丁香油β-環(huán)糊精微球的制備及其性能研究*

楊黎燕,楊禮誠,楊禮銘,余麗麗

(1.西安醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，陜西 西安 710021；2.西安高新唐南中學(xué)高中部，陜西 西安 710075)

丁香油(Clove oil)為桃金娘科植物丁香的干燥花蕾(公丁香)經(jīng)蒸餾所得的揮發(fā)油(古代則多為母丁香所榨出之油)，它是一種名貴中藥，具有暖胃、溫腎之功效，治胃寒痛脹、呃逆、吐瀉、痹痛、疝痛、牙痛、口臭等，其揮發(fā)油具有較強(qiáng)的藥理活性，是主要的有效成分[1]。但揮發(fā)油的穩(wěn)定性較差，在中藥制劑的生產(chǎn)和貯藏過程中易損，影響藥效。為提高其穩(wěn)定性,減少散失，近年來將其制成β-環(huán)糊精包合物多有報道[2-4]，但包合率和收得率還不高，包合過程中揮發(fā)油有明顯的損失。β-環(huán)糊精經(jīng)高分子化后形成聚合物微球，內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松成蜂窩狀，具有交聯(lián)三維網(wǎng)狀結(jié)，既保留了β-環(huán)糊精原有的空腔環(huán)內(nèi)疏水、環(huán)外親水的空腔構(gòu)造，又增強(qiáng)了β-環(huán)糊精空穴的疏水性，促進(jìn)了包合作用的進(jìn)行。作為藥物載體，可用效地應(yīng)用于藥物控制釋放[5]。因此，研究以β-環(huán)糊精為原料，反相乳液法制備β-環(huán)糊精微球，飽和水溶液法得到β-環(huán)糊精聚合物微球(β-CDP)包合丁香油，考察單因素對其制備工藝的影響及緩釋性、熱穩(wěn)定性能，并與β-環(huán)糊精包合物做一對比研究，得出結(jié)論。

作者采用飽和水溶液法合成丁香油β-CDP微球，考察β-CDP微球與丁香油的投料比、包合溫度以及包合時間對包合效果的影響并考察其釋香性能、熱穩(wěn)定性情況，與丁香油β-環(huán)糊精做一對比。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

β-CDP微球：自制；丁香油：批號F2000223，中國醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司；環(huán)氧氯丙烷：天津博迪化工股份有限公司；Span80：天津化學(xué)試劑有限公司；Tween20：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；鹽酸：廣州化學(xué)試劑廠；無水乙醇，天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠；丙酮：利安隆博華醫(yī)藥化學(xué)有限公司；均為分析純試劑；煤油：市售；實驗用水為蒸餾水。

85-2磁力加熱攪拌器：上海浦東物理光學(xué)儀器廠；DZF-6050真空干燥箱：上?，槴\實驗設(shè)備有限公司；揮發(fā)油提取器：津南玻璃儀器儀表廠；JJ-1電動攪拌器、HH-WO-501恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；TDL-40B離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 空白β-CDP微球的制備

向帶有機(jī)械攪拌的三口瓶中加入10 mL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的氫氧化鈉溶液和6 g的β-環(huán)糊精，使其在40 ℃下完全溶解，降溫至30 ℃，控制攪拌速度約為800 r/min，緩慢滴加7.34 g的環(huán)氧氯丙烷(ECH)，交聯(lián)1.5 h。高速攪拌下，加入1.2 g含有乳化劑[m(Span80)∶m(Tween20)=3∶1]的煤油60 mL，攪拌10 min 之后降低攪拌速度至約800 r/min，水浴鍋升溫至75 ℃，反應(yīng)6 h。反應(yīng)結(jié)束后，靜置，離心，傾去上層油相，并依次用稀鹽酸、無水乙醇、蒸餾水和丙酮充分洗滌。產(chǎn)品置于通風(fēng)櫥內(nèi)晾干，最后在真空干燥箱于60 ℃下干燥至恒重，研缽研磨至粉狀，即得。

1.2.2 丁香油環(huán)糊精微球包合物的制備

取一定量合成的β-CDP微球，放入燒杯里，加一定量蒸餾水加熱溶解，制成飽和溶液，放涼至所需溫度，加1 mL丁香油混合，密封，超聲震蕩，恒溫電磁攪拌一定時間后，從溶液中移出，在室溫中放涼，然后放入冰箱里，-5 ℃放置24 h，然后取出初產(chǎn)品離心，少量無水乙醇洗滌包合物，在40 ℃下真空干燥6 h，即可得到丁香油β-CDP微球包合物。

1.3 評價指標(biāo)

按《中國藥典》2010年版附錄揮發(fā)油測定法(乙法)操作，取丁香油1 mL，置250 mL圓底燒瓶中，加入蒸餾水100 mL，連接揮發(fā)油提取器，加液體石蠟1 mL到接受器中，以水蒸氣蒸餾法提取至油量不再增加，計算丁香揮發(fā)油空白回收率。按照公式(1)和(2)計算揮發(fā)油包合率(Y1)和揮發(fā)油微球的產(chǎn)率(Y2)，綜合評分Y。

(1)

(2)

分別設(shè)定包封率、微球的產(chǎn)率最高分為10分，最低分為1分，按照比例關(guān)系計算出其它得分，然后相加丁香油的包封率和揮發(fā)油微球的產(chǎn)率得分，可以得出每號實驗結(jié)果的經(jīng)驗得分Y0，運(yùn)用SPSS軟件把經(jīng)驗得分Y0作為因變量，將Y1,Y2分別作為自變量，求出它們的線性回歸方程式。再把各號實驗的評分實測值代入線性回歸方程中計算，即得該號實驗的線性回歸綜合評分Y。

1.4 丁香油微球的熱穩(wěn)定性實驗

分別取質(zhì)量相同的丁香油β-CDP包合物和丁香油β-CD包合物若干份，密封于玻璃瓶內(nèi)，分別置于40、60、80、100 ℃的恒溫干燥箱內(nèi)，放置12 h，每隔2 h取樣，測定丁香油含量。

1.5 丁香油微球的釋香性能

準(zhǔn)確稱取若干份在最佳工藝條件下制備的丁香油β-CDP 包合物放在不同的培養(yǎng)皿中，暴露于空氣中。室溫下，分別在第 0、1、2、4、6、8、10、12、14、16、20 d拿出其中的一份檢測出各自丁香油的含量，考查其釋香性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實驗

結(jié)合文獻(xiàn)及前期研究的基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)，m(水)∶m(β-CDP微球)，β-CDP微球與丁香油的投料比、包合溫度以及包合時間對包合效果的影響較大，故考察這幾個單因素對丁香油環(huán)糊精微球包合物的影響。

2.1.1 m(水)∶m(β-CDP微球)的影響

取1 gβ-CDP微球，按1.3.2項下包合物制備方法，在m(水) ∶m(β-CDP微球)分別為5∶1、10∶1、20∶1、30∶1、40∶1即水的質(zhì)量分別為5、10、20、30、40 g時，于30 ℃恒溫水浴中，反應(yīng)1 h制備丁香油β-CDP微球包合物，按公式(1)，公式(2)計算包合物的包封率、產(chǎn)率，按1.4項得出綜合評分Y，見圖1。

m(水)∶m(β-CDP微球)a

m(水)∶m(β-CDP微球)b 圖1 m(水) ∶m(β-CDP微球)的影響

由圖1a可知，隨著水的質(zhì)量增加即m(水)∶m(β-CDP微球)的增加，包封率、產(chǎn)率逐漸增加，當(dāng)達(dá)到20 g時，包封率，產(chǎn)率均趨于平緩，包合率開始出現(xiàn)下降趨勢。其原因可能是剛加水時，水越多，微球分散效果越好，和揮發(fā)油接觸越充分，包結(jié)效果越好，但水太多時，微球和丁香油濃度降低，包結(jié)效果下降。

根據(jù)綜合評分方法得出Y=0.288Y1+0.337Y2-18.780，由圖1b可知，綜合評分先升高后趨于穩(wěn)定，當(dāng)m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1時，綜合評分較好。因此，選擇m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1。

2.1.2 包合溫度的影響

固定m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1，其它條件不變，分別于30、40、50、60 ℃下，制備丁香油β-CDP微球包合物，計算產(chǎn)物的包合率、產(chǎn)率，得出綜合評分Y，考察包合溫度對包合效果的影響。

t/℃a

t/℃b 圖2 包合溫度的影響

由圖2a可知，隨著溫度的增加，包封率先升高后降低，至溫度約45 ℃時產(chǎn)率下降較為明顯，包合率自40 ℃起呈緩慢下降趨勢。再升高溫度，由于揮發(fā)油的揮發(fā)，不利于其含油量的升高。根據(jù)綜合評分Y=0.315Y1+0.572Y2-38.476，由圖2b可知，40 ℃時綜合評分最高，因此確定溫度為40 ℃較為適宜。

2.1.3 β-CDP微球與丁香油的投料比

其它條件不變，固定m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1，于40 ℃條件下，分別按β-CDP微球與丁香油投料比(g/mL)為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1，同上，考察β-CDP微球與丁香油投料比對包合效果的影響。

β-CDP微球與丁香油投料比/(g·mL-1)a

β-CDP微球與丁香油投料比/(g·mL-1)b 圖3 β-CDP微球與丁香油投料比的影響

由圖3a可知，隨著β-CDP微球與丁香油投料比增加，包合率先升高后降低；產(chǎn)率呈緩慢上升的趨勢。β-CDP微球與丁香油投料比≈2∶1時，包合率最大，之后出現(xiàn)下降。綜合評分得出Y=0.525Y1+0.694Y2-67.231，結(jié)果見圖3b，結(jié)合綜合評分，考慮能耗方面，選β-CDP微球與丁香油的投料比為2∶1即微球用量2 g較好。

2.1.4 包合時間

在m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1，40 ℃，β-CDP微球2 g，丁香油1 mL，考察包合時間對包合效果的影響。結(jié)果見圖4。

由圖4a可知，隨著包合時間的增加，包合率緩慢降低，產(chǎn)率先升高后降低趨于平緩，原因可能是隨時間增加，β-CDP充分包合揮發(fā)油，當(dāng)達(dá)到一定時間后，包合處于飽和狀態(tài)，不再增多。包合時間過長，反而不利于揮發(fā)油的包合。由圖4看出當(dāng)包合時間為2 h時，產(chǎn)率最好。結(jié)合圖4b綜合評分Y=0.48Y1+0.625Y2-49.593結(jié)果，包合時間選取2 h較好。

包合時間/ha

包合時間/hb 圖4 包合時間的影響

綜合單因素結(jié)果得知包合溫度為40 ℃，微球與丁香油的投料比為2∶1，包合時間為2 h，m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1時，所得包合物各指標(biāo)較為理想。

2.1.5 微球香精的熱穩(wěn)定性實驗

分別取質(zhì)量相同的丁香油β-CDP微球包合物和丁香油β-CD包合物若干份，考察其熱穩(wěn)定性能，結(jié)果見圖5、圖6。

t/h圖5 丁香油β-CDP微球的熱穩(wěn)定性曲線

t/h圖6 丁香油β-CD包合物的熱穩(wěn)定性曲線

丁香油β-CDP香精微球的熱穩(wěn)定性40、60 ℃時釋放緩慢，80 ℃+時釋放較為明顯，100 ℃時更加明顯。并且從40 ℃到100 ℃，香精微球的揮發(fā)油相對含量降至54.94%，下降了45.06%。

丁香油β-CD包合物的熱穩(wěn)定性40 ℃時除前期突增釋放外，其余時間釋放較為平緩，而60、80、100 ℃時釋放較為明顯。從40 ℃到100 ℃，包合物的揮發(fā)油相對含量降至5.26%，下降了94.74%。對比可知，丁香油β-CDP香精微球的熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于丁香油β-CD包合物。

2.1.6 丁香油β-CDP微球微球的釋香性能

丁香油β-CDP微球緩釋性能見圖7。

由圖7看出，丁香油β-CDP 包合物微球緩釋分2個階段，1～10 d和12～20 d 階段，第10至12 d 2點最為陡峭，12 d之后下降稍顯緩慢。整個釋放階段是微球表面的釋放階段進(jìn)入空腔內(nèi)釋放階段的過程，釋放較為緩慢持久。10 d時揮發(fā)油保留率為82.20%，20 d時還保留約55.60%，所以β-CDP 微球是較好的丁香油載體材料。

t/d圖7 丁香油β-CDP微球緩釋性能

3 結(jié) 論

(1) 實驗考察了m(水) ∶m(β-CDP微球)，β-CDP微球與丁香油的投料比、包合溫度以及包合時間對包合效果的影響，最終得出當(dāng)包合溫度為40 ℃，微球與丁香油的投料比為2∶1，包合時間為2 h，m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1時所得包合效果最好。驗證得到丁香油微球平均包封率為78.90%，微球的平均收率為90.08%，綜合評分為17.79。

(2) 熱穩(wěn)定性實驗表明丁香油β-CDP微球的熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于丁香油β-CD包合物。

(3) 釋香性能表明丁香油β-CDP微球20 d時還保留 55.60%，所以β-CDP 微球是較好的丁香油載體材料。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 南京中醫(yī)藥大學(xué).中藥大辭典[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2010：106.

[2] 彭曉霞,李仲,談春霞,等.丁香揮發(fā)油β-環(huán)糊精包合物的制備研究[J].甘肅中醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2001,18(3):10-13.

[3] 韓光,李景華,郭國超,等.14-去氧穿心蓮內(nèi)酯-β-環(huán)糊精包合機(jī)制的研究[J].中草藥,2010,41(2):212-214.

[4] Baille W E,Huang W Q，Nichifor M,et al.Functionalizedβ-cyclodextrin polymers for the sorption of bile salts[J].J Macromol Sci-Pure Appl Chem A，2000，37 (7):677-690.

[5] Liu Y Y，et al.Release of chlorambucil from poly(N-isopropylacrylamide) hydrogels with beta-cyclodextrin moieties[J].Macromolecular Bioscience，2004，4：729-733.