手性介孔二氧化硅載體對地西泮溶出行為的改善

王健鑫，柯 佳，王玉美，吳學(xué)倩，李鶴然，徐 璐

0 引言

隨著藥學(xué)和材料學(xué)的發(fā)展，以介孔二氧化硅納米粒為藥物載體的給藥系統(tǒng)已有大量文獻(xiàn)報道[4-6]?；谳d體和藥物的結(jié)構(gòu)，藥學(xué)研究者們已經(jīng)利用介孔硅材料成功合成出了多種類型的藥物釋放系統(tǒng)，包括:藥物緩釋釋放系統(tǒng)、藥物速釋釋放系統(tǒng)、藥物控釋釋放系統(tǒng)、刺激響應(yīng)型藥物釋放系統(tǒng)等，成功地解決了阿司匹林、吲哚美辛、布洛芬、硝苯地平等難溶性藥物的低溶解度問題[6-10]。

本文采用共縮聚發(fā)制備了接枝L-酒石酸的手性介孔二氧化硅，以手性介孔二氧化硅為藥物載體，將疏水性藥物地西泮載入載體孔道構(gòu)建藥物釋放系統(tǒng)，以改善其體外釋放行為，并詳細(xì)考察了不同載藥比例的載體對地西泮體外釋放的調(diào)控能力。

1 儀器與試藥

DF-101S恒溫磁力攪拌器(河南予華儀器有限責(zé)任公司)，CAP225D天平(德國Sartorius公司)，V-Sorb 2800P型孔徑及比表面積測試儀(北京金愛普有限公司)，ZRD6-B型藥物溶出儀(上海黃海藥檢儀器廠)，UV-1750型紫外分光光度計ultraviolet spectroscopy(日本Shimadzu公司)。

十六烷基三甲基溴化銨(CTAB，天津博迪化工股份有限公司)，L-酒石酸(天津博迪化工股份有限公司)，正硅酸乙酯(TEOS，天津博迪化工股份有限公司)，地西泮(鄭州賀天生物科技有限公司，中國)，丙酮(山東禹王實業(yè)有限公司化工分公司，中國)，去離子水(自制)。

2 方法

2.1 介孔二氧化硅的制備 本文中介孔二氧化硅的制備參照文獻(xiàn)[10-11]。首先用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和L-酒石酸制備偶聯(lián)劑TA-APTES，再以TA-APTES通過共縮聚法制備手性介孔二氧化硅(CMSN)。制備工藝:稱取0.3 g/L酒石酸于反應(yīng)瓶中，加入20 ml乙醇溶解。攪拌下加入0.5 ml APTES，得到白色沉淀，沉淀經(jīng)過濾，洗滌，離心，干燥，即得TA-APTES。另取0.8 g CTAB于反應(yīng)瓶中，加入100 ml水和30 ml乙醇，溫和攪拌至溶解。隨后依次加入0.8 ml 氨水、0.5 g TA-APTES 和 5 ml TEOS，劇烈攪拌4 h。室溫下靜置24 h，離心分離產(chǎn)物，乙醇、水交替洗滌，60 ℃烘箱中過夜干燥。用0.01 mol/L HCl的甲醇溶液回流干燥產(chǎn)物24 h以除去CTAB模板，即得CMSN。

2.2 DZP-CMSN載藥樣品的制備 利用溶劑揮干法制備載藥樣品，將20 mg地西泮(DZP)原料藥粉末在超聲下溶解于2 ml丙酮中制備DZP丙酮溶液。分別稱量20 mg和60 mg CMSN與DZP丙酮溶液混合后制備藥物/載體比為1∶1和1∶3(w/w)的混合液。常溫下攪拌48 h后，置于真空干燥器中揮干溶劑。將載藥粗品小心移出，采用2 ml甲醇小心潤洗載藥粗品以除去吸附在載體表面上的藥物，真空干燥去除潤濕液，載藥樣品分別命名為DZP-1CMSN和DZP-3CMSN。

2.3 載藥體系性質(zhì)表征 利用紅外光譜對載藥體系的性質(zhì)進(jìn)行表征:將空白載體、載藥樣品和空白藥物與KBr共研磨后壓片，在400～4 000 cm-1波長范圍掃描紅外圖譜，分析樣品的結(jié)構(gòu)。

為研究DZP載入載體前后的藥物存在狀態(tài)的變化，將待測樣品(DZP、CMSN、DZP-3CMSN)進(jìn)行X射線衍射(XRD)和差示掃描量熱(DSC)表征，XRD測試條件:以Ka為輻射源，Cu靶，管電壓和管電流分別為40 kV和 30 mA，掃描量程5～45°(2θ)，掃描速度為2°/min，步長為0.01°。DSC測試條件:樣品重量5 mg，起始溫度25 ℃，終止溫度200 ℃，升溫速度3 ℃/min。

2.4 載藥量測定 精密稱量適量DZP-CMSN載藥樣品于容量瓶中，加入乙醇超聲溶解并定容至刻度線。完全提取后，濾膜過濾，利用紫外-可見分光光度計在239 nm波長下進(jìn)行吸光度考察，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計算載藥量。

2.5 載藥體系的體外釋放考察 體外釋放考察按照2010年版《中國藥典》二部體外溶出測試(附錄XC小杯法)方法進(jìn)行。釋放介質(zhì)為250 ml去離子水，溫度設(shè)定至37 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)定為50 r/min。精密稱量4 mg DZP原料藥，并按載藥量測試結(jié)果計算裝載4 mg DZP的載藥體系總重量后，稱量適量DZP-CMSN。將測試樣品投入釋放介質(zhì)中，于預(yù)設(shè)時間點抽取4 ml溶出液，并補加4 ml空白介質(zhì)。濾膜過濾后，將稀釋至適當(dāng)倍數(shù)的樣品利用紫外-可見分光光度法在239 nm下測定溶液吸光度，計算樣品釋放度，繪制釋放曲線。

3 結(jié)果與討論

3.1 DZP-CMSN載藥體系的性質(zhì) 本文采用共縮聚法制備了酒石酸接枝的手性介孔二氧化硅。利用紅外光譜表征載藥體系的性質(zhì)(圖1)，測試結(jié)果說明CMSN具有SiO2特征結(jié)構(gòu)，在3 427 cm-1處左右可觀察到Si-OH中羥基基團(tuán)的伸縮振動峰，在1 698.4 cm-1處可觀察到羧基中羰基基團(tuán)的伸縮振動峰，提示載體成功合成[11]。而DZP具有典型的藥物紅外光譜，其芳環(huán)特征吸收峰出現(xiàn)在3 054.27、1 339.56、1 322.76 cm-1處，可觀測到苯環(huán)C-H面內(nèi)彎曲振動，而C=O的吸收峰呈現(xiàn)在1 684.71 cm-1處。DZP載入CMSN后，未能觀測到DZP的藥物特征吸收峰，證實藥物成功裝載進(jìn)入載體孔道內(nèi)部，載藥樣品成功制備。

利用XRD和DSC表征藥物裝載入載體前后的存在狀態(tài)。XRD測試結(jié)果見圖2。測試結(jié)果顯示DZP原料藥的XRD圖譜中具有高度結(jié)晶的藥物衍射峰，說明藥物中具有大量晶體結(jié)構(gòu)。CMSN的XRD圖譜中顯示典型的饅頭峰，未觀察到結(jié)晶峰，說明載體以無定形形式存在。DZP載入CMSN后，載藥體系的XRD圖譜中未能觀測到DZP的藥物特征峰，提示DZP成功載入載體孔道內(nèi)部，并由于CMSN的介觀孔道有效抑制了藥物的結(jié)晶，致使藥物以無定形形式存在[9]。

圖1 CMSN、DZP-3CMSN、DZP的紅外圖譜

圖2 CMSN、DZP-3CMSN、DZP的X射線衍射圖譜

DSC測試結(jié)果(圖3)與XRD高度一致，顯示DZP原料藥的DSC圖譜中在135.1 ℃處觀察到藥物熔點的吸熱峰，提示此時藥物以結(jié)晶形式，藥物中具有大量晶體結(jié)構(gòu)。CMSN的DSC曲線上未出現(xiàn)吸熱峰，說明載體內(nèi)部無晶體結(jié)構(gòu)，載體以無定形形式存在。同時，DZP-3CMSN的DSC圖譜也沒有出現(xiàn)吸熱峰，說明DZP載入CMSN后，藥物發(fā)生晶型變化，此時藥物以無定形存在。

圖3 CMSN、DZP-3CMSN、DZP的DSC熱圖譜

3.2 DZP-CMSN載藥體系的載藥量 由表1可知，CMSN對于DZP具有極強的結(jié)合能力，藥品幾乎全部載入孔道內(nèi)部。載藥比例為1∶1和1∶3時，載藥量分別為50.26%和22.46%，載體的載藥量均隨載體比例的增加而降低。

表1 DZP-CMSN載藥樣品的載藥量測定

3.3 DZP-MSN和DZP-CMSN載藥體系的體外釋放考察 DZP、DZP-1CMSN、DZP-3CMSN在水中的釋放曲線見圖4。由圖可知，DZP原料藥粉末經(jīng)30 min僅溶出2.85%，24 h的溶出度為60.68%。載入CMSN后，藥物溶出的速度和程度較原料藥均顯著提升，DZP-1CMSN和DZP-3CMSN在30 min的溶出率分別為13.39%和15.14%，而所有載藥樣品在24 h內(nèi)的溶出量均達(dá)到80%以上，30 min內(nèi)釋放量提升了4.6～5.3倍，24 h內(nèi)釋放量分別提升了1.39、1.42倍。

圖4 DZP、DZP-1CMSN、DZP-3CMSN在水中的體外釋放考察

此外，DZP、DZP-1CMSN、DZP-3CMSN在pH 6.8 PBS和pH 1鹽酸中的釋放曲線分別見圖5和圖6。由圖可知，DZP在pH 1鹽酸中的釋放速度最快，在水中的釋放速度最慢。在2種釋放介質(zhì)中，載入CMSN后，藥物溶出的速度和程度較原料藥均顯著提升。在pH 6.8 PBS中，DZP-1CMSN和DZP-3CMSN在30 min的溶出率分別為原料藥的5.4、6.4倍，24 h內(nèi)釋放量提升了1.73、1.78倍。在pH 1鹽酸中，3種DZP制劑均顯示較快的釋放速度，2 min 內(nèi)藥物即可從CMSN中分別釋放79.6%和88.0%，此時原料藥僅釋放25.2%。而在15 min內(nèi)3種制劑均可釋放75%以上。

由于CMSN孔道直徑的限制有效抑制了藥物的結(jié)晶，致使藥物以無定形形式存在，無定形沒有形成晶格，藥物溶解度較晶體顯著提高，將進(jìn)一步提高藥物的生物利用度，有利于其臨床應(yīng)用。

在3種釋放介質(zhì)中，藥物從載體中的釋放速度隨著載體比例的增加而變快。載藥比例不同時，兩種載體的樣品藥物/載體比1∶3比例下的釋放速度較1∶1比例下的釋放更快，隨著載體比例的增加，藥物具有更多可以選擇的裝載位點，無定形化更充分，促進(jìn)了藥物從載體中的釋放。

圖5 DZP、DZP-1CMSN、DZP-3CMSN在pH 6.8 PBS中的體外釋放考察

圖6 DZP、DZP-1CMSN和DZP-3CMSN在pH 1 鹽酸中的體外釋放考察

4 結(jié)論

在臨床廣泛使用的藥物中，大量藥物因溶解限制無法選擇生物利用度較高的靜注途徑給藥，部分藥物口服給藥后因其低水溶性導(dǎo)致釋藥不完全、體內(nèi)吸收差、血藥濃度不穩(wěn)定、個體差異明顯等問題。低溶解度更給藥物的貯藏和成藥帶來大量問題，功能性納米載體的開發(fā)和應(yīng)用為應(yīng)對藥物的低溶解度開辟了新策略。近年來，介孔材料成為一種較為理想的化學(xué)和生物學(xué)穩(wěn)定的藥物載體，為解決藥物的溶解度問題帶來了轉(zhuǎn)機。

本文采用共縮聚法成功制備了接枝L-酒石酸的手性介孔硅CMSN，利用揮干溶劑法將疏水性藥物DZP裝載入CMSN孔道內(nèi)部。CMSN與藥物具有極強的裝載結(jié)合能力，載藥后，載體內(nèi)部的介觀孔道均促使藥物晶體發(fā)生無定形化轉(zhuǎn)變，在3種釋放介質(zhì)中，藥物體外釋放的速度和程度較原料藥均得到顯著提升，且藥物從載體中的釋放速度隨著載體比例的增加而變快。在水中，30 min內(nèi)釋放量提升了4.6～5.3倍，24 h內(nèi)釋放量提升了1.39、1.42倍，而在pH 6.8 PBS中，DZP-1CMSN和DZP-3CMSN在30 min的溶出率分別為原料藥的5.4、6.4倍，24 h內(nèi)釋放量提升了1.73、1.78倍。介孔硅藥物載體具有明確的載釋藥優(yōu)勢，提升地西泮的體外溶出效率，可提高藥物的生物利用度，有利于其臨床應(yīng)用。