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鹽霉素納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體的制備及處方優(yōu)化

2018-10-19 05:11韓翠艷金珊珊王曉麗簡白羽隋小宇曹立新
中國藥房 2018年3期
關(guān)鍵詞:響應(yīng)面法

韓翠艷 金珊珊 王曉麗 簡白羽 隋小宇 曹立新

中圖分類號 R943 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號 1001-0408(2018)03-0317-05

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2018.03.07

摘 要 目的:制備鹽霉素納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體(Sal-NLCs)并優(yōu)化處方。方法:采用熔融乳化-低溫固化法制備Sal-NLCs。采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法,以粒徑、Zeta電位、包封率、載藥量為評價指標(biāo),優(yōu)化處方中Sal用量、油相中固態(tài)脂質(zhì)雙硬脂酸甘油酯與液態(tài)脂質(zhì)辛癸酸甘油酯的質(zhì)量比、表面活性劑聚氧乙烯35蓖麻油(EL)與聚乙二醇-15-羥基硬脂酸酯(HS15)的質(zhì)量比及聚氧乙烯(40)硬脂酸酯(P40)的用量??疾焖芐al-NLCs的外觀形態(tài)、粒徑、多分散指數(shù)(PDI)、Zeta電位、包封率、載藥量和體外釋藥機(jī)制。結(jié)果:最優(yōu)處方為Sal 0.86 mg、雙硬脂酸甘油酯40.70 mg、辛癸酸甘油酯11.30 mg、EL 44.05 mg,HS15 7.95 mg、P40 3.8 mg;所制Sal-NLCs呈類圓形、分布均勻,粒徑為(81.81±2.60)nm、PDI為0.183±0.042、Zeta電位為(-24.9±3.4) mV、包封率為(94.35±1.50)%、載藥量為(1.47±0.04)%(n=5),24 h內(nèi)累積釋放度達(dá)到(99.81±3.90)%(n=3),釋放行為符合Higuchi模型,其中粒徑、Zeta電位、包封率、載藥量與模型預(yù)測值的相對誤差均小于4%。結(jié)論:按優(yōu)化處方成功制得具有緩釋效果的Sal-NLCs,且質(zhì)量達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞 鹽霉素;納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體;熔融乳化-低溫固化法;星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法;處方優(yōu)化

ABSTRACT OBJECTIVE: To prepare Salinomycin nanostructured lipid carriers(Sal-NLCs) and optimize its formulation. METHODS: Sal-NLCs was prepared by emulsion evaporation-low temperature solidification method. Using particle size, Zeta potential, encapsulation efficiency and drug loading as evaluation indexes, central composite design-response surface methodology was used to optimize the amount of Sal, the ratio of solid lipid glyceryl bisstearate to liquid lipid glyceryl octanoate in oil phase, ratio of surface active agent polyoxyethylene 35 castor oil (EL) to polyethylene glycol-15-hydroxy stearate (HS 15), the amount of polyoxyethylene (40) stearate (P40). The morphology, particle size, polydispersity index (PDI), Zeta potential, encapsulation efficiency, drug loading and in vitro release mechanism of Sal-NLCs were investigated. RESULTS: The optimal prescription was as follows as Sal 0.86 mg, glyceryl bisstearate 40.70 mg, glyceryl octanoate 11.30 mg, EL 44.05 mg, HS15 7.95 mg, P40 3.8 mg. Prepared Sal-NLCs was round-like and dispersed evenly. The particle size, PDI, Zeta potential, encapsulation efficiency and drug loading of prepared Sal-NLCs were(81.81±2.60) nm, 0.183±0.042,(-24.9±3.4) mV,(94.35±1.50)% and (1.47±0.04)% (n=5), respectively. 24 h accumulative release rate was (99.81±3.90)% (n=3). Drug release behavior was in line with Higuchi model, and relative error of particle size, Zeta-potential, encapsulation efficiency and drug loading to predicted value of model were all lower than 4%. CONCLUSIONS: Sal-NLCs with sustained-release effect is prepared successfully according to optimized formulation, and its quality meets the expected standard.

KEYWORDS Salinomycin; Nanostructured lipid carriers; Emulsion evaporation-low temperature solidification method; Central composite design-response surface methodology; Formulation optimization

鹽霉素(Salinomycin,Sal)是一種可以有效殺傷腫瘤干細(xì)胞的聚醚酯類跨膜離子載體抗生素,幾乎不溶于水[1],且組織選擇性差,因此,如何改善Sal的溶解性、提高其靶向性、減小其毒副作用是一個亟待解決的問題。固體脂質(zhì)體納米粒是以固態(tài)的天然或合成的類脂為載體的脂質(zhì)納米粒,在類脂納米粒中引入液態(tài)的脂質(zhì)材料后,可形成納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體(Nanostructrued lipid carries,NLCs)。NLCs可以改善藥物的溶解度,具有生物相容性好、存儲穩(wěn)定、不易發(fā)生藥物泄漏、適宜工業(yè)化大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),在藥物緩控釋、靶向、透皮、黏膜給藥等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用[2-3]。為了改善Sal的溶解性,本研究將Sal制成Sal-NLCs,并采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法(CCD-RSM)進(jìn)行處方優(yōu)化,還考察了所制Sal-NLCs的粒徑、Zeta電位、包封率、載藥量等各項(xiàng)指標(biāo)。

1 材料

1.1 儀器

Malvern Zetasizer Nano-ZS90納米粒徑電位分析儀(英國Malvern公司);Eppendorf 5804R臺式高速大容量離心機(jī)(北京博儀恒業(yè)科技發(fā)展有限公司);HT 7700透射電子顯微鏡(日本日立公司);Waters 2695高效液相色譜儀(美國Waters公司)。

1.2 藥品與試劑

Sal原料藥(美國Cayman Chemical公司,批號:0443366-37,純度:≥90%);雙硬脂酸甘油酯(法國Gattefosse公司);辛癸酸甘油酯(馬來西亞KLK油脂化工集團(tuán));聚乙二醇-15-羥基硬脂酸酯(HS15)、聚氧乙烯35蓖麻油(EL,德國Basf公司);聚氧乙烯(40)硬脂酸酯(P40,美國Sigma公司);乙腈為色譜純,其余均為分析純,水為純化水。

2 方法與結(jié)果

2.1 Sal含量測定方法的建立

2.1.1 色譜條件 色譜柱:ODS C18(200 mm×4.6 mm,5 μm);流動相:乙腈-水-四氫呋喃-磷酸(85 ∶ 10 ∶ 5 ∶ 0.1, V/V/V/V);流速:1.5 mL/min;檢測波長:210 nm;柱溫:30 ℃;進(jìn)樣量:20 μL。

2.1.2 專屬性試驗(yàn) 精密稱取Sal原料藥適量,以甲醇為溶劑,制備成質(zhì)量濃度為1 mg/mL的Sal溶液,經(jīng)0.45 μm的微孔濾膜過濾后,按“2.1.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣測定,記錄色譜。另取不含Sal的空白NLCs,經(jīng)乙腈破乳后,以3 000 r/min(離心半徑11.4 cm)離心20 min,取上清液,按“2.1.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣測定,記錄色譜。色譜圖顯示,Sal的出峰時間為15.5 min,NLCs所用輔料對Sal的測定無干擾。

2.1.3 線性范圍考察 精密量取Sal溶液,按一定比例制備成10、50、70、150、300、500 μg/mL系列質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)供試液,經(jīng)0.45 μm的微孔濾膜過濾后,按“2.1.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣測定,記錄峰面積。以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(x)、峰面積為縱坐標(biāo)(y)進(jìn)行線性回歸,得回歸方程y=1 004.7x-11 554(R2=0.999 0),結(jié)果表明,Sal檢測質(zhì)量濃度的線性范圍為10.08~504.00 μg/mL。

2.1.4 精密度與方法回收率試驗(yàn) 取質(zhì)量濃度為50、250、450 μg/mL的Sal溶液,經(jīng)0.45 μm的微孔濾膜過濾后,按“2.1.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣測定,每天進(jìn)樣5次考察日內(nèi)精密度;每日進(jìn)樣1次,連續(xù)進(jìn)樣5 d考察日間精密度;以實(shí)測值與真實(shí)值的比值考察方法回收率。結(jié)果顯示,50、250、450 μg/mL Sal溶液中Sal峰面積的日內(nèi)RSD分別為2.36%、0.32%、0.18%(n=5),日間RSD分別為1.69%、0.29%、0.14%(n=3),方法回收率分別為99.89%、100.13%、101.13%(RSD=0.21%、1.00%、0.99%,n=3),均符合相關(guān)規(guī)定。

2.2 Sal-NLCs的制備

采用熔融乳化-低溫固化法制備Sal-NLCs。稱取處方量的Sal、雙硬脂酸甘油酯及辛癸酸甘油酯,80 ℃水浴熔融,作為油相;另稱取處方量表面活性劑HS15、EL和P40,溶于適量純化水中,作為水相,并加熱至相同溫度。在恒溫水浴磁力攪拌下,將油相緩慢加入水相中,繼續(xù)攪拌15 min后,迅速轉(zhuǎn)移至冰水浴中固化,經(jīng)0.8、0.45、0.22 μm微孔濾膜依次過濾后,即得Sal-NLCs。

2.3 評價指標(biāo)的測定

2.3.1 包封率和載藥量 采用超濾離心法測定包封率和載藥量[4]。取Sal-NLCs溶液置于超濾離心管(截留分子量為10 kDa)中,10 000 r/min(離心半徑11.4 cm)離心40 min,收集下清液,經(jīng)甲醇稀釋后,按“2.1.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣測定,代入回歸方程計(jì)算Sal含量,即游離藥物含量W游離。取Sal-NLCs溶液,置于離心管中,經(jīng)乙腈破乳后,3 000 r/min(離心半徑11.4 cm)離心20 min,取上清液,進(jìn)樣測定,計(jì)算Sal含量,即總藥物含量W總。按照下述公式計(jì)算Sal-NLCs的包封率(%)和載藥量(%),包封率=(W總-W游離)/W總×100%,載藥量=(W總-W游離)/W脂質(zhì)×100%,式中W脂質(zhì)為處方中液態(tài)脂質(zhì)和固態(tài)脂質(zhì)的總量[5]。

2.3.2 粒徑與Zeta電位 將Sal-NLCs用純化水稀釋50倍后,置于納米粒徑電位分析儀中測定粒徑、Zeta電位。

2.4 優(yōu)化處方

2.4.1 星點(diǎn)試驗(yàn) 前期單因素試驗(yàn)結(jié)果表明,對Sal-NLCs質(zhì)量有顯著影響的是油相雙硬脂酸甘油酯-辛癸酸甘油酯的比例、表面活性劑EL-HS15的比例和P40用量,其中脂質(zhì)最佳總量為52.00 mg,EL和HS15最佳總量為52.00 mg。因此,選擇以粒徑(Y1)、Zeta電位(Y2)、包封率(Y3)、載藥量(Y4)為因變量,Sal用量(X1)、雙硬脂酸甘油酯-辛癸酸甘油酯用量比(X2)、EL-HS15用量比(X3)、P40用量(X4)為自變量,在粒徑<200 nm、Zeta電位絕對值>20 mV、包封率>70%、載藥量>1%的前提下,采用Design-Expert 8.0軟件,設(shè)計(jì)星點(diǎn)試驗(yàn)方案[5-8],自變量與水平見表1,星點(diǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表2。

2.4.2 模型擬合 采用Design-Expert 8.0軟件,根據(jù)擬合優(yōu)度(R)和置信度(P)對表2的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)模型預(yù)測,多元線性擬合,評價指標(biāo)與各因素的函數(shù)關(guān)系如下:

Y1=110.75+2.26X1-16.86X2-1.15X3+24.47X4-1.44X1X2-2.27X1X3-2.95X1X4-0.97X2X3+2.92X2X4+0.86X3X4-6.86X12+1.02X22-3.42X32+4.95X42+0.95X1X2X3+1.65X1X2X4+2.17X1X3X4-2.23X2X3X4+4.72X12X2+1.40X12X3-26.12X12X4+1.93X1X22-0.96X1X2X3X4-14.20X12X22(R2=0.999 9,P<0.000 1);

Y2=-27.17+0.15X1+2.00X2+0.70X3-0.50X4-0.036X1X2+0.16X1X3+0.23X1X4-0.54X2X3-0.076X2X4-0.35X3X4+0.97X12-0.058X22-0.058X32+0.52X42-0.049X1X2X3+0.011X1X2X4-0.19X1X3X4+0.036X2X3X4-1.05X12X2-3.13X12X3-1.61X12X4-0.63X1X22-0.051X1X2X3X4+4.01X12X22(R2=0.998 9,P<0.000 1);

Y3=35.05-3.60X1+8.21X2-2.54X3-16.10X4+0.78X1X2+0.88X1X3+0.95X1X4-6.28X2X3+3.32X2X4+12.55X3X4+8.26X12+8.47X22+11.10X2X3X4-3.99X12X2+1.16X12X3+13.26X12X4+2.24X1X22+0.67X1X2X3X4-7.46X12X22(R2=1.000 0,P<0.0001);

Y4=0.65+0.13X1+0.082X2-0.002 5X3-0.23X4+0.033X1X2-0.019X1X3-0.005 625X1X4-0.077X2X3+0.033X2X4+0.18X3X4+0.12X12+0.12X22+0.16X32+0.028X42-0.004 375X1X2X3-0.017X1X2X4+0.038X1X3X4-0.077X2-0.006 875X12X2-0.014X12X3+0.22X12X4-0.014X1X22-0.012X1X2X3X4-0.083X12X22(R2=1.000 0,P<0.000 1)。

上述多元線性擬合結(jié)果顯示,R2均大于0.9,P均小于0.01,數(shù)學(xué)模型擬合良好,預(yù)測數(shù)據(jù)可取[9-10]。

2.4.3 響應(yīng)面優(yōu)化 自變量與因變量的響應(yīng)面圖見圖1(僅列出有顯著相關(guān)關(guān)系的圖,余圖略)。

由響應(yīng)面圖可知,X1、X2、X3、X4對Y1、Y2、Y4均影響顯著,而只有X1和X2對Y3影響顯著。綜合考慮,Sal-NLCs最優(yōu)處方中X1為0.86 mg,X2為3.6,X3為5.54,X4為3.8 mg,即Sal 0.86 mg,雙硬脂酸甘油酯40.70 mg,辛癸酸甘油酯11.30 mg,HS15 7.95 mg,EL 44.05 mg,P40 3.8 mg。

2.4.4 處方驗(yàn)證 按照最優(yōu)處方平行制備Sal-NLCs溶液5份,檢測其粒徑、Zeta電位、包封率和載藥量,結(jié)果見表3。

由表3結(jié)果可知,各指標(biāo)測定結(jié)果與預(yù)測值的相對誤差均小于4.0%,說明預(yù)測得到的最優(yōu)處方可靠。

2.5 Sal-NLCs制劑學(xué)性質(zhì)考察

2.5.1 外觀形態(tài) 所制Sal-NLCs外觀澄清,呈淡藍(lán)色乳光。取所制Sal-NLCs,經(jīng)純化水稀釋10倍后,滴加至銅網(wǎng)上,2%磷鎢酸染液染色,靜置數(shù)分鐘,干燥后轉(zhuǎn)移至透射電鏡下觀察其形態(tài)。結(jié)果表明,Sal-NLCs呈類圓形,均勻分布,無可見顆粒,Sal-NLCs透射電鏡圖見圖2。

2.5.2 粒徑與Zeta電位 檢測所制5批次的Sal-NLCs的粒徑、多分散指數(shù)(PDI)、Zeta電位,結(jié)果分別為(81.81±2.60) nm、(0.183±0.042)、(-24.9±3.4) mV(n=5)。粒徑與Zeta電位分布圖見圖3。

2.5.3 包封率與載藥量 檢測所制5批次的Sal-NLCs的包封率和載藥量,結(jié)果分別為(94.35±1.50)%和(1.47±0.04)%(n=5)。

2.5.4 體外釋藥行為 采用透析袋法對Sal-NLCs的體外釋藥行為進(jìn)行考察。為滿足漏槽條件,使體系中藥物終濃度小于其飽和濃度的10%,在釋放介質(zhì)磷酸鹽緩沖液(PBS)中加入了20%乙醇和6%十二烷基硫酸鈉(SDS)。具體操作為:取Sal-NLCs溶液1.0 mL于預(yù)先活化好的透析袋中,并置于50 mL釋放介質(zhì)(pH 7.4)中。在(37±2) ℃、200 r/min條件下恒速攪拌,分別于0、1、2、3、4、7、11、13、23、24 h取2.5 mL,同時補(bǔ)加相同體積的釋放介質(zhì)。將2.5 mL樣品置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中進(jìn)行濃縮,1.0 mL 50%甲醇水溶液復(fù)溶,經(jīng)0.45 μm的微孔濾膜處理后,測定藥物含量,繪制釋放曲線,以時間為橫坐標(biāo)(x,h)累積釋放度為縱坐標(biāo)(y,%)擬合體外釋放模型。Sal-NLCs體外釋藥曲線見圖4,體外釋藥模型擬合結(jié)果見表4。

由圖4和表4結(jié)果可知,Sal-NLCs的釋放初期存在突釋現(xiàn)象,可能是因?yàn)槿芤褐胁糠钟坞x以及少量吸附在NLCs表面的藥物存在所致。24 h內(nèi),Sal-NLCs累積釋藥(99.81±3.90)%,體外釋藥行為符合Higuchi模型,具有緩釋效果。

3 討論

采用超濾離心法測定藥物包封率時,發(fā)現(xiàn)下清液中的藥物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其在純化水中的溶解度,考慮可能是處方中的乳化劑對Sal具有增溶作用所致。因此,在考察超濾膜對鹽霉素是否有吸附作用時,在游離藥物溶液中加入了50%甲醇,用以改善鹽霉素的溶解性,且超濾膜對該溶劑耐受。

在制備Sal-NLCs時,為實(shí)現(xiàn)最大藥物包載量,分別考察了鹽霉素在不同脂質(zhì)材料中的溶解度。結(jié)果在固態(tài)脂質(zhì)材料中雙硬脂酸甘油酯>單硬脂酸甘油酯,在液態(tài)脂質(zhì)材料中辛癸酸甘油酯>大豆油,因此本研究處方分別選用雙硬脂酸甘油酯和辛癸酸甘油酯。本試驗(yàn)也考察了不同表面活性劑HS15、EL、P40、蓖麻油聚烴氧酯35、聚山梨酯80對粒徑和Zeta電位的影響,結(jié)果合用兩種表面活性劑使用效果強(qiáng)于單一的表面活性劑,其中HS15與EL合用效果最佳,同時考慮到NLCs的“隱形”效果[11-13],加入含有聚乙二醇(PEG)結(jié)構(gòu)的P40,因此最終選用3種表面活性劑。

納米載體質(zhì)量評價的主要指標(biāo)是粒徑、電位、包封率和載藥量。有文獻(xiàn)報道,當(dāng)Zeta電位的絕對值>20 mV時,納米粒溶液處于穩(wěn)定狀態(tài)[13-15]。當(dāng)粒徑<200 nm時,可以滲透并滯留在腫瘤部位[16]。因此,在篩選Sal-NLCs時,設(shè)定納米粒粒徑<200 nm、Zeta電位絕對值>20 mV。同時,將包封率和載藥量分別設(shè)定為80%和1%以上,以期達(dá)到有效治療濃度,避免游離Sal過多,殺傷正常細(xì)胞。

此外,筆者還研究了Sal-NLCs體外細(xì)胞試驗(yàn),結(jié)果表明Sal-NLCs對CD133(一種跨膜蛋白,腫瘤干細(xì)胞標(biāo)志物)陽性的腫瘤干細(xì)胞的增殖抑制率明顯高于Sal,顯示了更強(qiáng)的細(xì)胞毒性,還進(jìn)一步對Sal-NLCs進(jìn)行了靶向修飾,相關(guān)研究將另文發(fā)表。

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(收稿日期:2017-08-30 修回日期:2017-11-02)

(編輯:鄒麗娟)

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