長春西汀固體分散體的制備及熱力學

呂春楊，李金宇，荊恒攀（.浙江工業大學藥學院，浙江　杭州　3004；.沈陽藥科大學藥學院，遼寧　沈陽　006）

醫藥化工

長春西汀固體分散體的制備及熱力學

呂春楊1，李金宇2，荊恒攀1
（1.浙江工業大學藥學院，浙江杭州310014；2.沈陽藥科大學藥學院，遼寧沈陽110016）

目的：制備能夠提高長春西汀（vinpocetine，VIN）分散狀態和溶出速度的固體分散體（solid dispersion，SD），研究VIN在PVPK30中分散的熱力學過程。方法：應用溶劑法制備長春西汀固體分散體，并采用差示掃描量熱（DSC）分析及X射線衍射分析（X-RD），研究長春西汀在載體中的存在狀態。采用溶出度法，考察不同比例的長春西汀、聚乙烯吡咯烷酮及檸檬酸制備的固體分散體對其體外溶出速度的影響，應用溶解度法測定VIN在PVPK30中分散過程的熱力學參數。結果：DSC分析及X-RD分析結果表明長春西汀在載體PVPK30中以無定型形態存在。體外溶出結果表明長春西汀與聚乙烯吡咯烷酮比例為1:8和1:7之間時，長春西汀體外溶出速度最快，且兩種比例無顯著性差異。酸化劑的加入對長春西汀的溶出有一定促進作用，在試驗范圍內，VIN-PVPK30-SD表觀穩定常數（Kc）隨溫度升高而減小，分散過程的△rH=-5.01 kJ/mol，△rS=-0.01 kJ/mol，△rG<0。結論：加入酸化劑制備的VIN-PVP-CA-SD（1∶7∶0.5）可顯著提高長春西汀的溶出速度，并提高了固體分散體的穩定性，VIN在PVPK30中的分散過程是放熱過程且主要驅動力為焓驅動。

長春西汀；酸化劑；固體分散體；溶出度；表觀穩定常數；熱力學參數

長春西汀（Vinpocetine，VIN）是長春花中提取的吲哚生物堿長春胺（Vincamine）的衍生物。能改善腦梗塞后遺癥、腦出血后遺癥、腦動脈硬化癥等誘發的各種癥狀，是一種有效的抗心腦血管藥物。長春西汀極低的溶解度和較強的首過效應導致其極低的口服生物利用度，因而極大地限制該藥在臨床中的應用。聶淑芳等[1]用羥丙基-β-環糊精包合技術提高VIN在水中的溶解度溶出速度；莊春陽等[2]用納米脂質載體技術提高VIN的溶解度和口服生物利用度。固體分散體（SD）是使藥物在固體載體中處于高度分散狀態，從而加快藥物的溶出速率，提高藥物的溶解度和生物利用度的一種分散系統[3-5]。

本實驗采用固體分散技術，以聚乙烯吡咯烷酮（PVPK30）為載體，檸檬酸（CA）為酸化劑，來制備長春西汀固體分散體 （VIN-PVP-SD、VIN-PVPCA-SD）。長春西汀為吲哚類生物堿，具有弱堿性，在處方中加入一定的有機酸能增加其溶解度與溶出速度[6]。考察載體用量和酸化劑用量對長春西汀固體分散體溶出度的影響，考察酸化劑的加入對長春西汀固體分散體穩定性影響，并研究長春西汀在載體PVPK30中的分散熱力學。為長春西汀固體分散體的制備和進一步開發高生物利用度的長春西汀新劑型提供參考。

1　試藥與儀器

1.1試藥

長春西汀（VIN，東北制藥總廠，純度99.0%）；聚維酮（PVPK30，BASF）；檸檬酸（CA，天津博迪化工股份有限公司）；十二烷基硫酸鈉（SDS，天津博迪化工股份有限公司）；無水乙醇（分析純，山東禹王化學試劑廠）；其余均為分析純。

1.2儀器

Spectrum-754PC型紫外分光光度計（上海光譜儀器有限公司）；XS105DU型電子分析天平（Mettler Toledo）；ZRCD6-B智能溶出儀 （上海黃海藥檢儀器廠）；TA-60型DSC差示熱分析儀（日本島津）；DX-2700型粉末X衍射分析儀（丹東奧龍集團）。

2　方法

2.1制備方法

2.1.1固體分散體的制備

采用溶劑法制備長春西汀。按比例稱取VIN、PVPK30和檸檬酸（CA）適量，分別加入適量無水乙醇，超聲溶解后混勻。用旋轉蒸發法快速揮去乙醇至粘稠狀態，然后置于40℃電熱恒溫真空干燥箱中，干燥12 h，取出粉碎過80目篩，置干燥器中保存備用。

2.1.2物理混合物（PM）制備

按比例精密稱取VIN及PVPK30、CA（均過80目篩），等量遞加法混合均勻，置干燥器中備用。2.2體外釋放度的考察

2.2.1檢測波長的確定精密稱定干燥的VIN 10 mg于100 mL容量瓶中，加無水乙醇稀釋定容，即得100 μg·mL-1的VIN標準溶液。精密量取此標準溶液5 mL，置于10 mL容量瓶中，加乙醇稀釋定容，即得50 μg·mL-1的VIN溶液。重復上述步驟，配制得相同濃度的PVPK30，CA，SDS溶液。在200～400 nm范圍內掃描，結果表明：VIN在波長272 nm處有最大吸收，其他輔料無干擾。

2.2.2標準曲線

精密移取 0.3 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL、2.5 mL、30 mL的VIN標準溶液，分別置于10 mL容量瓶中，用溶出介質稀釋定容，得質量濃度（ρ）為3 μg·mL-1、5 μg·mL-1、10 μg·mL-1、15 μg·mL-1、20 μg·mL-1、25 μg·mL-1、30 μg·mL-1的VIN溶液。分別在272 nm波長下，以乙醇為空白，測定各溶液的吸光度（A），以A為縱坐標，ρ為橫坐標，作線性回歸，得回歸方程為A= 0.0302ρ＋0.0225，r=0.9995。表明VIN質量濃度在3～30 μg·mL-1范圍內與吸光度呈良好的線性關系。

2.2.3體外釋放度的測定

按 《中國藥典》2010版二部釋放度測定法第二法，以500 mL 0.5%（W/V）SDS溶液為溶出介質，轉速50 r/min，溫度（37±0.5）℃。精密稱取相當于VIN 10 mg的不同比例的VIN-SD、PM和VIN原料藥，加入到溶出杯中，分別于5 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、35 min、40 min、45 min、50 min、60 min取樣5 mL（即時補充5 mL溶出介質），經0.45 μm微孔濾膜過濾，取續濾液在272 nm波長下測定吸光度。根據各個時間點的吸光度，代入標準曲線計算藥物濃度，換算藥物累積釋放度（Q），并繪制釋放度曲線。

2.2.4固體分散體穩定性的考察

將自制的VIN-PVP-SD（1:7）和VIN-PVPCA-SD（1∶7∶0.5）放置于40℃、75%RH的環境下，分別在0、1、2、3個月時，分別考察藥物的溶出穩定性。

2.3理化性質考察

2.3.1差示掃描量熱法（DSC）分析

工作條件：以空鋁坩堝為參照，取新鋁坩堝放入樣品。掃描速率為10℃/min，掃描范圍為30℃～230℃，氮氣流保護，每次測樣3～5 mg。

2.3.2X射線衍射（X-RD）分析

測定條件：銅靶，電壓35 kV，管電流20 mA，掃描角度 （2θ）3°～50°，掃描速度2°/min，步長0.03°。

2.4 VIN在PVPK30中分散作用的熱力學

在20 mL濃度分別為0mmol·L-1，0.1mmol·L-1，0.2 mmol·L-1，0.3 mmol·L-1，0.4 mmol·L-1，0.5 mmol·L-1的PVPK30溶液中加入過量的長春西汀原料藥。置于恒溫水浴振蕩器中分別于25℃，37℃，50℃下振蕩72 h。經0.45 μm微孔濾膜過濾，取續濾液在272 nm波長下測定吸光度，并繪制溶解度曲線。根據溶解度曲線按下式計算VIN-PVPK30表觀穩定常數Kc（Kc=斜率/[截距（1-斜率）]）[7]。再根據方程：lnKc=-△rH/RT＋△rS/R，以lnKc對1/T進行線性回歸，即可求得反應的焓變△rH、熵變△rS值。最后根據△rG=△rH-T△rS，求得分散過程的自由能△rG。

3　結果

3.1體外釋放度測定

比較不同載體比例的長春西汀固體分散體和PM（1∶7∶0.5）及VIN原料藥的藥物溶出特性，體外釋放曲線見圖1。體外釋放度結果通過Weibull分布模型[8-9]擬合，計算溶出參數 T50（藥物釋放50%所需時間），Td（藥物釋放63.2%所需時間）并進行方差分析，見表2。

Fig.1 Dissolution profiles of VIN from PM and several SDs

Tab.1 In vitro dissolution parameters in solution of vinpocetine solid dispersion prepared by different various weight ratios of PVPK30(n=5)

3.2差示掃描量熱法分析

通過DSC儀測定VIN原料藥、PVPK30、VIN和PVPK30物理混合物、VIN-PVP-SD的DSC曲線。測定結果如圖3，VIN在152℃附近有一個尖銳的吸熱峰，VIN-PVPK30（1:7）物理混合物在對應的峰位處也出現相應的吸熱峰。而VIN-PVPK30（1∶7）固體分散體在152℃附近的吸熱峰消失。表明VIN在載體PVPK30中以非晶體狀態存在。

Fig.2　DSC profiles of VIN-PVP-SD

3.3X-射線衍射分析

通過XRD儀測定VIN原料藥、PVPK30、VINPVP-PM、VIN-PVP-SD的XRD曲線，X射線衍射結果見圖4。結果表明：VIN在11°～15°之間有多個強的結晶吸收峰，PVP在掃描范圍內無明顯的強吸收峰；物理混合物中VIN的各個特征峰均明顯存在，而在VIN-PVP-SD的衍射譜線中VIN的衍射峰消失，表明VIN在載體PVPK30中VIN以非晶體形態分散，進一步驗證了DSC分析的推斷。

Fig.3 The X-ray powder diffractograms of VIN-PVP-SD

3.4酸化劑的加入對長春西汀溶出特性的影響

比較加入不同比例酸化劑CA和不加CA的長春西汀固體分散體的藥物的溶出參數。溶出曲線見圖2，溶出的weibull分布參數見表2，結果表明酸化劑的加入對藥物的溶出有一定促進作用。

Tab.2 In vitro dissolution parameters in solution of vinpocetine solid dispersion prepared by different various weight ratios of CA（n=5）

3.5穩定性研究結果

比較兩種處方的長春西汀固體分散體放置在75%RH、40℃的環境中3個月，定期觀察各處方的外觀并測定其藥物百分含量和溶出特性，結果見表3。結果表明：VIN-PVP-SD隨著保存時間的增加，制劑粉末逐漸發黃，藥物含量下降，溶出速度也明顯減慢。而VIN-PVP-CA-SD在穩定性研究期間，外觀未發生明顯的變化，藥物含量和溶出速度也沒有顯著性變化。

Fig.4 Drug release profiles from several SDs with CA

Tab.3 Stability of VIN-SD

3.6VIN在PVPK30溶液中分散作用的熱力學

Fig.5 Solubility diagrams for VIN in water with PVPK30at different temperatures

VIN在不同溫度下不同濃度PVPK30水溶液中的表觀溶解度曲線見圖5，熱力學參數見表4。由圖5可見，在試驗范圍內，隨著PVPK30濃度的增加，長春西汀的溶解度呈線性增大；由表4可知：（1）長春西汀在 PVPK30溶液中的分散過程的△rH＜0，△rS＜0，該分散過程為放熱、熵減反應，此熵變小于0的結果與由DSC判斷的結果是一致的，即藥物與載體間形成混亂度減小的低共熔物。（2）溫度在25℃～50℃時，△rG＜0，且隨著溫度的升高，△rG的負值減小，說明該反應為自發進行，且溫度升高將不利于VIN在PVPK30溶液中的溶解分散。綜上所述，VIN在PVPK30溶液中分散較容易，且在較低的溫度下，VIN在溶液中的分散程度會更好，即長春西汀固體分散體在試驗范圍內的較低溫度下，會有更快的溶出速度，更易形成穩定的VIN溶液。

Tab.4 Thermodynamic parameters of VIN-PVPK30solid dispersion

4　討論

本實驗中，藥物和載體比例為1:3（w/w）時，藥物在20 min時仍未完全溶解，相對其他比例的固體分散體溶解速度也較低，結果表明：不同載體比例的長春西汀固體分散體中藥物釋放速率，均高于物理混合物組和原料藥組。且隨著載體PVPK30比例的增加，VIN-PVP-SD中藥物的釋放速率也相應提高。藥物載體比例為1∶7，1∶8的VIN-PVP-SD間，藥物釋放速率無顯著性差異，但與其他各組藥物釋放速率存在顯著性差異。表明制備的長春西汀固體分散體均可在體外顯著提高VIN的溶出速率和程度，而在載體比例達到一定程度時，固體分散體中VIN的釋放速率不再顯著提高，表明比例達到1∶7及以上時，藥物全部以非晶態形式高度分散，DSC和X-RD分析表明固體分散體中藥物以非晶體形態高度分散在PVPK30中。

有文獻[10-12]報道，固體分散體存在嚴重的老化現象，導致藥物溶出度下降，影響了固體分散體的工業化生產和上市。在本實驗中，制備的VIN-PVP-SD也同樣存在一定程度的老化現象，而發現在加入酸化劑后，不僅進一步提高了固體分散體中長春西汀的溶出速度，固體分散體的穩定性也顯著提高。

在本實驗的熱力學研究中，△rS<0，表明該分散過程為焓驅動，△rG<0，且隨著溫度的升高，△rG的負值減小，說明該反應為自發進行，且溫度升高將不利于該分散反應。此研究對分散過程中的條件，如分散溫度等參數的確定有一定的參考價值。本研究僅對長春西汀固體分散體粉末進行了研究，下一步工作還將對長春西汀固體分散體粉末進行制劑研究和體內藥動學進行研究，為進一步開發高生物利用度的長春西汀新劑型提供參考。

[1]Nie S F,Fan X W,Peng Y,et al.In vitro and in vivo studies on the complexes of vinpocetine with hydroxypropyl-beta-cyclodextrin[J].Archives of Pharmacal Research，2007，30（8）:991-1001.

[2]Zhuang C Y，Li N，Wang M，et al.Preparation and characterization of vinpocetine loaded nanostructured lipid carriers（NLC）for improved oral bioavailability[J].International Journal of Pharmaceutics，2010，394:179-185.

[3]劉娛姍，高署，柯學，等.難溶性藥物固體分散體研究新進展[J].藥學進展，2013，37（4）:166-173.

[4]Dong W K，Min S K，Abid M Y，et al.Comparison of a solid SMEDDS and solid dispersion for enhancedstability and bioavailability of clopidogrel napadisilate[J].Carbohydrate Polymers，2014，114:365-374.

[5]李建偉，海麗娜，申愛卓，等.瑞格列奈固體分散體的制備及體外溶出[J].沈陽藥科大學學報.2014，31（8）:606-610.

[6]寧美英，周越，姚麗萍，等.檸檬酸對長春西汀控釋片制備及體外釋放度的影響研究.2010施慧達杯第十屆全國青年藥學工作者最新科研成果交流會論文集.2010:61-66.

[7]王靜，石曉偉，楊彩琴，等.雙苯氟嗪-聚乙二醇固體分散體的制備及熱力學[J].中國醫院藥學雜志，2013，33（11）: 861-864.

[8]Vasiliki P，Kosmas K，Marilena V，et al.On the use of the Weibull function for the discernment of drug release mechanisms[J].International Journal of Pharmaceutics. 2006，309:44-50.

[9]彭永富，董慧.藥物溶出度Weibull分布的計算機求解[J].中國藥學雜志，1996，31（10）:606-608.

[10]姚情，唐星.熱熔擠出技術制備硝苯地平固體分散體的研究[J].中國藥劑學雜志：網絡版，2014，06:177-184.

[11]王彥竹，趙勤富，孫清，等.兩種介孔二氧化硅載體用于改善西洛他唑溶出度的比較[J].沈陽藥科大學學報，2014，31（1）:1-8.

[12]鄭楊，張志麗，王立紅，等.非諾貝特固體分散體制備工藝研究及比較[J].中國藥劑學雜志:網絡版，2012，10 （2）:26-34.

Preparation and Thermodynamics of Solid Dispersion of Vinpocetine

LV Chun-yang1，LI Jin-yu2，JING Heng-pan1
（1.College of Pharmacy，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang 310014，China;
2.School of Pharmacy，Shenyang Pharmaceutical University，Shenyang，Liaonin 110016，China）

Objective:To prepare a solid dipersion（SD）of Vinpocetine（VIN），which can enhance the state of dispersion and the rate of dissolution of VIN，and investigate the thermodynamics of VIN in PVPK30.Method:The co-precipitation was used to prepare the VIN-SDs.The dissolution characteristics in vitro of VIN-SD prepared with different ratio of PVPK30and citric acid（CA）were studied.Differential scanning calorimetry（DSC）and powder X-ray diffraction（X-RD）analysis was utilized to test the physicochemical characteristics of VIN-SDs.The solubility and thermodynamic parameters of VIN in PVPK30were determined by solubility techniques.Result:Powder X-ray diffraction and differential scanning calorimetry analysis confirmed that drugs were in the amorphous state in the carrier.When the ratio between VIN and PVP were 1∶7 and 1∶8，the speed of dissolution of VIN-SDs was the best，and had no significant difference.And the dissolution of VIN-SD was improved by adding the acidulant.The apparent stability constant（Kc）was decreased as the temperature increased.In the reaction，△rH=-212.87 kJ/mol，△rS=-0.57 kJ/mol，△rG<0.Conclution:The dissolution rate of VIN was significantly enhanced by the VIN-PVP-CA-SD（1∶7∶0.5）prepared with acidulant，and the stability of the SD（1:7:0.5）was improved.Thermodynamic studies indicated that VIN dispersing into PVPK30is drived by the enthalpy.

Vinpocetine;acidulant;solid dispersion;dissolution rate;apparent stability constant;thermodynamic parameter

醫藥化工

1006-4184（2016）4-0014-05

2015-05-14

呂春楊（1991-），男，浙江東陽人，碩士研究生，主要從事藥物制劑學研究。E-mail:lvchunyang1117@163.com。