复凝聚法制备4种壳聚糖微囊的比较

复凝聚法制备4种壳聚糖微囊的比较
冼远芳;王超;罗莹莹;王雅;薛佳童
【摘要】Objective To study the preparation of chitosan microsphcrcs by complex coacervation method,and to compare their performance. Methods Microcapsules were prepared by chitosan with carmcllosc sodium, arabic gum, gelatin or sodium alginate. The single factor experimental design using the standard of drug-encapsulation, and drug-load,and recovery percent, was applied to optimize the ratio of wall materials. The performance of several microcapsule drug release invilro was investigated. Results The average drug-encapsulation of the four kinds chitosan microcapsules was 30%-62% and size around 1-2μm. The vitro release of micro-capsules indicated that these microcapsules had good sustained release performance invilro. The optimal ratio of wall materials was as follows:chitosan-carmcllosc sodium 1 : 0. 2,while the chitosan-arabic gum,the chitosan-gelatin or the chitosan-sodium alginatc was 1 : 1. Conclusion The microcapsules of composite chitosan could be prepared by using the similar process. The microcapsules of chitosan-gclatin better than other microcapsules.%目的研究复凝聚法制备壳聚糖微囊并比较其性能.方法壳聚糖为基本囊材,与羧甲基纤维素钠、阿拉伯胶、明胶、海藻酸钠复凝聚制备微囊.以包封率、载药量、回收率为优化指标,通过单因素实验确定最佳囊材比,并考察不同微囊体外释药性能.结果 4种壳聚糖微囊平均包封率为30%～62%,粒径1～2 μm,具有较好的体外缓慢释放性能.制备的壳聚糖-羧甲基纤维素钠最佳囊材比为1∶0.2,壳聚糖-阿拉伯胶、壳聚糖-明胶、壳聚糖-海藻酸钠微囊的囊材比均为1∶1.
结论 4种壳聚糖复合微囊可采用相似制备工艺,其中综合性能指标较好的是壳聚糖-明胶微囊.
【期刊名称】《西北药学杂志》
【年(卷),期】2013(028)002
【总页数】4页(P183-186)
【关键词】复凝聚法;壳聚糖;微囊;制备
【作者】冼远芳;王超;罗莹莹;王雅;薛佳童
【作者单位】长春工业大学化工学院,长春,130012;长春工业大学化工学院,长
春,130012;长春工业大学化工学院,长春,130012;长春工业大学化工学院,长
春,130012;长春工业大学化工学院,长春,130012
【正文语种】中文
【中图分类】R943
将药物包覆于高分子囊材中制成微囊，可提高药物的稳定性，延长药物在体内的作用时间。

复凝聚法是经典的微囊化方法，操作简便，是制备微囊的常用方法。

该方法利用2种具有相反电荷的高分子材料作囊材［1］，药物分散在一种囊材溶液中，一定条件下与相反电荷的高分子材料凝聚，经过交联剂固化制得不变形的含药微囊。

实现复凝聚的必要条件是：2种聚合物离子的电荷相反，且离子所带电荷相等。

壳聚糖［2－3］（M）为带正电荷的囊材，具有良好的生物相容性和生物降解性，
无免疫原性，广泛用于缓释制剂中［4］。

壳聚糖可与带负电荷的囊材凝聚制备复合微囊［5］。

本研究以达卡巴嗪（HY－03）为模型药，选择可降解并带负电荷
的羧甲基纤维素钠［6］（Ai）、阿拉伯胶［7－8］（Bi）、明胶［9－10］（Ci）、海藻酸钠［11－12］（Di）与壳聚糖复凝聚，制备载药 HY－03的复合微囊 HY－03－MAi、HY－03－M－Bi、HY－03－M－Ci和 HY－03－M－Di。

以包封率、载药量、回收率为考察因素，确定复合微囊的囊材比及适宜的制备质量浓度，比较4种微囊的体外释放性能。

1 仪器与试药
1．1 仪器 JXA－840场发射扫描电子显微镜（ESEM）（JEOL公司）；UV－754N紫外可见分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；RC－6溶出度测定仪（天津市国铭医药设备有限公司）；AL104电子天平（梅特勒－托利多仪器有限公司）；GZX－9246MB1电热恒温鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）；KQ3200超声波振荡器（昆山市超声仪器有限公司）。

1．2 试药 HY－03（质量分数99．98%，吉林省一心药业有限公司）；Ai、Di、Bi和Ci（均为生化试剂，天津市光复精细化工研究所）；M（生化试剂，国药集团化学试剂有限公司）；戊二醛（30%，天津市福晨化学试剂厂）。

2 方法
2．1 实验设计采用复凝聚法制备 HY－03－M－Ai、HY－03－M－Bi、HY－03－M－Ci、HY－03－M－Di微囊，单因素考察囊材的质量浓度。

M质量浓度取5mg·mL－1，复合囊材质量浓度见表1。

表1 复合囊材质量浓度的改变Tab．1 The change of the mass concentration of compound capsule material复合囊材质量浓度／mg·mL－1 Ai 0．25 0．5 1 1．5 2 Bi（Ci或Di）3 4 5 6 7
2．2 复凝聚法制备微囊［13］称取适量Ai，用30mL蒸馏水溶解，加入液体石蜡30mL及Span－80 0．15 mL，搅拌30min，制成水／油型乳液；另称取
M150 mg以20mL·L－1 HAc溶解，加入CaCl21．0g及HY－03 50mg，，制
得含 HY－03的 M 溶液30mL，搅拌下滴加到上述水／油型乳液中，控制温度30℃、滴速32mL·h－1。

用100g·L－1的氢氧化钠调节pH值至4．5，继续搅
拌90min，冷却至10℃时加入1．5 mL戊二醛，搅拌120min。

加入正丁醇
30mL，充分摇匀后放置30min，溶液以3 000r·min－1离心15 min，沉淀物用蒸馏水、乙醚洗涤，35℃下干燥，得粉末即为HY－03－M－Ai微囊。

称量，计
算收率。

HY－03－M－Bi、HY－03－M－Ci、HY－03－M－Di微囊制备［14－15］方
法同 HY－03－M－Ai微囊，用 Bi、Ci、Di代替Ai。

单因素实验按2．1项方法
进行。

2．3 HY－03的测定［16］
2．3．1 HY－03标准曲线的测定称取 HY－03 25 mg，加入pH7．2磷酸缓冲
液（PBS）配成50mL溶液，分别吸取0．5，1．0，2．0，3．0，4．0和
5．0mL，用PBS配成50mL。

采用紫外分光光度计在323nm波长处测定吸光度，经线性拟合得标准曲线方程y＝0．076 1x＋0．008 3，R2＝0．995 9（质量浓
度范围5×10－3～50×10－3 mg·mL－1）。

2．3．2 精密度实验按4种微囊处方平行称取空白辅料及25mg的HY－03，加
入PBS超声波振荡溶解制成0．01，0．03和0．05mg·mL－1低、中、高3种不同质量浓度的溶液，在323nm波长处测定吸光度，计算日内和日间RSD，均
＜1%（n＝5）。

2．3．3 回收率实验测定2．3．2项下的低、中、高3种质量浓度溶液的吸光度值，计算回收率和RSD值。

结果：HY－03－M－Ai、HY－03－M－Bi、HY－
03－M－Ci 和HY－03－M－Di平均回收率分别为100．40%±0．69%，100．57%±0．60%，100．67%±0．63%和100．31%±0．60%。

RSD均＜1%（n＝5）。

2．3．4 稳定性实验取上述质量浓度为0．05 mg·mL－1的对照品溶液，分别于1，2，3，4，6，8，10和12h在323nm处测定吸光度。

结果4种微囊溶液在12h内稳定性良好。

2．4 载药量和包封率的测定［17］称取10mg微囊，置于研钵中研细，加入PBS约30mL，超声波振荡使微囊破裂释放药物，再加入PBS至50mL，微孔滤膜过滤，在波长323nm处测定吸光度A，由2．3．1项下的标准曲线方程求出质量浓度C，按下式计算：
2．5 体外释放实验使用溶出度测定仪采用桨法测定。

精密称取自制微囊40mg，500mL PBS为溶出介质，温度37±0．5℃，转速100r·min－1，于各时间点取液4mL，同时补充同温度的PBS 4mL，0．22 μm微孔滤膜滤过，于323nm波长处测定吸光度A，由标准曲线计算C值和累积释放百分率。

3 结果
3．1 单因素实验见表2。

其中综合指标S＝回收率＋载药量＋包封率。

表2 单因素实验结果（n＝5）Tab．2 The results of single factor experiment （n＝5）微囊名称实验编号囊材比收率／%载药量／%包封率／%综合指标S HY －03－M－Ai A1 1∶0．05 27．35 8．67 35．98 72．00 A2 1∶0．1 31．86 11．23 48．28 91．37 A3 1∶0．2 43．04 13．08 60．16 116．28 A4 1∶0．3 38．16 11．45 56．10 105．71 A5 1∶0．4 35．00 8．10 42．12 85．22 HY－03－M－Bi B1 1∶0．6 26．55 5．78 33．52 65．85 B2 1∶0．8 26．25 6．34 40．57 73．16 B3 1∶1 28．28 8．39 58．73 95．40 B4 1∶1．2 26．31 6．72 51．07 84．10 B5 1∶1．4 24．39 6．10 50．02 80．51 HY－03－M－Ci C1 1∶0．6 32．06 6．39 37．06 75．51 C2 1∶0．8 32．50 7．72 49．41 89．63 C3 1∶1 33．71 8．91
62．37 104．99 C4 1∶1．2 31．58 7．56 57．45 96．59 C5 1∶1．4 29．27 6．54 53．62 89．43 HY－03－M－Di D1 1∶0．6 29．65 5．25 30．45 65．35 D2 1∶0．8 29．69 6．47 41．41 77．57 D3 1∶1 31．43 7．45 52．15 91．03 D4 1∶1．2 29．47 6．13 46．59 82．19 D5
1∶1．4 27．32 5．34 43．79 76．45
由表2综合指标S可知，实验编号为A3、B3、C3、D3的为最佳配方，即 HY－03－M－Ai的最佳囊材比是1∶0．2，HY－03－M－Bi、HY－03－M－Ci和HY－03－M－Di的最佳囊材比均为1∶1。

3．2 体外释放 4种微囊释放曲线见图1。

图1 不同微囊累积释放曲线Fig．1 Cumulative release curve of different microcapsules
由图1可知，4种微囊均具有突释现象及缓释性能，突释大小顺序：HY－03－M －Di＞ HY－03－M－Ci＞HY－03－M－Bi＞ HY－03－M－Ai；缓释性能
顺序：HY－03－M－Ai＞ HY－03－M－Bi＞ HY－03－M－Ci＞ HY－03－M －Di。

按照缓释制剂的要求，药物初期短时间内释放40%左右，有利于体内迅速达到血药质量浓度，之后药物缓慢释放维持血药质量浓度。

由此分析HY－03－M －Ai与 HY－03－M－Bi为最好。

微囊 HY－03－M－Ai在45min可达到30%的释放，在5h释放45%，之后可维持72h的释放，有良好的首剂量速释和持续缓慢释放的性能。

HY－03－M－Di与 HY－03－M－Ci微囊在5h已经释放75%和70%。

HY－03－M－Ci与HY－03－M－Di虽然具有缓释性能，但突释现象也较严重。

3．3 释药动力学将4种微囊累积释放百分率与时间分别按照零级动力学、一级动力学、Higuchi方程进行拟合，建立动力学释放模型。

结果见表3，4种体外释药特征符合零级动力学过程。

表3 数学释放模型拟合方程Tab．3 Fitting equation of mathematics release models微囊释放模型拟合方程r HY－03－M－Ai Q＝Kt＋b Y1＝2．988 5 X1＋0．010 80．999 9 Q＝Kt1／2＋b Y2＝8．084 7 X2＋28．779 0．895 9 ln（100－Q）＝－Kt＋b Y3＝－0．045 4 X3＋4．172 4 0．988 4 HY－03－M－Bi Q＝Kt＋b Y1＝2．988 5 X1＋0．010 8 0．999 9 Q＝Kt1／2＋b Y2＝7．912 7 X2＋29．534 0．916 1 ln（100－Q）＝－Kt＋b Y3＝－0．039 4 X3＋4．131 9 0．975 7 HY－03－M－Ci Q＝Kt＋b Y1＝2．988 5 X1＋0．010 8 0．999 9 Q＝Kt1／2＋b Y2＝8．014 9 X2＋29．67 0．870 1 ln （100－Q）＝－Kt＋b Y3＝－0．039 3 X3＋4．087 4 0．977 2 HY－03－M －Di Q＝Kt＋b Y1＝2．988 5 X1＋0．010 8 0．999 9 Q＝Kt1／2＋b Y2＝8．094 8 X2＋33．424 0．841 8 ln（100－Q）＝－Kt＋b Y3＝－0．046 8 X3＋3．942 60．912 7
3．4 微囊的形貌不同微囊在电镜下观察见图2。

几种微囊均呈球形，粒径为1～2μm，分布均匀，但微囊粒子间有粘连现象，可能由于清洗不净所致。

图2 微囊的扫描电镜图A．HY－03－M－Ai；B．HY－03－M－Bi；C．HY－03－M－CiFig．2 Scanning electron microscope of microcapsuleA．HY－03－M－Ai；B．HY－03－M－Bi；C．HY－03－M－Ci
4 讨论
常用交联剂有甲醛、戊二醛。

甲醛固化完全在pH8～9；戊二醛固化完全在中性条件下，故适合碱性条件不稳定药物。

根据HY－03药物性质选择戊二醛为交联固化剂。

用量为1．5mL，过多微囊粘结严重，囊壁脆性大，易破裂；用量少交联不完全；制备壳聚糖－羧甲基纤维素钠微囊时羧甲基纤维素钠质量浓度不可过大，否则无法形成微囊；正丁醇的加入便于微囊分离，减少粘连。

以壳聚糖为基本囊材，羧甲基纤维素钠、阿拉伯胶、明胶、海藻酸钠为辅助囊材，
通过复凝聚法制备4种复合微囊。

微囊收率24%～43%，载药量12%左右，包封率达30%～62%，球形规则，粒径1～2μm。

最佳囊材比除壳聚糖－羧甲基纤维素钠为1∶0．2外，其他均为1∶1。

比较几种复凝聚法制备的壳聚糖复合微囊，壳聚糖－明胶微囊综合性能最好。

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