長春西汀固體分散體的制備及熱力學(xué)

呂春楊，李金宇，荊恒攀（.浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院，浙江　杭州　3004；.沈陽藥科大學(xué)藥學(xué)院，遼寧　沈陽　006）

醫(yī)藥化工

長春西汀固體分散體的制備及熱力學(xué)

呂春楊1，李金宇2，荊恒攀1
（1.浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院，浙江杭州310014；2.沈陽藥科大學(xué)藥學(xué)院，遼寧沈陽110016）

目的：制備能夠提高長春西?。╲inpocetine，VIN）分散狀態(tài)和溶出速度的固體分散體（solid dispersion，SD），研究VIN在PVPK30中分散的熱力學(xué)過程。方法：應(yīng)用溶劑法制備長春西汀固體分散體，并采用差示掃描量熱（DSC）分析及X射線衍射分析（X-RD），研究長春西汀在載體中的存在狀態(tài)。采用溶出度法，考察不同比例的長春西汀、聚乙烯吡咯烷酮及檸檬酸制備的固體分散體對(duì)其體外溶出速度的影響，應(yīng)用溶解度法測定VIN在PVPK30中分散過程的熱力學(xué)參數(shù)。結(jié)果：DSC分析及X-RD分析結(jié)果表明長春西汀在載體PVPK30中以無定型形態(tài)存在。體外溶出結(jié)果表明長春西汀與聚乙烯吡咯烷酮比例為1:8和1:7之間時(shí)，長春西汀體外溶出速度最快，且兩種比例無顯著性差異。酸化劑的加入對(duì)長春西汀的溶出有一定促進(jìn)作用，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，VIN-PVPK30-SD表觀穩(wěn)定常數(shù)（Kc）隨溫度升高而減小，分散過程的△rH=-5.01 kJ/mol，△rS=-0.01 kJ/mol，△rG<0。結(jié)論：加入酸化劑制備的VIN-PVP-CA-SD（1∶7∶0.5）可顯著提高長春西汀的溶出速度，并提高了固體分散體的穩(wěn)定性，VIN在PVPK30中的分散過程是放熱過程且主要驅(qū)動(dòng)力為焓驅(qū)動(dòng)。

長春西??；酸化劑；固體分散體；溶出度；表觀穩(wěn)定常數(shù)；熱力學(xué)參數(shù)

長春西汀（Vinpocetine，VIN）是長春花中提取的吲哚生物堿長春胺（Vincamine）的衍生物。能改善腦梗塞后遺癥、腦出血后遺癥、腦動(dòng)脈硬化癥等誘發(fā)的各種癥狀，是一種有效的抗心腦血管藥物。長春西汀極低的溶解度和較強(qiáng)的首過效應(yīng)導(dǎo)致其極低的口服生物利用度，因而極大地限制該藥在臨床中的應(yīng)用。聶淑芳等[1]用羥丙基-β-環(huán)糊精包合技術(shù)提高VIN在水中的溶解度溶出速度；莊春陽等[2]用納米脂質(zhì)載體技術(shù)提高VIN的溶解度和口服生物利用度。固體分散體（SD）是使藥物在固體載體中處于高度分散狀態(tài)，從而加快藥物的溶出速率，提高藥物的溶解度和生物利用度的一種分散系統(tǒng)[3-5]。

本實(shí)驗(yàn)采用固體分散技術(shù)，以聚乙烯吡咯烷酮（PVPK30）為載體，檸檬酸（CA）為酸化劑，來制備長春西汀固體分散體 （VIN-PVP-SD、VIN-PVPCA-SD）。長春西汀為吲哚類生物堿，具有弱堿性，在處方中加入一定的有機(jī)酸能增加其溶解度與溶出速度[6]?？疾燧d體用量和酸化劑用量對(duì)長春西汀固體分散體溶出度的影響，考察酸化劑的加入對(duì)長春西汀固體分散體穩(wěn)定性影響，并研究長春西汀在載體PVPK30中的分散熱力學(xué)。為長春西汀固體分散體的制備和進(jìn)一步開發(fā)高生物利用度的長春西汀新劑型提供參考。

1　試藥與儀器

1.1試藥

長春西?。╒IN，東北制藥總廠，純度99.0%）；聚維酮（PVPK30，BASF）；檸檬酸（CA，天津博迪化工股份有限公司）；十二烷基硫酸鈉（SDS，天津博迪化工股份有限公司）；無水乙醇（分析純，山東禹王化學(xué)試劑廠）；其余均為分析純。

1.2儀器

Spectrum-754PC型紫外分光光度計(jì)（上海光譜儀器有限公司）；XS105DU型電子分析天平（Mettler Toledo）；ZRCD6-B智能溶出儀 （上海黃海藥檢儀器廠）；TA-60型DSC差示熱分析儀（日本島津）；DX-2700型粉末X衍射分析儀（丹東奧龍集團(tuán)）。

2　方法

2.1制備方法

2.1.1固體分散體的制備

采用溶劑法制備長春西汀。按比例稱取VIN、PVPK30和檸檬酸（CA）適量，分別加入適量無水乙醇，超聲溶解后混勻。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法快速揮去乙醇至粘稠狀態(tài)，然后置于40℃電熱恒溫真空干燥箱中，干燥12 h，取出粉碎過80目篩，置干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>

2.1.2物理混合物（PM）制備

按比例精密稱取VIN及PVPK30、CA（均過80目篩），等量遞加法混合均勻，置干燥器中備用。2.2體外釋放度的考察

2.2.1檢測波長的確定精密稱定干燥的VIN 10 mg于100 mL容量瓶中，加無水乙醇稀釋定容，即得100 μg·mL-1的VIN標(biāo)準(zhǔn)溶液。精密量取此標(biāo)準(zhǔn)溶液5 mL，置于10 mL容量瓶中，加乙醇稀釋定容，即得50 μg·mL-1的VIN溶液。重復(fù)上述步驟，配制得相同濃度的PVPK30，CA，SDS溶液。在200～400 nm范圍內(nèi)掃描，結(jié)果表明：VIN在波長272 nm處有最大吸收，其他輔料無干擾。

2.2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線

精密移取 0.3 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL、2.5 mL、30 mL的VIN標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別置于10 mL容量瓶中，用溶出介質(zhì)稀釋定容，得質(zhì)量濃度（ρ）為3 μg·mL-1、5 μg·mL-1、10 μg·mL-1、15 μg·mL-1、20 μg·mL-1、25 μg·mL-1、30 μg·mL-1的VIN溶液。分別在272 nm波長下，以乙醇為空白，測定各溶液的吸光度（A），以A為縱坐標(biāo)，ρ為橫坐標(biāo)，作線性回歸，得回歸方程為A= 0.0302ρ＋0.0225，r=0.9995。表明VIN質(zhì)量濃度在3～30 μg·mL-1范圍內(nèi)與吸光度呈良好的線性關(guān)系。

2.2.3體外釋放度的測定

按 《中國藥典》2010版二部釋放度測定法第二法，以500 mL 0.5%（W/V）SDS溶液為溶出介質(zhì)，轉(zhuǎn)速50 r/min，溫度（37±0.5）℃。精密稱取相當(dāng)于VIN 10 mg的不同比例的VIN-SD、PM和VIN原料藥，加入到溶出杯中，分別于5 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、35 min、40 min、45 min、50 min、60 min取樣5 mL（即時(shí)補(bǔ)充5 mL溶出介質(zhì)），經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過濾，取續(xù)濾液在272 nm波長下測定吸光度。根據(jù)各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的吸光度，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算藥物濃度，換算藥物累積釋放度（Q），并繪制釋放度曲線。

2.2.4固體分散體穩(wěn)定性的考察

將自制的VIN-PVP-SD（1:7）和VIN-PVPCA-SD（1∶7∶0.5）放置于40℃、75%RH的環(huán)境下，分別在0、1、2、3個(gè)月時(shí)，分別考察藥物的溶出穩(wěn)定性。

2.3理化性質(zhì)考察

2.3.1差示掃描量熱法（DSC）分析

工作條件：以空鋁坩堝為參照，取新鋁坩堝放入樣品。掃描速率為10℃/min，掃描范圍為30℃～230℃，氮?dú)饬鞅Ｗo(hù)，每次測樣3～5 mg。

2.3.2X射線衍射（X-RD）分析

測定條件：銅靶，電壓35 kV，管電流20 mA，掃描角度 （2θ）3°～50°，掃描速度2°/min，步長0.03°。

2.4 VIN在PVPK30中分散作用的熱力學(xué)

在20 mL濃度分別為0mmol·L-1，0.1mmol·L-1，0.2 mmol·L-1，0.3 mmol·L-1，0.4 mmol·L-1，0.5 mmol·L-1的PVPK30溶液中加入過量的長春西汀原料藥。置于恒溫水浴振蕩器中分別于25℃，37℃，50℃下振蕩72 h。經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過濾，取續(xù)濾液在272 nm波長下測定吸光度，并繪制溶解度曲線。根據(jù)溶解度曲線按下式計(jì)算VIN-PVPK30表觀穩(wěn)定常數(shù)Kc（Kc=斜率/[截距（1-斜率）]）[7]。再根據(jù)方程：lnKc=-△rH/RT＋△rS/R，以lnKc對(duì)1/T進(jìn)行線性回歸，即可求得反應(yīng)的焓變△rH、熵變△rS值。最后根據(jù)△rG=△rH-T△rS，求得分散過程的自由能△rG。

3　結(jié)果

3.1體外釋放度測定

比較不同載體比例的長春西汀固體分散體和PM（1∶7∶0.5）及VIN原料藥的藥物溶出特性，體外釋放曲線見圖1。體外釋放度結(jié)果通過Weibull分布模型[8-9]擬合，計(jì)算溶出參數(shù) T50（藥物釋放50%所需時(shí)間），Td（藥物釋放63.2%所需時(shí)間）并進(jìn)行方差分析，見表2。

Fig.1 Dissolution profiles of VIN from PM and several SDs

Tab.1 In vitro dissolution parameters in solution of vinpocetine solid dispersion prepared by different various weight ratios of PVPK30(n=5)

3.2差示掃描量熱法分析

通過DSC儀測定VIN原料藥、PVPK30、VIN和PVPK30物理混合物、VIN-PVP-SD的DSC曲線。測定結(jié)果如圖3，VIN在152℃附近有一個(gè)尖銳的吸熱峰，VIN-PVPK30（1:7）物理混合物在對(duì)應(yīng)的峰位處也出現(xiàn)相應(yīng)的吸熱峰。而VIN-PVPK30（1∶7）固體分散體在152℃附近的吸熱峰消失。表明VIN在載體PVPK30中以非晶體狀態(tài)存在。

Fig.2　DSC profiles of VIN-PVP-SD

3.3X-射線衍射分析

通過XRD儀測定VIN原料藥、PVPK30、VINPVP-PM、VIN-PVP-SD的XRD曲線，X射線衍射結(jié)果見圖4。結(jié)果表明：VIN在11°～15°之間有多個(gè)強(qiáng)的結(jié)晶吸收峰，PVP在掃描范圍內(nèi)無明顯的強(qiáng)吸收峰；物理混合物中VIN的各個(gè)特征峰均明顯存在，而在VIN-PVP-SD的衍射譜線中VIN的衍射峰消失，表明VIN在載體PVPK30中VIN以非晶體形態(tài)分散，進(jìn)一步驗(yàn)證了DSC分析的推斷。

Fig.3 The X-ray powder diffractograms of VIN-PVP-SD

3.4酸化劑的加入對(duì)長春西汀溶出特性的影響

比較加入不同比例酸化劑CA和不加CA的長春西汀固體分散體的藥物的溶出參數(shù)。溶出曲線見圖2，溶出的weibull分布參數(shù)見表2，結(jié)果表明酸化劑的加入對(duì)藥物的溶出有一定促進(jìn)作用。

Tab.2 In vitro dissolution parameters in solution of vinpocetine solid dispersion prepared by different various weight ratios of CA（n=5）

3.5穩(wěn)定性研究結(jié)果

比較兩種處方的長春西汀固體分散體放置在75%RH、40℃的環(huán)境中3個(gè)月，定期觀察各處方的外觀并測定其藥物百分含量和溶出特性，結(jié)果見表3。結(jié)果表明：VIN-PVP-SD隨著保存時(shí)間的增加，制劑粉末逐漸發(fā)黃，藥物含量下降，溶出速度也明顯減慢。而VIN-PVP-CA-SD在穩(wěn)定性研究期間，外觀未發(fā)生明顯的變化，藥物含量和溶出速度也沒有顯著性變化。

Fig.4 Drug release profiles from several SDs with CA

Tab.3 Stability of VIN-SD

3.6VIN在PVPK30溶液中分散作用的熱力學(xué)

Fig.5 Solubility diagrams for VIN in water with PVPK30at different temperatures

VIN在不同溫度下不同濃度PVPK30水溶液中的表觀溶解度曲線見圖5，熱力學(xué)參數(shù)見表4。由圖5可見，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著PVPK30濃度的增加，長春西汀的溶解度呈線性增大；由表4可知：（1）長春西汀在 PVPK30溶液中的分散過程的△rH＜0，△rS＜0，該分散過程為放熱、熵減反應(yīng)，此熵變小于0的結(jié)果與由DSC判斷的結(jié)果是一致的，即藥物與載體間形成混亂度減小的低共熔物。（2）溫度在25℃～50℃時(shí)，△rG＜0，且隨著溫度的升高，△rG的負(fù)值減小，說明該反應(yīng)為自發(fā)進(jìn)行，且溫度升高將不利于VIN在PVPK30溶液中的溶解分散。綜上所述，VIN在PVPK30溶液中分散較容易，且在較低的溫度下，VIN在溶液中的分散程度會(huì)更好，即長春西汀固體分散體在試驗(yàn)范圍內(nèi)的較低溫度下，會(huì)有更快的溶出速度，更易形成穩(wěn)定的VIN溶液。

Tab.4 Thermodynamic parameters of VIN-PVPK30solid dispersion

4　討論

本實(shí)驗(yàn)中，藥物和載體比例為1:3（w/w）時(shí)，藥物在20 min時(shí)仍未完全溶解，相對(duì)其他比例的固體分散體溶解速度也較低，結(jié)果表明：不同載體比例的長春西汀固體分散體中藥物釋放速率，均高于物理混合物組和原料藥組。且隨著載體PVPK30比例的增加，VIN-PVP-SD中藥物的釋放速率也相應(yīng)提高。藥物載體比例為1∶7，1∶8的VIN-PVP-SD間，藥物釋放速率無顯著性差異，但與其他各組藥物釋放速率存在顯著性差異。表明制備的長春西汀固體分散體均可在體外顯著提高VIN的溶出速率和程度，而在載體比例達(dá)到一定程度時(shí)，固體分散體中VIN的釋放速率不再顯著提高，表明比例達(dá)到1∶7及以上時(shí)，藥物全部以非晶態(tài)形式高度分散，DSC和X-RD分析表明固體分散體中藥物以非晶體形態(tài)高度分散在PVPK30中。

有文獻(xiàn)[10-12]報(bào)道，固體分散體存在嚴(yán)重的老化現(xiàn)象，導(dǎo)致藥物溶出度下降，影響了固體分散體的工業(yè)化生產(chǎn)和上市。在本實(shí)驗(yàn)中，制備的VIN-PVP-SD也同樣存在一定程度的老化現(xiàn)象，而發(fā)現(xiàn)在加入酸化劑后，不僅進(jìn)一步提高了固體分散體中長春西汀的溶出速度，固體分散體的穩(wěn)定性也顯著提高。

在本實(shí)驗(yàn)的熱力學(xué)研究中，△rS<0，表明該分散過程為焓驅(qū)動(dòng)，△rG<0，且隨著溫度的升高，△rG的負(fù)值減小，說明該反應(yīng)為自發(fā)進(jìn)行，且溫度升高將不利于該分散反應(yīng)。此研究對(duì)分散過程中的條件，如分散溫度等參數(shù)的確定有一定的參考價(jià)值。本研究僅對(duì)長春西汀固體分散體粉末進(jìn)行了研究，下一步工作還將對(duì)長春西汀固體分散體粉末進(jìn)行制劑研究和體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)進(jìn)行研究，為進(jìn)一步開發(fā)高生物利用度的長春西汀新劑型提供參考。

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Preparation and Thermodynamics of Solid Dispersion of Vinpocetine

LV Chun-yang1，LI Jin-yu2，JING Heng-pan1
（1.College of Pharmacy，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang 310014，China;
2.School of Pharmacy，Shenyang Pharmaceutical University，Shenyang，Liaonin 110016，China）

Objective:To prepare a solid dipersion（SD）of Vinpocetine（VIN），which can enhance the state of dispersion and the rate of dissolution of VIN，and investigate the thermodynamics of VIN in PVPK30.Method:The co-precipitation was used to prepare the VIN-SDs.The dissolution characteristics in vitro of VIN-SD prepared with different ratio of PVPK30and citric acid（CA）were studied.Differential scanning calorimetry（DSC）and powder X-ray diffraction（X-RD）analysis was utilized to test the physicochemical characteristics of VIN-SDs.The solubility and thermodynamic parameters of VIN in PVPK30were determined by solubility techniques.Result:Powder X-ray diffraction and differential scanning calorimetry analysis confirmed that drugs were in the amorphous state in the carrier.When the ratio between VIN and PVP were 1∶7 and 1∶8，the speed of dissolution of VIN-SDs was the best，and had no significant difference.And the dissolution of VIN-SD was improved by adding the acidulant.The apparent stability constant（Kc）was decreased as the temperature increased.In the reaction，△rH=-212.87 kJ/mol，△rS=-0.57 kJ/mol，△rG<0.Conclution:The dissolution rate of VIN was significantly enhanced by the VIN-PVP-CA-SD（1∶7∶0.5）prepared with acidulant，and the stability of the SD（1:7:0.5）was improved.Thermodynamic studies indicated that VIN dispersing into PVPK30is drived by the enthalpy.

Vinpocetine;acidulant;solid dispersion;dissolution rate;apparent stability constant;thermodynamic parameter

醫(yī)藥化工

1006-4184（2016）4-0014-05

2015-05-14

呂春楊（1991-），男，浙江東陽人，碩士研究生，主要從事藥物制劑學(xué)研究。E-mail:lvchunyang1117@163.com。