后，靜置，離心，倒去上層油相，并依次用質量分數5%稀鹽酸、無水乙醇、蒸餾水和丙酮充分洗滌。將產品置于通風櫥內，真空干燥箱60 ℃干燥至質量恒定，研缽研磨至粉狀，即得。

1.2.2 薄荷油聚環糊精包合物的制備

取一定量合成的β-CDP聚合物，放入燒杯里，加蒸餾水溶解，制成飽和溶液，放涼至所需溫度，加1 mL薄荷油混合，密封，超聲震蕩，恒溫電磁攪拌一定時間后，從溶液中移出，室溫放涼，-5 ℃放置24 h，離心，無水乙醇洗滌包合物，在40 ℃下真空干燥6 h，即得薄荷油聚β-CDP包合物。

1.3 評價指標

1.3.1 揮發油空白回收率的測定

按照《中國藥典》2010版附錄第一部揮發油測定法(甲法)[4]，量取1 mL薄荷油置于燒瓶中，加入300～500 mL蒸餾水與玻璃珠數粒(防止暴沸)，振搖混合后，連接揮發油測定器與回流冷凝管。自冷凝管上端加水使之充滿揮發油測定器的刻度部分，并溢流入燒瓶。置電熱套中緩慢加熱至沸，保持微沸5 h至揮發油測定器中油量不再增加，冷卻后讀取，測得薄荷油空白回收率。

1.3.2 產率和包封率的計算

按照《中國藥典》2010版附錄第一部揮發油測定法(甲法)，將所制包合物置于燒瓶中，同上測定、讀數，按下列公式計算產率Y1和包封率Y2、綜合評分Y。

(1)

(2)

按照綜合評分計算方法，分別將產率、包封率最高記為10，最低記為1，按照比例關系計算出其它得分，然后將產率得分和包封率得分相加，即得其綜合評分值Y，考察因素對制備工藝的影響。

1.4 薄荷油聚合物的釋香性能

準確稱取若干份在最佳工藝條件下制備的薄荷油聚β-CDP包合物放在不同的培養皿中，暴露于空氣中。室溫下，分別在第0、1、2、4、6、8、10、12 d拿出其中的一份檢測出薄荷油的含量，考察其釋香性能。

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

在查閱文獻及前期研究的基礎上，考察水與β-CDP聚合物質量比，β-CDP聚合物與薄荷油的投料比、包合溫度以及包合時間對包合效果的影響。

2.1.1 β-CDP聚合物與水之比

按照1.2.2的制備方法，加入1 mL薄荷油，取水與4 g聚合物比例分別為5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1 mL/g時，即水的體積分別為20、40、60、80、100 mL，于40 ℃電磁攪拌3 h制備包合物，按公式(1)、公式(2)計算其產率和包封率，并按照綜合評分計算方法，得出綜合評分值Y,見圖1。

V(水)∶m(β-COP聚合物)/(mL·g-1)a

V(水)∶m(β-COP聚合物)/(mL·g-1)b圖1 β-CDP聚合物與水之比的影響

由圖1a可知，隨著水的體積增加，包封率逐漸增加，當達到15∶1時，包封率增加達到較大值，隨后有所降低，而產率增加均較為平緩且有下降趨勢。其原因可能是加水較多時，聚合物分散越好，水加的過多時，薄荷油濃度有所降低，包合效果下降。

根據綜合評分計算方法得出綜合評分Y=1.622Y1+0.277Y2-117.514，以綜合評分值為評價指標，由圖1b可知，V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g時包合效果最好。綜合包封率、產率和綜合評分，實驗選擇V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g較為合適。

2.1.2 反應時間的影響

按照1.2.2的制備方法，加入1 mL薄荷油，取4 g聚合物微球，60 mL蒸餾水，在40 ℃下分別電磁攪拌1、2、3、4、5 h制備包合物，計算其產率和包封率。并按照綜合評分計算方法，得出綜合評分值Y,見圖2。

t/ha

t/hb圖2 包合時間的影響

由圖2a可知聚合物產率隨反應時間的增加先減小后趨勢變化平緩，增大趨勢不明顯，包封率隨反應時間的增加在3 h時最佳。

以綜合評分值為評價指標，結合圖2b綜合評分Y=0.666Y1+1.200Y2-75.718的結果，包合時間選取3 h較好。

2.1.3 包合溫度的影響

取4 g聚合物微球，60 mL蒸餾水，加入1 mL薄荷油，分別于30、40、50、60、70 ℃電磁攪拌3 h制備包合物，計算其產率和包封率。按公式(1)、公式(2)計算其產率和包封率。并按照綜合評分計算方法，得出綜合評分值Y,見圖3。

t/℃a

t/℃b圖3 包合溫度的影響

由圖3a可知包合物產率隨反應溫度的變化不大，包封率隨反應溫度的增大先升高后降低，在溫度約為50 ℃時包封率最大。可能是溫度過低時分子運動不夠劇烈，油和微球接觸不夠充分導致包合效果不理想，而溫度過高可能引起薄荷油因揮發而損失，不利于包合。

結合綜合評分Y=1.349Y1+0.900Y2-123.592，由圖3b可知，50 ℃時綜合評分最高，因此確定溫度為50 ℃較為適宜。

2.1.4 薄荷油與聚合物配比的影響

按照1.2.2的制備方法，加入1 mL薄荷油，聚合物微球與油比例分別為2∶1、4∶1、6∶1、8∶1、10∶1 g/mL，即聚合物質量分別為2、4、6、8、10 g，水與聚合物比例為15∶1，于50 ℃電磁攪拌3 h制備包合物，計算其產率和包封率。按公式(1)、公式(2)計算其產率和包封率。并按照綜合評分計算方法，得出綜合評分值Y,見圖4。

m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)/(g·mL-1)a

m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)/(g·mL-1)b圖4 β-CDP聚合物與薄荷油的投料比的影響

由圖4a可知，包合物產率和包封率均隨油與聚合物配比的增大呈現緩慢上升狀態包封率呈現波動上升狀態，考據能耗等實際情況，當m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL包封率和產率均為合適。

結合綜合評分Y=0.325Y1+0.218Y2-18.832 2，由圖4b可知，m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL時綜合評分較高，因此確定m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL。

通過對這4個因素的考查，確定m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL，V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g，反應溫度為50 ℃，反應時間為3 h所制備的包合物效果最好。在該條件下進行3次平行實驗。3次實驗的平均產率為91.66%，平均包封率為51.20%.

2.2 紅外光譜表征

薄荷油、β-環糊精微球及薄荷油β-環糊精微球的紅外光譜圖見圖5。

σ/cm-1圖5 薄荷油、β-環糊精聚合物及薄荷油聚β-環糊精包合物的紅外光譜圖

2.3 薄荷油環糊精聚合物的釋藥性能

等量稱取數份在最佳制備條件下制得的薄荷油β-環糊精聚合物，分別放在不同培養皿中，暴露于空氣中。室溫下保存，在第0、1、2、4、6、8、10、12 d等各拿出一份檢測其薄荷油含量，計算各自包封率，繪制釋藥曲線圖見圖6。

t/d圖6 薄荷油β-CDP聚合物緩釋性能

從圖6可知薄荷油β-環糊精微球包合物的釋藥過程比較平緩。0～1 d變化非常微小，2～8 d緩慢釋放，8～10 d幾乎無變化，10～12 d變化較大。揮發油被包合在微球空腔中不易揮發，整個釋藥過程緩慢而持久，到第10 d揮發油保留率仍為80.15%，第12 d揮發油保留率還為64.37%，說明β-環糊精微球是很好的薄荷油包載體系。

3 結 論

(1) 實驗單因素考察了β-CDP聚合物與水之比、包合時間、包合溫度以及薄荷油與聚合物配比的影響，最終得出，V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g，m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL，在溫度50 ℃條件下，反應時間3 h所制備的包合物效果最好。在該條件下進行3次平行實驗。3次實驗的平均產率為91.66%，平均包封率為51.20%.

(2) 薄荷油聚β-環糊精包合物的釋藥過程比較平緩，在第10 d時揮發油保留率仍為80.15%。和β-環糊精包合揮發油文獻相比，該薄荷油β-環糊精微球大大增加了揮發油的緩釋性能，說明β-環糊精聚合物是很好的薄荷油載體。

參 考 文 獻：

[1] 徐國鈞．生藥學:第2 版[M].北京:人民衛生出版社,1996:290-291.

[2] LIU Y Y,et al.Release of chlorambucil from poly(N-isopropylacrylamide) hydrogels with beta-cyclodextrin moieties[J].Macromolecular Bioscience,2004,4：729-733．

[3] 楊黎燕,楊威,劉春葉,等.茶堿β-環糊精聚合物微球的制備與緩釋性能[J].中國實驗方劑學雜志,2011,17(16)：10-14.

[4] 國家藥典委員會.中國藥典:2010版一部[M].北京:化學工業出版社，2010:附錄.