環(huán)糊精包合物的制備及性能研究

任曉燕

(淮南聯(lián)合大學(xué) 制藥與材料學(xué)院,安徽 淮南 232038)

環(huán)糊精是D-(+)-吡喃葡萄糖單元通過α-1,4-葡萄糖苷鍵連接而成的一類環(huán)狀低聚糖[1],由于具有特殊的中空?qǐng)A錐形結(jié)構(gòu),使其具有疏水空腔和親水外表面[2].環(huán)糊精包合物是一種分子復(fù)合體,其他分子可以進(jìn)入空腔中,主客體分子通過范德華力、疏水相互作用、氫鍵等作用力形成包合物,從而使這些客體分子的物理化學(xué)性質(zhì)得到明顯改善[3].環(huán)糊精包合物在生物醫(yī)學(xué)和新型功能材料領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景,因此受到人們的廣泛關(guān)注.

作為負(fù)載藥物的載體,環(huán)糊精負(fù)載在包合物上可以改善藥物的穩(wěn)定性、溶解性和氣味[4].包合物通常有飽和溶液法、溶液攪拌法、研磨法、超聲波法和冷凍干燥法等制備方法.目前,環(huán)糊精包合物常用的制備方法為溶液共沉淀法,該方法將聚合物和環(huán)糊精兩種溶液混合,劇烈攪拌后生成包合物晶體[5].葉酸 (folic acid) 又稱為蝶酰谷氨酸、葉片酸、抗貧血因子、R因子和U因子,是一組化學(xué)結(jié)構(gòu)相似、生化特征相近的化合物的統(tǒng)稱[6].甲氨蝶呤(MTX)為具有葉酸類似結(jié)構(gòu)的抗葉酸類抗腫瘤藥,其余葉酸結(jié)構(gòu)上區(qū)別于獨(dú)特的蝶啶雜環(huán)[7].葉酸和甲氨蝶呤在醫(yī)藥領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.基于此,以葉酸和甲氨蝶呤為原料,利用超聲輔助法制備環(huán)糊精包合物,并通過高效液相色譜法對(duì)包合率進(jìn)行測(cè)定.

1 試劑與儀器

1.1 試劑

葉酸(CAS:59-30-3)、甲氨蝶呤(CAS:59-05-2)、環(huán)糊精,阿拉丁試劑(上海)有限公司;磷酸氫二鈉、氫氧化鈉、乙腈,均為分析純,煙臺(tái)市雙雙化工有限公司;薄層層析硅膠GF254,青島譜科分離材料有限公司.

1.2 設(shè)備及儀器

CJJ78-1磁力加熱攪拌器,金壇市大地自動(dòng)化儀器廠;2XZ-2型旋片真空泵,浙江黃巖天龍真空泵廠;SHB-III循環(huán)水式多用真空泵、RE-1002經(jīng)典旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司;GZX-9240 MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱,上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;HX501T電子天平,慈溪市天冬衡器廠;XMTD數(shù)顯調(diào)節(jié)儀,余姚市金電儀表有限公司;XP204分析天平,梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司;LC5090高效液相色譜儀,浙江福立分析儀器股份有限公司;布魯克 AVANCE NEO 核磁共振 (NMR) 波譜儀,布魯克(北京)科技有限公司;MPT-T4數(shù)字熔點(diǎn)儀,廣州市賽拓儀器科技有限公司;LGJ-12NQT冷凍干燥機(jī),上海繼譜電子科技有限公司.

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2 實(shí)驗(yàn)研究

葉酸和甲氨蝶呤都難溶于水,而環(huán)糊精則具有較好的水溶性.將300 mg葉酸和309 mg 甲氨蝶呤(物質(zhì)的量比為1)分別在超聲協(xié)助下分散于15 mL去離子水中,然后各加入772 mg(物質(zhì)的量比為1)β-環(huán)糊精,在60 ℃下攪拌反應(yīng),過夜.反應(yīng)停止后過濾,除去未反應(yīng)的葉酸和甲氨蝶呤,將濾液置入摩爾質(zhì)量為1 000的透析袋中,將透析袋浸入水中透析5 h.最后將保留液至于錐形瓶中冷凍干燥24 h得到包合產(chǎn)物.包裹實(shí)驗(yàn)過程如圖1所示.

圖1 包裹實(shí)驗(yàn)過程

3 結(jié)果與討論

3.1 環(huán)糊精包合物的性狀分析

環(huán)糊精包合物的熔點(diǎn):葉酸為250 ℃,甲氨蝶呤為195 ℃.

Folic、MTX 、Folic-CD和MTX-CD分別用高分辨率質(zhì)譜進(jìn)行表征.可以看出,其中,Folic [M+H]+HRMS (ESI-TOF)m/z的計(jì)算值為441.139 7,實(shí)驗(yàn)值為441.135 6.MTX [M+H]+HRMS (ESI-TOF)m/z的計(jì)算值為454.171 3,實(shí)驗(yàn)值為454.176 6. Folic-CD [M+H]+HRMS (ESI-TOF)m/z的計(jì)算值為1 575.504 9,實(shí)驗(yàn)值為1 575.503 8.MTX -CD [M+H]+HRMS (ESI-TOF)m/z的計(jì)算值為1 588.541 1,實(shí)驗(yàn)值為1 588.542 9.

3.2CD和Folic-CD和MTX-CD的1H-NMR

以D2O為氘代試劑對(duì)CD、Folic-CD和MTX-CD分別進(jìn)行1H-NMR測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如圖2所示.可以看出,未顯現(xiàn)出藥物分子的特征峰,二者的1H-NMR幾乎完全一致,這可能是由于環(huán)糊精對(duì)兩種藥物進(jìn)行完全包裹,使得藥物分子的核磁信號(hào)被完全遮蔽.

圖2 CD(左)、Folic-CD(中)和MTX-CD(右)的1H-NMR

3.3 Folic、MTX、CD、Folic-CD和MTX-CD高效液相色譜分析

高效液相色譜分析如圖3所示.使用依利特SinoPak C18色譜柱十八烷基鍵合硅膠反向固定柱為固定相,流動(dòng)相使用CH3OH-H2O(30∶70),用H3PO4調(diào)節(jié)溶液的pH為4,對(duì)葉酸開展高效液相色譜分析,合成的葉酸樣品的保留時(shí)間為4.8 min.流動(dòng)相使用磷酸氫二鈉溶液(0.025 mol/L,pH =5.41)-甲醇(76∶24,V/V),對(duì)甲氨蝶呤開展高效液相色譜分析,合成的甲氨蝶呤樣品的保留時(shí)間為7.9 min.流動(dòng)相使用90%的乙腈對(duì)CD、Folic-CD、MTX-CD開展高相液相色譜分析,此時(shí)CD的極性最大,保留時(shí)間最短為3.7min;而Folic-CD的極性與環(huán)糊精相比略小,但是保留時(shí)間較長(zhǎng),為4.4 min;MTX-CD的極性最小,保留時(shí)間最長(zhǎng),為6.2 min.

圖3 Folic(a,紅)、MTX(b,黑)、β-CD(c,綠)、Folic-CD(d,橙)和MTX-CD(e,藍(lán))的高效液相色譜圖

3.4 β-環(huán)糊精包合率的測(cè)試

使用不同物質(zhì)的量比的葉酸、甲氨蝶呤和環(huán)糊精進(jìn)行包裹實(shí)驗(yàn),通過高效液相色譜法對(duì)包合率進(jìn)行測(cè)定.結(jié)果表明,提高葉酸和甲氨蝶呤的物質(zhì)的量比反而會(huì)導(dǎo)致包合率下降,所以選擇低物質(zhì)的量比更有利于對(duì)配合物進(jìn)行包裹.

利用高相液相色譜圖的峰面積對(duì)包合率進(jìn)行計(jì)算.首先稱取113.4 mg的β-CD (0.1 mmol),用5 mL 去離子水溶解,利用高相液相色譜進(jìn)行分析,計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)樣品中β-CD的峰面積.然后分別移取44.11 mg/66.17 mg/88.22 mg葉酸(0.1 mmol/0.15 mmol/0.2 mmol),45.44 mg/68.16 mg/90.88 mg 甲氨蝶呤(0.1 mmol/0.15 mmol/0.2 mmol), 與113.4 mg CD (0.1 mmol),按上述合成方法制成包合物.過濾除去多余的葉酸和甲氨蝶呤,并對(duì)其水相進(jìn)行高相液相色譜分析,計(jì)算出樣品中未包合的CD的峰面積.包合率的計(jì)算公式為

環(huán)糊精包合物在不同含量(葉酸/甲氨蝶呤:環(huán)糊精)時(shí)的包合率如表1所示.可以看出,當(dāng)葉酸/甲氨蝶呤:環(huán)糊精的物質(zhì)的量比為1∶1時(shí),最佳包合率為96%.

表1 環(huán)糊精包合物的包合率

4 結(jié)論

以葉酸和甲氨蝶呤為原料,采用超聲輔助法制備對(duì)環(huán)糊精包合物,并通過改變?nèi)~酸、甲氨蝶呤、環(huán)糊精的含量來計(jì)算包合物的包合率.計(jì)算發(fā)現(xiàn),當(dāng)葉酸/甲氨蝶呤:環(huán)糊精的物質(zhì)的量比為1∶1時(shí),最佳包合率為96%.該研究對(duì)環(huán)糊精負(fù)載藥物的合成具有參考意義.