茴拉西坦/MCM-48載體的制備及釋藥性能研究

呂江維，魏亞青，王鵬光，孫晗，張文君，任君剛，王立

(哈爾濱商業大學 藥學院，黑龍江 哈爾濱 150076)

介孔二氧化硅因其具有合成方法簡單易行、介孔孔徑均一可調、比表面積高、孔體積大、良好的生物相容性、能夠有效負載診療制劑等特點，展現出良好的應用前景[1-7]。生物藥劑學分類系統中的Ⅱ類藥物屬于低溶解度高滲透性的難溶性藥物[8-9]，提高溶解度和溶出速度是改善此類難溶性藥物生物利用度的首要方法[10]。而介孔二氧化硅的出現為增加此類難溶性藥物的溶解性和溶出度提供了新的途徑。

本文采用水熱合成法制備了MCM-48型介孔二氧化硅載體，將難溶性藥物茴拉西坦負載于載體上，研究了載藥載體在體外模擬不同pH環境中的釋藥規律，探討了材料結構與釋藥機制之間的關系。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

茴拉西坦原料藥(純度99%)；其他試劑均為分析純；實驗用水為蒸餾水。

LE204E/02型電子天平；UV-2021PC型紫外可見分光光度計；DGX-8053B型烘箱；SHA-A型水浴恒溫振蕩器；ZEISS SUPRA 40型掃描電鏡；Tecnai G220 LaB6型透射電鏡；FTIR-650型傅里葉變換紅外光譜儀；Bruker D8型X射線衍射儀；Tristar II Plus 型物理吸附儀；DTG-60型差熱-熱重同時分析儀。

1.2 MCM-48的制備

將8.202 3 g CTAB溶于32 mL水中，攪拌使其溶解，取0.760 8 g NaOH加入12 mL水，調節體系pH為弱堿性，再緩慢加入9 mL正硅酸四乙酯(TEOS)，25 ℃水浴攪拌2 h，將溶液倒入水熱反應釜中，靜置24 h，于100 ℃恒溫反應48 h，待冷卻后將反應產物用去離子水洗滌至中性，抽濾，60 ℃烘干，置馬弗爐中550 ℃煅燒4 h，除去模板劑，即得MCM-48。

1.3 載藥MCM-48載體的制備及載藥量測定

稱取適量茴拉西坦溶于10 mL乙酸乙酯溶液，配成一定濃度的茴拉西坦乙酸乙酯溶液。向溶液中加入MCM-48載體，于恒溫振蕩器37 ℃、100 r/min恒溫振蕩24 h，過濾，收集濾餅。將濾餅于60 ℃真空干燥8 h，即得載藥載體(記為茴拉西坦/MCM-48)。稱取載藥載體適量，加入乙酸乙酯30 mL，超聲30 min，離心，取上清液經0.45 μm微孔濾膜過濾，采用紫外分光光度法測定游離藥物濃度，由標準曲線計算藥物濃度，按下式計算載藥量(%)。

1.4 溶出度測定

按照《中國藥典》2015版[11](四部)通則0931溶出度與釋放度測定法第二法槳法，以900 mL三種不同pH值溶液(pH 4.5，6.8和7.4)為溶出介質，轉速為50 r/min，溫度(37±0.5)℃，分別于5，10，15，30，45，60 min取樣5 mL(同時補充同溫介質5 mL)，0.45 μm微孔濾膜過濾，取續濾液，采用紫外可見分光光度法測定茴拉西坦的濃度，計算累積溶出度，比較載藥后MCM-48與茴拉西坦原料藥的釋放規律。

1.5 結構表征

采用掃描電鏡和透射電鏡對所制備的樣品的表面形貌和孔道結構進行觀察。采用傅里葉變換紅外光譜儀對樣品的骨架結構進行測定。采用XRD對材料的晶體結構進行分析測定。采用物理吸附儀對材料的孔容、孔徑、比表面積等參數進行測定。采用差熱-熱重(DTA-TG)同時分析儀對樣品的熱失重和藥物在載體上的晶態進行測試。

2 結果與討論

2.1 MCM-48形貌與粒徑分析

采用SEM和HRTEM對MCM-48的表面形貌和微觀孔道結構進行觀察，結果見圖1。

圖1 MCM-48的SEM(a，b)和TEM(c，d)

由圖1a，1b可知，MCM-48外形為球形，最大的球形粒徑在600 nm左右。由圖1c，1d可知，球形顆粒內部均勻有序排列的孔道條紋結構。

2.2 MCM-48孔道結構分析

圖2為載藥前后MCM-48和茴拉西坦原料藥的紅外光譜。

圖2 MCM-48的紅外光譜圖

圖3 載藥前后MCM-48的小角XRD圖

表1 MCM-48晶胞參數

進一步采用N2吸附-脫附測試孔道結構，利用Barrett-Joyner-Halenda (BJH) 法計算介孔材料的孔徑和孔容，利用 Brunauer-Emmett-Teller(BET) 模型計算介孔材料的比表面積，結果見圖4。

圖4 MCM-48載藥前后的N2吸附-脫附等溫線及孔徑分布圖

由圖4可知，不同的MCM-48在載藥前后的吸附等溫線均符合IV型吸附曲線，是典型的介孔材料吸附曲線[19]，并且曲線上出現不同程度的滯后環。孔徑、孔容和比表面積的測試結果見表2。

表2 載藥前后MCM-48的孔道參數計算結果

由表2可知，MCM-48孔徑為3.55 nm，在介孔范圍(2～50 nm)，并且由圖4可知孔徑分布非常均一，載藥后孔徑分布曲線的尖銳程度有所降低，孔徑降低為3.50 nm，載藥后材料的孔容和比表面積較載藥前均有明顯下降，說明藥物裝載進入了介孔孔道，降低了孔徑并使孔徑分布范圍略有分散，也降低了孔道空間和比表面積。

2.3 MCM-48載藥量性能

對載藥后MCM-48的載藥量進行了測試，載藥量為16%，因此進行差熱分析時其中物理混合物是按載藥量16%將藥物與載體進行的物理混合。圖5是載藥前后MCM-48、茴拉西坦原料藥和物理混合物的差熱曲線。

圖5 載藥前后MCM-48、茴拉西坦原料藥和物理混合物的差熱分析曲線

由圖5可知，茴拉西坦原料藥在122.5 ℃出現的特征峰為茴拉西坦的熔融吸熱峰，空白MCM-48載體沒有特征峰出現，物理混合物在122.5 ℃出現了茴拉西坦的熔融吸熱峰，而載藥后的MCM-48載體在該處的特征峰消失，說明茴拉西坦負載在載體上是由結晶型轉變成了無定形的非結晶態裝載進入了介孔孔道內。

圖6 載藥前后MCM-48的熱重曲線

由圖6的熱重曲線可知，茴拉西坦原料藥從室溫升至接近300 ℃，原料藥基本分解，失重接近100%。空白MCM-48載體升溫至接近600 ℃時失重為10%，該重量變化是載體吸附的少量水分等的失重。載藥后MCM-48的熱重曲線600 ℃時的失重為23%。對于載藥載體，這里藥物的載藥量為16%，則其中的載體質量占84%，按空白載體 600 ℃時10%的失重計算，載體的失重=84%×10%=8.4%，藥物在600 ℃時全部分解失重，總失重=16%+8.4%=24.4%，與載藥后MCM-48的熱重曲線600 ℃時的失重為23%結果基本相符。

2.4 MCM-48載體釋藥性能研究

人體消化道不同部位pH值不同，而大部分藥物吸收主要在小腸內，配制pH 4.5，6.8，7.4三種溶出介質用于模擬人體不同消化道來研究藥物的溶出，pH 4.5溶液用于模擬十二指腸段內環境，pH 6.8溶液用于模擬空腸段內環境，pH 7.4溶液用于模擬回腸段內環境，結果見圖7。

圖7 載藥MCM-48在不同pH溶出介質中的溶出曲線

比較圖7的溶出曲線可知，在60 min之內MCM-48載體的溶出均大于茴拉西坦原料藥，在模擬的十二指腸段、空腸和回腸段均能夠快速釋放溶出。載體中的茴拉西坦在5 min時均有明顯的突釋現象，這可能是與載藥過程中部分藥物吸附于載體材料的表面有關，導致釋放時擴散較快造成的。之后藥物的釋放速率降低，趨于平緩。盡管如此，茴拉西坦負載于MCM-48載體后能夠能明顯提高藥物的溶出速率，釋放的機制是由于負載在MCM-48孔道內或表面的茴拉西坦均以非結晶態的分子狀態存在，與硅表面相互作用力較弱，當載體分散在模擬溶液中時，非晶態的藥物與茴拉西坦原料藥晶體相比，非晶態的藥物分子更易從孔道內向外擴散。對于BCS Ⅱ類藥物，提高溶出速率可以提高藥物的口服吸收，從而利于提高藥物的生物利用度。因此將水難溶性藥物以非晶態高度分散負載于MCM-48介孔二氧化硅載體中可以實現藥物的快速溶出，提高藥物的口服生物利用度。

3 結論

采用水熱合成法制備了三維立方結構的MCM-48球形介孔二氧化硅顆粒，介孔孔徑及孔容分別為3.55 nm和0.86 cm3/g，負載難溶性藥物茴拉西坦的載藥量為16%。與茴拉西坦原料藥相比，在體外模擬溶出介質(pH 4.5，6.8和7.4)中，茴拉西坦負載于MCM-48載體均能明顯提高藥物的溶出速率，這是由于藥物分子以非結晶態裝載于在介孔孔道內或吸附于載體表面，因而更易向外擴散溶解所致。藥物以非晶態高度分散負載于MCM-48介孔二氧化硅載體中可以實現藥物的快速溶出。