吡喹酮植入劑的制備及體外釋放的研究

1、吡喹酮植入劑的制備及體外釋放的研究程亮，郭圣榮*上海交通大學(xué)藥學(xué)院，上海 200240摘要：目的 制備吡喹酮（PZQ）植入劑并對(duì)其體外釋放進(jìn)行考察。方法 采用熱熔融擠出法，以聚己內(nèi)酯（PCL）及聚乙二醇1500（PEG1500）為基質(zhì)材料制備吡喹酮植入劑，并用NMR、HPLC、XRD、FSEM對(duì)藥物在制備過程中的熱穩(wěn)定性、藥物在植入劑中的含量均勻度、藥物在植入劑中的物理狀態(tài)及植入劑釋放前后的形貌進(jìn)行了考察 結(jié)果 藥物在制備過程中沒有發(fā)生分解，藥物的含量均勻度均在80120的規(guī)定范圍，藥物的結(jié)晶度隨著PEG1500含量的增加而不斷降低，藥物的釋放速度隨著PEG1500含量的增加而不斷加快，體外釋

2、放符合Higuchi釋放模型。結(jié)論 熱熔融擠出法制備吡喹酮植入劑工藝可行，藥物的釋放可以通過改變PEG1500含量進(jìn)行調(diào)節(jié)。關(guān)鍵詞：吡喹酮；聚己內(nèi)酯；聚乙二醇；植入劑；體外釋放中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)：Study on preparation and in vitro drug release of praziquantel implantsCheng Liang, Guo Sheng-rongPharmacy school of shanghai jiaotong university, Shanghai 200240Abstract: OBJECTIVE To prepare

3、praziquantel implants and investigate the in vitro drug release. METHODS Praziquantel-contained implants were fabricated by hot-melting extrusion, and PCL、PEG1500 were chosen as the matrix. The thermal stability of PZQ during the process was analyzed by NMR; the drug content uniformity was determine

4、d by HPLC; the physical state of PZQ in the implants was studied using XRD; the surface and cross-sectional morphology of implants were observed by SEM. RESULTS PZQ was stable during the fabrication process; the drug was dispersed uniformly in the implants and the drug content uniformity was in the

5、range of 80120; with the increasing content of PEG1500 in the implants, the drug release rate was accelerated and the crystalline of PZQ was depressed; the in vitro drug release was fitted well with Higuchi equation. CONCLUSION The hot-melting extrusion method is feasible to prepare praziquantel-con

6、tained implants, the in vitro drug release can be adjusted by changing the content of PEG1500.Key Words: praziquantel; Polycaprolactone; Polyethylene; implants; in vitro drug release包蟲病（Hydatid disease）又稱為棘球蚴病，是由棘球?qū)俳{蟲引起的人畜共患寄生蟲病。我國包蟲病的分布主要在西北省份的畜牧區(qū)，調(diào)查顯示在上述地區(qū)此病的發(fā)病率約為111。目前，包蟲病的治療手段為手術(shù)治療和化學(xué)治療：手術(shù)治療的成本及

7、危險(xiǎn)性較高，同時(shí)該方法對(duì)醫(yī)療條件的要求也較高，故在西北牧區(qū)難以普及；化學(xué)治療具有給藥方便、成本低廉、安全有效等優(yōu)點(diǎn)，故為我國治療包蟲病的首選方案。但是，傳統(tǒng)的給藥方式，即口服給藥，依舊存在幾點(diǎn)不足：.藥物的水溶性較差，口服藥物后，部分藥物因不能完全溶解而無法吸收；.由于肝首過效應(yīng)，經(jīng)腸道吸收的藥物，大部分被代謝成無藥理活性的產(chǎn)物，致使藥物的利用率較低；.根據(jù)該病的嚴(yán)重程度，口服藥物的治療療程通常為1月到數(shù)月不等，頻繁地口服藥物給病人帶來了許多痛苦，另外，較高的口服劑量極易產(chǎn)生耐藥性2,3。植入給藥系統(tǒng)（implantable drug delivery systems）是近年來制劑研究的熱點(diǎn)，

8、藥物通過植入給藥不僅可以有效避免肝的首過效應(yīng)，而且還可以極大程度地提高藥物的生物利用度，減少給藥的次數(shù)4。在前期的研究中，我們采用加熱熔融擠出法制備了一種以聚己內(nèi)酯為基質(zhì)的吡喹酮植入劑，體外釋放表明，藥物可以緩慢釋放長達(dá)100天以上，較慢的藥物釋放速率可能達(dá)不到有效的治療濃度，因此我們通過添加親水性的PEG來改善藥物的釋放。本研究制備了以PEG、PCL為混合基質(zhì)的吡喹酮植入劑，并考察了藥物在PEG、PCL混合基質(zhì)中的體內(nèi)外釋放。1 儀器與材料1.1 材料吡喹酮（純度99，上海嘉辰化工有限公司），聚己內(nèi)酯（重均分子量為50000，日本大賽璐有限公司），聚乙二醇1500（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）

9、，甲醇（色譜級(jí)，上海星可生化有限公司），其余試劑均為分析級(jí)。1.2 儀器高效液相色譜儀（Shimadzu LC-10AD泵，Shimadzu SPD-10ADvp紫外檢測器，Shimadzu柱溫箱），Dikma C18 色譜分離柱（4.6×250 mm，粒徑5 um）TGL-16G型高速離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠），QL-901型旋渦混合器（江蘇海門市麒麟醫(yī)用儀器廠），場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FSEM，JEOL-7401F，日本JEOL公司），X-射線衍射儀（XRD，日本Rigaku公司）。2 實(shí)驗(yàn)方法2.1 植入劑的制備采用熱熔融擠出法（Hot-melting extrusion）制

10、備吡喹酮植入劑，即按一定重量百分比分別稱取PZQ、PCL、PEG，置于研缽中, 用玻璃棒混合 30 min 后，將其投入到雙軸螺旋流變儀中，加熱至熔融，并繼續(xù)攪拌20min，加熱溫度為70 ，攪拌速度為45rpm。待熔融物固化后，將得到的固體分散體粉碎，并填充于自制的注射器中，于70 條件下將熔融的固體分散體擠入到內(nèi)徑為3mm 的圓柱狀模具中，室溫冷卻固化后，脫模，并將所得圓棒截成長度為20 mm的植入劑。2.2 植入劑中藥物含量均勻度的測定 色譜條件色譜柱：Dikma C18柱（4.6×250 mm，5 um）；流動(dòng)相：甲醇-水（100:40）；流速：1.0 mlmin-1；柱溫：

11、30；檢測波長：263 nm。2.2.2 樣品處理將每批植入劑中隨機(jī)抽取的植入劑樣品分別溶解于2 ml 乙腈中，隨后加入8 ml 甲醇沉淀PCL，所得混懸液于10000 rpm 高速離心15 min，移取上清液，微孔濾膜過濾后，取樣20 ul 用于HPLC 分析。2.2.3 精密度考察取10.0，100.0，200.0 mgml-1（低、中、高）3個(gè)質(zhì)量濃度的PZQ甲醇溶液，于一天內(nèi)的不同時(shí)間測定溶液的峰面積，計(jì)算日內(nèi)精密度，日內(nèi)RSD分別為2.62，1.54，1.13；連續(xù)5天測定溶液的峰面積，計(jì)算日間精密度，日間RSD分別為2.85，1.65，0.74。2.2.4 回收率考察分別精密稱取1

12、.0，5.0，10.0 mg PZQ到10 ml 容量瓶中，加入5.0 mg 空白植入劑，按項(xiàng)下操作除去PCL后，吸取1 ml 上清液到10 ml 容量瓶中并用甲醇定容至刻度線。采用HPLC法測定回收率，低、中、高3個(gè)質(zhì)量濃度的回收率分別是99.99，100.08，99.99，符合要求。2.2.5 植入劑中藥物含量考察從每批植入劑中隨機(jī)抽取10 份植入劑樣品，按項(xiàng)下操作，測定植入劑中的藥物含量。照中國藥典2005年版要求計(jì)算植入劑中藥物含量均勻度。藥物含量均勻度植入劑中實(shí)際藥物量/植入劑中理論藥物量×1002.3 藥物穩(wěn)定性考察隨機(jī)抽取3份植入劑樣品，按項(xiàng)下操作，吸取全部上清液，于5

13、0水浴條件下，旋轉(zhuǎn)蒸干有機(jī)溶劑，所得固體物質(zhì)溶解于氘代氯仿，并用核磁共振分析。作為對(duì)照，原料藥也用核磁共振分析。2.4 X-射線衍射分析植入劑樣品中各個(gè)成分的物理狀態(tài)用XRD掃描分析，掃描角度范圍為5° 45°，PCL、PEG1500及PZQ作為對(duì)照。2.5 吡喹酮植入劑的體外釋放從每批植入劑中隨機(jī)抽取3份植入劑樣品，置入30 ml具塞玻璃瓶中，加入新鮮配制的釋放介質(zhì)25 ml（0.2 SDS水溶液），浸入37的水浴恒溫振蕩器中。在預(yù)定的時(shí)間點(diǎn)，吸取釋放液5 ml，0.45 um濾膜過濾后用于HPLC分析，同時(shí)更換全部釋放介質(zhì)。2.6 植入劑形貌考察植入劑在釋放前后的表面及

14、截面形貌用場發(fā)射掃描電鏡觀察。植入劑樣品在觀察前冷凍干燥48 h，然后噴金3 min，觀察電壓為1 kv，觀察電流為20 mA。3 結(jié)果與討論3.1 植入劑的制備采用熱熔融擠出法制備植入劑具有操作簡單、無有機(jī)溶劑殘留、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但是由于較高的制備溫度，不利于藥物的穩(wěn)定性，同時(shí)在混煉過程中，藥物顆粒難以保證均勻分散于材料基質(zhì)中5。為了克服以上不利因素，本實(shí)驗(yàn)選擇了一個(gè)較低的操作溫度70，及更長的混煉時(shí)間20 min。由圖1可見，從植入劑中提取的PZQ與原料藥PZQ具有幾乎一致的核磁圖譜，表明PZQ在加熱處理過程中沒有發(fā)生分解。由表2可見，各個(gè)處方構(gòu)成的植入劑樣品中的PZQ含量均勻度均處于8

15、0120范圍，表明藥物在植入劑中分散十分均勻。SampleFormulationsTheoretical drug loadingThe percentage of actual drug loadingPZQPEGPCL(%, w/w)to theoretical drug loading (%±SD)1500505099.8%±1.225054550101.4%±0.635010405099.6%±2.8450203050100.6%±3.255030205098.8%±2.4表1 植入劑中實(shí)際藥量（n10）Table1 The

16、actual drug loading of the implants (n=10)a.b.圖1 純PZQ及提取PZQ的核磁共振圖Fig1 H1NMR spectra of pure PZQ and extracted PZQ: (a) pure PZQ (b) extracted PZQ3.2 X-射線衍射分析PZQ、PEG1500、PCL及各個(gè)處方的植入劑樣品的XRD圖譜見圖2。由圖2可以看出，當(dāng)PEG1500含量5時(shí)（d，e），PZQ的結(jié)晶狀態(tài)沒有任何改變，PZQ以結(jié)晶狀態(tài)分散于植入劑中；當(dāng)PEG1500含量10時(shí)（f，g，h），PZQ的結(jié)晶度隨著PEG1500含量的增加而不斷減小，這可

17、能是由于PZQ結(jié)晶部分溶解于PEG1500的無定型區(qū)域，本結(jié)果與Haesslein6等得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。PCL及PEG1500在所有植入劑樣品中均以部分結(jié)晶狀態(tài)存在。圖2 PCL、PEG、PZQ及不同PEG含量的植入劑樣品的X射線衍射圖Fig2 The XRD diffraction patterns of: (a) PCL; (b) PEG; (c) PZQ; (d-h) implants with different PEG content of 0, 5, 10, 20, 30, respectively, and the drug content of implants was c

18、onstant at 50%.3.3 植入劑的體外釋放按各個(gè)處方制得的植入劑的體外釋放曲線見圖3，可以看出隨著PEG1500含量的增加，PZQ的釋放速率不斷加快，0 PEG1500的植入劑可以緩慢釋放藥物達(dá)到100 d以上，30 PEG1500的植入劑僅需25 d左右即可完全釋放藥物，這可能是由于以下三個(gè)原因造成的：1. PEG1500具有良好的水溶性，當(dāng)植入劑與釋放液接觸后，PEG1500很快溶解到釋放液中，由此在植入劑中留下許多孔隙，極大地增加了PZQ與釋放液的接觸面積，從而增加了藥物的溶出；2. PEG1500為一兩親嵌段共聚物，具有一定的表面活性劑的作用，能夠增加PZQ在釋放液中的溶解

19、度，從而增加藥物的溶出。我們測定了PZQ在不同PEG1500含量的水溶液中的溶解度，發(fā)現(xiàn)PZQ在30 PEG1500水溶液中的溶解度比在純水中的溶解度增大了3倍。3. 隨著PEG1500在植入劑中含量的增加，更多的PZQ以無定型和/或分子態(tài)存在，這也增加了PZQ在釋放液中的溶解度，從而有利于藥物的溶出。圖3 不同PEG含量的植入劑的體外釋放曲線圖Fig3 In vitro release profiles of PZQ from implants with different PEG content in 0.2% SDS aqueous solution at 37 (, 0% PEG; ,

20、 5% PEG; , 10% PEG; , 20% PEG; , 30% PEG; n=3)對(duì)體外釋放結(jié)果用不同的釋放模型（零級(jí)釋放模型，一級(jí)釋放模型，Higuchi釋放模型）進(jìn)行擬合，同時(shí)用Ritger-Peppas方程對(duì)植入劑的體外釋放機(jī)制進(jìn)行了研究，結(jié)果見表2。由計(jì)算結(jié)果可以確定植入劑的體外釋放符合Higuchi釋放模型，藥物從植入劑中釋放的機(jī)制為滲透擴(kuò)散與溶蝕相結(jié)合的方式。FormulationZero-orderrFirst-orderrHiguchirRitger-Peppasr n0% PEG0.89690.67300.99700.98830.69775% PEG0.83700.

21、63720.99610.99750.695310% PEG0.85870.65320.99960.99560.720220% PEG0.85300.64070.99930.99900.704530% PEG0.89830.65300.99890.99660.8862表2 釋放曲線的擬合結(jié)果Table2 Data from regression fitting between dissolution profiles and several kinetic models (Zero-order, First-order, Higuchi) and the Ritger-Peppas model

22、(release mechanism). The fitting of the different models and the dissolution profiles is expressed via the correlation coefficient r, the release mechanism is identified via n values.3.4 植入劑的形貌考察各個(gè)處方的植入劑樣品在釋放前后的表面及截面形貌見圖4。由圖4（a，b）可見，植入劑在釋放前具有比較致密的表面及截面形貌，表明在熱熔融-冷卻固化過程中，基質(zhì)材料得以很好的融合。由圖4（c-l）可見，隨著植入劑中P

23、EG1500含量的增加，釋放后的植入劑樣品的表面及截面形貌均出現(xiàn)了更多的孔隙，這主要是由于PEG1500的溶出導(dǎo)致了基質(zhì)的溶蝕而產(chǎn)生的。(b)(a) (d)(c) (f)(e) (g)(h) (i)(j) (k)(l) 圖4 植入劑釋放前后的表面及截面的掃描電鏡圖Fig4 Scanning electron microscopic photographs of implants before and after release: (a and b) the surface and cross-sectional morphology of implants before release; (c

24、, e, g, I, k) the surface morphology of implants with different PEG content after release (from up to down: 0, 5, 10, 20, 30%); the cross-sectional morphology of implants with different PEG content after release (from up to down: 0, 5, 10, 20, 30%).4 結(jié)論本實(shí)驗(yàn)通過熱熔融擠出法制備了以PCL、PEG1500為混合基質(zhì)的PZQ植入劑，通過改變親水性物質(zhì)PEG1500的含量，得到了不同釋藥周期的植入劑，同時(shí)該制備方法具有簡單、低成本、易于生產(chǎn)放大等優(yōu)點(diǎn)。PZQ植入劑的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)及組織相容性考察等方面有待進(jìn)一步探索和研究。5 致謝本研究得到中國科技部“863科技重點(diǎn)支撐計(jì)劃”的資助。REFERENCES1 WHO Informal Working Group on Echinococcosis. Guidelines for treatment of cystic and alveolar e