參白藥效部位納米混懸劑的劑型工藝優(yōu)化及其升白作用的研究

簡(jiǎn)鳳嬌，郭敏，吳沛杭，李孝棟

(福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，福建 福州 350122)

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)[1]，截至2020年底，全球惡性腫瘤發(fā)病例已達(dá)1 929萬(wàn)，死亡人數(shù)高達(dá)995萬(wàn)人。在腫瘤化療過(guò)程中，最常見(jiàn)的毒副作用是骨髓抑制，突出表現(xiàn)為白細(xì)胞減少癥[2-3]。白細(xì)胞作為免疫系統(tǒng)的重要組成部分，一旦持續(xù)減少，將使機(jī)體處于易感染狀態(tài)，極大降低腫瘤化療的治療效果和預(yù)后，嚴(yán)重者可引起死亡[4]。臨床上，西醫(yī)主要通過(guò)口服或注射升白藥物、成分輸血以及胚胎干細(xì)胞移植等方法治療白細(xì)胞減少癥，雖然短期療效顯著，但常常伴有不良反應(yīng)且治療費(fèi)用高[5-6]。中藥基于中醫(yī)辨證論治的理念，已廣泛應(yīng)用于化療患者，具有多靶點(diǎn)、長(zhǎng)效、毒副作用小的優(yōu)勢(shì)，如八珍湯、參苓白術(shù)散等[7-8]。但中藥成分復(fù)雜，存在使用周期長(zhǎng)、見(jiàn)效慢的缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)以有效部位為原料的中藥制劑可提高中藥的治療效果[9]。

參白方出自譚支紹教授主編的《藥用寄生》，主要由黃芪、銀耳、黨參、絞股藍(lán)等組成，用于治療癌癥放化療后的白細(xì)胞減少癥[10]。文獻(xiàn)[11-14]顯示黃芪多糖、銀耳多糖、黨參多糖以及絞股藍(lán)皂苷對(duì)白細(xì)胞減少癥均具有良好的治療效果，故以總多糖與總皂苷為參白方的主要有效部位。多糖為大分子物質(zhì)，難以透過(guò)細(xì)胞膜的磷脂雙分子層；總皂苷以絞股藍(lán)皂苷為主，溶于水后易析出[15-16]。納米混懸劑具有提高藥物溶出度與促進(jìn)吸收等優(yōu)點(diǎn)[17-18]，多糖具有一定的黏性，能降低藥物粒子的沉降速度，減少穩(wěn)定劑的使用，克服納米混懸劑物理穩(wěn)定性差的問(wèn)題。本文以參白方提取的總多糖與總皂苷混合物為藥物原料，采用高壓均質(zhì)技術(shù)，開(kāi)展參白有效部位納米混懸劑(Shenbai Effective Parts Nanouspension，SBEP-NS)劑型工藝的研究，對(duì)優(yōu)化制得的納米混懸劑進(jìn)行表征和升白藥效的研究，為參白方納米新劑型的研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 材料

1.1 動(dòng)物 清潔級(jí)小鼠[合格證號(hào)：SCXK(閩)2016-0002]，體質(zhì)量(20±2)g，雄性，由福建醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。小鼠于動(dòng)物籠中飼養(yǎng)，環(huán)境溫度為(20±2)℃，濕度為(45%±3%)，可自由飲食。

1.2 試藥 大豆卵磷脂(上海源葉生物科技有限公司，批號(hào)：20211011)；十二烷基硫酸鈉(西隴化工股份有限公司，批號(hào)：1506012)；吐溫80(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，批號(hào)：20171207)；泊洛沙姆188(北京鳳禮精求商貿(mào)有限責(zé)任公司，批號(hào)：WPCE634B)；注射用環(huán)磷酰胺(Baxter Oncology GmbH，批號(hào)：0E384A)；生理鹽水(福州海王福藥制藥有限公司，批號(hào)：國(guó)藥準(zhǔn)字H35020289)；地榆生白片(成都地奧集團(tuán)天府藥業(yè)股份有限公司，批號(hào)：國(guó)藥準(zhǔn)字Z20026497)；血細(xì)胞分析用溶血?jiǎng)?天津海邁醫(yī)用科技有限公司，批號(hào)：12006132)；血細(xì)胞分析用稀釋液(天津海邁醫(yī)用科技有限公司，批號(hào)：12109021)；總多糖粗提物(含量47%)與總皂苷粗提物(含量30%)由本課題組制備。

1.3 儀器 AH-100D高壓均質(zhì)機(jī)(加拿大ATS公司)；pocH-100iV Diff全自動(dòng)血液分析儀(日本SYSMEX株式會(huì)社)；Nicomp 380ZLS激光粒度電位檢測(cè)儀(美國(guó)PSS粒度儀公司)；JJ-2組織搗碎勻漿機(jī)(常州金壇良友儀器有限公司)；H-7650透射電子顯微鏡(日本Hitachi公司)。

2 方法

2.1 總多糖的提取 稱取銀耳180 g、黃芪和黨參各450 g，浸漬30 min，加入25倍量的清水煎煮3次，每次煎煮4 h，過(guò)濾，合并濾液，濃縮至含總生藥材1 g·mL-1。濃縮液中加入4倍量的95%乙醇，靜置過(guò)夜，抽濾，將濾餅干燥后即得總多糖。

2.2 總皂苷的提取 稱取絞股藍(lán)675 g，合并“2.1”項(xiàng)下總多糖提取的藥渣，加入8倍量80%乙醇浸泡30 min，回流提取2次，每次2 h，過(guò)濾，合并兩次濾液，濃縮至含總生藥材1 g·mL-1。將濃縮液用3倍量水飽和正丁醇溶液萃取3次，合并水飽和正丁醇層，回收正丁醇，干燥即得總皂苷。

2.3 SBEP-NS的制備 稱取總多糖和總皂苷粗提物各2.5 g，加入50 mL溶有適量穩(wěn)定劑的蒸餾水溶液中，組織勻漿機(jī)1 000 r·min-1下分散3 min，得粗混懸液；粗混懸液在高壓均質(zhì)壓力下，循環(huán)均質(zhì)，得到SBEP-NS。

2.4 單因素試驗(yàn)

2.4.1 穩(wěn)定劑篩選 固定藥物與穩(wěn)定劑的比例為1∶1，穩(wěn)定劑分別為大豆卵磷脂、吐溫80、十二烷基硫酸鈉(SDS)、泊洛沙姆188，按“2.3”項(xiàng)下方法制備粗混懸液。各粗混懸液在800 bar壓力下，均質(zhì)15次，制得納米混懸劑。測(cè)定上述各納米混懸劑的粒徑與PDI，靜置后觀察其沉降與聚集現(xiàn)象。

2.4.2 穩(wěn)定劑的用量 使藥物與大豆卵磷脂的質(zhì)量比為2∶1、1∶1、1∶2，按“2.3”項(xiàng)下方法制備粗混懸液，粗混懸液于800 bar壓力下，均質(zhì)循環(huán)20次，制得SBEP-NS并測(cè)定粒徑，考察大豆卵磷脂的用量對(duì)SBEP-NS粒徑的影響。

2.4.3 均質(zhì)壓力 固定藥物與大豆卵磷脂的質(zhì)量比為1∶1，按“2.3”項(xiàng)下方法制備粗混懸液，粗混懸液分別在200、400、600、800、1 000 bar壓力下，均質(zhì)循環(huán)20次，得SBEP-NS并測(cè)定粒徑。

2.4.4 均質(zhì)次數(shù) 固定藥物與大豆卵磷脂的質(zhì)量比為1∶1，按“2.3”項(xiàng)下方法制備粗混懸液，粗混懸液在800 bar均質(zhì)壓力下，分別均質(zhì)2、4、6、8、10、12、14、16、18、20次，得SBEP-NS并測(cè)定粒徑。

2.5 正交試驗(yàn)

2.5.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以藥物與大豆卵磷脂的質(zhì)量比(A)、均質(zhì)壓力(B)、均質(zhì)次數(shù)(C)為主要影響因素，各因素水平見(jiàn)表1。根據(jù)正交試驗(yàn)表，按“2.3”項(xiàng)下方法分別制備SBEP-NS，以粒徑(X)和PDI(Y)為評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)化SBEP-NS的制備工藝。

表1 正交因素水平

2.5.2 優(yōu)化結(jié)果的驗(yàn)證 按優(yōu)選工藝平行制備3批SBEP-NS，并測(cè)定其粒徑與PDI，驗(yàn)證正交優(yōu)化結(jié)果。

2.6 正交樣品的沉降考察與納米混懸劑的表征

2.6.1 沉降的考察 取正交試驗(yàn)的9批SBEF-NPS，在室溫下放置，分別于第1、2、4個(gè)月觀察各正交樣品的沉降狀態(tài)。

2.6.2 形態(tài)觀察 取優(yōu)選工藝制備的SBEP-NS稀釋至6.25 mg·mL-1，取20 μL滴至銅網(wǎng)上，晾干，滴加4%磷鎢酸溶液染色，靜置5 min后用濾紙從銅網(wǎng)邊緣吸干多余液體，置于透射電鏡下觀察形態(tài)。

2.6.3 粒徑、多分散指數(shù)及Zeta電位測(cè)定 按優(yōu)選工藝平行制備3批SBEP-NS，分別取適量稀釋4倍后置于粒徑分析儀上，分別測(cè)定粒徑、PDI和Zeta電位。

2.7 升白藥效實(shí)驗(yàn)

2.7.1 分組造模與給藥 健康ICR小鼠60只，隨機(jī)分為空白組、模型組、地榆升白片0.12 g·kg-1陽(yáng)性對(duì)照組[19]、SBEP-NS 1、2、4 g·kg-1低中高3個(gè)劑量組，每組10只。飼養(yǎng)3 d后，除空白組外，其余各組小鼠均腹腔注射環(huán)磷酰胺(CTX)80 mg·kg-1，連續(xù)3 d，復(fù)制化療所致的白細(xì)胞減少模型[20-21]。造模完成后，各藥物組灌胃給予相應(yīng)劑量的藥物混懸液，空白及模型組給予等容積的生理鹽水，20 mL·kg-1，每天1次，連續(xù)15 d。

2.7.2 外周血白細(xì)胞(WBC)計(jì)數(shù) 造模后第7、15天，給藥30 min后，分別取各組小鼠眼眶血，全血細(xì)胞自動(dòng)分析儀上檢測(cè)白細(xì)胞數(shù)量。

2.7.3 免疫器官指數(shù) 造模后第15天，稱量小鼠體質(zhì)量(g)，脫頸處死后，取小鼠胸腺與脾臟，稱量重量(mg)并計(jì)算免疫器官指數(shù)(免疫器官指數(shù)=免疫器官質(zhì)量/小鼠體質(zhì)量)。

3 結(jié)果

3.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.1.1 穩(wěn)定劑的篩選 加入等量的穩(wěn)定劑，在相同的制備條件下，加入大豆卵磷脂制得的SBEP-NS粒徑最小且穩(wěn)定，結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果表明，大豆卵磷脂最適合作為穩(wěn)定劑。

表2 穩(wěn)定劑的篩選

3.1.2 穩(wěn)定劑用量的篩選 在同一條件下，由圖1可知，隨著大豆卵磷脂用量的增加，SBEP-NS粒徑逐漸減小，當(dāng)藥物與大豆卵磷脂質(zhì)量比為1∶2時(shí)，粒徑最小。

圖1 穩(wěn)定劑比例對(duì)粒徑的影響

3.1.3 均質(zhì)壓力對(duì)粒徑的影響 由圖2可知，隨著壓力的增加，粒徑逐漸減小，當(dāng)均質(zhì)壓力為800 bar時(shí)，粒徑最小。故選擇700、800、900 bar作為正交試驗(yàn)因素水平。

圖2 均質(zhì)壓力對(duì)粒徑的影響

3.1.4 均質(zhì)次數(shù)對(duì)粒徑的影響 在相同的制備條件下，考察不同均質(zhì)壓力對(duì)SBEP-NS粒徑的影響，由圖3可知，均質(zhì)14次時(shí)，SBEP-NS的粒徑最小。

圖3 均質(zhì)次數(shù)對(duì)粒徑的影響

3.2 正交試驗(yàn)與驗(yàn)證 按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行SBEP-NS的制備工藝優(yōu)化，由表3～4可知，A因素(藥物與大豆卵磷脂的質(zhì)量比)、B因素(均質(zhì)壓力)、C因素(均質(zhì)次數(shù))對(duì)SBEP-NS的粒徑影響由大到小為C>A>B，選取的最佳工藝為A2B2C2，即藥物與大豆卵磷脂的質(zhì)量比為1∶1.50，在800 bar壓力下，均質(zhì)14次。正交優(yōu)選工藝驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)表5，結(jié)果表明：優(yōu)選工藝制得的SBEP-NS粒徑小且分布均勻，由此可判斷，優(yōu)選的工藝可行、穩(wěn)定。

表3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

表4 方差分析

表5 SBEP-NS制備工藝正交驗(yàn)證結(jié)果

3.3 正交樣品的沉降考察與納米混懸劑的表征

3.3.1 沉降考察 由圖4所示，放置4個(gè)月后，第1號(hào)至第5號(hào)樣品出現(xiàn)明顯粒子沉降和霉變現(xiàn)象，而第6號(hào)至第9號(hào)樣品仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，上述最佳工藝制得的樣品也位于其間，進(jìn)一步證明了正交最佳劑型工藝確定的準(zhǔn)確性。

圖4 正交樣品的沉降觀察 注：從左往右依次是第1、2、4月

3.3.2 形態(tài)觀察 由圖5可知，SBEP-NS的粒子間無(wú)黏連現(xiàn)象，多為球形或類(lèi)球形囊泡狀結(jié)構(gòu)，可能與穩(wěn)定劑大豆卵磷脂的雙親性結(jié)構(gòu)有關(guān)。

圖5 SBEP-NS透射電鏡圖

3.3.3 粒徑、多分散指數(shù)及Zeta電位測(cè)定 SBEP-NS的平均粒徑為(141.4±2.46)nm，PDI為0.025±0.002，Zeta電位為(-31.47±0.26)mV。SBEP-NS粒徑較小，分散均勻(見(jiàn)圖6)。Zeta電位均小于-30 mV，說(shuō)明體系處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖6 SBEF-NPS的粒徑分布圖

3.4 升白藥效實(shí)驗(yàn) 由表6可知，第7天測(cè)得的高劑量組白細(xì)胞水平顯著高于模型組、陽(yáng)性藥組與其他劑量組；第15天時(shí)，SBEP-NS各劑量組的白細(xì)胞水平高于模型組與陽(yáng)性藥組，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，效果優(yōu)于地榆升白片。SBEP-NS高劑量組的胸腺指數(shù)顯著高于模型組與陽(yáng)性藥組；SBEP-NS各劑量的脾臟指數(shù)均大于模型組，高劑量組與空白組、陽(yáng)性藥組組間無(wú)顯著性差異，說(shuō)明SBEP-NS對(duì)環(huán)磷酰胺所致的胸腺、脾臟萎縮有良好的恢復(fù)作用，效果與地榆升白片相當(dāng)，結(jié)果見(jiàn)圖7～8、表6。

圖7 小鼠外周血白細(xì)胞數(shù)

圖8 小鼠免疫器官指數(shù)

表6 SBEP-NS對(duì)小鼠外周血白細(xì)胞和免疫器官指數(shù)的影響

4 討論

本實(shí)驗(yàn)以參白方中的總多糖和總皂苷為研究對(duì)象，由于多糖分子量較大，皂苷的水溶性差，故將其制成納米混懸劑以提高生物利用度。本實(shí)驗(yàn)采用高壓均質(zhì)法制備納米混懸劑，相較于沉淀法，可以減少有機(jī)試劑的使用，提高安全性。前期試驗(yàn)，對(duì)泊洛沙姆188、SDS、大豆卵磷脂和吐溫80等不同類(lèi)型的穩(wěn)定劑進(jìn)行了考察，綜合考慮粒徑、PDI與沉降現(xiàn)象等多個(gè)指標(biāo)，最終確定以大豆卵磷脂為穩(wěn)定劑。大豆卵磷脂通過(guò)吸附在藥物粒子表面，提供電荷斥力，防止藥物粒子的聚集，以維持SBEP-NS的穩(wěn)定性。通過(guò)正交試驗(yàn)結(jié)果可知，均質(zhì)壓力對(duì)粒徑的影響最大，重復(fù)驗(yàn)優(yōu)選工藝，制得的SBEP-NS粒徑小于正交試驗(yàn)所得納米混懸劑的最小粒徑，說(shuō)明優(yōu)選工藝穩(wěn)定可行。根據(jù)透射電鏡圖可知，SBEP-NS為囊泡狀，可能因?yàn)榇蠖孤蚜字且环N兩親性結(jié)構(gòu)，它可能與皂苷和多糖類(lèi)成分形成復(fù)合物或?qū)⑵浒瑥亩軌驇椭岣咚幬锏哪c吸收程度和生物利用度。另外，最佳劑型工藝制得的納米混懸劑處于未發(fā)現(xiàn)明顯沉降的樣品6號(hào)至9號(hào)之間，說(shuō)明中藥總多糖和絞股藍(lán)總皂苷等有效部位與大豆卵磷脂的混合有助于納米混懸劑的穩(wěn)定，加上升白藥效的良好結(jié)果，證明了參白有效部位納米混懸劑劑型優(yōu)化工藝確定的可靠性。至于樣品6號(hào)至9號(hào)顯示無(wú)霉變的機(jī)制，可能與大豆卵磷脂的用量較大以及和有效部位藥物形成膠束的充分度有關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步的研究。

從藥效實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，環(huán)磷酰胺會(huì)導(dǎo)致小鼠白細(xì)胞水平顯著降低，而SBEP-NS對(duì)白細(xì)胞減少有一定的恢復(fù)作用，在給藥15 d后，小鼠白細(xì)胞水平已經(jīng)恢復(fù)，且超過(guò)正常水平，這可能與小鼠出現(xiàn)免疫亢進(jìn)現(xiàn)象有關(guān)[19]。環(huán)磷酰胺作為廣譜的抗腫瘤藥物，不具有特異性，也會(huì)殺傷正常細(xì)胞，可導(dǎo)致免疫器官的萎縮，故以免疫器官指數(shù)作為輔助參考指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，環(huán)磷酰胺對(duì)胸腺和脾臟有明顯的抑制作用，給藥15 d后，小鼠的胸腺指數(shù)仍然保持在較低的水平，而脾臟指數(shù)已經(jīng)有大幅度的恢復(fù)，這就說(shuō)明SBEP-NS對(duì)胸腺和脾臟抑制有恢復(fù)作用，但是在短期內(nèi)無(wú)法解除環(huán)磷酰胺對(duì)小鼠胸腺的抑制影響。通過(guò)比較分析，高劑量組與地榆生白片在升高白細(xì)胞的作用上療效相當(dāng)，在恢復(fù)免疫器官指數(shù)作用上，高劑量組優(yōu)于地榆生白片。綜上，通過(guò)高壓均質(zhì)法制得的SBEP-NS粒徑較小，分布均勻，且能維持穩(wěn)定，對(duì)環(huán)磷酰胺所致的白細(xì)胞減少癥具有良好的恢復(fù)作用。