洛伐他汀聚乳酸缓释微球的制备及其体外释药

第 38卷 第 2期 2011年 北京化工大学学报 (自然科学版 ) Journa l of Beijing University of Chem ical Techno logy ( Natura l Sc ience) Vo .l 38, No. 2 2011 洛伐他汀聚乳酸缓释微球的制备及其体外释药 张 � 敏 � 张丽叶* (北京化工大学 生命科学与技术学院, 北京 � 100029) 摘 � 要: 采用油 /水型乳化溶剂挥发法制备了洛伐他汀聚乳酸缓释微球, 通过正交试验筛选最优制备工艺;考察了 微球的粒径,形态, 及载药量、包封率等特征,采用透析法进行微球体外释药研究。结果表明由最佳工艺制备的洛 伐他汀聚乳酸微球形态圆整, 粒径分布较为均匀。分子量 5万聚乳酸制备的微球, 载药量 32�28% , 包封率 81�81% ,平均粒径 65�8�m;分子量 3万聚乳酸制备的微球, 载药量 27�66% , 包封率 60�84% , 平均粒径 63� 3�m。 二者在 10 d内体外累积释放率分别为 34�81%和 40�96% , 释药动力学符合 H iguch i方程。 关键词: 洛伐他汀; 聚乳酸微球; 体外释放 中图分类号: R944�9; R972� 6 收稿日期: 2010- 09- 27 第一作者: 女, 1985年生,硕士生 * 通讯联系人 E�m a i:l ly zhang@ m a i.l buct. edu. cn 引 � 言 洛伐他汀是人体内胆固醇生物合成关键酶 (HMG�CoA还原酶 )的竞争性抑制剂, 临床用于降 低血清总胆固醇, 在治疗高脂血症、预防冠脉病变、 降低冠心病死亡等方面发挥着很好的治疗效果。 由于洛伐他汀的体内半衰期相对较短,其普通 制剂在服用后血药浓度变化大, 药物突释现象较为 明显,而缓释微球作为一种新型给药系统,可在较长 时间内维持体内有效药物浓度, 延长药物对病灶组 织的作用时间。目前,聚酯类 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 以其良好的生物 相容性和生物降解性被广泛应用于载药微球的研究 中。Dutt等 [ 1] 制备了包载异烟肼的 PLGA 微球; K im等 [ 2]对比了人生长激素的 PLA及 PLGA微球体 外释放情况;张万国等 [ 3]研究了聚乳酸分子量对利 福平聚乳酸微球性质的影响。但以聚乳酸为载体制 备洛伐他汀缓释微球尚未见报道。 本文以聚乳酸为载体制备了洛伐他汀缓释微 球, 并且考察了其制备工艺和体外释药特性。 1� 材料与 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 1�1� 试剂与仪器 聚乳酸 ( PLA) ,分子量 3万及 5万,山东省医疗 器械研究所;明胶、十二烷基硫酸钠, 化学纯,北京益 利精细化学品有限公司; 洛伐他汀,纯度大于 98% , 浙江瑞邦药业有限公司;二氯甲烷、乙腈, 分析纯,北 京化工厂。 WFZUV�2000型紫外分光光度计, 龙尼柯上海 仪器有限公司; DF�101S型集热式恒温加热磁力搅 拌器,河南省予华仪器有限公司; 超声波清洗器,昆 山市超声仪器有限公司; 101�2A型电热鼓风干燥 箱,天津市泰斯特仪器有限公司; HZQ�R振荡器,哈 尔滨东联电子技术开发有限公司。 1�2� 载药微球的制备 采用油 /水型乳化溶剂挥发法 [ 4 ]制备洛伐他汀 聚乳酸微球。将一定量洛伐他汀和聚乳酸溶于二氯 甲烷,即为油相; 将含有一定量表面活性剂明胶的水 溶液作为水相, 25 � 下, 将油相逐滴滴加到快速搅 拌着的水相中,以较高转速乳化 30~ 60m in,之后适 当降低转速并在 25 � 持续搅拌 8 h, 挥尽二氯甲烷。 将混悬液高速离心,蒸馏水反复洗涤沉淀 3次, 常压 干燥至恒重,得到白色粉末状固体微球。 固定温度和搅拌速度 2个条件,以对微球质量 有较大影响的 4个因素:聚乳酸质量分数 ( A )、水油 相体积比 ( B )、乳化剂明胶质量分数 ( C ) , 投料比 (药物与聚乳酸质量比, D ), 为考察对象,以微球包 封率和载药量为评价指标, 采用正交试验优选最佳 处方和制备工艺 [ 5]。每个因素设置 3个水平, 采用 L9 ( 3 4 )正交表,见表 1,按照预设条件制备 9批微球 样品,优选最佳制备工艺。重复 3次,考察微球制备 工艺的重复性。 表 1� 正交实验影响因素水平表 Table 1� Facto rs and leve ls of orthogona l tests 水平 因素 A B C D 1 2% 6 1 1% 1 10 2 3% 8 1 2% 1 5 3 5% 10 1 2�5% 1 3 1�3� 载药微球的形态观察及粒径分布 用光学显微镜初步观察微球的外观形态, 并由 测微尺计算微球粒径。通过 S�4700扫描电镜进一 步观察洛伐他汀聚乳酸微球的表面形态和结构。 1�4� 微球载药量和包封率的计算 以内插法测定洛伐他汀溶液的质量浓度, 测定 波长 238 nm。以二氯甲烷为参比得洛伐他汀溶液的 质量浓度 ( �)与吸光度 ( A )的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 曲线为, A = 0�0497+ 0�0290�, r= 0�9994。按照同样的方法, 以 pH 7�0的 0�5% SDS磷酸盐缓冲液为参比,测定洛 伐他汀溶液的质量浓度与的标准曲线得 A = 0�0575�- 0�0565, r= 0�9990。线性范围均为 4~ 20 �g /mL。 载药量 (L )的计算公式为 L = �V m 1 ! 100% ( 1) 包封率 (E )的计算公式为 E = �Vm 3 m 1m 2 ! 100% ( 2) 式 ( 1) ~ ( 2)中: �为样品溶液的质量浓度, �g /mL; V 为样品溶液体积, mL ; m 1、m 2、m 3分别为称取的微球 质量、投药量和所得微球总量, mg。 1�5� 体外释药实验 采用透析法 [ 6 ]进行药物体外释放实验。精密 称取一定量微球, 将其分散在 0�5% 十二烷基硫酸 钠 ( SDS)的磷酸盐缓冲液中 ( pH 7�0) ,置于预先处 理过的透析袋内,两端扎紧, 放入盛有释放介质 ∀ ∀ ∀ 0�5% SDS磷酸盐缓冲液 ( pH 7�0 # 0�1)的具塞锥 形瓶中,置于恒温水浴振荡器中 ( 37 � # 0�5 � , 100 r/m in)。实验开始后, 每 24 h取出 5mL释放介质, 同时补加等量 pH 7�0的 0�5% SDS磷酸盐缓冲液。 将取出的释放介质测定吸光度, 代入标准曲线方程 计算微球中药物的累积释放率, 并且绘制累计释放 率对时间的缓释曲线。累计释药率 ( y )的计算公式 为 y = � �0 ! 100% ( 3) 式 ( 3)中: �为释放介质的质量浓度, �g /mL; �0为理 论药物质量浓度, �g /mL。 2� 结果与讨论 2�1� 制备工艺的确定 以载药量和包封率为指标考察各因素对微球性 质的影响, L9 ( 34 ) 正交实验结果如表 2。由综合评 分 (包封率与载药量之和 )得出各因素对微球质量 影响程度的顺序为: 投料比 ( D ) > PLA质量分数 (A ) >明胶质量分数 ( C ) > 水油比 ( B)。筛选出最 优制备工艺为: PLA质量分数 5%, 明胶质量分数 1% ,洛伐他汀与 PLA质量比 1 3, 水油相体积比 8 1。按照最优工艺制备聚乳酸载药微球,经测定,以 分子量 5万聚乳酸制备的载药微球, 载药量 32�28%, 包封率 81�81% ,平均粒径 65�8 �m; 以分 子量 3万聚乳酸制备的载药微球,载药量 27�66% , 包封率 60�84% ,平均粒径 63�3�m。 表 2� 正交试验设计与结果 Table 2� Design and results of o rthogona l tests 编 号 因素 A B C D 载药 量 /% 包封 率 /% 综合 评分 1 1 1 1 1 10�91 27�45 38�36 2 1 2 2 2 20�98 46�45 67�43 3 1 3 3 3 18�07 31�08 49�15 4 2 1 2 3 25�07 47�78 72�85 5 2 2 3 1 7�13 22�07 29�20 6 2 3 1 2 10�35 53�52 63�87 7 3 1 3 2 19�42 58�83 78�25 8 3 2 1 3 27�41 60�70 88�11 9 3 3 2 1 7�42 40�40 47�82 K 1 51�647 63�153 63�447 38�460 K 2 55�307 61�580 62�700 69�850 K 3 71�393 53�613 52�200 70�037 R 19�746 9�540 11�247 31�577 2�2� 微球的形态观察和粒径分布 所得微球球形较为规则, 粒径分布较均匀。扫 描电镜观测到微球圆整, 微球表面有凸起或凹陷。 微球整体分散度好,不粘连,较少有团聚现象 (图 1)。 2�3� 体外释放曲线 洛伐他汀 PLA微球在 37 � , 0�5% SDS磷酸盐 ∃95∃第 2期 � � � � � � � � � � � � 张 � 敏等: 洛伐他汀聚乳酸缓释微球的制备及其体外释药 图 1� 洛伐他汀聚乳酸微球扫描电镜图 F ig. 1� SEM photos of lov asta tin�po ly lactic acid m icrospheres 缓冲液 ( pH 7�0)释放介质中 10 d累积释放曲线见 图 2。 图 2� 洛伐他汀聚乳酸微球在 37 � 的释放曲线 F ig. 2� Re lease curves o f lovastatin�po lyactic ac id m icrospheres at 37 � 分子量 3万聚乳酸微球 10 d累计释放率达到 40�96% ,分子量 5万聚乳酸微球 10 d累计释放率为 34�81%。初期释放曲线呈线性,表明为扩散释放阶 段, 24 h两种微球的释药率均为 5�77%, 无明显突 释; 随后释药曲线走势渐平, 进入到聚乳酸溶蚀和降 解控释阶段。释药期间观察可见载药微球形态由匀 细粉末状变为碎渣状。在相同释放条件下, 两种分 子量的 PLA微球呈现不同的释放速率。分子量较 小的 PLA微球释药快, 因为其粒径小, 降解速度相 对较快。在 10 d释放期内洛伐他汀 PLA微球还未 达到释药平台期, 可见制备的微球具有较好的缓释 效果。将累积释药曲线以 H iguchi方程拟合, 分子 量 3万聚乳酸微球释放动力学方程为 y = 3�1656t1 /2 - 8�7152, r= 0�9966 ( 4) 分子量 5万聚乳酸微球释放动力学方程为 y = 2�4717t1 /2 - 4�9977, r= 0�9904 ( 5) H iguch i方程能较好地描述洛伐他汀聚乳酸微 球体外释药特征 (图 3)。 图 3� H iguch i方程拟合曲线图 F ig. 3� F itting curves o f the H iguch i equation � 2�4� 不同因素对微球制备的影响 2�4�1� 聚乳酸分子量及质量分数 乳化过程中,载体聚乳酸 ( PLA )的分子量和浓 度均影响成球的性质。采用分子量 3万和 5万两种 聚乳酸进行对比, 2�1节的结果表明, 高分子量 PLA 微球的包封率和载药量均高于低分子量 PLA微球。 PLA分子量越小, 其链长越短, 链间纠缠程度较低, 分子间力较小,对药物的束缚相应较小,而高分子量 PLA正好相反,对药物有较大的束缚,随着有机溶剂 的移除,高分子量 PLA易于包裹更多的药物, 因而 其载药量和包封率均高于低分子量聚乳酸。 为研究 PLA浓度对成球性质的影响, 固定条 件:明胶质量分数 2%, 投料比 1 6,水油比 8 1,选 择 3个不同水平 PLA质量分数制备微球,结果如表 3。PLA质量分数越大,所得微球粒径越大, 包封率 和载药率越大。因质量分数高的 PLA, PLA分子排 列紧密,有机相黏度高, 在相同剪切力下更不易分 散,因而得到粒径较大的微球。 PLA质量分数越大, 随着有机溶剂的挥发,其沉积速度越慢,从而更好地 包裹药物。如果 PLA浓度过高, 阻力相应越大, 越 不易成球,或导致 PLA在分散介质中析出, 粘结成 团;但若 PLA浓度过低, 没有足够的载体作为骨架, 可能造成微球内部塌陷,因而 PLA的浓度应控制在 相对合理的范围内。 ∃96∃ 北京化工大学学报 (自然科学版 ) � � � � � � � � � � � � � � � 2011年 表 3� PLA质量分数对微球载药量及包封率的影响 Tab le 3� E ffect of PLA concentration on drug�loading ratio and encapsu lation ratio o f them icrospheres w ( PLA ) /% 收率 /% 包封率 /% 载药量 /% 粒径 /�m 2 72�50 48�48 9�55 54�59 3 80�29 74�85 13�32 61�32 5 85�48 83�34 13�93 64�75 2�4�2� 乳化剂 乳化剂的选择是溶剂挥发法制备微球的关键之 一。以聚乙烯醇为乳化剂易出现微球粘结问题。随 着投料比增大,油相黏度增大,粘结现象愈严重。改 用明胶作乳化剂,明胶是一种蛋白质亲水胶体,属于 生物表面活性剂, 一般来说生物表面活性剂在化学 结构上比化学合成的表面活性剂复杂,单个分子要 占据更大的空间, 乳化能力优于化学合成的表面活 性剂,选用明胶很好地解决了微球粘结问题。 为研究乳化剂质量分数对微球性质的影响, 固 定条件: PLA质量分数 2%, 水油比 8 1, 投料比 1 6,选择 3个不同水平明胶质量分数制备微球, 结果 如表 4。 表 4� 明胶质量分数对微球载药量及包封率的影响 Tab le 4� E ffect of ge latin concentration on drug�loading ratio and encapsu la tion ra tio o f them ic rospheres w (明胶 ) /% 收率 /% 包封率 /% 载药量 /% 粒径 /�m 1 75�94 44�18 8�40 57�31 2 82�14 51�05 9�16 53�29 2�5 85�67 71�39 11�91 46�42 � � 明胶质量分数越大, 所得微球粒径越小。当明 胶质量分数低时,相界面上吸附的明胶分子较少,界 面膜分子排列松散,膜强度较差,形成的乳状液稳定 性也较差。当明胶质量分数增高到一定程度时, 界 面膜由较紧密排列的定向吸附分子组成,膜强度相 应较大;作为大分子物质,明胶组成的界面膜具有一 定粘弹性,使乳状液珠聚结时受到较大阻力,故形成 的乳状液稳定性更好。明胶质量分数越大, 连续相 黏度越大,这使得分散相液珠运动速度越慢,越有利 于 PLA包裹药物,因而微球包封率和载药率也相应 提高。 2�4�3� 投料比 投料比对微球的性质影响较大。固定条件: PLA质量分数 2% ,明胶质量分数 2% ,水油比 8 1, 选择 3个不同水平投料比制备微球, 结果如表 5。 在一定范围内,药物与聚乳酸的质量比越大,聚乳酸 所负载的药物越多,所制备的微球载药率相应越高。 随投料比的增加,微球的包封率略有增加,但差别不 显著。投料比减小,则分散相的黏度降低,有利于帮 助产生小粒子,故得到粒径较小的微球。此外,投料 比过低可能形成空白微球, 过高会增加药物向水相 的转移,降低包封率。 表 5� 投料比对微球载药量及包封率的影响 Table 5� Effect o f feed ratio of drug /PLA on drug�load ing ra tio and encapsulation ratio of the m icrospheres 投料比 收率 /% 包封率 /% 载药量 /% 粒径 /�m 1 9 79�89 49�91 6�36 47�56 1 6 75�79 51�80 9�61 51�58 1 4 81�56 53�20 13�38 61�82 2�4�4� 水油比 为研究水油比对微球性质的影响, 固定条件: PLA质量分数 2%, 明胶质量分数 2%, 投料比 1 6, 选择 3个不同水平的水油体积比制备微球, 结果如 表 6。随着水油比的增大, 载药微球的包封率和载 药率逐渐减小。水油比越大,乳化体系的总体积越 大,水油比不同, 在相同的搅拌速度下乳化体系受到 的剪切力并不相同, 体积较大的乳化体系所受剪切 力较小,故所得乳状液滴较大, 微球粒径增大; 同时 油相在水相中的分散程度相对较低, 使得包封率和 载药率下降。 表 6� 水油比对微球载药量及包封率的影响 Table 6� Effect o f w ater oil ratio on drug�loading ratio and en� capsulation ratio o f them icro spheres 水油比 收率 /% 包封率 /% 载药量 /% 粒径 /�m 6 1 57�14 82�58 20�63 48�14 8 1 67�52 52�18 11�04 52�15 10 1 70�14 32�45 6�61 59�59 3� 结论 ( 1)采用乳化溶剂挥发法制备得洛伐他汀聚乳 酸微球,所得粉末状微球质地均匀无粘连,电镜下观 察形态圆整,粒径分布较为均匀。 ( 2)由分子量 5万聚乳酸制备的微球, 载药量 32�28%, 包封率 81�81% ,平均粒径 65�8 �m; 分子 量 3万聚乳酸制备的微球, 载药量 27�66% , 包封率 ∃97∃第 2期 � � � � � � � � � � � � 张 � 敏等: 洛伐他汀聚乳酸缓释微球的制备及其体外释药 60�84% ,平均粒径 63�3�m。 ( 3)分子量 5万和 3万的聚乳酸微球的 10 d体 外累积释放率分别为 34�81%和 40�96%, 释药动力 学符合 H iguchi方程,具有良好的缓释作用,且无明 显突释现象。 参考文献: [ 1] � DuttM, Khuller G K. Susta ined release of isoniazid from a sing le injectab le dose o f po ly ( DL�lactide�co�g lyco lide) m icroparticles as a therapeutic approach tow ards tubercu� los is[ J]. Interna tiona l Journa l o f Antim icrobia l Agents, 2001, 17: 115- 122. [ 2] � K im H K, Park T G. Com pa ra tive study on susta ined re� lease o f hum an g row th horm one from sem i�cry sta l�line po� ly ( L�lactic ac id) and am orphous po ly ( D, L�lactic�co� g lyco lic ac id) m icro spheres: m orpholog ica l e ffect on pro� te in re lease [ J ]. Journa l of Controlled Re lease, 2004, 98: 115- 125. [ 3] � 张万国, 胡晋红, 蒋雪涛, 等. 聚乳酸分子量对利福 平聚乳酸微球性质的影响 [ J]. 药剂学, 2000, 18 ( 4): 216- 218. ZhangW G, H u JH, Jiang X T, et a.l Study on rifamp i� c in po ly lactic ac id m icrospheres: E ffect of m olecu lar w e ight of po ly lactic ac id ( PLA ) on the prope rties of m i� crospheres[ J]. The Journa l o f Pharm aceutica l Practice, 2000, 18( 4): 216- 218. 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( in Ch inese) Preparation and in vitro release properties of lovastatin� polylactic acidm icrospheres ZHANG M in� ZHANG L iY e ( College ofL ife Science and T echnology, Be ijing Un iversity of Chem icalTechnology, Beijing 100029, Ch ina) Abstract: Lovasta tin�po ly lactic ac id ( PLA ) m icrospheres have been prepared using a solvent evapora tion�ex trac� tion method. The synthesis process w as optim ized using orthogona l tests and the factors that inf luence the process w ere analyzed. The surfacemorpho logy and average diameter of them icrospheres were characterized by scann ing e� lectronm icroscopy, and the drug�load ing rat io and encapsu lation rat io w ere calcu lated. The dia lysis method w as used to study the drug re lease properties. M icrospheres prepared by the opt im ized process w ere round w ith smoo th surfaces. Form icrospheres made of PLA ( 50000), the average diameterw as 65�8�m, the drug�loading�rat io w as 32�28% , and the encapsulat ion ratiow as 81�81% . Form icrospheres made o fPLA( 30000) , the average diameter w as 63�3�m, the drug�load ing ratiow as 27�66% and the encapsu lation rat iow as 60�84% . A fter 10 days at 37� , the in v itro cumu lative re lease ratios fo r the tw o materia ls w ere 40�96% and 34�81% , respectively. The re lease profiles could be f itted to theH iguch i equation. Key words: lovastatin; po ly lactic acidm icrospheres; drug release in v itro ∃98∃ 北京化工大学学报 (自然科学版 ) � � � � � � � � � � � � � � � 2011年