聚卡波菲/泊洛沙姆407為基質(zhì)的姜黃素眼用凝膠研究△

溫夢，張斯杰，馬俊媛，徐暉

1.沈陽藥科大學(xué) 藥學(xué)院，遼寧 沈陽 110016；2.錦州醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，遼寧 錦州 121001；3.中國中藥有限公司，北京 100195；4.沈陽藥科大學(xué) 制藥工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110016

姜黃素(Curcumin)是從姜黃、郁金或莪術(shù)等姜科植物的根莖中提取的一種疏水性多酚類成分[1-2]，其具有抗氧化、抗微生物、抗炎和抗新生血管形成等廣泛的藥理作用[3-6]，姜黃素眼部給藥可用于硒性白內(nèi)障、青光眼、視網(wǎng)膜病變、過敏性結(jié)膜炎等[7-8]。姜黃素水溶性低、穩(wěn)定性差、吸收差，有很強(qiáng)的光敏感性，限制了姜黃素制劑的開發(fā)與臨床應(yīng)用[9]。

為了解決姜黃素溶解性和穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，延長藥物眼部作用的時間，研究者進(jìn)行了大量探索。將難溶性藥物制成微粒給藥形式是增加藥物溶解度和溶出速率[10-11]、改善藥物吸收和生物利用度的有效方法，但微粒給藥形式應(yīng)用于眼部在提高局部生物利用度的同時可能引起異物感，降低患者的順應(yīng)性。

本文考察了多種因素對姜黃素穩(wěn)定性的影響，以泊洛沙姆407和黏膜黏附材料聚卡波菲為基質(zhì)制備姜黃素眼用凝膠，選擇合適pH、滲透壓調(diào)節(jié)劑等處方組成，測定了凝膠的動態(tài)黏度和藥物釋放特征等，探討聚卡波菲和泊洛沙姆407為基質(zhì)用于制備姜黃素眼用凝膠的可行性。

1 材料

1.1 儀器

UV-2550紫外-可見分光光度計(jì)(日本島津有限公司)；NDJ-8S型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)(上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司)；SC-3610低速離心機(jī)(安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司)；FE20實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)[梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司]；Vapor 5520滲透壓儀(美國Wescor)；KQ-300V超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；Franz擴(kuò)散池(沈陽興亞玻璃儀器廠)。

1.2 試劑

泊洛沙姆407?(P407，Kolliphor?P407，德國BASF公司)；聚卡波菲AA-1(AA-1，Polycarbophil，美國Noveon公司)；姜黃素(Sigma-adrich公司)；水為無菌注射用水；其他化學(xué)試劑均為市售分析純試劑。

2 方法

2.1 姜黃素溶解度的測定

照《中華人民共和國藥典》2015版附錄配制磷酸緩沖鹽溶液(PBS)pH5.0、pH6.0、pH7.0和pH8.0。取過量姜黃素，分別置于純水，pH分別為5.0、6.0、7.0和8.0的PBS，或P407水溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%、2.0%、3.0%、5.0%和10.0%)中，恒溫渦旋震蕩，樣品于3500 r·min-1離心10 min，取上清液，用紫外分光光度計(jì)測定各樣品最大吸收波長處吸光度，計(jì)算姜黃素的溶解度。

2.2 姜黃素的穩(wěn)定性考察

精密稱取姜黃素10 mg，置50 mL容量瓶中，加入4 mL二甲基亞砜使溶解，加無水乙醇稀釋至刻度，作為姜黃素儲備液(200 μg·mL-1)。精密移取一定量姜黃素儲備液，置容量瓶中，分別以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%、2.0%、3.0%、5.0%和10.0%的P407溶液，pH分別為5.0、6.0、7.0和8.0的PBS(含2.0% P407)，2.0% P407-3.0%甘露醇水溶液或2.0% P407-0.2%氯化鈉水溶液稀釋，制成質(zhì)量濃度為10 μg·mL-1的姜黃素溶液。室溫恒溫震蕩，于不同時間間隔(0、1、2、4、8、20、35 d)取樣，紫外分光光度法測定樣品吸光度，波長428 nm，計(jì)算姜黃素的濃度。

2.3 姜黃素眼用凝膠的制備

按表1中處方組成制備姜黃素眼用凝膠。精密稱取AA-1適量，攪拌下緩慢加入適量水，冷藏放置24 h，至聚合物完全溶脹，冷藏備用；精密稱取P407適量，攪拌下緩慢加入適量水，冷藏放置24 h，至P407完全溶解得到澄清溶液，冷藏備用；精密稱取姜黃素適量，溶解于適量P407水溶液中，然后加入適量AA-1溶液、抑菌劑和氯化鈉，用0.5 mol·L-1的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至5.0，甘露醇調(diào)節(jié)滲透壓至285～310 mOsmol·kg-1。

表1 姜黃素眼用凝膠劑或滴眼液的處方組成* %

注：空白表示不含此種成分；*各處方中均含姜黃素0.01%，羥苯乙酯0.03%。

2.4 姜黃素眼用凝膠的動態(tài)黏度

用NDJ-8S型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，按黏度需要選擇轉(zhuǎn)子，測定溫度34 ℃，轉(zhuǎn)速0.6～60 r·min-1測定表1中各處方凝膠的動態(tài)黏度，每樣品測定3次。

2.5 姜黃素眼用凝膠的體外藥物釋放

為模擬眼部生理環(huán)境，實(shí)驗(yàn)用含有2.0% Tween-80的人工淚液作為釋放介質(zhì)。每升人工淚液含氯化鈉6.78 g、碳酸氫鈉2.18 g、氯化鉀1.38 g和二水氯化鈣0.084 g。體外藥物釋放度測定采用Franz臥式擴(kuò)散池裝置[12-13]，供給池和接受池間用300目無紡布為釋放屏障，擴(kuò)散池有效擴(kuò)散面積為1.0 cm2。稱取0.5 g樣品，置供給池內(nèi)；接受池內(nèi)加入4 mL含有2.0% Tween-80的人工淚液作為接受介質(zhì)，(34±0.5)℃恒溫磁力攪拌。分別于1、2、4、6、8、10 h取接受液3.0 mL，同時補(bǔ)加等量釋放介質(zhì)。紫外分光光度法在426 nm下測定各溶液吸光度，計(jì)算姜黃素累積釋放度。

3 結(jié)果與討論

3.1 姜黃素溶解度

不同溶劑中姜黃素的溶解度測定結(jié)果見圖1。

圖1 姜黃素在不同溶液及pH緩沖液中的溶解度(n=3)

在不同pH值的PBS中，pH5.0姜黃素的溶解度最低，pH8.0姜黃素的溶解度最高，在pH5.0～8.0姜黃素的溶解度隨pH值的升高而增加。

P407的加入可以顯著提高姜黃素的溶解度，且在一定范圍內(nèi)，姜黃素的溶解度隨P407質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而提高，姜黃素的溶解度與溶液中P407的含量呈正相關(guān)。泊洛沙姆是一類由聚氧乙烯(PEO)、聚氧丙烯(PPO)鏈構(gòu)成的PEO-PPO-PEO非離子型三嵌段共聚物[14]，其具有表面活性，在水溶液中組裝成疏水內(nèi)核-親水外殼的納米膠束結(jié)構(gòu)，疏水性藥物(如姜黃素)可包裹并增溶于PPO疏水內(nèi)核，而增溶能力與溶液中泊洛沙姆的濃度有關(guān)，一定范圍內(nèi)泊洛沙姆的濃度越大則增溶疏水性藥物的能力越強(qiáng)。膠束對藥物的包裹作用也是增加藥物穩(wěn)定性的重要原因。

3.2 姜黃素的穩(wěn)定性考察

不同因素對姜黃素的穩(wěn)定性影響見圖2。

圖2A中P407質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%～10.0%，姜黃素的穩(wěn)定性隨P407增加而提高，P407含量較低時姜黃素穩(wěn)定性隨P407質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化尤為顯著；P407由5.0%增加至10.0%時，姜黃素穩(wěn)定性僅有少量提高。為提高制劑中姜黃素的穩(wěn)定性，同時避免高濃度P407引起眼部刺激性，選擇5.0%的P407制備姜黃素眼用凝膠。圖2B顯示，姜黃素穩(wěn)定性受溶液pH影響顯著，pH 5.0時姜黃素的穩(wěn)定性最好，pH值在5.0～8.0，穩(wěn)定性隨pH的升高而降低。

注：A.P407質(zhì)量分?jǐn)?shù)(pH6.0～6.2)；B.pH值；C.抑菌劑及滲透壓調(diào)節(jié)劑。圖2 不同條件對姜黃素穩(wěn)定性的影響(n=3)

考慮到眼用制劑的可耐受pH一般在5.0～9.0，姜黃素眼用凝膠的pH選擇為5.0。圖2C顯示含0.2%氯化鈉、3.0%甘露醇的2.0% P407溶液中，姜黃素穩(wěn)定性未發(fā)現(xiàn)顯著變化，氯化鈉、甘露醇可用于調(diào)節(jié)姜黃素眼用凝膠滲透壓。

2.0% P407溶液中0.03%羥苯乙酯的加入對藥物穩(wěn)定性未產(chǎn)生明顯影響，所以0.03%羥苯乙酯可作為抑菌劑用于姜黃素眼用凝膠；姜黃素穩(wěn)定性差，在眼部制劑的工業(yè)生產(chǎn)中可通過無菌操作，加入抑菌劑等方式達(dá)到無菌效果。

姜黃素的溶解性差，為避免穩(wěn)定性考察過程受其低溶解度的限制，本文選擇可增加姜黃素溶解性的2.0% P407溶液作為穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的溶劑。

3.3 姜黃素眼用凝膠的動態(tài)黏度

動態(tài)黏度是評價(jià)眼用凝膠劑性能的重要手段。一般認(rèn)為，對于半固體制劑，黏度低，流動性強(qiáng)，藥物釋放速度快，制劑和藥物的眼部滯留時間短；而黏度過高，可能造成視力模糊，加工困難，不利于生產(chǎn)和使用[15]。

動態(tài)黏度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 各處方動態(tài)黏度與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系(34 ℃)

No.5中P407含量較低且不含AA-1，未形成凝膠，其動態(tài)黏度較低，且不隨轉(zhuǎn)速增加而改變。與No.5相比，No.1、No.2、No.3、No.4中，AA-1的加入顯著提高了處方的動態(tài)黏度，No.4(0.4%AA-1)的動態(tài)黏度高于No.3(0.3%AA-1)，AA-1的含量越高，凝膠的動態(tài)黏度越大，凝膠的動態(tài)黏度與AA-1的加入量呈正相關(guān)。與No.4相比，加入氯化鈉的處方No.1，盡管AA-1含量相同，但黏度明顯下降，氯化鈉的加入顯著降低了含有AA-1凝膠的黏度；在含有0.2%氯化鈉的處方No.2(0.9%AA-1)黏度與No.3(0.4%AA-1)相同，可以通過升高AA-1的含量，提高含有氯化鈉的凝膠黏度。No.6和No.7中加入17%的P407，具有溫度響應(yīng)的膠凝特征，在室溫下為液態(tài)，在34 ℃形成動態(tài)黏度較高的凝膠，且No.7(含0.3%AA-1)的動態(tài)黏度高于No.6(不含AA-1)。除含低濃度P407的處方(No.5)外，其他凝膠的動態(tài)黏度均隨轉(zhuǎn)速增加而下降，表現(xiàn)出剪切變稀特征。

實(shí)驗(yàn)表明，AA-1/P407為基質(zhì)的姜黃素眼用凝膠的動態(tài)黏度與處方組成密切相關(guān)：少量P407的加入無法達(dá)到膠凝濃度，不能形成高黏度的凝膠；少量AA-1加入能顯著提高動態(tài)黏度，形成凝膠，且凝膠的動態(tài)黏度與加入的AA-1量呈正相關(guān)；氯化鈉的加入顯著影響含AA-1凝膠的黏度。

3.4 姜黃素眼用凝膠體外藥物釋放

姜黃素眼用凝膠的體外釋放結(jié)果見圖4，10 h累積釋放率(%)結(jié)果見表1。

圖4 姜黃素的體外累計(jì)釋放率與時間關(guān)系(n=3)

單獨(dú)使用P407為基質(zhì)的No.5和No.6處方藥物釋放最快，10 h累積釋放率最高。含AA-1的處方，姜黃素的累積釋放率及釋放速率均有所下降；含有0.3% AA-1的No.3姜黃素累積釋放率高于含有0.4% AA-1的No.4，在加入氯化鈉的處方中，含有0.4%AA-1的No.1累積釋放率高于含0.9% AA-1的No.2，說明姜黃素的累計(jì)釋放與AA-1的含量有關(guān)，AA-1的含量越高，藥物釋放越慢；No.1與No.4具有相同含量AA-1，但是加入氯化鈉的No.1藥物累積釋放率更低，氯化鈉的加入能明顯減緩姜黃素眼用凝膠的藥物釋放，表現(xiàn)出更理想的緩釋效果。

聚卡波菲是二乙烯基乙二醇的輕微交聯(lián)的丙烯酸聚合物[16]，用于眼部藥物傳遞系統(tǒng)具有刺激性小、角膜表面滯留時間長、提高藥物的生物利用度等優(yōu)勢[17]。與不含聚卡波菲的凝膠劑相比，P407與聚卡波菲聯(lián)合使用的凝膠劑中姜黃素釋放變慢，而藥物釋放率隨著凝膠中丙烯酸成分含量的增加而降低。相關(guān)研究[17-19]用聚合物間的跨交聯(lián)作用解釋這一現(xiàn)象，即水分子作為跨交聯(lián)劑能夠在丙烯酸聚合物的羧基與泊洛沙姆的醚鍵之間形成氫鍵，生理?xiàng)l件下，荷負(fù)電羧基間的靜電排斥使丙烯酸聚合物分子鏈伸展，增加了與暴露的PEO嵌段生成氫鍵的可能，從而導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，藥物滯留時間能明顯延長。

含AA-1的處方中氯化鈉的加入能明顯減緩姜黃素眼用凝膠的釋放，表現(xiàn)出更理想的緩釋效果。丁明和等[19]以泊洛沙姆407/188為基質(zhì)，添加卡波姆、氯化鈉等制備硫酸嗎啡緩釋液體栓，加入氯化鈉的處方顯示出良好的緩控釋特征，其解釋為卡波姆與氯化鈉作用形成的剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不易溶蝕，起了穩(wěn)定的緩釋作用。聚卡波菲是與卡波姆結(jié)構(gòu)類似的丙烯酸聚合物，基于同樣的原因，含AA-1的眼用凝膠基質(zhì)中氯化鈉的加入導(dǎo)致姜黃素釋放速率下降，產(chǎn)生更好的緩釋效果。

通常認(rèn)為，藥物累計(jì)釋放率與凝膠黏度有關(guān)，凝膠黏度越高，藥物釋放越慢，累積釋放率越低。綜合黏度與釋放實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，在聚卡波菲/泊洛沙姆為基質(zhì)的姜黃素眼用凝膠，藥物累計(jì)釋放率與凝膠中AA-1的含量及處方中加入氯化鈉有關(guān)，不完全取決于凝膠黏度。

4 結(jié)論

泊洛沙姆407可顯著提高姜黃素的溶解性與穩(wěn)定性，5.0%泊洛沙姆407和0.9%聚卡波菲為基質(zhì)制備的姜黃素眼用凝膠劑外觀良好、具有一定的黏度，動態(tài)黏度呈剪切變稀的特征，體外具有適宜的緩釋性質(zhì)。泊洛沙姆407和聚卡波菲為基質(zhì)應(yīng)用于姜黃素或其他難溶性藥物眼部凝膠的制備具有良好的研究與應(yīng)用前景。