頭孢曲松殼聚糖埠Ｔ逅崮(鈣)微球制備及性能研究

1、頭孢曲松殼聚糖?埠逅崮?(鈣)微球制備及性能研究                       作者：李柱來 王津 陳莉敏 張婉春 趙傳春【摘要】  以殼聚糖?埠逅崮莆?基質(zhì)材料，在乳化體系中以復凝聚法制備頭孢曲松殼聚糖?埠逅崮?(鈣)微球，研究了成球的最佳工藝條件及載藥微球性能。結果顯示，最佳工藝制備條件為殼聚糖濃度海藻酸鈉濃度=11，pH4.0，反應溫度25，攪拌速

2、度200r/min。體外實驗表明形態(tài)圓整的載藥微球具有良好溶脹和緩釋性能。 【關鍵詞】  頭孢曲松； 殼聚糖； 微球； 緩釋    ABSTRACT  The process and characterization of ceftriaxone microspheres made by complex coacervation method in an emulsion system with alginate?chitosan as matrix material were imyestigated. Results showed that

3、 optimal conditions were conantration of (chitosanalginate)=11, pH=4.0, rotation rate=200r/min, T=25, and that the excellent sustained release and swelling behaviour were achived by the microspheres.    KEY WORDS  Ceftriaxone;  Chitosan;  Microspheres;  Sustained r

4、elease     頭孢曲松為第三代頭孢菌素類廣譜抗生素，有較強的抗菌活性1，2，廣泛用于各類細菌的感染治療，但穩(wěn)定性較差3，只能臨用前配制，并于低溫條件下保存。使用過程中發(fā)現(xiàn)該藥存在許多不良反應46，且呈劑量相關性。為克服上述缺陷，提高頭孢曲松的穩(wěn)定性，我們通過微型成球技術7，將頭孢曲松制成微球，增加化學穩(wěn)定性，并使其在體內(nèi)特定靶點緩慢緩放，提高生物利用度，克服局部藥物濃度過大而產(chǎn)生的腎衰等副作用。殼聚糖8，9、海藻酸鈉10，11均屬天然海洋生物多糖，分別荷帶正負電荷，可互相凝聚形成載藥微球12，13。本文擬以殼聚糖和海藻酸鈉為基質(zhì)材料，在乳液體系中

5、用復凝聚法將頭孢曲松包裹成可生物相容，自然降解無毒的載藥微球，研究了微球制備工藝及其性能。    1  實驗部分    1.1  材料與方法    殼聚糖(大連鑫蝶甲殼素公司， 粘度35CPS， 脫乙酰度92.8%)；海藻酸鈉(CP，中國醫(yī)藥集團上?；瘜W試劑公司)；頭孢曲松鈉(荷澤睿辰科技開發(fā)有限公司，原料藥)；戊二醛(AR，天津博迪化工有限公司)；冰乙酸(AR，上?；瘜W試劑有限公司)；氫氧化鈉、無水氯化鈣(AR，浙江蘭溪城南化工廠)；液體石蠟、司班80(CP，國藥集團化學試劑有限公司

6、)；硫酸鐵銨(上海化學試劑總廠所屬上海試劑四廠)。    電子天平BS110S(上海恒平科學儀器有限公司)；XSZ?2G生物顯微鏡(重慶光學儀器廠)；PHS?3B精密PH計(上海精密科學儀器有限公司)；752型紫外分光光度計(上海精密科學儀器廠)；超聲細胞粉碎機(寧波新芝生物科技有限公司)；電動攪拌器(國華電器有限公司)；恒溫水浴鍋(國華電器有限公司)；抽濾裝置(SHB?B95A型循環(huán)水式多用真空泵、布氏漏斗)。    1.2  實驗方法    1.2.1  復凝聚法制備工藝 

7、;   (1)殼聚糖?埠逅崮?(鈣)空白微球的制備  在250ml三頸燒瓶中加0.25g海藻酸鈉(鈣)固體，用15ml蒸餾水溶解并分散均勻，加入15ml液體石蠟，再加0.15ml約3滴的司班80，室溫下以200r/min攪拌30min，靜置形成W/O型乳液。將0.25g殼聚糖以20ml 2% HAc溶解，再加入1.0g CaCl2置于分液漏斗內(nèi)，攪拌下逐滴加入到上述W/O型乳液中，控制滴速16ml/h(約1d/10s)。滴完后，繼續(xù)攪拌30min，加入0.5ml戊二醛固化30min后，加入25ml正丁醇，充分振搖后放置30min，分出沉淀物，即為殼聚糖?埠逅崮?(

8、鈣)微球，以蒸餾水洗滌數(shù)次后，于35真空干燥5h，后置于干燥器中保存。    (2)頭孢曲松殼聚糖?埠逅崮?(鈣)載藥微球的制備  方法參照空白微球的制備方法，不同的是在分液漏斗中除了以20ml 2% HAc溶解的0.25g殼聚糖、1.0g CaCl2外，再加入0.1g頭孢曲松鈉。    1.2.2  微球制備工藝條件選擇?艙?交實驗設計  根據(jù)前期的探索性實驗，確定以微球基質(zhì)材料殼聚糖海藻酸鈉重量濃度比，成球pH，攪拌速度，成球溫度為影響因素，每個因素選取3個水平，以微球的包封率為優(yōu)化指標，用正交表L9

9、(34)安排實驗，結果見表1。表1        正交實驗設計表    1.2.3  包封率測定    (2)繪制工作曲線14  稱適量頭孢曲松鈉加水配成1.00g/L頭孢曲松鈉標準溶液，同時配0.415mol/L硫酸鐵銨溶液(將20g硫酸鐵銨，加入質(zhì)量分數(shù)98%的濃硫酸9.4ml，加水至100ml定容)。分別準確吸取頭孢曲松鈉標準溶液0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0和6.0ml于8只10ml比色管中，加入0.415mol/L硫

10、酸鐵銨溶液0.5ml，用去離子水稀釋至刻度搖勻，用1cm的比色皿，以試劑空白為參比，在波長470nm處測其絡合物的吸光度A，對其進行線性回歸得方程：    A=1.6234C+0.0097  r=0.9998，n=8    (2)包封率測定  精密稱取正交實驗項下的含頭孢曲松的微球0.5g，加入25ml蒸餾水，超聲粉碎30min(超聲6s，間隙7s，功率700W)，放至室溫后抽濾，取濾液5ml，照工作曲線制備項下的方法，在470nm處測定吸光度A，根據(jù)回歸方程計算濃度C(g/ml)，計算包封率： 

11、0;  包封率=微球中頭孢曲松的量投藥量×100%    載藥量=微球中頭孢曲松的量微囊總重量×100%    (3)回收率實驗  分別精密稱取適量頭孢曲松鈉配成標準液，加入一系列含藥量已知的頭孢曲松微球樣品中，按上述藥物包封率的測定方法，以下式計算回收率：    回收率=(W總-W微球)W加入×100%    測得平均回收率為(99.2±0.9)%，表明微球的囊材不干擾頭孢曲松鈉的測定。  &#

12、160; 1.2.4  頭孢曲松殼聚糖?埠逅崮?(鈣)微球吸水膨脹實驗15  精確稱取一定質(zhì)量干燥的微球，置于一的確良制的小白布袋中，向袋中添加蒸餾水后將其懸空吊著，待一定時間后，用濾紙吸干微球表面吸附的蒸餾水稱重(濕重)，一直到微球的濕重為恒定值。溶脹度的計算公式為：    St=(Wt-W0)W0×100%    Wt為t時間微球吸水溶脹衡時重量，W0為干燥微球的重量。    1.2.5  頭孢曲松殼聚糖?埠逅崮?(鈣)微球體外溶出實驗  以磷酸鹽緩沖

13、液(pH6.8)900ml為溶出介質(zhì)，轉(zhuǎn)速100r/min，溫度(37±0.5)。將適量微囊M(g)裝進透析袋中，然后放入轉(zhuǎn)籃中，在不同時間段取5ml，用微孔濾膜過濾，并補入等量介質(zhì)，取濾液在470nm處測定其光密度D，由標準曲線回歸方程查出濃度為C，并計算溶液中頭孢曲松的含量及累積溶出百分率：    累積溶出百分率=溶液中頭孢曲松的含量(M×載藥量)×100%    2  實驗結果與討論    2.1  最佳工藝選擇   

14、通過前期對復凝法制備微球的分析，確定對微球粒徑大小、包封率及載藥量有影響的4個因素：殼聚糖海藻酸鈉的濃度、攪拌速度、成球反應時的介質(zhì)pH值和反應溫度，每個因素3個水平，按L9(34)正交設計安排實驗得到結果如表2，表中質(zhì)量指標是以2000版中國藥典控制微球質(zhì)量的指標(微球的包封率和載藥量)。    由極差值R分析，本成球工藝中四因素對微球的質(zhì)量影響依次為：成球pH值，成球反應時的溫度，殼聚糖濃度和攪拌速度。由于本工藝原理采用復凝聚法，    表2    正交實驗結果系由成球基質(zhì)材料荷相反電荷的基團之間，通

15、過靜電作用相互凝聚沉淀生成微球，溶液的pH值直接決定兩材料的荷電狀態(tài)，因此，pH成為成球工藝的關鍵因素16。成球反應溫度、殼聚糖濃度與海藻酸鈉濃度比對形成微球的包封率、載藥量影響大，攪拌速度影響了微球的粒徑分布。通過計算與分析得出最佳工藝條件是A2B2C3D2，即殼聚糖濃度海藻酸鈉濃度為11，pH4.0，反應溫度25，攪拌速度200r/min。由于最佳制備條件在成球?qū)嶒炋栔形闯霈F(xiàn)，因此根據(jù)最佳制備工藝條件制備一批微球，測其包封率為71.25%，載藥量為13.51%，實驗結果理想，且該微球制備工藝穩(wěn)定，重現(xiàn)性良好。百事通    2.2  頭孢曲松殼聚糖?埠

16、逅崮?(鈣)微球形態(tài)分析    (1)頭孢曲松殼聚糖?埠逅崮?(鈣)微球粒徑分布  用校正過的帶目鏡測微尺的顯微鏡測微球的粒徑大、小與分布，計數(shù)3批，每批200個，發(fā)現(xiàn)攪拌速度較小條件下制得的微球粒徑相對較大，攪拌速度較大條件下制得的微球粒徑相對較小。其中根據(jù)最佳工藝制備得到的微球粒徑大于95.0m占3.2%，粒徑在85.095.0m占26.3%，粒徑在75.085.0m占43.1%，粒徑在65.075.0m占25.1%，粒徑小于65.0m占2.3%，符合高斯分布，平均粒徑為80.31m。    (2)頭孢曲松殼聚糖?埠逅崮

17、?(鈣)微球電鏡分析  觀察最佳制備工藝下制得的微球掃描電鏡圖發(fā)現(xiàn)空白微球，外觀表面圓滑，形態(tài)規(guī)整，不粘連，粒徑分布較均勻，罕見凹凸；載藥微球形態(tài)基本成圓形，規(guī)整度較差，微球之間分散好、不粘連，但載藥微球表面凹凸現(xiàn)象較嚴重，在微球表面可觀察到少量藥物結晶沉積于表面。分析上述實驗結果，載藥微球形態(tài)不規(guī)整，可能是成球過程基質(zhì)材料荷相反電荷基團彼此吸引，在相互凝聚交聯(lián)沉淀析出時，受到藥物頭孢曲松荷相反電荷的排斥，以及藥物自身在基質(zhì)材料間成晶狀析出，影響到基質(zhì)材料之間均勻包裹，導致微球表面凹凸不平；空白微球由于不含藥物所以表面規(guī)整光滑17。    2.3

18、0; 頭孢曲松殼聚糖?埠逅崮?(鈣)微球吸水膨脹實驗    以吸水膨脹百分率s為縱坐標，以時間t(min)為橫坐標作圖，結果見圖1。    由圖1所示，該載藥微球在10min內(nèi)迅速吸水膨脹，在50min左右基本達到吸水溶脹平衡。復凝聚法通過正、負電荷基團間靜電相互吸引凝聚而成球(Ca2+加入起到交聯(lián)的作用，因為海藻酸鈉是一陰離子多糖，Ca2+的交聯(lián)促進了兩生物多糖的成球作用)，在此過程中長鏈的多糖分子間相互碰撞纏繞時，分子之間留下許多空隙與孔洞，此類空隙與孔洞的形成為溶劑分子的滲入留下通路，同時由于所用基質(zhì)材料殼聚糖與海藻酸鈉都為生物

19、多糖，富含羥基、氨基、羧基等親水基團，所以由此類生物多糖形成的親水凝膠微球吸水能力強，能在短時間內(nèi)迅速達到溶脹平衡18，正是該類水凝膠良好親水溶脹性能和成球的多孔特征，才能使包載藥物從微球基質(zhì)材料孔隙中緩慢釋出。    2.4  頭孢曲松殼聚糖?埠逅崮?(鈣)微球體外溶出實驗    根據(jù)頭孢曲松殼聚糖?埠逅崮?(鈣)微球體外溶出實驗的體外釋放度的測定結果，用累積溶出釋藥百分比為縱坐標，時間(t/h)為橫坐標繪圖，結果如圖2所示。頭孢曲松在1h內(nèi)迅速釋放達30%左右，隨后在25h之內(nèi)頭孢曲松從微球凝膠中的釋放量呈緩慢均勻增長之

20、勢，表明該載藥微球緩釋效果明顯。對累積釋藥分別以零級動力學方程，一級動力學方程及Higuchi方程進行擬合19，前期(01h)的釋藥符合零級釋放，擬合方程為Q=31.904t+4.3839(R2=0.9991)， 后期前1h的釋藥符合零級釋放，但K值較大，原因主要是因為在載藥微球表面所附著的藥物晶體快釋所致。在藥物晶體暴釋之后，溶劑通過微球之間的空隙或管道迅速滲入球體內(nèi)部，藥物逐漸溶解于溶劑而緩慢釋放。此外隨著水凝膠微球的迅速吸水膨脹，使水凝膠微球內(nèi)部管道變窄，微球內(nèi)部的藥物只能通過擴散作用，從水凝膠層緩慢的滲出，屬于被動擴散過程，該過程符合Higuchi釋放機制20。由于頭孢曲松被包裹成球后

21、，在體內(nèi)緩慢釋放，因此，可以避免用藥過程靶標周圍酸堿度的急劇變化而導致的?材邗防囁股?素藥物開環(huán)失效，同時也可避免局部藥物濃度過高而導致的一系列不良反應。    3  結論    本實驗在乳化體系中，通過復凝聚法以殼聚糖?埠逅崮莆?基質(zhì)材料，將頭孢曲松包裹制成微球，研究了該成球的工藝過程，通過正交統(tǒng)計分析得出最佳工藝條件為殼聚糖與海藻酸鈉濃度比為11，pH4.0，反應溫度25，攪拌速度200r/min。電鏡分析和統(tǒng)計表明，該最佳工藝條件所制微球形態(tài)良好，尺寸分布合理，彈性較好且具有較高機械強度和表面多孔。本工藝制備的微球再現(xiàn)

22、性好，所制得載藥微球性能測試顯現(xiàn)吸水溶脹性佳，體外溶出實驗表明該微球的釋藥符合Higuchi方程機制，緩釋性能優(yōu)秀，可望規(guī)模性工業(yè)化生產(chǎn)。【參考文獻】  1 鄭虎. 藥物化學M. 北京：人民衛(wèi)生出版社，2003：257.2 邱凌梅. 頭孢曲松鈉的臨床應用體會J. 中華當代醫(yī)學，2006，4(2)：108.3 楊繼章，楊樹民. 注射用加替沙星與頭孢曲松鈉配伍的穩(wěn)定性考察J. 中國醫(yī)院藥學雜志，2005，25(3)：256257.4 胡洪浪. 頭孢曲松鈉致敏性休克1例J. 中國藥師，2006，9(1)：55.5 王麗君. 注射頭孢曲松鈉后飲酒致雙硫侖樣反應1例J. 藥物流行病學雜志，20

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