2. 南京大学生命科学学院, 江苏 南京 210046
2. School of Life Sciences, Nanjing University, Nanjing 210046, China
白藜芦醇苷(polydatin,PD)是虎杖的主要成分,在植物中分布广泛。研究表明,PD对心肌细胞和血管平滑肌细胞等具有保护作用[1],可抗血小板聚集、改善微循环[2],同时具有抗菌[3]、抗病毒、抗氧化[4]、调血脂[5-6]及抗肿瘤[7]等作用。然而,PD在水中溶解度小,对光、温度不稳定,半衰期短[8],生物体内消除迅速[9]等特性限制了其在临床上的应用。因此开发PD的相关剂型,改善PD的理化性质对开拓PD的临床应用具有重要的意义。目前,PD的相关剂型有脂质体、包合物等[10-11]。
固体分散体(SD)是利用一定的技术使药物以固体溶液、微晶或无定型状态高度分散在载体中所形成的分散体系[12]。药物粒子因粒径降低使其表面吉布斯能显著增大,从而提高难溶性药物的溶解度、溶出度和生物利用度[13-14]。SD可以是最终产品,也可作为剂型中间体[15-16],这对于PD的产品化和后开发具有重要意义。本研究采用溶剂蒸发法制备PD-SD,对其理化性质进行表征,并进行生物利用度评价。
1 仪器与材料AB135-S型十万分之一分析天平,德国梅特勒公司;KQ-300B型超声波清洗仪,昆山超声仪器有限公司;DZF-6050型真空干燥箱,上海博讯实业有限公司;UV-3150紫外分光光度计,日本岛津公司;Avater370傅里叶红外光谱仪,X射线衍射仪,荷兰菲利普公司;DSC204热分析仪,德国Netzsth公司;JSM-T20型扫描电镜,日本电子公司;岛津LC-15C高效液相色谱仪,日本岛津公司;LC-4016低速离心机,安徽中科中佳科学仪器有限公司;XW-80A微型旋涡混合仪,上海沪西分析仪器厂有限公司。
PD对照品,质量分数≥98%,批号W3890,成都西亚化工股份有限公司;PVPK30、P188,国药集团化学试剂有限公司;PEG 6000,天津市光复精细化工研究所;透析袋,美国biosharp公司;色谱甲醇,天津市大茂化学试剂厂;无水乙醇,上海苏懿化学试剂有限公司;其余试剂均为分析纯。
SD大鼠,许可证号:2011(皖)-002,雌雄各半,体质量(200±20)g,由安徽省实验动物中心提供。
2 方法 2.1 溶出度的测定 2.1.1 标准曲线的绘制精密称取PD对照品5.00 mg,置于50 mL量瓶中,加入甲醇适量使其溶解,所得溶液作为储备液。精密吸取适量储备液,加水稀释,配制质量浓度为15、12、9、6、4、2 μg/mL的系列对照品溶液,以水为空白对照,在322 nm处测定吸光度(A)值。以A值对PD质量浓度(C)作线性回归,得线性方程:A=0.069 5 C-0.010 2,r=0.999 5,线性范围为2~15 μg/mL。
2.1.2 溶出度实验精密称定相当于PD 4 mg的样品,置于透析袋中(截留相对分子质量为8 000~14 000),按《中国药典》2015年版二部第三法小杯法,以100 mL水为溶出介质,温度为(37.0±0.5)℃,转速设定为100 r/min。分别于15、30 min及1、1.5、2.5、3.5、5、7、9、12、24 h取样1 mL,同时补加等体积介质。样品稀释3倍,以水作为空白对照,在322 nm波长处测A值,根据“2.1.1”项下标准曲线方程计算累积溶出率。
2.2 PD-SD的制备采用溶剂蒸发法制备PD-SD。精密称取定量的PD原料药和载体,加定量无水乙醇充分溶解。然后旋转蒸发除去溶剂,真空干燥24 h,最后将所得产物研细,即得PD-SD。
2.3 PD-SD处方比例的筛选与优化 2.3.1 载体材料的筛选按药物与载体为1:2的比例分别称取PD、PVPK30[17-18]、P188[19-20]以及PEG 6000[12, 21],按“2.2”项下方法制备PD-SD,采用体外溶出方法筛选最优载体材料。当药物-载体比例相同时,不同的载体对药物的溶出行为有一定的影响[22-23]。如图 1所示,当载体为PVPK30时,药物溶出速率较载体为P188和PEG 6000时快,24 h的累积溶出率为94.2%,相对于P188(68.1%)和PEG 6000(77.8%),溶出度的提高也更明显,因此,在这3种载体中,PVPK30为最优载体。
![]() |
图 1 不同载体的PD-SD溶出曲线 Fig.1 Dissolution curves of PD-SD with different carriers |
2.3.2 药物-载体比例的筛选
按药物与载体比例为1:1、1:2、1:3、1:4分别称取PD和最优载体(PVPK30)[17],按“2.2”项下方法制备PD-SD,采用体外溶出方法筛选药物与载体的最适比例。当载体相同,药物-载体比例不同时,溶出结果显示,随着载体比例的增加,体外溶出速率及累积溶出率均呈现增加的趋势。如图 2所示,当药物-载体比例低于1:3时,可能载体没有完全包裹药物,药物的溶出速率虽有一定的增加,但并没有完全释放。当比例增加至1:3时,药物释放速率迅速增加,且累积溶出率达到96.2%。继续增加载体的量至1:4时,溶出速率几乎没有继续增加,进一步增加载体用量将会阻碍药物释放[24]。同时考虑制剂的安全性,最佳处方的药物-载体比例选择为1:3。
![]() |
图 2 不同药物-载体比例的PD-SD的溶出曲线 Fig.2 Dissolution curves of PD-SD with different drug-carries ratios |
2.4 PD-SD理化性质的表征 2.4.1 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析
采用KBr压片,在波数为4 000~500 cm−1分别对PD、最优载体(PVPK30)、PD-SD以及PD与PVPK30物理混合物进行FT-IR分析,考察药物与载体间是否有相互作用。由FT-IR图谱(图 3)可看出,PD-SD的FT-IR吸收峰几乎为PD与载体PVPK30的物理叠加。PD-SD中PD相对于PD原料药特征峰没有明显的变化,说明PD-SD在制备的过程中没有明显的化学键改变。
![]() |
图 3 PD (a)、PVPK30 (b)、PD-SD (c)以及PD与PVPK30物理混合物(d)的FT-IR图 Fig.3 FT-IR curves of PD (a), PVPK30 (b), PD-SD (c), and physical mixture of PD and PVPK30 (d) |
2.4.2 差示扫描量热(DSC)分析
分别对PD、最优载体(PVPK30)、PD-SD以及PD与PVPK30物理混合物进行DSC分析。将约10 mg的待测样品置于DSC坩埚中,以空白坩埚为对照,气体为N2,升温速度10 ℃/min,扫描范围0~250 ℃。由图 4可知,原料药PD在223.45 ℃有尖锐熔融峰存在,说明PD主要为晶体结构。在PD与PVPK30的物理混合物中,该熔融峰虽然有所减小,但仍然存在,说明简单的物理混合虽然能使药物的结晶度减小,但药物仍以原来的晶形存在。而PD-SD中的药物PD熔融峰完全消失,说明PD在载体中的晶形发生了改变,可能以分子或无定形的形式存在于载体中。
![]() |
图 4 PD (a)、PVPK30 (b)、PD-SD (c)以及PD与PVPK30物理混合物(d)的DSC图 Fig.4 DSC curves of PD (a), PVPK30 (b), PD-SD (c), and physical mixture of PD and PVPK30 (d) |
2.4.3 粉末X射线衍射(XRD)分析
分别对PD、最优载体(PVPK30)、PD-SD以及PD与PVPK30物理混合物进行粉末XRD分析。XRD分析条件为Cu-K α辐射;电流:20 mA;电压:40 kV;扫描范围:10°~80°(2θ);步长:0.05 ℃;扫描速率:5°/min。
图 5中(b)为载体PVPK30的衍射峰,峰宽而平缓,说明载体结晶程度较弱,主要呈无定形形式存在;(a)为PD原料药粉末的衍射峰,图中出现了尖锐的晶体衍射峰,表明PD结构为晶形结构;而PD-SD的衍射峰(c)中,PD的特征结晶峰完全消失,表明PD在载体中的晶形结构已发生变化,药物以无定形或分子存在于PD-SD中。这些结果证实了PD在形成PD-SD后,结构发生了变化,由晶形转变成无定形。这也解释了PD-SD提高体外溶出和生物利用度的原因。
![]() |
图 5 PD (a)、PVPK30 (b)以及PD-SD (c)的XRD图 Fig.5 XRD patterns of PD (a), PVPK30 (b), and PD-SD (c) |
2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)观察
将PD和PD-SD涂于干净的铜片上,喷金后观测PD-SD的表面形态。
由图 6-a可知,PD原料药是以棒状晶体结构存在,而在图 6-b中PD-SD,PD在载体中分散均匀,并且粒径较原料药明显变小。PD以无定形的非规则形态存在,该结果进一步证实了PD以分子态或无定形的形态存在于PD-SD体系中,且比表面积小,从而实现溶出速率的变化。
![]() |
图 6 PD (a)和PD-SD (b)的扫描电镜图 Fig.6 SEM of PD (a) and PD-SD (b) |
2.5 药动学研究 2.5.1 给药方法及血样采集
将12只SD大鼠(体质量180~220 g)随机分为2组,每组6只。给药量以PD计为300 mg/kg,分别记录为A组、B组,大鼠禁食不禁水12 h。A组大鼠ig给于PD原料药溶液,B组大鼠ig给于PD-SD溶液。A组、B组分别于给药后5、15、30、60、90、120、180、240、360、480、600 min等时间点时眼底静脉丛取血300 μL,加入肝素化离心管中,3 000 r/min离心15 min,取上层血浆,−20 ℃条件下避光保存备用。
2.5.2 血浆样品的预处理将血浆样品置于涂有肝素的EP管中,3 000 r/min离心15 min,取100 μL血浆,加入200 μL乙腈,涡旋振荡2 min,3 600 r/min离心15 min,吸取上清液过0.22 μm有机滤膜后,经HPLC测定。
2.5.3 样品测定色谱条件COSMOSIL 5C18-MS-Ⅱ色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 µm);流动相为乙腈-水(20:80);体积流量1 mL/min;柱温30 ℃;检测波长322 nm;进样量20 μL。
2.5.4 方法专属性实验在上述色谱条件下,取空白血浆及血浆样品溶液,按照“2.5.2”项下方法进行操作,进样,记录色谱图。考察血浆对PD测定的影响,结果如图 7。从图中可以看出,该方法分离效果好,专属性强,血浆中杂质或内源性物质均不干扰测定。
![]() |
图 7 血浆样品溶液(A)、空白血浆(B)和白藜芦醇苷+空白血浆(C) HPLC Fig.7 HPLC of plasma sample (A), blank plasma (B), and polydatin + blank plasma (C) |
2.5.5 标准曲线的制备
精密称取10 mg PD对照品至100 mL棕色量瓶中,用10 mL甲醇溶解,再用甲醇定容至100 mL,摇匀,即得质量浓度100 μg/mL的对照品储备液。精密吸取适量对照品储备液,用甲醇稀释得质量浓度为20、10、5、2.5、1.25、0.625、0.312 5 μg/mL的系列对照品溶液。
分别精密吸取系列对照品溶液20 μL,加80 μL空白血浆,混合后按“2.5.2”项下血浆样品的预处理方法处理。分别取20 μL进样,以待测物质量浓度(C)为横坐标,待测物峰面积(A)为纵坐标,用加权最小二乘法进行回归计算,求得的直线回归方程为Y=27 179 X+2 330.1,r值为0.999 5,线性范围0.312 5~20 μg/mL。
2.5.6 精密度试验分别制备高、中、低3种质量浓度(20、2.5、0.312 5 μg/mL)PD血浆样品,按“2.5.2”项下方法处理后,进样分析,同1日内批内平行测定5次,计算日内精密度;连续测定3 d,计算日间精密度。结果高、中、低3个质量浓度血浆样品的日内精密度分别为6.58%、6.26%和3.37%,日间精密度分别为3.33%、1.05%和0.91%。
2.5.7 方法回收率试验分别制备高、中、低3种质量浓度(20、2.5、0.312 5 μg/mL)PD血浆样品,按照“2.5.2”项下方法操作,以测得的药物质量浓度与真实质量浓度之比表示方法回收率。计算高、中、低3个质量浓度血浆样品的方法回收率。结果高、中、低3个质量浓度血浆样品的平均回收率分别为96.71%、95.84%和96.04%,均符合要求。
2.5.8 稳定性试验将血浆样品反复冻融3次;室温放置24 h;−20 ℃冷冻放置15 d。结果表明药物在放置和测定过程中均稳定,满足分析要求。
2.5.9 药动学参数PD和PD-SD经大鼠ig给药后血药浓度-时间曲线见图 8,实验数据经3p97软件计算得到的主要药动学参数见表 1。由图 8和表 1可知,大鼠ig给药后,PD-SD血药浓度在30 min时达到峰值2.20 μg/mL,与原料药PD(1.08 μg/mL)相比血药浓度提高了2.04倍。PD和PD-SD的AUC0-∞分别为(139.70±21.49)、(328.79±48.52)μg·min/mL。PD-SD的相对生物利用度是PD的2.35倍。
![]() |
图 8 PD及PD-SD口服后药时曲线(x±s, n=6) Fig.8 Concentration-time curves of PD and PD-SD after oral administration (x±s, n=6) |
![]() |
表 1 大鼠ig给药PD和PD-SD后的主要药动学参数 Table 1 Pharmacokinetic parameters of PD and PD-SD after oral administration |
3 讨论
PD具有抗肿瘤、抗氧化、抗病毒等多种生物活性和广泛的药理作用[4-7],人们对它的研究越来越多[10-11, 25],然而水溶性较差和生物利用度较低等缺陷限制了其在临床上的应用。为了提高PD的生物利用度,本实验采用溶剂蒸发法[26-27]制备PD-SD。在载体材料的筛选的阶段,当载体选择PVPK30时,药物溶出速率快于P188和PEG 6000,故采用PVPK30为载体材料。确定载体材料后,药物-载体比为1:3时,体外溶出度达到最大值。
本实验采用FT-IR、DSC、XRD、SEM对PD-SD的结构变化和形态进行表征,发现相比于原料药,PD形成PD-SD后结晶度显著降低,主要以无定型状态存在,主要由于载体的抑晶作用。同时由于药物分散在载体中,增加了药物的粒径,这些也解释了PD-SD累积溶出率增大的原因[22]。越来越多的报道关于SD可以提高难溶性药物的口服生物利用度[28-29]。药物的溶解性极大程度影响了口服药物在胃肠道吸收。PD具有较低的溶解性,对于难溶性药物而言,溶出是吸收的限速过程[30]。
PD-SD经ig给药后其生物利用度为(328.79±48.52)μg·min/mL,而PD原料药生物利用度仅为(139.70±21.49)μg·min/mL,PD-SD明显提高了PD的生物利用度。主要因为PD-SD增加了药物的溶出,进而增大了药物在大鼠体内的吸收。可见SD技术可用于改善PD口服给药的体内生物利用度。本次研究成功制备了PD-SD,方法简单可行,以期能够为后期临床研究提供指导。
[1] | Miao Q, Wang S W, Miao S, et al. Cardioprotective effect of polydatin against ischemia/reperfusion injury:Roles of protein kinase C and mito KATP activation[J]. Phytomedicine, 2011, 19(1): 8–12. DOI:10.1016/j.phymed.2011.06.023 |
[2] | He H, Zhao Y, Chen X J, et al. Quantitative determination of trans-polydatin, a natural strong anti-oxidative compound, in rat plasma and cellular environment of a human colon adenocarcinoma cell line for pharmacokinetic studies[J]. J Chromatogr B, 2007, 855(2): 145–151. DOI:10.1016/j.jchromb.2007.04.035 |
[3] | 刘顺, 李赫宇, 赵玲. 白藜芦醇降血尿酸、抗炎作用研究进展[J]. 药物评价研究, 2016, 39(2):304–307. |
[4] | Ince S, Acaroz D A, Neuwirth O, et al. Protective effect of polydatin, a natural precursor of resveratrol, against cisplatin-induced toxicity in rats[J]. Food Chem Toxicol, 2014, 72: 147–153. DOI:10.1016/j.fct.2014.07.022 |
[5] | Xing W W, Wu J Z, Jia M, et al. Effects of polydatin from Polygonum cuspidatum on lipid profile in hyperlipidemic rabbits[J]. Biomed Pharmacother, 2009, 63(7): 457–462. DOI:10.1016/j.biopha.2008.06.035 |
[6] | Du Q H, Peng C, Zhang H. Polydatin:A review of pharmacology and pharmacokinetics[J]. Pharm Biol, 2013, 51(11): 1347–1354. DOI:10.3109/13880209.2013.792849 |
[7] | Zhang Y S, Zhuang Z X, Meng Q H. Polydatin inhibits growth of lung cancer cells by inducing apoptosis and causing cell cycle arrest[J]. Oncol Lett, 2014, 7(1): 295–301. |
[8] | Ding X, Hou X, Gao S, et al. Pharmacokinetics and bioavailability study of polydatin in rat plasma by using a LC-MS/MS method[J]. Pak J Pharm Sci, 2014, 27(6): 1931–1937. |
[9] | Lv C Y, Zhang L T, Wang Q, et al. Determination of piceid in rat plasma and tissues by high-performance liquid chromatographic method with UV detection[J]. Biomed Chromatogr, 2006, 20(11): 1260–1266. DOI:10.1002/(ISSN)1099-0801 |
[10] | 熊利容.白藜芦醇苷脂质体的制备及其药代动力学的研究[D].武汉:湖北中医学院, 2007. http://www.doc88.com/p-443541017488.html |
[11] | 夏威.白藜芦醇苷分子包合物的制备及其性能研究[D].保定:河北农业大学, 2012. |
[12] | 饶小勇, 尹姗, 何明珍, 等. 白头翁皂苷D固体分散体制备及体内外评价[J]. 中草药, 2015, 46(21):3179–3184. |
[13] | Milne M, Liebenberg W, Aucamp M. The stabilization of amorphous zopiclone in an amorphous solid dispersion[J]. AAPS Pharm Sci Tech, 2015, 16(5): 1190–1202. DOI:10.1208/s12249-015-0302-4 |
[14] | Keratichewanun S, Yoshihashi Y, Sutanthavibul N, et al. An investigation of nifedipine miscibility in solid dispersions using raman spectroscopy[J]. Pharm Res, 2015, 32(7): 2458–2473. DOI:10.1007/s11095-015-1638-x |
[15] | 赵俊霞, 孙彩霞, 苏建春, 等. 星点设计-效应面法优化广金钱草总黄酮固体分散体微孔渗透泵控释片处方[J]. 中草药, 2014, 45(21):3081–3086. |
[16] | Shah A V, Serajuddin A T M. Conversion of solid dispersion prepared by acid-base interaction into free-flowing and tabletable powder by using Neusilin® US2[J]. Int J Pharm, 2015, 484(1/2): 172–180. |
[17] | 孙彩霞, 尹蓉莉, 赵俊霞, 等. 水蜈蚣总黄酮固体分散体的制备及其性质研究[J]. 中草药, 2014, 45(14):2018–2021. |
[18] | 焦艳, 任红暖, 袁堂娟, 等. 白藜芦醇固体分散体的制备及其性质研究[J]. 中药材, 2014, 37(3):517–520. |
[19] | 乔井会, 郭建鹏, 马艳, 等. 阿托伐他汀钙泊洛沙姆188固体分散体的制备及表征[J]. 中国药房, 2015, 26(1):103–106. |
[20] | 任红暖, 王晓丽, 陈肖如, 等. 白藜芦醇-泊洛沙姆188固体分散体的制备及其性能研究[J]. 中国药房, 2015, 26(25):3554–3557. |
[21] | 徐文杰, 朱颖, 孙冬梅. 布渣叶总黄酮固体分散体的制备及体外溶出度测定[J]. 中国医院药学杂志, 2015, 35(2):119–125. |
[22] | 董雅芬, 胡滨, 杨秋娅, 等. 固体分散体在提高难溶性药物口服生物利用度中的应用[J]. 药学与临床研究, 2015, 23(1):51–54. |
[23] | 刘娱姗, 高署, 柯学, 等. 难溶性药物固体分散体研究新进展[J]. 药学进展, 2013, 37(4):166–173. |
[24] | 韩刚, 阎林奇, 索炜, 等. 大黄素固体分散体的制备及其溶出度测定[J]. 中草药, 2011, 42(3):487–490. |
[25] | Asare-Addo K, Šupuk E, Al-Hamidi H, et al. Triboelectrification and dissolution property enhancements of solid dispersions[J]. Int J Pharm, 2015, 485(1/2): 306–316. |
[26] | 胡绍英, 张振海, 蒋艳荣, 等. 雷公藤红素胶体二氧化硅缓释固体分散体研究[J]. 中草药, 2013, 44(6):692–695. |
[27] | 姚静.吲哚美辛无定型态固体分散体的制备及评价[D].开封:河南大学, 2014. |
[28] | Shamsuddin, Fazil M, Ansari S H, et al. Atorvastatin solid dispersion for bioavailability enhancement[J]. J Adv Pharm Technol Res, 2016, 7(1): 22–26. DOI:10.4103/2231-4040.169873 |
[29] | Boghra R J, Kothawade P C, Belgamwar V S, et al. Solubility, dissolution rate and bioavailability enhancement of irbesartan by solid dispersion technique[J]. Chem Pharm Bull, 2011, 59(4): 438–441. DOI:10.1248/cpb.59.438 |
[30] | 李光华. 口服药物吸收的研究进展[J]. 天津药学, 2014, 26(2):69–71. |