超临界快速膨胀法制备厚朴SCF-CO提取物超微颗粒及其溶出度和药动学考察

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目的:随着现代新型提取分离精制技术的发展,如超临界流体萃取技术等,使得中药易氧化、脂溶性及易挥发的有效成分得到了很好的提取分离。但这些有效成分脂溶性较强,体内吸收差、生物利用度低,因而得不到很好的临床应用,如何提高这些难溶性药物的溶出度以及生物利用度,突破制剂“瓶颈”,增加临床应用前景,是中药现代化的重要研究内容之一。超临界流体快速膨胀法(Rapid expansion of supercritical solutions,RESS),是近年来发展起来的制备药物微粒子的新方法,所得到的微米甚至纳米级粒子大大提高了药物的溶解性,为难溶性药物提供了新的增加溶出度的方法;而且在常温下的可操作性,也为中药提取物中的脂溶性强、易氧化、易挥发成分的制剂研究提供了新的方法。国内外对该技术已有较多研究,但对中药提取物的微粒化研究基本属于空白。本实验使用中药厚朴超临界二氧化碳(SCF-CO2)提取物为实验原料,利用RESS技术制备了厚朴SCF-CO2提取物超微颗粒和纳米液,以此探讨该技术应用于中药领域的可行性和优越性,并对制备粒子的各个因素进行了考察。 方法: 1.RESS制粒原理先将溶质溶解在超临界流体中,然后使超临界流体在非常短的时间(约10-5S)内通过特制喷嘴(20-200μm)进行减压膨胀,温度压力的突然变化使得溶质的过饱和度骤然升高,并在极短的时间内微核快速生长,形成粒度均匀的微米甚至纳米级超微颗粒。RESS过程中粒子容易发生聚集,一般制备得到的粒子为微米或近纳米级,粒径分布范围较宽。超临界快速膨胀溶液接收法(RSOLV),是将超临界溶液直接喷射到空气中改为喷射到液体溶液中,能够有效防止粒子聚集,可制备得到分散性良好的纳米级颗粒。 2.制粒原料的前处理由于中药厚朴SCF-CO2提取物成分复杂,对其制粒时,粒子形状极不规则、易聚集、具有油粘性,实验中尝试了多种辅料来改善粒子形态,结果发现原料中混合一定比例的β-环糊精后,能够明显的改善粒子形态、降低油粘性,实验中以厚朴SCF-CO2提取物:β-环糊精按质量比1:2混合为制粒原料,进行厚朴提取物超微颗粒和纳米液的制备。 3.工艺优选以平均粒径、厚朴酚(magnolol,MN)、和厚朴酚(honokiol,HN)的总酚含量为考察指标,采用L9(33)正交实验,对影响RESS制备厚朴SCF-CO2提取物超微颗粒和纳米液的主要因素(萃取压力A、喷嘴孔径B、萃取温度C)进行优选。 4.粒子评价按最佳工艺制备厚朴SCF-CO2提取物超微颗粒和纳米液,采用扫描电镜、激光散射仪、HPLC,对粒子的形态、粒径及粒子中有效成分含量进行考察,并结合溶出实验和动物实验对RESS超微颗粒和厚朴提取物颗粒的溶出度和药动学参数进行比较。 溶出度实验精密称取RESS粉末粒子约105.0mg(粒子中HN与MN总量约为100.0mg)、原料粒子125.0mg(粒子中HN与MN总量为100.0mg)各三份,进行溶出度实验。按药典2005年版第二部溶出度测定法中转蓝法,以15%甲醇为溶出介质,溶出介质体积为900mL,转速为100 r·min-1,温度为37℃,分别于5,10,20,30,45,60,90 min定点取样5 mL(同时立即补充释放介质5 mL),微孔滤膜过滤,取滤液25μL,HPLC法测定。根据回归方程计算出各时间点MN、HN的量,以两者之和作为溶出量,采用重复测量数据的方差分析法,比较两组粒子的溶出度是否有显著差异。 动物实验取108只清洁级SD大鼠,雄性(体重276g±28g),平均分为A,B两组,给药前禁食12h,A组灌胃原料粒子混悬液(45%乙醇为溶剂,HN、MN含量分别为10.06 g·L-1、8.53 g·L-1),B组灌胃RESS粒子混悬液(45%乙醇为溶剂,HN、MN的含量分别为10.27 g·L-1、8.26 g·L-1),每只大鼠灌胃5ml,再将A,B组各自分为9个小组,每个小组6只大鼠代表一个时间点,共9个时间点,分别为给药后0.5h、0.8h、1.2h、1.5h、2.5h、4h、7h、12h、24h,每只大鼠心脏取血1.5mL,置肝素预先处理的EP管中,8000r·min-1离心6min,分离血浆,-20℃保存备用。 结果: 1.粒子形态和粒径分布RESS制备的粒子为白色粒子,于扫描电镜下观察为不规则块状或片状,粒子间较为分散,采用SPM显微图像分析软件,对电镜图中420个粒子进行分析统计,计算得平均粒径为4.7μm,粒径分布在0.2~24.1μm之间;厚朴提取物粒子为橘黄色,具油粘性,扫描电镜下观察呈团状或块状,粒子与粒子紧密粘聚。RESOLV纳米液为乳白色澄明液体,原子力显微镜下观察呈类球形,平均粒径为303.0nm,粒子分布在193.6~467.5nm之间。 2.正交实验RESS粒子9个样品的平均粒径分布在4.7~10.2μm之间,萃取压力、喷嘴孔径及温度的变化对粒径的影响均不存在显著差异(P>0.05);9个样品中平均总酚含量分布在75.1%~90.3%之间,萃取温度和萃取压力的变化对总酚含量的影响存在显著差异(F=26.965,P=0.036; F=21.309,P=0.045),各因素主次为C>A>B,综合粒径和总酚含量的影响,结合粒子制备时能源消耗、产率等实际情况,选择最佳制备工艺条件为A282C3,在此条件下制备的粒子平均粒径为4.7μm,总酚含量为91.2%。 RESOLV纳米液9个样品的平均粒径分布在201.0~311.3nm之间,喷嘴孔径水平之间的变化对粒径的影响存在显著差异(F=25.080,P=0.038),各因素主次为B>A>C;9样品液中总酚浓度在0.017~0.169g·L-1之间,萃取温度水平间的变化对总酚含量的影响存在显著差异(F=25.278,P=0.038),各因素主次为C>B>A,综合粒径和总酚含量的影响,结合粒子制备时能源消耗、产率等实际情况,选择最佳制备工艺条件为A283C3,在此条件下制备的粒子平均粒径为303.0nm,总酚含量为0.172 g·L-1。 3.溶出度实验原料粒子90min内,15%的甲醇中累积溶出量为6.37mg·L-1;RESS粒子90min内,15%的甲醇中累积溶出量为14.77mg·L-1。统计分析结果显示,90min内,15%的甲醇中RESS粒子的溶出度显著高于原料粒子溶出度(F=73.59,P=0.001),所有时间水平间均存在显著差异(F=233.683,P=0.000),时间与组别有显著的交互效应(F=51.149,P=0.000),两者变化趋势明显不同。 4.动物实验两组大鼠分别灌胃原料粒子混悬液和RESS粒子混悬液后,于不同时间点测定血药浓度,得HN、MN的平均血药浓度.时间曲线,采用WINNONLN软件计算求得各个药动学参数,对两组药动学参数进行one-way ANOVA分析,结果表明RESS粒子组HN和MN的AUC0-t值、AUC0-∞值、Cmax值均显著高于原料粒子组。 结论:RESS技术可用于中药厚朴SCF-CO2提取物超微颗粒的制备,得到的粒子粒径小,分布均匀,其溶出度和AUC值、Cmax值均明显高于机械粉碎的厚朴提取物粒子,且操作温度低、工艺流程简单、对环境无污染、无有机溶剂残留。
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