芹菜素微粉的反溶劑制備工藝優(yōu)化

李 影，王慧梅，李 琳，王 微

(東北林業(yè)大學(xué) 化學(xué)化工與資源利用學(xué)院，哈爾濱 150040)

0 引言

芹菜素(Apigenin, API)化學(xué)名是4，5，7-三羥基黃酮，是天然存在的黃酮化合物[1]，極難溶于水，部分溶于二甲基甲酰胺(DMF)中。研究表明，芹菜素具有多種藥理活性作用，如抗腫瘤、抗氧化、鎮(zhèn)痛消炎、類(lèi)雌激素作用等[2-6]，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。但由于芹菜素的溶解性差，導(dǎo)致其在體內(nèi)的生物利用度低，活性差，大大限制了它的應(yīng)用。微粉化或縮小尺寸是提高水溶性差藥物溶解度和溶出度的有效制劑策略之一[7]。反溶劑法[8,9]是制備微粉化藥物的一種重要方法，通過(guò)加入藥物的不良溶劑，可以使藥物顆粒重新結(jié)晶析出，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用制備了多種難溶性藥物[10-12]。

為提高芹菜素的飽和溶解度和溶出率，使用單因素分析法和響應(yīng)面設(shè)計(jì)法優(yōu)化制備工藝，并使用掃描電鏡(SEM)觀(guān)察形貌特征，為芹菜素的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 儀器與材料

1.1 儀器

78HW-1數(shù)顯磁力攪拌器(常州金壇精達(dá)儀器制造有限公司生產(chǎn))，Agilent 1260高效液相色譜儀(美國(guó)Agilent公司生產(chǎn))，22R型高速離心機(jī)(德國(guó)Heraeus sepatech公司生產(chǎn))，高分辨Zeta電位及粒度分析儀ZetaPALS(美國(guó)布克海文公司生產(chǎn))。

1.2 藥品及試劑

芹菜素，分子式C15H10O5，相對(duì)分子質(zhì)量270.24，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%(南京春秋生物工程有限公司生產(chǎn))；泊洛沙姆188(山東優(yōu)索化工科技有限公司生產(chǎn))；DMF(分析級(jí)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn))。

2 方法與結(jié)果

2.1 反溶劑法制備芹菜素微粉

通過(guò)前期預(yù)實(shí)驗(yàn)，確定最終方案。將一定質(zhì)量的芹菜素溶解在適量DMF中，超聲10 min。然后，使用磁力攪拌器將芹菜素DMF溶液勻速地向含有泊洛沙姆188的水溶液中加入，在合適的攪拌速率下攪拌5 min。制得的芹菜素混懸液用離心機(jī)離心10 min，轉(zhuǎn)速為12 500 r/min，去除DMF。然后，取1 mL混懸液，稀釋后放入激光粒度儀中檢測(cè)粒子的大小。剩余的混懸液過(guò)濾后使用去離子水反復(fù)洗滌，得到的濾餅放入110℃ 烘箱中干燥12 h，收集得到芹菜素微粉。

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)

通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考察，最終確定了影響粒子大小的因素有泊洛沙姆188濃度、芹菜素濃度、反溶劑與溶劑體積比、攪拌速度、反應(yīng)溫度5個(gè)因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。泊洛沙姆188作為一種表面活性劑可以增加藥物在水中的分散性，使得MPS減小，當(dāng)濃度為4 mg/mL時(shí)，粒徑最小為262.8 nm。芹菜素濃度對(duì)MPS的影響顯著，當(dāng)濃度為20 mg/mL時(shí)，粒徑最小196.7 nm，濃度超過(guò)20 mg/mL時(shí)，反應(yīng)體系中藥物微粒數(shù)量增多，增加微粒之間的相互碰撞，團(tuán)聚增多[13]。體積比為15時(shí)，粒徑最小215.6 nm，芹菜素微粉MPS隨著藥物濃度的增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。當(dāng)攪拌速度是1 600 r/min，粒徑最小195.4 nm，攪拌速度低，沉積的顆粒不能均勻地分散在體系中，顆粒會(huì)團(tuán)聚[13]。反應(yīng)溫度對(duì)MPS的影響較小，25℃時(shí)，粒徑最小196.9 nm，為了操作方便選擇室溫即可。

表1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)法優(yōu)化

綜合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面分析，最終選擇藥物濃度(A，mg/mL)、體積比(B，V/V)、攪拌速度(C，r/min)進(jìn)行三因素三水平的實(shí)驗(yàn)，響應(yīng)值為MPS(nm)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)組合出17組實(shí)驗(yàn)如表1所示。

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

二次多項(xiàng)回歸擬合結(jié)果如下：

MPS=187.54+3.62A-3.42B-4.02C+7.13AB-3.57AC-7.63BC+13.77A2+28.32B2+32.72C2

根據(jù)方差結(jié)果可以看出，二次方程的模型顯著，三個(gè)因素對(duì)MPS均有影響，各因素對(duì)MPS的影響不是簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系。響應(yīng)面如圖1所示。若響應(yīng)面平滑，則因素間的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響程度不顯著；若陡峭，則因素間的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響程度顯著[14]。因此，MPS隨藥物濃度或體積比或攪拌速度的增加均呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)。

圖1 藥物濃度、體積比、攪拌速度對(duì)MPS影響的響應(yīng)面圖

通過(guò)模型擬合以及回歸方程分析，最佳制備條件為藥物濃度18.55 mg/mL，體積比15.44和攪拌速度1 625.40 r/min，此時(shí)MPS的預(yù)期值為186.997 nm。為了實(shí)際操作的簡(jiǎn)便，選擇使用的工藝條件為：藥物濃度18.5 mg/mL，體積比15和攪拌速度1 600 r/min。

為了驗(yàn)證模型預(yù)計(jì)響應(yīng)值的適應(yīng)性，在最優(yōu)工藝參數(shù)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：泊洛沙姆188濃度4 mg/mL，藥物濃度18.5 mg/mL，體積比15，攪拌速度1 600 r/min，反應(yīng)溫度室溫即可。在此條件下進(jìn)行了三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到MPS為189.5 nm，且RSD為1.49%(n=3)，結(jié)果與預(yù)測(cè)值的偏差較小，說(shuō)明預(yù)測(cè)結(jié)果較為可靠，能夠用于優(yōu)化芹菜素微粉的制備工藝。

2.4 SEM檢測(cè)結(jié)果

如圖2可以看出，芹菜素原藥和芹菜素微粉形貌具有巨大差異，原藥呈現(xiàn)不規(guī)則的塊狀，粒徑較大。微粉是類(lèi)球形，粒徑較小達(dá)到納米級(jí)別。

圖2 芹菜素原藥與微粉SEM檢測(cè)

3 討論

以難溶性藥物芹菜素作為研究對(duì)象，采用反溶劑法成功制備了芹菜素微粉，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面分析對(duì)制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化，最終確定泊洛沙姆188濃度4 mg/mL，藥物濃度18.5 mg/mL，體積比15，攪拌速度1 600 r/min，反應(yīng)溫度室溫即可。通過(guò)模型擬合MPS的預(yù)期值為186.997 nm，驗(yàn)證試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果與模型擬合的預(yù)測(cè)值非常接近，為189.5 nm，這說(shuō)明模型擬合是成功的。隨著藥物濃度、體積比、攪拌速度的增加，MPS呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。通過(guò)SEM觀(guān)察，芹菜素原藥呈現(xiàn)大小不一不規(guī)則的塊狀，而微粉則是分散較為均勻，粒徑為納米級(jí)的類(lèi)球狀。