人參皂苷CK水合物的制備及其穩定性研究

朱文明 張靈堅 方佳雙 張輝

(1 浙江海正藥業股份有限公司浙江省抗真菌藥物重點實驗室，臺州 318000；2 臺州科技職業學院，臺州 318000)

同一藥物分子因晶體排列與填充方式的不同，以不同晶體形式存在，稱之為藥物的多晶型現象。固體藥物廣泛存在多晶型現象，同一藥物不同多晶型之間可能會存在理化性質差異，如溶解度、穩定性、抗壓縮性等，從而進一步表現出不同的生物利用度等[1-2]。因此，對藥物多晶型及其理化性質尤其是其穩定性進行研究，在藥物研發過程中具有重要的意義。

人參皂苷CK(ginsenoside compound-K，GCK)是天然二醇型人參皂苷的腸道代謝產物，于1972年被日本研究員分離鑒定出來[3]。近幾十年來的研究已經證實，GCK是人參皂苷類物質發揮理活性作用的實體物質。GCK不僅在抗炎[4]、保肝[5]、抗過敏[6]、抗腫瘤[7]等方面具有良好的藥理活性，而且在神經系統和免疫系統方面也具有很好的調節作用[8-9]。目前GCK口服片作為我國自主研發的1、2類新藥治療免疫系統疾病正處于臨床研究階段。

GCK已報道的晶型有二水合物和甲醇水溶劑化物[10-12]。為獲得無溶劑合物，本研究對GCK固體進行了系統的晶型篩選，得到其多種水合物和溶劑化物，并將其進行知識產權保護[13-16]。近年來，又陸續有文獻報道了新的GCK的溶劑合物，如甲醇溶劑化物和丙酮水溶劑化物[17-18]，但均未獲得無溶劑合物。本研究制備了GCK的3種水合物(半水合物，一水合物和二水合物)，并采用多種分析技術對3種水合物進行了固相表征，然后對各水合物的相對穩定性進行了研究。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

研磨儀：德國萊馳公司混合型，MM200；高效液相色譜儀：安捷倫科技中國有限公司，1260；分析色譜柱：菲羅門，luna C18液相色譜柱，5μm，460 mm×200 mm；X-射線粉末衍射儀：日本理學D/max2500VL/PC；差式掃描量熱儀：美國TA公司Q2000；熱重分析儀：美國TA公司Q500。

GCK樣品：浙江海正藥業股份有限公司，純度≥99%；有機溶劑：國藥化學試劑公司，分析純；蒸餾水：浙江海正藥業股份有限公司自制。

1.2 水合物的制備

1.2.1 半水合物的制備

取GCK粗品1 g，置于結晶器中，加入100 mL丙酮，升溫至50℃溶解，熱過濾，以2 ℃/min的速度冷卻至20℃后，繼續攪拌1 h，將懸浮液過濾，并將所得固體在室溫條件下真空干燥24 h。

1.2.2 一水化物的制備

取GCK粗品6 g，置于結晶器中，向其中加入30 mL正丙醇和10 mL水，開啟攪拌，溶質慢慢溶解，待完全溶解后向其中慢慢滴加水，直到析出固體，繼續加入60 mL水，將懸浮液過濾，并將所得固體置于50℃真空干燥箱中干燥16 h。

1.2.3 二水合物的制備

取GCK粗品6 g，置于結晶器中，向其中加入56 mL甲醇，升溫至50℃，攪拌使其完全溶解，熱過濾，并以0.5 ℃/min的速率冷卻至20℃時析出固體，攪拌0.5 h后，繼續冷卻至10℃，過濾，濾餅置于室溫條件下真空干燥24 h。

1.3 水合物的固相表征

1.3.1 X-射線粉末衍射分析(XRD)

實驗條件為石墨單色器，C u-K α 系射線(λ=1.54180?)，電流40 kV，電流40 mA，2θ角掃描范圍3°～45°，掃描速度8°/min，掃描步長0.02°，溫度室溫。

1.3.2 差式掃描量熱分析(DSC)

將精確稱量的樣品置于帶蓋鋁坩堝中，升溫速率10 ℃/min，溫度范圍30℃～250℃，氮氣吹掃速率50 mL/min。

1.3.3 熱重分析(TGA)

將精確稱量的樣品置于帶蓋鋁坩堝中，升溫速率10 ℃/min，溫度范圍20℃～250℃，氮氣吹掃速率60 mL/min。

1.4 不同水合物的穩定性實驗

考察原料藥在溫度、濕度、光照等條件的影響下的晶型和純度變化，在不同溶劑中的純度變化等為其后續樣品的制備與儲存、包裝和運輸，以及制劑工藝的開發等提供科學依據。

1.4.1 高溫處理

分別將3種GCK水合物置于80℃的高溫環境下放置10 d，取出后測試。

1.4.2 高濕度處理

準確稱取GCK3種水合物各15 mg置于溫度為40℃，相對濕度為75%的高濕環境下放置10 d，取出后測試。

1.4.3 光照處理

準確稱取GCK 3種水合物置于光強度為3500 Lx的光照實驗裝置10 d，取出后測試。

1.4.4 研磨處理

在研磨過程當中，物質在機械力的作用下，比表面積增大，分子排列有可能會發生改變，從而形成新的晶型。通過此實驗可檢驗藥物晶型在此過程中的穩定性。本實驗采用干磨法(不加溶劑)。3種水合物各取1 g放入研磨儀中研磨，研磨頻率25 Hz，研磨時間25 min，分析其晶型是否發生了變化。

1.4.5 懸浮實驗

不同晶型在同一溶劑中的溶解度差異，導致其在溶液中的相對穩定性存在差異，研究不同溶液中各個水合物的相對穩定性，可以對其結晶工藝的開發及優化提供數據基礎。根據水合物制備工藝，實驗分別對3種水合物在水、丙酮、甲醇和乙腈/水=3:1的混合溶劑中的晶體穩定性進行了考察。

(1)室溫下，將3種GCK水合物100 mg分別投入1 mL蒸餾水中，懸浮振蕩一周后過濾，樣品經室溫真空烘干。

(2)25℃下，向1 mL丙酮中加入分別加入100 mg GCK半水合物、一水合物和二水合物，攪拌一周后過濾，樣品經室溫真空烘干。

(3)分別將100 mg的GCK 3種水合物加入25℃下的1 mL乙腈-水= 3:1的混合溶劑中，懸浮振蕩一周后過濾，樣品經室溫真空烘干。

(4)室溫下，將過量的3種GCK水合物100 mg分別投入1 mL甲醇中，懸浮振蕩一周后過濾，樣品經室溫真空烘干。

2 結果與分析

2.1 PXRD分析

通過X-射線粉末衍射分析來確定實驗所得固體產物的晶型，實驗所得樣品分析結果見圖2。3種水合物的主要衍射峰有明顯區別，其晶體結構堆積排列方式存在明顯的不同。其中，半水合物[14]在2θ值為5.52°、6.72°、11.08°、13.28°、14.60°、15.44°、15.84°、20.60°和22.32°附近處有主要衍射峰，一水合物[13]在2θ值為6.39°、12.71°、13.30°、15.79°、16.14°、16.44°、20.03°和24.29°附近處有主要衍射峰；而二水合物[11]在2θ值5.66°、9.31°、12.08°、13.46°、14.80°、15.41°、16.76°、17.33°和19.68°處有主要衍射峰。

2.2 DSC分析

GCK的半水合物、一水合物和二水合物的DSC圖譜如圖3所示。在分解前的整個升溫過程中，半水合物只有一個吸熱峰，峰值為184.6℃；一水合物和二水合物類似，都有兩個吸熱峰，峰值分別為150.4℃、163.3℃、149.2℃和164.4℃。

2.3 TGA分析

GCK的半水合物、一水合物和二水合物的TGA分析圖譜如圖3所示。半水合物和一水合物的失重量分別為1.6%和2.9%，與各自的理論失重量(1.4%和2.8%)基本一致，而二水合物的失重量為4.1%，其理論失重量為5.4%，實際值與實驗值相差較大，這可能是由于二水合物晶體結構中水分子與GCK分子的結合力較弱，造成晶體結構極易脫水[11]。

2.4 不同水合物的穩定性試驗

2.4.1 高溫處理

高溫處理實驗結果表明，80℃，GCK半水合物和一水合物晶型穩定性良好，而GCK二水合物在溫度為80℃、放置5 d后水分含量減少，說明其熱穩定性要比前兩種水合物差。雖然在溫度較高時，GCK二水合物會脫去水分子，但是實驗也發現，GCK二水合物在高溫脫水后放置室溫會重新吸濕，脫水前后其PXRD圖譜基本不變[11]。

2.4.2 高濕處理

高濕實驗結果顯示，GCK的二水合物、一水合物和半水合物高濕條件下未發生晶型轉變，高濕穩定性良好。

2.4.3 光照處理

光照實驗結果顯示，3種GCK的水合物在光照條件下未發生晶型轉變。

2.4.4 懸浮實驗

實驗分別對GCK3種水合物在水、丙酮、甲醇和乙腈-水=3:1的混合溶劑中的晶型穩定性進行了考察。實驗結果表明，25℃下，在丙酮溶劑中，半水合物相對穩定性最好；在乙腈-水=3:1溶劑中，一水合物相對穩定性好；在甲醇溶劑中二水合物的相對穩定性最好，而在水中3種水合物的穩定性均良好。

2.4.5 機械研磨

本實驗結果顯示，GCK的3種水合物在研磨過程中晶型均未發生變化，穩定性均良好。

3 結論

本研究考察了高溫、高濕、研磨及懸浮轉晶等條件對GCK的3種水合物的穩定性影響，結果表明，高溫條件下，一水合物和半水合物穩定而二水合物會失水變化，而在高濕、光照和研磨條件下，3種水合物的穩定性均良好；懸浮實驗中，一水合物在乙腈-水=3:1的混合溶劑中穩定，半水合物在丙酮溶劑中穩定，二水合物在甲醇溶劑中穩定，而在水中3種水合物均不會發生晶型轉變。半水合物和一水合物在所研究條件下均穩定，考慮到半水合物為長針狀晶體[14]，在后續生產制劑等過程中可能會發生靜電效應，流動性差，從而不利于處理，而一水合物為棒狀晶體[13]，流動性良好，因此優選一水合物為優勢晶型。根據上述結果，在實際生產過程中選用溶劑時，研究人員應充分考慮晶型對溶劑的依賴性，避免GCK結晶過程中形成混晶或不理想的晶型。因此，本研究為GCK一水合物結晶工藝和制劑工藝的開發提供了數據基礎。