芹菜素微粉的反溶劑制備工藝優化

李 影，王慧梅，李 琳，王 微

(東北林業大學 化學化工與資源利用學院，哈爾濱 150040)

0 引言

芹菜素(Apigenin, API)化學名是4，5，7-三羥基黃酮，是天然存在的黃酮化合物[1]，極難溶于水，部分溶于二甲基甲酰胺(DMF)中。研究表明，芹菜素具有多種藥理活性作用，如抗腫瘤、抗氧化、鎮痛消炎、類雌激素作用等[2-6]，具有良好的市場應用前景。但由于芹菜素的溶解性差，導致其在體內的生物利用度低，活性差，大大限制了它的應用。微粉化或縮小尺寸是提高水溶性差藥物溶解度和溶出度的有效制劑策略之一[7]。反溶劑法[8,9]是制備微粉化藥物的一種重要方法，通過加入藥物的不良溶劑，可以使藥物顆粒重新結晶析出，現已廣泛應用制備了多種難溶性藥物[10-12]。

為提高芹菜素的飽和溶解度和溶出率，使用單因素分析法和響應面設計法優化制備工藝，并使用掃描電鏡(SEM)觀察形貌特征，為芹菜素的開發應用提供理論依據。

1 儀器與材料

1.1 儀器

78HW-1數顯磁力攪拌器(常州金壇精達儀器制造有限公司生產)，Agilent 1260高效液相色譜儀(美國Agilent公司生產)，22R型高速離心機(德國Heraeus sepatech公司生產)，高分辨Zeta電位及粒度分析儀ZetaPALS(美國布克海文公司生產)。

1.2 藥品及試劑

芹菜素，分子式C15H10O5，相對分子質量270.24，質量分數為98%(南京春秋生物工程有限公司生產)；泊洛沙姆188(山東優索化工科技有限公司生產)；DMF(分析級，國藥集團化學試劑有限公司生產)。

2 方法與結果

2.1 反溶劑法制備芹菜素微粉

通過前期預實驗，確定最終方案。將一定質量的芹菜素溶解在適量DMF中，超聲10 min。然后，使用磁力攪拌器將芹菜素DMF溶液勻速地向含有泊洛沙姆188的水溶液中加入，在合適的攪拌速率下攪拌5 min。制得的芹菜素混懸液用離心機離心10 min，轉速為12 500 r/min，去除DMF。然后，取1 mL混懸液，稀釋后放入激光粒度儀中檢測粒子的大小。剩余的混懸液過濾后使用去離子水反復洗滌，得到的濾餅放入110℃ 烘箱中干燥12 h，收集得到芹菜素微粉。

2.2 單因素實驗

通過預實驗進行考察，最終確定了影響粒子大小的因素有泊洛沙姆188濃度、芹菜素濃度、反溶劑與溶劑體積比、攪拌速度、反應溫度5個因素。實驗結果如表1所示。泊洛沙姆188作為一種表面活性劑可以增加藥物在水中的分散性，使得MPS減小，當濃度為4 mg/mL時，粒徑最小為262.8 nm。芹菜素濃度對MPS的影響顯著，當濃度為20 mg/mL時，粒徑最小196.7 nm，濃度超過20 mg/mL時，反應體系中藥物微粒數量增多，增加微粒之間的相互碰撞，團聚增多[13]。體積比為15時，粒徑最小215.6 nm，芹菜素微粉MPS隨著藥物濃度的增加呈現先減小后增大的趨勢。當攪拌速度是1 600 r/min，粒徑最小195.4 nm，攪拌速度低，沉積的顆粒不能均勻地分散在體系中，顆粒會團聚[13]。反應溫度對MPS的影響較小，25℃時，粒徑最小196.9 nm，為了操作方便選擇室溫即可。

表1 單因素實驗

2.3 響應面設計法優化

綜合單因素實驗結果進行響應面分析，最終選擇藥物濃度(A，mg/mL)、體積比(B，V/V)、攪拌速度(C，r/min)進行三因素三水平的實驗，響應值為MPS(nm)，經實驗設計組合出17組實驗如表1所示。

表2 響應面實驗數據結果

二次多項回歸擬合結果如下：

MPS=187.54+3.62A-3.42B-4.02C+7.13AB-3.57AC-7.63BC+13.77A2+28.32B2+32.72C2

根據方差結果可以看出，二次方程的模型顯著，三個因素對MPS均有影響，各因素對MPS的影響不是簡單的線性關系。響應面如圖1所示。若響應面平滑，則因素間的交互作用對響應值的影響程度不顯著；若陡峭，則因素間的交互作用對響應值的影響程度顯著[14]。因此，MPS隨藥物濃度或體積比或攪拌速度的增加均呈現出先減小后增大的趨勢。

圖1 藥物濃度、體積比、攪拌速度對MPS影響的響應面圖

通過模型擬合以及回歸方程分析，最佳制備條件為藥物濃度18.55 mg/mL，體積比15.44和攪拌速度1 625.40 r/min，此時MPS的預期值為186.997 nm。為了實際操作的簡便，選擇使用的工藝條件為：藥物濃度18.5 mg/mL，體積比15和攪拌速度1 600 r/min。

為了驗證模型預計響應值的適應性，在最優工藝參數下進行實驗驗證：泊洛沙姆188濃度4 mg/mL，藥物濃度18.5 mg/mL，體積比15，攪拌速度1 600 r/min，反應溫度室溫即可。在此條件下進行了三次重復實驗，得到MPS為189.5 nm，且RSD為1.49%(n=3)，結果與預測值的偏差較小，說明預測結果較為可靠，能夠用于優化芹菜素微粉的制備工藝。

2.4 SEM檢測結果

如圖2可以看出，芹菜素原藥和芹菜素微粉形貌具有巨大差異，原藥呈現不規則的塊狀，粒徑較大。微粉是類球形，粒徑較小達到納米級別。

圖2 芹菜素原藥與微粉SEM檢測

3 討論

以難溶性藥物芹菜素作為研究對象，采用反溶劑法成功制備了芹菜素微粉，通過單因素實驗和響應面分析對制備工藝進行了優化，最終確定泊洛沙姆188濃度4 mg/mL，藥物濃度18.5 mg/mL，體積比15，攪拌速度1 600 r/min，反應溫度室溫即可。通過模型擬合MPS的預期值為186.997 nm，驗證試驗的數據結果與模型擬合的預測值非常接近，為189.5 nm，這說明模型擬合是成功的。隨著藥物濃度、體積比、攪拌速度的增加，MPS呈現先減小后增大的趨勢。通過SEM觀察，芹菜素原藥呈現大小不一不規則的塊狀，而微粉則是分散較為均勻，粒徑為納米級的類球狀。