http://www.hxtb.org 化学通报 2005 年第 68 卷 w106 克拉霉素生物粘附缓释微囊的制备及性能 刘朝武 1,2 郑建华 1,2 包德才 1,2 赵燕军 1,2 王为 1 马小军 1* (1 中国科学院大连化学物理研究所大连 116023 2 中国科学院研究生院北京 100039) 摘要以克拉霉素为模型药物, 通过液中干燥法制备克拉霉素 - 乙基纤维素微球, 并用海藻酸钠进行包裹, 最后壳聚糖包衣以增强微囊的生物粘附性能, 制备出以乙基纤维素为核心材料, 海藻酸钠 壳聚糖为包衣材料的克拉霉素 - 乙基纤维素 - 海藻酸钠 - 壳聚糖微囊 考察了影响微囊体外释药的因素及其在大鼠胃粘膜上的粘附性能 结果表明, 克拉霉素 - 乙基纤维素 - 海藻酸钠 - 壳聚糖微囊不仅具有显著的缓释效果, 且在大鼠胃粘膜上具有良好的粘附性能 关键词微囊克拉霉素生物粘附乙基纤维素壳聚糖 Preparation and Characteristics of Bioadhesive Sustained-release Microcapsules of Clarithromycin Liu Chaowu1,2, Zheng Jianhua1,2, Bao Decai1,2, Zhao Yanjun1,2 Wang Wei1, Ma Xiaojun1* (1 Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences Dalian 116023 2 Graduate School of Chinese Academy of Sciences Beijing 100039) Abstract Clarithromycin-loading microcapsules which consist of ethylcellulose (EC) microcores were prepared by drying-in-liquid method and two layers coating with alginate and chitosan for the enhancement of bioadhesive property. The bioadhesion was evaluated via counting the microcapsules retaining on the surface of gastric mucosa. In vitro drug release was also studied. The factors influencing the drug release included particle size of EC microspheres, drug loading of EC microspheres were discussed, respectively. The results showed that the microcapsules had obvious bioadhesive property and sustained-release characteristic in ph5 acetate buffer medium. Key words Microcapsule, Clarithromycin, Bioadhesive, Ethylcellulose, Chitosan 刘朝武男,26 岁, 硕士生, 现从事医用高分子与药物控释的研究 * 联系人,E-mail: maxj@dicp.ac.cn 国家自然科学基金 (20176056) 中国科学院知识创新工程领域前沿项目(K2002A2) 资助 2005-01-25 收稿,2005-05-13 接受 http://www.hxtb.org 化学通报 2005 年第 68 卷 w106
幽门螺旋杆菌 (Helicobacter pylori, HP) 寄生在胃粘膜特定区域, 经若干年可在易感个体中引起慢性活动性胃炎 胃及十二指肠溃疡, 甚至诱发恶性淋巴瘤 [1] HP 在我国普通人群中的感染率为 30%~60%[2] 目前临床上的治疗方案主要采用三联疗法, 即阿莫西林 克拉霉素两种抗生素和抑酸剂奥美拉唑,HP 杀伤率虽然达 90% 左右, 但不能完全根除, 导致病人治愈后易复发 [3,4], 主要原因是药物在胃中滞留时间太短, 在粘膜层不能达到有效的杀菌浓度所致 [5,6] 因此提高药物在胃内的滞留时间对完全根除 HP 有重要意义 目前已有文献报道了阿莫西林生物粘附微球, 对蒙古沙土鼠体内的 HP 根除率达 100%[7], 而克拉霉素 (Clarithromycin,CLM) 生物粘附微囊尚未见文献报道 壳聚糖 (chitosan, CHI) 与胃肠道表面粘蛋白的相互作用, 可延长其在胃肠道的滞留时间 上世纪末,Gaserod 等 [8] 报道了壳聚糖微囊在猪的胃粘膜上具有显著的生物粘附作用, 为壳聚糖在生物粘附型口服定位释药制剂中的应用奠定了基础 本文选用乙基纤维素 (ethylcellulose,ec) 为核心材料, 壳聚糖为粘附材料, 将克拉霉素制成生物粘附微囊, 考察了影响其体外缓释效果的因素及粘附性能 1 实验部分 1.1 材料和仪器克拉霉素 ( 浙江华义医药有限公司, 批号 040405); 壳聚糖分子量 6kD( 自制 ); 海藻酸钠 ( 青岛市水产产业总公司 ); 乙基纤维素 ( 中国医药集团上海化学试剂公司 ); 聚乙烯醇 ( 中国医药集团上海化学试剂公司 );Span80( 中国医药集团上海化学试剂公司 ); 其它化学试剂均为分析纯 大功率微胶囊制备仪 [9]( 自制 );EUROSTAR digital 型数控搅拌器 ( 德国 IKA 公司 );LS-100Q 型激光粒度仪 ( 美国 Beckman-Coulter 公司 );CK40 型显微镜 ( 日本 Olympus 公司 );UV-2550IPC 型紫外可见分光光度仪 ( 日本岛津公司 ) 1.2 载药海藻酸钠 - 壳聚糖微囊的制备 1.2.1 载药海藻酸钠 (Alginate,ALG) 微球 (CLM-ALG 微球 ) 的制备将一定量的克拉霉素与 1.5%(W/V) 的海藻酸钠溶液混合均匀, 利用微胶囊制备仪, 将该混悬液滴入 1%(W/V)CaCl2 溶液中进行凝胶化反应, 形成 CLM-ALG 微球 1.2.2 载药海藻酸钠 - 壳聚糖微囊 (CLM-ALG-CHI 微囊 ) 的制备配置 0.5%(W/V) 的壳聚糖溶液, 加入 1.2.1 制备的 CLM-ALG 微球适量, 反应成膜 5 min 后过滤即得 1.3 载药乙基纤维素 - 海藻酸钠 - 壳聚糖微囊的制备 1.3.1 载药乙基纤维素微球 (CLM-EC 微球 ) 的制备将溶有一定量克拉霉素和乙基纤维素的二氯甲烷溶液滴入 200mL 含 1%(W/V) PVA 的水溶液中, 在室温下 400r/min 搅拌, 使温度逐渐升高至 40 搅拌 4h, 过滤, 微球用去离子水洗涤 3 次, 室温干燥即得 1.3.2 载药乙基纤维素 - 海藻酸钠微囊 (CLM-EC-ALG 微囊 ) 的制备取不同比例的乙基纤维素微球加入 10mL 1.5%(W/V) 的海藻酸钠溶液 ( 含 0.2g CaCO3 粉末 ) 中, 搅拌使其均匀分散后加入含 2%(W/V)Span 80 的液体石蜡溶液中,
200r/min 搅拌 15min, 加入混有 0.8mL 冰醋酸的 5mL 液体石蜡, 继续搅拌 5min 过滤, 依次用正己烷 去离子水洗涤 3 次 1.3.3 载药乙基纤维素 - 海藻酸钠 - 壳聚糖微囊 (CLM-EC-ALG-CHI 微囊 ) 的制备配置 0.5%(W/V) 的壳聚糖溶液, 加入制备的 CLM-EC-ALG 微囊适量, 成膜反应 5 min 后过滤即得 1.4 载药微囊载药量的确定精密称取微囊适量 ( 约相当克拉霉素 10mg) 于乳钵中研碎后放入 100mL 容量瓶中, 加入 40mL 甲醇, 超声 0.5h 后, 加 ph5 的醋酸缓冲液稀释至刻度, 取 10mL 用 0.8µm 滤膜过滤, 取滤液 4mL 置于 10mL 容量瓶中, 加硫酸溶液 (75 100)4mL, 混匀显色, 冷却 30min 后加醋酸缓冲液至刻度, 摇匀, 于 482nm 波长处测定吸光度, 由预先测定的标准曲线 (Y=0.01793X - 0.02800,r2=0.996) 得药物含量, 计算出微囊载药量 1.5 载药微球 ( 囊 ) 中 CLM 体外释放的测定 [10] 称取一定量微囊, 置于一定体积的 ph 为 5 的醋酸缓冲溶液中 (37 ), 以 100r/min 的转速振荡, 定时移取 5mL 溶液 ( 同时补充等温度等体积的释放介质 ), 取 4mL 置于 10mL 容量瓶中, 加硫酸溶液 (75 100)4mL, 混匀显色, 冷却 30min 后加醋酸缓冲液至刻度, 摇匀, 于 482nm 波长处测定吸光度, 由的标准曲线计算累积释放百分率 1.6 微胶囊体外粘附的测定 [11] 将禁食供水饲养 24h 后的大鼠随机分为 3 组, 处死后取胃, 平铺于载物台上 分别取 CLM-EC 微球 CLM-EC-ALG 微胶囊及 CLM-EC-ALG-CHI 微胶囊各 100 粒, 均匀撒在胃粘膜表面, 置于饱和氯化钠溶液的密闭容器中, 保湿 20min 后取出, 使载物台呈 45º 斜角放置 用 ph5 醋酸缓冲液以流速 22mL/min 冲洗 5min, 记录淋洗后分别保留在胃粘膜组织上的微囊个数, 获取滞留率 2 结果与讨论 2.1 微胶囊的形态由液中干燥法制备的 CLM-EC 微球为白色球体, 外形圆整, 大小较均匀, 无粘连 ( 图 1); 粒度仪测得平均粒径为 205.4µm, 标准偏差为 1.330 CLM-EC-ALG-CHI 微囊内含 1~3 个 CLM-EC 微球, 球形度较好 ( 图 2), 制备的 CLM-EC-ALG-CHI 微囊最高载药量可达 16.9% 图 1 CLM-EC 微球显微镜照片 (40 ) 图 2 CLM-EC-ALG-CHI 微囊显微镜照片 (40 )
2.2 体外药物释放 2.2.1 CLM-ALG 微球 CLM-ALG-CHI 微囊及 CLM-EC-ALG-CHI 微囊的体外药物释放由释放曲线 ( 图 3) 可见,CLM-ALG 微球和 CLM-ALG-CHI 微囊,0.5h 药物释放达 75% 以上,1h 后基本释放完全, 无显著的缓释作用 ; 而以 EC 为核心材料的 CLM-EC-ALG-CHI 微囊突释效应小,0.5h 释放 25%,1h 达 40%, 具有明显的缓释效果 说明 EC 是影响药物释放的主要辅料, 而 ALG CHI 对药物释放的影响较小 表 1 不同微囊的粒径和载药量 Tab.1 Diameters and drug contents of the different microcapsules 样品粒径 /µm 载药量 /% CLM-ALG 微球 415 12.3 CLM-ALG-CHI 微囊 423 5.4 CLM-EC-ALG-CHI 微囊 307 8.2 图 3 不同微囊的释放特性 Fig.3 Release profiles of different microcapsules 1: CLM-ALG 微球 ;2: CLM-ALG-CHI 微囊 ;3:CLM- EC-ALG-CHI 微囊 2.2.2 制备条件对 CLM-EC-ALG-CHI 微囊药物释放的影响改变 EC 微球载药量, 随着克拉霉素含量的增加, 药物释放速率显著加快, 这是由于药物所占比例越大, 微球骨架越疏松, 药物越易从微球中溶解释放出来 ( 图 4) 当载药量相对恒定时, 随着粒径增大, 药物释放速率减慢, 原因在于微球粒径增大, 相对释药比表面积减小 ( 图 5) 图 4 EC 微球载药量对 CLM-EC-ALG-CHI 微囊释放性能的影响 Fig.4 Effect of drug loading of EC microspheres on release property of CLM-EC-ALG-CHI microcapsules LS-APP-制药 - 微囊.doc
图 5 EC 微球粒径对 CLM-EC-ALG-CHI 微囊释放性能的影响 Fig.5 Effect of particle diameter of EC microspheres on release property of CLM- EC-ALG-CHI microcapsules 2.3 微胶囊粘附性能不同微球 ( 囊 ) 在离体大鼠胃粘膜上的体外粘附实验表明,CLM-EC 微球在胃粘膜滞留率为 37%, 经 ALG 包衣后的 CLM-EC-ALG 微囊在胃粘膜滞留率提高至 62% CLM-EC-ALG 微囊与 CHI 成膜后形成的 CLM-EC-ALG-CHI 微囊在胃粘膜滞留率可达 89%( 表 2) 表 2 不同微囊在离体大鼠胃粘膜上的滞留率 Tab.2 The retaining of different microcapsules on the gastric mucosa in vitro (n = 3) 类型 EC 微球 EC-ALG 微囊 EC-ALG-CHI 微囊 滞留率 /% 37±5 62±7 89±4 3 结论 CLM-EC-ALG-CHI 微囊对药物具有显著的缓释效果, 药物释放持续时间可达 8h 以上 ; 随 EC 微球载药量的增加, 释药速率加快 ; 随 EC 微球粒径的增大, 释药速率减慢 同时 CLM-EC-ALG-CHI 微囊在大鼠胃粘膜上具有良好的粘附性能, 其滞留率达 89%, 比 EC 微球高 52% 参考文献 [1] 黄静琳, 陆锦芳. 药学学报,2002, 37(3): 226~228. [2] 潘国宗. 中国消化杂志,2002,20(3):194~198. [3] C K Lin, P I Hsu, K H Lai. J. Clin. Gastroenterol, 2002, 34(5): 547~551. [4] E Kawabami, S K Ogata, A C Portorreal. Arq. Gastroenterol, 2001, 38(3): 203~206.
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