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姜黄素介孔二氧化硅纳米粒载药系统的制备及其载药性能

更新时间:2016-07-05

姜黄素(curcumin)是姜科植物姜黄的主要活性成分,其药理作用广且毒性低,因而具有广阔的应用前景。临床前和临床研究表明,姜黄素对大多数慢性疾病,包括多种肿瘤、代谢性疾病、心脑血管疾病等具有显著的治疗作用[1-2]。各种动物模型和人体研究发现,即使在非常高的治疗剂量(2 g·kg-1·d-1)下,姜黄素也是安全的[3]。但由于其极低的水溶性(pH 7.4时为0.000 4 mg/mL)、快速的系统清除、极低的组织吸收和生理pH值下极易降解,严重降低了其生物利用度,限制了其临床应用[4-7]

药物与多孔材料复合可实现药物高度分散[8]。介孔材料的孔结构高度有序,孔体积与比表面积巨大,且其合成程序较为简单易控,可作为药物全身传递系统载体或局部植入骨架材料,因其具有较好的生物相容性及可设计性,在药剂学领域得到了广泛的关注[9]。姜黄素与介孔材料复合可使姜黄素以纳米级形态被限制在多孔材料孔隙内表面,使姜黄素无法相互接触团聚,同时纳米级的粒径和巨大的比表面积,可显著提高姜黄素的溶出度及生物利用度[10-12]。本研究拟制备介孔二氧化硅纳米粒载体(mesoporous silica nanoparticles,MSNs),将姜黄素负载于载体制成MSNs复合物,并研究其对姜黄素体外溶出度的影响。

护理后,观察组焦虑、抑郁情绪改善较对照组明显,评分均较对照组低,两组差异有统计学意义(P<0.05),见表1:

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

1.1.1 试剂 姜黄素(国药集团化学试剂有限公司,HPLC≥98%)、无水乙醇、醋酸钠、冰醋酸、十二烷基磺酸钠(sodium dodecyl sulfate, SDS),其余试剂为化学纯。

1.1.2 主要仪器 表面分析仪(NOVA 2000e型,美国Quantachrome公司);紫外可见分光光度仪(UV-2450型,日本岛津公司);智能溶出仪(D-800LS型,天津天大天发公司);集热式恒温磁力搅拌器(DF-101S型,巩义市予华公司);射线衍射仪(Dmax 2500 X,日本Rigaku公司);场发射扫描电镜(Nova NanoSEM230型,捷克FEI公司);透射电子显微镜(Tecnai G2 20 200 kV型,荷兰FEI公司)。

1.2 方法

在深化产教融合模式的过程中,首先,要厚植深化产教融合模式的观念,明确深化产教融合模式的构建目标。其次,有的放矢,探索出深化产教融合模式的有效路径。最后,根据烹饪专业和行业的现实要求,打造出适合自身发展的人才培养模式,从而培养出更多的实用型烹饪人才,为舌尖上的美味增添中国味道。

1.2.1 标准曲线的制备

1.2.6 溶出度的测定 药物溶出度按《中国药典》2015年版(二部)桨法测定。加入溶出介质900 mL,预热至(37±0.5)℃,搅拌桨转速为75 r/min。将20 mg姜黄素及相当于20 mg姜黄素的Cur-MSNs(3∶1)复合样品分别置于溶出杯中,定时取样5 mL,并即时补充溶出介质5 mL,样品过0.1 μm微孔滤膜,采用紫外-可见分光光度法测定在不同时间下药物的溶出量。

1.2.1.5 精密度试验 精确配制姜黄素高、中、低(0.4,2.0,6.0 mg/L)3种浓度的标准溶液,于1日内分别测定5次,计算日内误差;同法每日测定1次,连续测定5 d,计算日间误差。

1.2.1.3 标准曲线的建立 精密称取姜黄素5.0 mg,用无水乙醇10 mL溶解后,加入溶出介质分别配成0.2,0.4,1,2,4,6及8 mg/L对照品溶液,分别在430 nm处测定样品的吸光度。求回归方程。以吸光度(A)为纵坐标,浓度(C,mg/L)为横坐标,绘制标准曲线。

1.2.1.4 重现性试验 精密称取5.0 mg姜黄素,置于100 mL容量瓶中,用无水乙醇10 mL溶解,并用溶出介质定容至刻度,配成50 mg/L的溶液作为对照品溶液,分别取对照品溶液加溶出介质稀释成含姜黄素0.4,2.0,6.0 mg/L标准液,在430 nm处测定吸收度,重复测定5次。

1.2.1.2 吸收波长的选择 精密称取姜黄素5.0 mg,用无水乙醇10 mL溶解并用溶出介质稀释后,在200~700 nm波长扫描;将制备的空白载体用无水乙醇溶解并用溶出介质稀释后,在200~700 nm波长扫描。

1.2.1.6 稳定性试验 取2.0 mg/L的姜黄素对照品溶液,分别于0,2,4,6,8,10及12 h测定吸收度。

1.2.2 介孔二氧化硅微球载体的制备 先将氨水、水(体积比1∶10)、乙醇混合搅拌20 min,再加入模板剂十六烷基三甲基溴化铵(hexadecy ltrimethyl ammonium bromide,CTAB,100 mL水加入0.006 mol CTAB)搅拌30 min。待溶液澄清后加入正硅酸乙酯[tetraethyl orthosilicate,TEOS,Si(OC2H5)4,水硅比1∶7.5],TEOS需要缓慢滴加,速率约为20 s 1滴。加入TEOS时快速搅拌,当TEOS滴加完毕后,减慢搅拌速率,大约3 h。陈化18 h后进行抽滤,得到的产物低温烘干后将浆料轻轻磨细,在500 ℃下煅烧4 h,制备成介孔二氧化硅微球[13]

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2.1.3 重现性试验 姜黄素低、中、高浓度重复测定5次,其吸收度RSD分别为0.114%,0.084%及0.131%,表明该方法测定结果重现性良好(表1)。

载药率(%)=(负载后质量-负载前质量)/空白载体质量×100%

1.2.4 X射线衍射 通过X射线衍射仪对负载药物的状态进行表征,测试条件为:Cu靶Kα线,广角扫描范围5°~40°,间隔为0.02°。

1.2.3 样品的负载及负载率测定 通过前期实验结果选择样品负载的条件为:温度50 ℃,载药时间8 h。分别称取0.1,0.3,0.5 g姜黄素,置圆底烧瓶中,加30 mL无水乙醇溶解,然后加入0.1 g二氧化硅微球载体(可按该比例扩大规模载药),超声5 min,于DF-101S集热式恒温磁力搅拌器上搅拌8 h后用0.22 μm微孔滤膜抽滤,少量无水乙醇淋洗,收集固体样品,干燥,根据姜黄素和载体质量比的不同,分别标记为Cur-MSNs(1∶1)、(3∶1)、(5∶1)。称取样品载药前后质量,按照公式计算载药率:

1.2.5 电镜观察 扫描电镜观察样品的形貌和粒径。

1.2.1.1 溶出介质的配制 以每升双蒸水加入醋酸钠2.999 g,冰醋酸1.74 g,SDS 1 g为溶出介质。

2 结 果

2.1 标准曲线的制备

2.1.4 精密度试验 姜黄素低、中、高浓度重复测定5次,其吸收度日内RSD分别为0.192%,0.295%及0.181%,日间RSD分别为0.339%,0.439%及0.890%,表明该方法的精密度良好(表2,3)。

A:姜黄素; B:空白载体. 图1 姜黄素和空白载体紫外-可见扫描图谱 Fig 1 Uv-visible scanning spectrum of curcumin and mesoporous silica nanoparticles

2.1.2 标准曲线的建立 绘制姜黄素标准曲线,回归方程为A=0.133 8X-0.000 6,r=0.999 8,可知姜黄素在0.2~8 mg/L浓度内线性关系良好(图2)。

图2 姜黄素的标准曲线 Fig 2 Standard curve of curcumin

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2.1.1 吸收波长的选择 姜黄素最大吸收波长为430 nm,空白载体在此条件下对姜黄素的测定无干扰,故选择430 nm作为检测波长(图1)。

表1 姜黄素重现性测定结果

Tab 1 The reproducibility of curcumin

浓度(mg·L-1)12345RSD/%0.4320.0590.0570.0600.0580.0580.1142.160.2790.2780.2770.2790.2780.0846.480.8670.8660.8680.8660.8690.131

RSD:相对标准差.

表2 姜黄素日内精密度测定结果

Tab 2 The intra-day accuracy of curcumin

浓度(mg·L-1)12345RSD/%0.4320.0590.0610.0580.0600.0560.1922.160.2790.2740.2820.2790.2770.2956.480.8670.8640.8660.8630.8670.181

RSD:相对标准差.

表3 姜黄素日间精密度测定结果

Tab 3 The inter-day accuracy of curcumin

浓度(mg·L-1)12345RSD/%0.4320.0590.0550.0540.0620.0550.3392.160.2790.2750.2830.2740.2720.4396.480.8670.8550.8630.8450.8510.890

RSD:相对标准差.

2.1.5 稳定性试验 稳定性试验结果表明,在不同的时间点测定的姜黄素吸收度的RSD为0.186%,表明样品在12 h内性质稳定。

2.2 介孔二氧化硅微球载体的形貌 介孔SiO2纳米粒平均粒径为(380±20)nm,孔径约为3.194 nm,孔隙率约为0.263 cc/g %。空白载体具有很好的成球性,且粒径分布较为均匀(图3,4)。

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2.3 载药量测定 载药微球Cur-MSNs(1∶1)、(3∶1)、(5∶1)的载药量均为40%,说明Cur-MSNs(1∶1)中,载体的孔道已饱和,增加投药量也无法提高其载药量。

2.4 姜黄素负载状态测定 Cur-MSNs的广角X射线衍射图中可见空白载体显示为无定型状态,而姜黄素在7.22°,8.66°,15.72°及17.00°存在较强的衍射峰,显示为晶体存在。复合样品中,尤其是Cur-MSNs(1∶1)、Cur-MSNs(3∶1)2个样品中,未见姜黄素的衍射峰,显示此时姜黄素以非晶体状态分散填充到载体的孔道内,达到理想的纳米级的分散状态(图5)。随着姜黄素和载体质量比的增加,在Cur-MSNs(5∶1)中,类似的姜黄素的衍射峰重新出现,表明此时的姜黄素有部分聚集在一起,并没有达到纳米级的分散状态。

该系统主要采用JSP语言编写,开发环境为MyEclips,服务器采用Apache Tomcat,数据库采用MSSQL Server2005。

图3 介孔二氧化硅微球载体的扫描电镜图 Fig 3 Scanning electron microscopy imagings of mesoporous silica nanoparticles

图4 介孔二氧化硅微球载体的透射电镜图 Fig 4 Transmission electron microscopy imagings of mesoporous silica nanoparticles

图5 姜黄素-载体复合物的广角X射线衍射图 Fig 5 X-ray diffraction photograph of Cur, MSN, physical mixture of Cur and MSN

2.5 溶出度的测定 体外释药试验结果可见,纯姜黄素几乎不能溶出,姜黄素在介质中5 min内溶出率为0.15%,300 min总溶出率为0.22%。而Cur-MSNs(3∶1)复合样品在相同条件下5 min内溶出率为0.69%,300 min总溶出率为11.05%。与纯姜黄素相比,Cur-MSNs 5 min累积释放增加3.6倍,300 min累积释放提高49倍(图6)。

Cur:姜黄素; MSNs:介孔二氧化硅纳米粒载体. 图6 姜黄素及Cur-MSNs(3∶1)复合样品释放曲线 Fig 6 In vitro release curve of curcumin and Cur-MSNs(3∶1)

3 讨 论

本研究通过制备Cur-MSNs系统,将姜黄素负载于有序介孔二氧化硅微球载体的孔道内,使姜黄素处于非晶状态,显著增加了姜黄素的有效溶出面积。在溶出度样品制备过程中,2015年版《中国药典》(二部)桨法规定使用0.45 nm微孔滤膜过滤样品,用以去除细菌和杂质。本研究中,由于所制备的Cur-MSNs粒径约为380 nm,采用上述方法不可能完全除去Cur-MSNs,会严重影响紫外测定结果,故特别定制了0.1 μm的微孔滤膜以提高后续测定的准确性。

负载后姜黄素的300 min总溶出速率提高49倍,且当复合样品一接触溶出介质时几乎立即达到较大的溶出速率,这是由于溶出面积增大及姜黄素的粒径减小,从而增大了介质的浸润作用,使得姜黄素迅速以分子形式分散于溶出介质中,这也表明介孔二氧化硅纳米粒载体起到了形成多孔结构的作用。故介孔二氧化硅纳米粒作为载体,可显著提高水难溶性药物的溶出速率和溶出度,改善其口服吸收困难的问题,可为提高水难溶性药物的生物利用度提供新思路。后续研究中,将着重考察 Cur-MSN 在动物体内改善口服吸收方面的数据。

作为业务主管部门的卫生部门收集行业基本数据的渠道有“国家卫生统计信息网络直报”及“卫生财务年报”。“国家卫生统计信息网络直报”收集范围覆盖各级各类医疗卫生机构的全方位信息,包括民办非营利性医疗机构,是现有医疗卫生行业及国计民生相关政策研究、分析、决策所依赖的主要信息来源,但其中财务报表格式是公办医疗机构执行的会计制度报表格式。“卫生财务年报”是卫生行业财务信息收集的主要渠道,但范围仅包括与政府行政部门有预算管理关系的政府办医疗卫生机构,不包括民办非营利性医疗机构。

联合国世界地理信息大会在浙江德清召开(乔思伟等) .................................................................................11-4

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李娜,林燕喃,蓝志良,赵宁宁,郑斌
《福建医科大学学报》2018年第01期文献

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