阿司匹林羥丙基-β-環(huán)糊精包合物的制備*

趙 寧,李偉澤,付麗娜,施晶晶,張湛睿

(西安醫(yī)學院 藥學院，陜西 西安 710021)

阿司匹林，又名乙酰水楊酸，是常用解熱鎮(zhèn)痛藥，目前已有100多年的歷史，可非選擇性地抑制環(huán)加氧酶，在臨床中廣泛應用于感冒發(fā)熱、頭痛、牙痛、肢體疼痛等，在心血管疾病、類風濕性關(guān)節(jié)炎、消化道腫瘤等疾病的治療及預防中也得到廣泛應用[1-3]。然而，阿司匹林水溶性較差，導致其生物利用度低，且口服過程中對胃腸道黏膜具有強烈刺激性，隨著阿司匹林使用頻率越來越高，所致的不良反應發(fā)生率也在不斷上升。同時，阿司匹林在儲存過程中易水解，化學性質(zhì)不穩(wěn)定，在一定程度上影響了其制劑質(zhì)量及臨床應用。

羥丙基-β-環(huán)糊精(hydroxypropyl-β-cyclodex-trin,HP-β-CD)是由β-CD與1,2-環(huán)氧丙烷縮合形成的親水性衍生物。通過對β-CD的羥丙基化，破壞了分子內(nèi)氫鍵，增加了分子間氫鍵，從而顯著提高了HP-β-CD在水中的溶解度[4-5]。目前，HP-β-CD已成為難溶性藥物增溶的主要包合材料，也是FDA批準的第一個可用于靜脈注射的包合材料[6-7]。因此，作者以HP-β-CD為包合材料包合阿司匹林，以包合率為評價指標，篩選包合物最佳制備方法并優(yōu)化包合工藝，以期改善阿司匹林的水溶性并提高其穩(wěn)定性，為阿司匹林臨床更廣泛的應用提供依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

水楊酸：武漢興眾誠科技有限公司；阿司匹林：華陰市錦前程藥業(yè)有限公司；羥丙基-β-環(huán)糊精：山東濱州智源生物科技有限公司；無水乙醇：利安隆華(天津)醫(yī)藥化學有限公司；以上試劑均為分析純；水：雙蒸水。

電子天平：Quintix224-1CN，塞多利斯科學儀器(北京)有限公司；差式掃描量熱儀：DSC1 Stare系統(tǒng)，瑞士梅特勒-托利多公司；恒溫磁力攪拌器：B11-1，上海司樂儀器有限公司；冷凍干燥機：美國LABCONCO FreeZone；紫外-可見分光光度計：UV-1780，日本島津公司。

1.2.1 包合率測定方法的建立

1.2.1.1 阿司匹林標準曲線的繪制

精密稱取阿司匹林40.00 mg，置于100 mL容量瓶中，加入4 mL乙醇溶解，加水至刻度，得0.4 mg/mL的阿司匹林標準溶液。分別精密吸取標準溶液4、5、6、7、8、9、10 mL于25 mL容量瓶中，配成質(zhì)量濃度分別為0.064、0.080、0.096、0.112、0.128、0.144、0.160 mg/mL的系列溶液。在275 nm處測定阿司匹林吸光度，以阿司匹林濃度(x)為橫坐標，吸光度(y)為縱坐標，進行線性回歸[8]，得回歸方程y=5.0493x-0.0824，R2=0.999 8，見圖1。

ρ/(mg·mL-1)

1.2.1.2 包合率測定方法

通常所得包合物的包合率越高，包合效果越好，因此，以阿司匹林的包合率為評價指標，篩選阿司匹林包合物的制備方法并優(yōu)化制備工藝，具體計算方法[9]見公式(1)。

包合率=W包/W總×100%

(1)

式中：W包為包合物中的阿司匹林量(mg)，W總為阿司匹林投料量(mg)。

1.2.2 包合物制備方法的篩選

包合物的形成是藥物分子進入包合材料分子腔的過程，在這個過程中需要外界提供一定的能量，促進藥物與包合材料的充分接觸，并在緩慢進入包合材料的分子腔內(nèi)。不同的制備方法所提供的能量大小不同，因此，制備方法對包合物的形成具有重要影響。能量提供不足，包合材料與藥物不能充分接觸，且藥物分子難以進入包合材料分子腔中；能量提供過大，又使藥物分子由于能量較高而自包合材料分子腔中解脫，導致包合效率下降。

因此，分別采用3種方法制備阿司匹林HP-β-CD包合物，以阿司匹林包合率為評價指標對方法進行篩選，具體操作如下。

(1)飽和水溶液法：秤取適量HP-β-CD加入水，置于恒溫磁力攪拌器上攪拌至完全溶解，阿司匹林用無水乙醇溶解[m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=2∶1]，在攪拌條件下緩慢滴加至HP-β-CD水溶液中，設置溫度為50 ℃，繼續(xù)攪拌60 min后將混合物體系置于冰箱(4 ℃)，冷藏24 h，抽濾并棄去濾液，餅狀物抽干后于50 ℃干燥，即得到白色粉末狀包合物。

(2)超聲波法：秤取適量HP-β-CD加入水中，溶解后置于超聲設備中，阿司匹林用無水乙醇溶解[m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=2∶1]，在溫度50 ℃，超聲頻率40 KHz、輸入功率200 W條件下，將阿司匹林緩慢滴加至HP-β-CD水溶液中，超聲60 min，其余操作同上。

(3)研磨法：秤取適量HP-β-CD于乳缽中，加一定量水研成糊狀后,同樣緩慢滴加用無水乙醇溶解的阿司匹林溶液[m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=2∶1]，在研缽中研磨60 min，其余操作同上。

3種制備方法包合率比較結(jié)果見圖2。

圖2 3種制備方法包合率比較

由圖2可知，以超聲波法制備所得包合物的包合率最高為45.4%，顯著高于以飽和水溶液法及研磨法制備所得的40.35%及41.58%，故選擇超聲波法為制備阿司匹林HP-β-CD包合物的最佳方法。

1.2.3 包合制備工藝優(yōu)化

1.2.3.1m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)對包合率的影響

在包合過程中，包合材料與藥物的主客比是影響包合率的一個重要因素，通常，主客分子的比例越高，包合材料所提供的分子腔數(shù)量就越多，因此藥物分子進入包合材料分子空腔的幾率也隨之增大。在包合溫度為50 ℃、包合時間為60 min、超聲頻率40 KHz、輸入功率200 W的條件下，考察m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=1∶1、2∶1、3∶1、4∶1對阿司匹林包合率的影響，結(jié)果見圖3[10-13]。

主客比

由圖3可知，阿司匹林的包合率隨著主分子與客分子比例的增加呈先升高后降低的趨勢，當主客比例為3∶1時，包合率最大，達到44.65%；此后，繼續(xù)增加包合材料HP-β-CD的用量，阿司匹林的包合率不再增加，推測原因可能為，當主客比為1∶1時，主分子所提供空腔較少，因此客分子進入主分子空穴的難度較大；而隨著主客比例的增大，主分子提供的空腔增多，客分子較易進入，因此包合率逐漸上升，當主客比大于3∶1時，隨著包合材料用量逐漸增多，溶液中HP-β-CD濃度增高，較易發(fā)生分子間相互作用而影響客分子進一步進入HP-β-CD的分子腔，因此包合率降低。隨著主客比的不斷增大，輔料用量也將較多，不僅影響包合率也將增大成本。因此，選擇的m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=3∶1為最佳比例。

1.2.3.2 包合時間對包合效果的影響

包合物的形成需要一定時間，包合過程中，客分子在外界能量的作用下，逐漸進入到主分子的空腔結(jié)構(gòu)中，并與主分子發(fā)生分子間相互作用，因此，包合時間對包合效果具有重要影響。在m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=3∶1，包合溫度50 ℃、超聲頻率40 KHz、輸入功率200 W的條件下，考察包合時間t=30、60、90、120、150 min，時對阿司匹林包合率的影響，結(jié)果見圖4。

包合時間/min

由圖4可知，隨著包合時間延長，阿司匹林的包合率逐漸上升，當t=120 min時，HP-β-CD對阿司匹林的包合率達到最高，為50.51%；包合時間繼續(xù)延長，包合率不再明顯上升，推測可能原因是隨著包合時間達到一定長度，客分子進入主分子空腔的速度與客分子從主分子空腔解脫的速度逐漸達到平衡，即包合過程達到動態(tài)平衡，因此包合率不再明顯上升。且隨著包合時間延長，生產(chǎn)周期及成本均將增加。因此，選擇最佳包合時間為120 min。

1.2.3.3 包合溫度對包合率的影響

溫度是影響包合效果的又一重要因素，溫度的高低將影響藥物與包合物的分子動能與熱力學運動，另外溫度較高也將影響阿司匹林以及所得包合物的穩(wěn)定性。因此，選擇合適的溫度對包合物的形成具有重要影響。在m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=3∶1，包合時間為120 min，超聲頻率40 KHz、輸入功率200 W的條件下，考察包合溫度t=20、30、40、50、60 ℃時，對阿司匹林包合率的影響，結(jié)果見圖5。

包合溫度/℃

由圖5可知，隨著包合溫度升高，阿司匹林的包合率逐漸提高，當t=40 ℃時包合率達到最大，為52.85%；t>40 ℃包合率呈逐漸下降趨勢。因此，選擇包合的最佳溫度為40 ℃。

因此，HP-β-CD阿司匹林包合物的最佳制備工藝為m(HP-β-CD)∶m(阿司匹林)=3∶1，包合溫度40 ℃，超聲頻率40 KHz，輸入功率200 W下包合120 min。

1.2.4 包合物的鑒定

1.2.4.1 薄層色譜法

精密稱取HP-β-CD、阿司匹林、所得包合物各0.2 g，以及阿司匹林與HP-β-CD各0.2g的物理混合物，用適量的乙醇溶解后，分別標記為樣品①、②、③、④，制備硅膠G薄層板，以V(乙醇)∶V(三氯甲烷)∶V(冰醋酸)=2∶1∶0.1為展開劑，將上述4個樣品分別點樣后，上行展開，揮干展開劑，在275 nm紫外燈下觀察[14-15]，結(jié)果見圖6。

①-HP-β-CD；②-阿司匹林；③-包合物；④HP-β-CD與阿司匹林的物理混合物)

由圖6可知，樣品-①、③在相應位置未出現(xiàn)顯色斑點，而樣品-②、④在相應位置有相似的顯色斑點，因此可以確認阿司匹林經(jīng)包合形成了包合物，并充分包埋于HP-β-CD分子的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)。

1.2.4.2 差示掃描量熱法(DSC)

將HP-β-CD、阿司匹林、所得包合物、阿司匹林與HP-β-CD的物理混合物分別進行DSC掃描，分析主客分子的包合情況。具體條件為：升溫范圍-20～320 ℃，升溫速率20 ℃·min-1，測定氣氛為高純度氮氣[16-17]。掃描結(jié)果見圖7。

min

由圖7可知，阿司匹林在約140 ℃出現(xiàn)明顯吸熱峰，阿司匹林與HP-β-CD的物理混合物在相同位置也出現(xiàn)明顯吸熱峰，說明將阿司匹林與HP-β-CD進行簡單的物理混合，阿司匹林不能被包合，而HP-β-CD與所得包合物在140 ℃未出現(xiàn)吸熱峰，顯示，所制備的阿司匹林包合物中，阿司匹林已被HP-β-CD充分包合于其空腔結(jié)構(gòu)中。

3 討 論

阿司匹林作為一種常見的解熱鎮(zhèn)痛藥，臨床應用非常廣泛，且劑型多樣，適用于不同人群，多種疾病。但眾所周知，阿司匹林胃腸道副作用大，且水溶性差，不易吸收。其次，阿司匹林不穩(wěn)定、易水解，在一定程度上限制了其更廣泛應用[18]。HP-β-CD是β-CD的衍生物，HP-β-CD在保持β-CD空腔結(jié)構(gòu)的同時克服了β-CD水溶性差的不足，能更顯著地提高難溶性藥物的溶解度，且生物相容性好、安全無毒，是目前應用最廣泛的包合材料[19]。因此，作者以HP-β-CD為包合材料制備了阿司匹林包合物。在包合過程中分別考察了主客比、包合時間、包合溫度對包合率的影響，最終篩選出最佳制備工藝為：HP-β-CD與阿司匹林比例為3∶1，包合溫度為40 ℃，在超聲頻率40 KHz、輸入功率200W的條件下包合時間120 min。