环糊精包合技术 李国栋 第二军医大学药学院药剂学教研室 包合技术 包合技术系指一种分子被包嵌 于另一种分子的空穴结构内 , 形成 包合物的技术 这种包合物是由主 分子 ( host-molecule) 和客分子两 种组分加合组成 , 主分子具有较大 的空穴结构 , 足以将客分子容纳在 内形成 分子囊 包合物类型 按包合物的结构和性质分类 多分子包合物 单分子包合物 大分子包合物 按包合物的几何形状分类 包合原理 可与环糊精形成固体包合物 用于口服剂型的有机物 化 合 物 结 构 中 原 子 数 大 于 5 个 ( C.P.S.N) 化合物在水中的溶解度小于 10mg/ml 化合物的熔点小于 250 化合物的稠环小于 5个 化合物的分子量在 100400之间 环糊精的研究进展 1891年由 Villes首先发现 二十世纪初期分离成功 、 环糊精 50年代处确定了环糊精的化学结构 1968年美国 CPC公司开始小批量生产 环糊精 1972年日本帝人公司发现利用细菌可大 量生产 环糊精 我国 1984年工业生产试验通过鉴定 环糊精的结构 环糊精的立体结构 环糊精的一般性质 项 -- 目 葡萄糖单体数 分子量 973 1135 1297 分子内径 ( A) 4.5-6 7-8 8.5-10 空隙深度 (A ) 7-8 7-8 7-8 空洞体积 17.6nm 34.6nm 51.0nm (比旋度) D 25 (H 2 O) +150.5 +162.5 +177.4 溶解度 ( g/ 100 m l ) ( 20 o C ) 14.5 1.85 23.2 碘络合物颜色 兰 黄 紫褐色 结晶形状 针状 棱柱状 梭柱状 - 环糊精在不同温度的水中 溶解度 (g / 1 0 0 m l,2 5 o C) 温度 ( o C ) 20 40 60 80 100 水溶解度 ( g/ L ) 18 37 80 183 256 - 环糊精的动物毒性试验 ( LD 50 ) 日 本 美 国 小鼠 大鼠 大鼠 雄 雌 雄 雌 口 服 2.15 12.5 12 12 18.1 1. 0 皮下注射 0.9 1.5 3.7 0.2 腹腔注射 0.9 0.9 1.5 1.5 0.7 0.1 慢性毒性 每日 0 .1, 0.4, 1.6 g/kg 6 个月未显示 毒性 常用于药剂处方中环糊精的选择 环糊精 建议最佳剂型 备 注 - 环糊精 注射剂 (仅限于动脉滴注) 例如 P GE- -C D 注射液,严格用 于小分子 - 环糊精 口服 (片剂) 如吡咯喜康 - - CD - 环糊精 注射剂 大分子抗生素用 甲基环糊精 注射剂 (仅限于小剂量或高 稀释的输液);口服 (控释 制剂用);外用 良好的助溶剂,但有强溶血作 用,建议用于高度疏水或对水 分极度敏感的药物 羟丙基 - 环糊精 注射剂 注射剂首选 羟乙基 -- 环糊精 注射剂 羟丙基 - 环糊精,但无特别优 点 环糊精在体内的吸收过程 包合物 (固体) 包合物 (溶解) 环糊精 + 药物 吸收 麦芽糖 + 药物 吸收 淀粉酶 饱和水溶液法 环糊精 ( 饱和水溶液 ) + 客分子化 合物 搅拌混合 30min包含物 溶解度大的客分子加有机溶媒促进沉 淀与包含物的分离 。
水中难溶的客分子 , 加少量溶媒溶解 后再加入饱和溶液中 包含物为沉淀 , 则过滤 、 水洗 , 取少 量适当有机溶媒洗除残留药物 , 干燥 即得 研磨法 用 1-5倍的水与环糊精混合 , 再加入 药物 ( 必要时溶于有机溶剂 ) , 在 研磨机中充分研磨混合 2-5h, 反应 物逐渐粘稠成糊状 , 干燥后用有机 溶媒洗净 , 即得稳定的包合物 本法适于不溶于水的固体药物 冷冻干燥法 对溶于水且不耐热的包含物 ( 遇热 挥发 、 分解 、 变色 ) 可采用本法制 备 用其它方法得到的包含物采用冷冻 干燥 , 所得产品疏松 、 溶解性能好 环糊精包合物在药 剂学上的应用 提高药物的稳定性 使潮解性 、 挥发性或液体药物粉末化 增加不溶性药物的溶解度 提高药物的生物利用度 降低药物的毒副作用、刺激性,掩盖不 良气味 调节释药速率 环糊精包合物在中药 领域的研究与应用 中药成分环糊精包合物的制法 环糊精包合物在中药领域的工艺研究 环糊精包合物在中药领域的应用前景 存在问题 中药成分环糊精 包合物的制法 液液法 固液法 将 CD加蒸馏水研匀后 , 加入肉桂油或 肉桂油的乙醇溶液混匀 , 置胶体磨中 , 充 分研磨至糊状物 , 冷风吹干即得 。
气液法 将含有挥发油或芳香化合物的蒸汽吹入环 糊精溶液中 , 使之包结 , 经过滤 、 干燥后 即得挥发油 CD粉末 环糊精包合物在中药领 域的工艺研究 不同制法对包封效果的影响 主客体的投入比例对包封效果的影响 溶媒和添加剂对包封效果的影响 其它因素对包封效果的影响 温度 、 用水量 、 搅拌时间 、 沉淀方法和 干燥方法等等 环糊精包合物在中药 领域的应用前景 防止挥发性成分的挥发 , 提高中药制剂 的稳定性 改善有效成分的溶解性 , 提高制剂的溶 出速率和生物利用度 使中药挥发油粉末化 , 便于制剂制备 掩盖药物的不良气味 , 利于患者服用 降低药物的刺激性 , 减少药物不良反应 用于有效成分的分离和含量测定 环糊精包合物的验证 显微镜法和电镜扫描 紫外可见分光光度法 红外分光光度法 核磁共振法 X-射线衍射法 热分析法 相溶解度法 薄层色谱法 荧光光谱法 园二色谱法 环糊精衍生物 C H 2 O R 3 O O O O O O OR 2 O O O O O O O C H 2 O R 3 C H 2 O R 3 C H 2 O R 3 C H 2 O R 3 C H 2 O R 3 OR 2 OR 2 O OR 2 O OR 2 O OR 2 O OR 1 O OR 1 O OR 1 O OR 1 O OR 1 O OR 1 O 烷基化 -CD衍生物 甲基 -环糊精既溶于水又溶于有机溶 剂中 。
乙基环糊精 二乙基 -环糊精 三乙基 -环糊精 随着取代度的增加 , 水溶性降低 乙基 -环糊精微溶于水 , 且比母体 -环 糊精具有较小的吸湿性 , 具有表面活性 在酸性条件下 , 比 -环糊精母体更稳定 羟烷基化 -CD衍生物 羟丙基环糊精 羟丙基 -环糊精极易在水中溶解 , 溶 解时吸热 2-羟丙基 -环糊精较 -环糊精具有更 小的吸湿性 取代程度的增加 , 使含 水量减少 羟乙基环糊精 羟乙基环糊精 , 极易溶于水 , 比母体 环糊精更具吸湿性 , 无表面活性 其它 -CD衍生物 羧基 -CD衍生物 -羧甲基 -CD( - -CD) -CD的硫酸酯或磺烷基醚型衍生物 ,, -硫酸钠或氢 -CD ,, -丁磺基钠或氢 -CD 混合型 -CD衍生物 环糊精聚合物 -环糊精衍生物的稳定性 烷基化 -CD的碱水解顺序为: - -CD -CD - -CD - -CD - -CD支链 -CD 苷键越多 , 越易水解 其酸水解顺 序为: -CD - -CD - -CD ( ) - -CD。
-环糊精衍生物的安全性 与天然环糊精相比 , 溶血活性顺序 如下: 二甲基 -环糊精 三甲基 -环糊精 支连 -环糊精 -环糊精 羟丙基 - 环糊精 羟乙基 -环糊精 各种环糊精衍生物对兔肌肉的刺激性 * - 环糊精 0.25 0.14 二甲基 - 环糊精 3.50 0.29 羟乙基 - 环糊精 0.20 0.12 2- 羟丙基 - 环糊精 0.38 0.24 3- 羟丙基 - 环糊精 0.25 0.14 2 , 3- 二羟丙基 - 环糊精 0.00 0.00 * 按 Shintani- 法记分,最大刺激性 =5 -CD衍生物在药 剂学上的应用 增加药物的溶解度 提高药物的稳定性 促进药物吸收,减轻药物对机体的 刺激 作为缓释和靶向制剂的载体 提高药物的生物利用度 -CD-14S的初步研究 -环糊精的衍生物,环状硫酸酯多糖 与氢化可的松联合 离体实验:抑制内皮细胞增殖和迁移 体内实验:抑制新生血管形成 与化疗药物联合 抑制肿瘤新生血管,延长动物生存期 与同类药物比较,副作用最小 元素分析鉴定 项目 测定值 % 计算值 % C 18.45 17.91 H 3.45 3.00 S 15.55 15.94 分子式 : C42H56O77S1414H2O 分子量 : 2492.9031 差示热量扫描曲线 T 37 4. 3 - CD - 14 S - 环糊精 32 7. 9 10 0. 4 t () 生物学鉴定 无菌度:培养无需、厌氧菌生长 致热源:动物静脉注药后 30分钟, 体温升高 0.4 安全试验:大鼠腹腔注药( 1g/kg) 30天内无死亡 -CD-14S选择性抑制 血管内皮细胞增殖 肿 瘤 TAF TAFR 血 管 内 皮 细 胞 迁 移 内 皮 细 胞 增 殖 新 生 血 管 -CD-14S -CD-14S对细胞增殖的影响 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 200 400 600 800 1000 -CD-14S浓度(g/ml) 细胞的生长率(% ) 内皮细胞 L02 7721 -CD-14S抑制血管 内皮细胞的迁移运动 肿 瘤 TAF TAFR 血 管 内 皮 细 胞 迁 移 内 皮 细 胞 增 殖 新 生 血 管 HGF -CD-14S 5-FU--CDS制备工艺 方法:采用溶剂挥发法制备 5-FU--CDS。
正交试验筛选处方,优化 5-FU--CDS制备工艺 优化后 5-FU--CDS制备工艺: 1.5g-CDS+10mL蒸馏水 溶解 加热至 60 加入 5-FU 混浊 搅拌 60min 冷至室温 过滤 滤液 80 的干燥 白色包结配合物 5-FU含量为 4.510%( w/w) 5-FU -环糊精硫酸酯包合物在大鼠肝癌动 物模型肝中正常组织和肿瘤组织中分布研究 动物和给药方法 16只大鼠肝癌动物模型随机分为两组 ,每组 8只 ( 对 照组和实验组 ) 穿刺门静脉并注入药物 , 对照组给予 5 FU 实验组给予 5-FU--环糊精硫酸酯包合物 剂量按 5-FU计为 20mg/Kg体重给予 样品采集 于给药后 1h,切取肝脏正常组织和肿瘤组织 各约 10mg, 置 -80 冰箱中保存至测定 数据统计 采用 t-检验,检查正常组织和肿瘤组织中 5- FU浓度的差异性 The concentration of 5 - FU in liver of mice after affuse d 5 - FU for injection( g/g) NO Group 1 2 3 4 5 6 7 8 平均 Natural tissue 544.7 491.3 406 481 381.7 495.7 392.7 583.0 472.1 58.9 T umour tissue 546.7 408.3 375 351.7 489.7 532.3 390.0 457.3 443.9 62. 6 t=0.216 ( t 0 . 0 1 / 2 , 1 4 =2.6 24; t 0 . 0 5 / 2 , 1 4 =1.761 ) t0.05 5-FU -环糊精硫酸酯包合物在大鼠 肝癌动物模型肝脏药物分布研究 动物和给药方法 60只大鼠肝癌动物模型随机分为 2组 ,每组 30只 尾静脉给药 对照组给予注射用 5-FU 实验组给予 5-FU--环糊精硫酸酯包合物 剂量按 5-FU计为 20mg/kg, 样品采集 于给药前及后 10min,30min,60min,120min, 240min 时间点杀死 5只大鼠,取出大鼠的肝 脏捣碎均匀,取一定量测定 5-Fu含量。
数据统计 采用 t-检验,检查组织中 5-FU浓度的差异性 The concentration of 5 - FU in liver of mice after affuse d 5 - FU ( g/g) Concentration ( g/g) Time ( min ) 1 2 3 4 5 X SD 10 39 .3 34 . 7 41 . 3 36 . 8 28 . 7 36 .2 3 .6 30 22 .9 22 .1 31.0 30 . 3 19 . 4 25 . 1 4 . 4 60 10.5 14 . 3 17 .7 12 .4 3 9 . 7 12 . 8 2 .5 120 5 . 8 5.0 6 . 9 3 .9 2 .6 4 . 8 . 1 .3 240 1 . 9 0.55 1 . 2 5 0.95 0.5 1 .1 0.44 The concentration of 5 - FU in liver of mice after affuse d inclusion of 5 - FU - - CD - S ( g/g) Concentration ( g/g) Time ( min ) 1 2 3 4 5 X SD 10 51.2 63.6 59 .3 46 .6 74.2 58 .9 8 .5 30 43 .2 46 .9 45 .3 38 .1 58 .5 46 .4 5 .0 60 29 .6 24 .3 27 .7 21.7 44 . 2 29.5 5 . 9 120 22 . 4 16 .9 20 . 3 13 .9 27 .5 20 .2 3 .9 240 13 .6 10 . 2 9 . 7 . 6 . 6 . 13 .7 10 . 7 2 .3 肝脏中两种给药在各个时间的双样本等方差 t 检验 时间点( min ) t 值 t 0.01/2,8 =2.896 P 10 4.302 tt 0.01/2,8 t 0.01/2,8 t 0.01/2,8 t 0.01/2,8 t 0.01/2,8 <0.01 。