槲皮素在介孔分子篩孔道中的組裝與緩釋研究

李 華，高天宇，盧 婧，吳 輝，王文蜀

中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京100081

槲皮素在介孔分子篩孔道中的組裝與緩釋研究

李 華*，高天宇，盧 婧，吳 輝，王文蜀

中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京100081

采用后組裝法將非水溶性的治療冠心病藥物槲皮素組裝進(jìn)入MCM-41介孔分子篩的孔道中，藥物組裝率達(dá)37%［m(藥物)/m(藥物總量)］，用XRD，掃描電鏡和IR對(duì)藥物組裝體進(jìn)行了表征;通過(guò)測(cè)定組裝體在體外模擬人工小腸液中的溶出速率，表明制得了槲皮素/MCM-41緩釋體系。

MCM-41;槲皮素;組裝;緩釋

2001年，西班牙Vallet-Regi M等率先報(bào)道了以分子篩作藥物緩釋載體的研究［1］，不久，有幾個(gè)研究小組相繼報(bào)道了以分子篩作為藥物載體、基因轉(zhuǎn)換器、藥物緩釋器［2］等方面的研究成果。本研究中所用介孔分子篩為MCM-41，其機(jī)械性能穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性較高，無(wú)藥理活性和毒性，可用于食品行業(yè)，并且具備作為藥物載體的基本條件，但尚未見(jiàn)到將MCM-41分子篩與天然產(chǎn)物槲皮素進(jìn)行組裝的研究。槲皮素(Fig.1)是臨床上具有較高療效的治療出血性疾病、循環(huán)障礙、動(dòng)脈粥樣硬化等的天然藥物，而常規(guī)的加壓機(jī)械混合通常難以使藥物均勻分散在載體基質(zhì)上，直接影響到樣品的溶出速率。MCM-41分子篩具有高比表面積(800～1000 m2/g)和大吸附容量(0.7 mL/g)，表面的硅羥基作為活性位點(diǎn)，可與有機(jī)客體分子結(jié)合，使其均勻分散在介孔分子的孔道內(nèi)，從而克服傳統(tǒng)方法的弊端。本研究中將槲皮素組裝進(jìn)MCM-41孔道中，應(yīng)用多種方法對(duì)組裝體進(jìn)行表征，并研究組裝體在體外人工模擬腸液中的溶出速率。結(jié)果表明，我們得到了槲皮素/ MCM-41緩釋體系，開(kāi)辟了介孔分子篩作為非水溶性藥物緩釋載體的新應(yīng)用，延長(zhǎng)了藥物作用時(shí)間，一定程度上解決了槲皮素在人體內(nèi)吸收困難的問(wèn)題，從而達(dá)到更好的治療效果。

圖1 槲皮素結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of quercetin

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

十六烷基三甲基溴化銨(CTAB分析純，上海惠世生化試劑有限公司)，水玻璃(SiO2:253.8 g L-1，Na2O:77.8 g L-1，d=1.33 g·mL-1，湖南長(zhǎng)嶺催化劑廠)，硫酸(H2SO4，化學(xué)純，北京化工廠)，無(wú)水乙醇(分析純，北京化工廠)，氫氧化鈉(分析純，北京化工廠)，槲皮素(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

F-4500型紅外光譜儀，V-550型紫外分光光度計(jì)，Siemens D5005型X-射線衍射儀，Cu-Kα(λ= 0.15418 nm)，管電壓40 kV，管電流30 mA，掃描速度0.3°/min。

1.2 MCM-41的合成［3］

將2.4 g十六烷基三甲基溴化銨加入20 mL H2O中，溫?zé)崾蛊淙芙猓跀嚢枨闆r下慢慢加入4 g水玻璃，攪拌均勻后再滴加10%硫酸使反應(yīng)體系pH=10，繼續(xù)攪拌30 min，然后將該凝膠放入反應(yīng)釜中，于100℃恒溫靜止晶化3 d。將所得產(chǎn)物洗滌、抽濾、自然干燥。采用煅燒法，將合成所得MCM-41在馬弗爐中煅燒，升溫至550℃(每10 min升溫15℃)，并在550℃下保持5 h，自然冷卻至室溫。

1.3 槲皮素在MCM-41中的組裝

1.3.1 槲皮素乙醇溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

以乙醇為溶劑，配制槲皮素標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度分別為5.94，11.88，15.83，23.76，30.08 μg/mL。以無(wú)水乙醇為參比，紫外掃描范圍100～300 nm，在258.0 nm處有最大吸收。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程:Abs=0.0697*Conc，線性范圍為5.94～30.08 μg/mL。

1.3.2 最大載藥量濃度的確定

將0.1 g MCM-41分別置于濃度為11.88、15.83、19.00、24.06、30.08 μg/mL的10 mL槲皮素乙醇溶液中，磁力攪拌4 h，過(guò)濾，測(cè)濾液體積，取適量濾液用紫外法測(cè)定藥物的殘留量，用差減法計(jì)算出組裝體中槲皮素的含量。

1.3.3 最大載藥量時(shí)間的確定

將0.1 g MCM-41分別置于10 mL 15.83 μg/ mL的槲皮素乙醇溶液中，攪拌1、2、3、4、5 h，過(guò)濾，測(cè)濾液體積，取適量濾液用紫外法測(cè)定藥物的殘留量，用差減法計(jì)算出組裝體中槲皮素的含量。

1.4 組裝體中槲皮素溶速率的確定

1.4.1 槲皮素模擬腸液溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定

用NaOH、無(wú)水乙醇及蒸餾水配制pH為7.8的模擬腸液(加入乙醇的量為模擬腸液總量的4%(V∶V))，稱量槲皮素藥品0.03 g，以模擬腸液為溶劑，計(jì)算并配制一組濃度分別為9，14，19，24，29 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，紫外掃描范圍100～300 nm，在波長(zhǎng)為206.0 nm處有最大吸收，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程A=0.118 +0.0198*C，r=0.9927，線性范圍9～29 μg/mL。

1.4.2 溶出率的確定

將0.1 g槲皮素/MCM-41組裝體用3 MPa壓片，于室溫下放入模擬腸液進(jìn)行緩釋，定時(shí)吸取釋放液，每次吸取釋放液后及時(shí)補(bǔ)充等量的模擬人工腸液，測(cè)定紫外光譜。

2 結(jié)果與討論

2.1 X射線粉末衍射(XRD)

將已合成的MCM-41樣品進(jìn)行XRD表征，得到如Fig.2的MCM-41 XRD衍射譜圖，可以觀察到明顯的(100)，(110)和(200)衍射峰，說(shuō)明其結(jié)構(gòu)有序性很高，具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)。

圖2 MCM-41樣本XRD掃描圖Fig.2 XRD pattern of MCM-41

2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)

Fig.3a和Fig.3b分別是煅燒去除模板劑的介孔分子篩MCM-41和組裝藥物分子后的MCM-41的掃描電鏡照片?？梢杂^察到所合成的MCM-41為球形形貌，其粒徑大約分布在200～300 nm范圍內(nèi)。從圖3b中我們可以看出MCM-41組裝藥物分子后的樣品仍然保持良好的形貌。這是由于MCM-41具有良好的水熱穩(wěn)定性，在經(jīng)過(guò)加熱、回流、攪拌后仍能保持形貌的完整。

2.3 藥物分子組裝量的測(cè)定

Fig.4是槲皮素乙醇溶液濃度與組裝量的關(guān)系曲線。當(dāng)MCM-41的質(zhì)量為0.1 g時(shí)，在一定范圍內(nèi)，槲皮素的組裝量隨著槲皮素乙醇溶液藥物總量(溶液體積相同)的增大而增加，當(dāng)槲皮素乙醇溶液中藥物總量達(dá)到150.68 μg(此時(shí)濃度為23.76 μg/ mL)時(shí)，槲皮素的組裝量基本保持不變。因此，23.76 μg/mL為最佳組裝濃度。

如Fig.5所示，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，槲皮素的組裝量隨時(shí)間的增加而增加，在3 h左右組裝量達(dá)到最大，基本保持不變。因此，3 h為最佳組裝時(shí)間。

用0.1031 gMCM-41和5 mL濃度為23.76 μg/ mL的槲皮素乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液磁力攪拌3 h，組裝后過(guò)濾，用液體紫外法測(cè)得濾液的吸光度A=0.5430，將其帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，并用差減法求得組裝進(jìn)MCM-41的槲皮素質(zhì)量為 44.016 μg，組裝率為37%。將MCM-41與槲皮素組裝起來(lái)，利用載體的包蔽作用，延緩藥物被氧化，增加藥物穩(wěn)定性，同時(shí)使藥物得以緩慢釋放。

2.4 紅外表征

組裝體系(Fig.6a)及槲皮素藥物分子(Fig.6b)紅外光譜譜圖對(duì)比［4］。槲皮素的羥基、羰基和C-OC鍵的伸縮振動(dòng)峰分別出現(xiàn)在3291.07、1612.62 cm-1和1094.20 cm-1處，在載藥后的組裝體系中，三個(gè)峰值均有體現(xiàn)，其中羥基的峰位發(fā)生藍(lán)移，這一藍(lán)移現(xiàn)象是由于藥物分子的羥基和介孔分子篩孔壁的硅羥基間發(fā)生氫鍵作用的結(jié)果［5］。以上的紅外光譜分析說(shuō)明藥物分子已經(jīng)負(fù)載到介孔分子篩上。

圖6 槲皮素/MCM-41組裝體系(a)和槲皮素藥物分子(b)Fig.6 IR of the quercetin-MCM-41(a)and quercetin(b)

2.5 槲皮素的組裝與緩釋

Fig.7為槲皮素藥物分子溶出率隨時(shí)間的變化曲線。在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，組裝體的溶出率隨時(shí)間的增加而增加，到達(dá)一定時(shí)間后保持不變，說(shuō)明緩釋趨近完畢。

圖7 槲皮素藥物分子溶出率隨時(shí)間變化Fig.7 Release ratio of quercetin

緩釋初期由于組裝體中槲皮素濃度比外界大，緩釋速度快，溶出率隨時(shí)間逐漸增大;隨組裝體中槲皮素濃度和外界濃度差逐漸減小，緩釋速度減小，溶出率基本穩(wěn)定，緩釋完畢。

槲皮素不溶于水，不易于吸收，阻礙了其藥理作用的發(fā)揮。而在模擬腸液堿性溶液中，槲皮素/ MCM-41組裝體釋放速度緩慢，釋放體系在2 h總共只有27.35%的藥物釋放出，在9 h內(nèi)可以釋放出87.256%的藥物，12 h后基本不再釋放。溶出速率減慢，可以有效減少服藥的次數(shù)，降低副作用，促進(jìn)藥物的充分吸收，提高藥物利用率。

致謝:感謝中央民族大學(xué)111創(chuàng)新引智計(jì)劃和985工程的資助;感謝周珊珊、惠岑懌、張琳霞老師和藍(lán)曉聰同學(xué)為本論文的儀器表征及合成方面提供的重要幫助。

1 Vallet-Regi M，Ramila A，DelReal RP，et al.A new property of MCM-41:Drug delivery system.Chem Mater，2001，13: 308-311.

2 Cheng YL，Brian Trewyn G，Dusan M，et al.A mesoporous silica nanosphere-based carrier system with chemically removable CdS nanoparticle caps for stimuli-responsive controlled release of neurotransmitters and drug molecules.Chem Soc，2003，125:4451-4459.

3Qu FY(曲鳳玉)，Zhu GS(朱廣山)，Huang SY(黃世英). The research of the new system about water-soluble drug Captopril/Si-MCM-41 containing and releasing.Chem J Chin Univ(高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào))，2004，3(12):25-27.

4 Wang YF(王艷芳)，Wang XH(王新華)，Zhu YT(朱宇同).Progress in pharmacological studies on quercetin natural products’research and development.Nat Prod Res Dev(天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā))，2003，15:12-15.

5 Qu FY(曲鳳玉).The study of drug molecules in mesoporous moculecular sieve in the assembly，self-assembly and slow/controlled release.Changchun:Ji Lin University(吉林大學(xué))，PhD.2006.

Assembling and Sustained-release of Quercetin Encapsulated in Mesoporous Molecular Sieve

LI Hua*，GAO Tian-yu，LU Jing，WU Hui，WANG Wen-shu
Life and Environment Science College，Minzu University of China，beijing 100081，China

Using ethanol solution method to assemble non-water-soluble drug for coronary heart disease quercetin into the pores of MCM-41，drug-assembling rate reached 37%［m(drug)/m(total drug)］.The characterization of quercetin-MCM-41 was analyzed by XRD，SEM and IR techniques，and the release rate of the assemblies was measured in the artificial intestinal fluid.The results indicated that quercetin/MCM-41 sustained-release system was established.

MCM-41;quercetin;assembing;sustained-release

1001-6880(2011)05-0909-04

2010-04-30 接受日期:2010-11-09

中央民族大學(xué)高等學(xué)校111學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃(B08044);中央民族大學(xué)985工程(CUN985-03-03)

*通訊作者 E-mail:lihuamuc@gmail.com

O614

A