新型籮日磷脂／非離子表面活性劑混合膠束的制備研究

梅方義，曹 棟

(江南大學(xué)食品學(xué)院食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江蘇無錫 214122)

新型籮日磷脂／非離子表面活性劑混合膠束的制備研究

梅方義，曹 棟*

(江南大學(xué)食品學(xué)院食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江蘇無錫 214122)

目的:研制一種新型卵磷脂/非離子表面活性劑的混合膠束體系。方法:采用直接分散法，選取了三大類的非離子表面活性劑(吐溫系列，聚甘油脂肪酸單酯系列以及蔗糖單脂肪酸酯系列)對卵磷脂進(jìn)行增溶比較，并進(jìn)行復(fù)配研究，以透光率、粒徑大小及粒度分布作為體系的評價指標(biāo)。結(jié)果:表面活性劑的脂肪酸鏈長越短對卵磷脂增溶越顯著，十聚甘油單月桂酸酯(L－7D)對卵磷脂(PC)的增溶效果好，以L－7D制備的卵磷脂混合膠束的平均粒徑為10～15nm，PDI值在0.1～0.3之間，表現(xiàn)出良好的粒徑均一性。結(jié)論:十聚甘油單月桂酸酯對卵磷脂的增溶效果顯著，形成的混合膠束體系透光率高，粒徑小且粒徑分布集中，可嘗試作為非腸道給藥的新型載體。

卵磷脂，混合膠束，粒徑，透光率

在目前藥物劑型的研究中，膠束系統(tǒng)是熱點之一，而其中通過表面活性劑復(fù)配形成的混合膠束(MM)可以提高難溶性藥物的溶解性，這一特點使得混合膠束成為藥物劑型研究的主要方向之一［1］。卵磷脂(PC)是一種兩性表面活性劑，是生物細(xì)胞膜的重要組成部分，其增溶乳化能力較強(qiáng)［2］;具有無毒性和極佳的生理相容性，因而卵磷脂混合膠束體系已經(jīng)成為目前研究的熱點，其中膽鹽/卵磷脂混合膠束已經(jīng)得到了系統(tǒng)而廣泛的研究［3－11］，混合膠束的制備以及聚集構(gòu)象的眾多理論模型中，Mazer提出的卵磷脂/膽鹽形成的混合盤形(the mixed disk model)構(gòu)象得到了廣泛認(rèn)可。而卵磷脂混合膠束的形成過程實質(zhì)上是囊泡向膠束轉(zhuǎn)變的過程，Lichtenberg提出的“three stage model”成功地解釋了這一過程的轉(zhuǎn)變途徑和機(jī)理［12－15］。與離子表面活性劑相比，非離子表面活性劑具有穩(wěn)定性高、不易受強(qiáng)電解質(zhì)、酸堿的影響、毒性和溶血作用較少、能與大多數(shù)藥物配伍等優(yōu)點，然而在當(dāng)前卵磷脂混合膠束的研究中，對于非離子表面活性劑的研究仍然較少，且混合膠束的制備通常采用薄膜蒸發(fā)法［4－11］，這種方法成本較高，制備時采用甲醇、三氯甲烷等有機(jī)溶劑，易造成危害。本文采用了直接分散法制備混合膠束，避免使用有機(jī)溶劑，并選取了三類非表面活性劑(吐溫系列，聚甘油脂肪酸單酯系列以及蔗糖單脂肪酸酯系列)對卵磷脂進(jìn)行增溶比較，首次采用了兩種表面活性劑的復(fù)配與卵磷脂形成混合膠束，并以透光率和粒徑作為體系的評價指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)研究，為藥物新載體的開發(fā)提供科學(xué)的實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

吐溫－20(Tween 20)、吐溫－80(Tween 80)、無水乙醇、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉 均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;十聚甘油單月桂酸酯(L－7D)、十聚甘油單肉豆蔻酸酯(M－10D)、十聚甘油單硬脂酸酯(SWA－10D)、蔗糖月桂酸酯(SL)、蔗糖棕櫚酸酯(P－1670)、蔗糖硬脂酸酯(SS) 均為化學(xué)純，三菱化學(xué)食品株式會社;PEG－40氫化蓖麻油

純度＞90%，上海厚誠精細(xì)化工有限公司;泊洛沙姆188(poloxamer 188) 化學(xué)純，德國BASF公司;注射級大豆卵磷脂(PC) 卵磷脂含量＞90%，江蘇曼氏生物科技有限公司;二次蒸餾水。

Mettler AL－204分析天平 Mettler－Toledo上海有限公司;CS501超級恒溫水浴鍋 上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司;UV－2102 PCS紫外可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司;SHB－III循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司;78 HW－1型恒溫磁力攪拌器 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司;酶反應(yīng)器、微孔膜過濾器 無錫市湖景玻璃儀器廠;Nano－Zs90粒徑分析儀 英國Malvern公司;0.22μm微孔膜 上海興亞凈化材料廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 卵磷脂混合膠束的制備 采用直接分散的方法制備卵磷脂混合膠束［18］。精密稱取不同質(zhì)量的卵磷脂和表面活性劑直接分散在0.067mol/L pH 7.4的磷酸鹽緩沖液中，先進(jìn)行手動預(yù)分散至均勻的乳化液，然后轉(zhuǎn)移至酶反應(yīng)器中，加入攪拌轉(zhuǎn)子，充氮，密封。置于磁力攪拌器上，在60℃溫度下攪拌3h，調(diào)整溫度至37℃ 繼續(xù)攪拌24h，得到澄清的膠束溶液。

1.2.2 卵磷脂與一種表面活性劑形成混合膠束的研究 當(dāng)卵磷脂濃度為10mg/mL，加入的單一表面活性劑濃度分別為10、20、30、40、50mg/mL時，考察表面活性劑種類和表面活性劑濃度對透光率和粒徑的影響，本部分的單一表面活性劑的實驗主要包括三個系列的表面活性劑(吐溫系列，聚甘油脂肪酸單酯系列以及蔗糖單脂肪酸酯系列)與磷脂形成混合膠束的研究。

1.2.3 卵磷脂與兩種表面活性劑形成混合膠束的研究 通過上述卵磷脂與單一表面活性劑形成混合膠束的研究，可以得到幾種對卵磷脂具有較強(qiáng)增溶能力的表面活性劑，然后選取他們中的任意兩種表面活性劑進(jìn)行復(fù)配后再與卵磷脂作用。當(dāng)卵磷脂濃度為10mg/mL，表面活性劑A∶表面活性劑B=1∶1，(A +B)總濃度為30mg/mL時，考察復(fù)配所使用的表面活性劑的種類對混合膠束透光率和粒徑的影響。

1.2.4 卵磷脂混合膠束透光率的測定 利用UV－2102紫外可見分光光度計測定所制得的卵磷脂混合膠束溶液在660nm波長下測量混合膠束體系的透光率，測量前，樣品在室溫下平衡24h，所有樣品做三次平行實驗，數(shù)據(jù)取自至少兩組獨立樣品的平均值。

1.2.5 卵磷脂混合膠束粒徑的測定 本實驗采用動態(tài)光散射法(DLS)測定混合膠束的粒徑，散射角為90°，(25±0.1)℃時平衡5 min，所有樣品做三次平行實驗，數(shù)據(jù)取自至少兩組獨立樣品的平均值。為了保證數(shù)據(jù)的真實性，混合膠束溶液在分析前不經(jīng)過稀釋和過濾處理。只有在樣品濃度過高(大于50mg/mL)時用0.45μm微孔膜過濾。由于體系的粘度對粒徑和粒度分布產(chǎn)生較顯著的影響，每個樣品先進(jìn)行粘度測定。實驗記錄混合膠束的平均粒徑和PDI值。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面活性劑種類及濃度對混合膠束的透光率的影響

通過測定混合膠束溶液的透光率能夠很好地反映出表面活性劑對卵磷脂的增溶能力［18］。卵磷脂本身的水溶性不是很好，但是在其他親水性較強(qiáng)的表面活性劑的作用下可以提高其水溶性，透光率能夠體現(xiàn)卵磷脂的溶解和分散情況。

本文選擇的表面活性劑主要是水溶性較好、HLB大于或等于15的非離子表面活性劑，可以使混合膠束溶液澄清透明。三類非離子表面活性劑對卵磷脂混合膠束透光率的影響見圖1，從圖1中可以看出Tween 20、Tween 80、L－7D、SL對卵磷脂都有較強(qiáng)的增溶能力，對卵磷脂的增溶能力從強(qiáng)到弱依次為Tween 20＞L－7D＞Tween 80＞SL，而SWA－10D、SS、P－1670對卵磷脂的增溶能力很差，主要表現(xiàn)在溶液渾濁，透光率低，并且?guī)в猩倭砍恋怼?/p>

圖1 不同表面活性劑濃度對透光率的影響Fig.1 The influence of different surfactants to solution light transmittance

Tween 20、Tween 80具有相同的親水性的頭部，不同的是疏水性脂肪鏈的鏈長，前者是12個碳，后者是18個碳;L－7D、M－7D、SWA－10D也具有相同的親水性的頭部，但所含脂肪酸碳?xì)滏溡来螢镃－12、C－14、C－18;蔗糖酯類的幾種表面活性劑的碳鏈依次為C－12、C－16、C－18。從圖1我們可以得到隨著脂肪酸碳鏈的增長，表面活性劑對卵磷脂的增溶能力降低。

此外用泊洛沙姆188和PEG－40氫化蓖麻油進(jìn)行了上述實驗，結(jié)果表明泊洛沙姆188和PEG－40對卵磷脂的增溶較差，沉淀物較多。產(chǎn)生這種結(jié)果是由于泊洛沙姆188是嵌段共聚物，不具備親水性的頭部和疏水性的尾部結(jié)構(gòu)，不能與卵磷脂形成混合膠束。PEG－4O由于親水性的頭部過大，不能嵌入到卵磷脂之中。

表1 不同配方下混合膠束的粒徑Table 1 Particle size of mixed micelle under different condition

2.2 兩種表面活性劑的復(fù)配對卵磷脂混合膠束的影響

選擇上述對卵磷脂增溶作用相對較好的幾種表面活性劑(Tween 20、Tween 80、L－7D、M－7D、SL)進(jìn)行兩兩復(fù)配，卵磷脂濃度為10mg/mL，表面活性劑A∶B=1∶1，(A+B)總濃度為30mg/mL時，比較幾種復(fù)配作用的效果，并與之前單一表面活性劑同濃度下進(jìn)行比較，結(jié)果如圖2所示。從圖2中可以看到由Tween20參與復(fù)配所形成的混合膠束的透光率較好，但相對于單獨的Tween20與卵磷脂形成的溶液的透光率要差一些;Tween20和L－7D復(fù)配雖然透光率很高，但依然比單獨使用Tween20與卵磷脂形成的溶液的透光率要差。

圖2 表面活性劑的復(fù)配對透光率的影響Fig.2 The influence of the formulation of surfactants to solution light transmittance

只有在Tween 80+SL和Tween 80+M－7D的復(fù)配中才表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，也即是復(fù)配作用比單獨作用形成的溶液透光率高，對卵磷脂增溶效果顯著。

2.3 不同配方下卵磷脂混合膠束的粒徑

動態(tài)光散射法(DLS)是用來測定膠束、混合膠束以及囊泡－膠束混合物的流體力學(xué)粒徑和粒度分布的常用方法。平均粒徑及多分散度(PDI值)是考察混合膠束體系的穩(wěn)定性及粒徑均一性的重要參數(shù)。為了進(jìn)一步確定哪種表面活性劑與卵磷脂形成的混合膠束粒徑最小，效果最優(yōu)，對上述透光率較高的單一表面活性劑及復(fù)配表面活性劑與卵磷脂形成的混合膠束溶液進(jìn)行粒徑分析，結(jié)果如表1所示。

從粒徑測定的結(jié)果可以看到，所有配方中混合膠束的粒徑都在60nm以下，符合膠束的性質(zhì)要求。PDI值大部分在0.1～0.3之間，表現(xiàn)出良好的粒徑均一性。據(jù)研究報道，膠束粒徑越小膠束體系越穩(wěn)定，作為藥物載體能更好地被人體吸收。

從表1可知，當(dāng)卵磷脂濃度在10mg/mL時，隨著表面活性劑濃度的增加，粒徑有逐漸減小的趨勢;相同條件下粒徑大小比較:Tween 20＜L－7D＜Tween 80＜表面活性劑的復(fù)配。而且，我們還可以看出兩種表面活性劑的復(fù)配，使得體系的粒徑相比較單一表面活性劑所得的有所增加，PDI值相比增大，也即是體系的粒徑均一性變差。

考慮到Tween 20相對其他表面活性劑毒性較大，對卵磷脂的溶解性太強(qiáng)，容易使得細(xì)胞膜破裂［17］，Tween 80在Tween系列中安全性最高，是一種常見的藥用輔料，與卵磷脂形成的混合膠束，國內(nèi)外已有廣泛研究，可以考慮用L－7D與卵磷脂形成混合膠束作為新型藥物載體。

L－7D對卵磷脂的增溶效果顯著，形成的混合膠束的粒徑較小，當(dāng)質(zhì)量比PC∶L－7D=1∶3時，平均粒徑為10.25nm，PDI值為0.284，如圖3所示。

圖3 PC∶L－7D=1∶3，PC濃度為10mg/mL時粒徑分布圖Fig.3 PC∶L－7D=1∶3，Volume weight diameter of the mixed micelle system at pc concentration of 10mg/mL

3 結(jié)論

實驗最初選取了水溶性較好、HLB值較高的三類非離子表面活性劑與卵磷脂進(jìn)行混合膠束的制備，通過測定溶液的透光率和粒徑篩選合適的表面活性劑，結(jié)果表明疏水性脂肪鏈鏈長越短的表面活性劑對磷脂的增溶效果越強(qiáng)，其中L－7D對卵磷脂增溶效果較好，與卵磷脂形成的混合膠束平均粒徑為10～15nm，PDI值在0.1～0.3之間，表現(xiàn)出良好的粒徑均一性;然后對幾種表面活性劑進(jìn)行兩兩復(fù)配，考察對卵磷脂的增溶效果，結(jié)果表明復(fù)配效果不如單一表面活性劑的作用顯著。本文最終采用L－7D制備新型混合膠束，其透光率高，穩(wěn)定性好，粒徑小且分布集中，具有作為新型藥物載體的可能，有待于進(jìn)一步進(jìn)行載藥實驗。

［1］ Cortesi R，Nastruzzi C.Liposomes，micelles and microemulsions as new delivery systems for cytotoxic alkaloids［J］.Pharm Sci Technol Today，1999，2(7):288－298.

［2］SU DS，WANG SL.Physical pharmacy［M］.Beijing:Beijing Chemical Industry Press，2004:190.

［3］曹棟，裘愛泳，王興國.磷脂結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能及研究現(xiàn)狀(1)［J］.糧食與油脂，2004，3(5):3－6.

［4］Hayat A O，Suganthi R，Hee－Byung Chai，et al.A mixed micellar formulation suitable for the parenteral adminstration of taxol［J］.Pharm Res，1994，11(2):206－210.

［5］Mattla M A K，Suistomaa M.Intravenous premedication with diazepam:a comparison between two vehicles［J］.Anaesthesia，1984，39(2):879－882.

［6］Hammad M A，müller B W.Solubility and stability of lorazepam in bile salt/soya phosphatidylcholine－mixed micelles

［J］.Drug Devind Pharm，1999，25(4):409.

［7］Helenius，Simons.Solubilization of membranes by detergents［J］.Biochim Biophys Acta，Rev Biomembr，1975，415:69－79.

［8］Hammad，müller.Solubility and stability of tetrazepam in mixed micelles［J］.Eur J Pharm SCI，1998，10(7):49－55.

［9］Hammad，müller.Increasing drug solubility by means of bile salt－phosphatidylcholine－based mixed micelles［J］.Eur J Pharm Biopharm，1998，46(10):361－367.

［10］Muetal，Elbayoumi，Torchilin.Mixed micelles made of poly (ethylene glycol)－phosphatidylethanolamine conjugate and d－［alpha］－tocopheryl polyethylene glycol 1000 succinate as pharmaceutical nanocarriers for camptothecin［J］.Int J Pharm，2005，306:142－149.

［11］Mayer L D，Tai，Bally M B.Influence of vesicle size，lipid composition，and drug－to－lipid ratio on the biological activity of liposomal doxorubicin in mice Cancer［J］.Res，1989，49:5922－5930.

［12］Shankland W.The equilibrium and structure of lecithincholate mixed micelles［J］.Chem Phys Lipids，1970(4):109－130.

［13］Israelachvili J N，Mitchell D J，Ninham B W.Theory of selfassembly of lipid bilayers and vesicles［J］.Biochim Biophys Acta，Biomembr，1977，470:185－201.

［14］Mazer N A，Benedek G B，Carey M C.Quasielastic lightscattering studies of aqueos biliary lipid systems.Mixed micelle formation in bile salt－lecithin solutions［J］.Biochemistry，1980 (19):601－615.

［15］Lichtenberg D，Robson R J，Dennis E A.Solubilization of phospholipids by detergents structural and kinetic aspects［J］. Biochim Biophys Acta，Biomembr，1983，737:285－304.

［16］Inoue T，Motoyama R.Molecular Aggregates Formed in AqueousMixturesofPOE Type Nonionic Surfactantsand Phosphatidylcholines［J］.Colloids and Interface Science，1994，164:318－324.

［17］Lim W H，Lawrence M J.Influence of surfactant and lipid chain length on the solubilisation of phosphatidylcholine vesicles by micelles comprised of polyoxyethylene sorbitan monoesters［J］.Colloids and Surfaces A:Physicochem and Engineering Aspects，2004(1－3)，250:449－457.

［18］Christopher R，Hartwing S，B W müller.Mixed micelle formation with phosphatidylcholines:The influence of surfactants with different molecule structures［J］.International Journal of Pharmaceutics Sci，2010，387:120－128.

Preparation of a new kind of mixed micelle based on phosphatidylcholine and nonionic surfactant

MEI Fang－yi，CAO Dong*
(School of Food Science and Technology，State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

Objective:To research a new kind of mixed micelles which was based on nonionic surfactant and phosphatidylcholine(PC).Methods:Mixed micellar solutions was prepared by a direct dispersion method，and three different surfactant series(namely polysorbates，polyglycerol esters and sucrose esters)were analyzed for investigating their ability to form clear mixed micelle solutions with PC and then compositional formulation comparison，with the help of light transmittance，particle size and size distribution to evaluate the system.Results: The shorter chain length of the fatty acids in the surfactants the more solubility of phosphatidylcholine，decaglycerol laurate were superior compared to all other tested surfactants with respect to their ability to form clear solutions with phosphatidylcholine，when L－7D was used as surfactant，the range of particle size was from 10 to 15nm，and PDI was between 0.1 and 0.3，and the mixed micelle exhibited good uniformity.Conclusion:Decaglycerol laurate were superior with respect to the ability to form clear solutions with PC，its great light transmittance and small particle size，could be tried as a potential new carrier for poorly water－soluble drugs.

phosphatidylcholine;mixed micelle;particle size;light transmittance

TS201.3

A

1002－0306(2012)06－0336－04

2011－05－16 *通訊聯(lián)系人

梅方義(1987－)，男，碩士研究生，研究方向:功能性脂質(zhì)。