（材料科学与工程专业论文）磷酸川芎嗪透皮给药系统的制备及控释性能的研究.pdf

摘要 磷酸川芎嗪透皮给药系统的制备及控释性能的研究 摘要 本论文主要对磷酸川芎嗪透皮给药系统的制备及其控释性能进 行了模型和实验研究，确定了以壳聚糖海藻酸钠混合体系作为控释 膜材料的川芎嗪透皮给药系统的最优处方，具有良好的应用前景。 作者首先对壳聚糖( c s ) 的成膜条件进行了研究，实验结果表明 壳聚糖成膜的较佳条件为：壳聚糖分子量1 0 0 万；采用3 o ( w w ) 的壳聚糖溶液、2 o ( w w ) 的乙酸溶液和o 1 ( v w ) 的n a o h 溶液混合 后干燥成膜。为了进一步改善壳聚糖膜的塑性、化学稳定性和尺寸稳 定性，作者对壳聚糖通过迈克尔加成反应进行改性，得到n 羧乙基 壳聚糖，并从膜的强度、溶胀性、释药性等方面研究了膜的各种成分 对膜的性能的影响。 为了制备更为理想的药物控释膜材料，作者尝试以壳聚糖( c s ) 和海藻酸钠( a l g ) 的复合体系作为透皮给药系统的控释材料。我们 将壳聚糖和海藻酸钠按1 ：3 ( v v ) 配比制成复合膜，通过扫描电子 显微镜照片发现这种壳聚糖海藻酸钠复合膜具有均一稳定的微球结 构，有利于药物的释放。因此，作者在c s a i g 复合膜的基础上制备 了磷酸川芎嗪( t m p p ) 的透皮控释给药系统，并通过实验分别研究了 药物( t m p p ) 含量、经皮渗透促进剂的选择( i ，2 丙二醇、薄荷油、 桉叶油、氮酮) 和膜的组成对t m p p 透皮控释给药系统中药物的结晶、 i 北京化工大学硕士学位论文 复合膜的外观和t m p p 经皮渗透速率的影响。通过对以上实验结果的 比较，作者确定了以壳聚糖海藻酸钠作为控释结构的t m p p 透皮给药 系统的最优处方。实验测得，最优处方的稳态经皮渗透速率为4 1 9 5 5 7 2 1 0 c m ( u g c m - 2 h 。1 ) ，2 4 小时内累积释放量为9 6 3 7 9 4 6 4 - 1 0 9 3 8 ( u g c m z ) 。 作者初步解决了磷酸川芎嗪在透皮给药型制剂中载药量小、药物 经皮渗透速率无法达到治疗要求等诸多关键技术问题。初步研发了磷 酸川芎嗪透皮制剂，| o c m 2 面积的释药量就可达到透皮治疗的要求， 为进一步开发结构简单、成本低廉、使用方便的磷酸川芎嗪透皮制剂 提供了技术支持。同时，本文工作也为今后研发高载药量的基于壳聚 糖海藻酸钠混合膜结构的药物控释系统提供了新的思路和手段。 关键词：透皮给药系统，壳聚糖，海藻酸钠，磷酸川芎嗪，药物控释 p r o d u c t i o na n de v a l u a t i o no ft r a n s d e r m a ld r u gd e l i v e r y s y s t e mf o rl i g u s t r a z i n ep h o s p h a t e a b s t r a c t i nt h i st h e s i s ，t h ep r o d u c t i o na n de v a l u a t i o no ft r a n s d e r m a l d r u g d e l i v e r ys y s t e mf o rl i g u s t r a z i n ep h o s p h a t ea r es t u d i e db ym o d a la n d e x p e r i m e n t s c h i t o s a n ( c s ) a n da l g i n a t e 似l g ) a r ec h o s e nt op r o d u c ea n e f f e c t i v ed r u gd e l i v e r ys t r u c t u r e ，w h i c hh a saf o r e s e e a b l ep o t e n t i a li n p r a c t i c eu s i n g f i r s t l y , t h ec o n d i t i o n sf o rp r o d u c i n gc h i t o s a nm e m b r a n ei ss t u d i e d a n dt h er e s u l t ss h o wt h a tt h ep r o p e rc o n d i t i o n sa r ea sf o l l o w s ：t h e m o l e c u l a rw e i g h to fc h i t o s a ns h o u l db ea r o u n d10 0 ，0 0 0d a l t o n ；c h i t o s a n s o l u t i o no f3 0 ( w w ) ，a c e t i ca c i do f2 0 ( w w ) a n ds o d i u mh y d r o x i d e o f0 1 ( w w ) a r em i x e da n dd r i e dt op r o d u c et h ec h i t o s a nm e m b r a n e t o i m p r o v et h es t a b i l i t y a n d s t r e n g t h o fc h i t o s a nm e m b r a n e ，e x t r a m o d i f i c a t i o ni sm a d ea n dt h ee f f e c to ni n t e n s i t ya n dp e r m e a b i l i t yi s am i x t u r eo fc h i t o s a na n da l g i n a t eb y1 ：3 ( v v ) i su s e df o rp r o d u c i n g am u c hb e t t e rt r a n s d e r m a lm e m b r a n e ，w h i c hh a sas t e a d ya n dc o n s i s t e n t s t r u c t u r ea ss h o w nb yp h o t o g r a p h sf r o ms c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e l i g u s t r a z i n ep h o s p h a t e ( t m p p ) i su s e da sam o d e lm e d i c i n et oe v a l u a t e u l 塑塑塑燮墼 t h ea b i l i t yo fm e d i c i n ep e r m e a t i n g t h r o u g hs dr a ts k i n t h ei n f l u e n c eo f d i f f e r e n tf a c t o r s ( t h e p r e s e n c eo fr e s o l v i n ge n h a n c e r s ，m ec o m p o s i t i o no f m 咖b r a n ea n dt h ek i n do fs o l v e n t ) a r ei n v e s t i g a t e d a n da no p t i m a l p r e s c r i p t i o ni sa c h i e v e d t h es t e a d ys p e e do fp e 咖e a t i o no ft m p p i s 4 19 5 5 7 2 10 c m ( u g c m 2 h - 1 ) a n d t h ep e r m e a t i n g 锄。咖a d d st o 9 6 3 7 9 4 6 - t - 1 0 9 3 8 ( u g c m 。2 ) i n2 4h o u r s p r o b l e m ss u c ha sl o wp e r m e a t i o nr a t ea n di n s t a b i l i t yo f t r 2 u l s d e n n a l d r u gd e l l v e r ys y s t e mf o rl i g u s t r a z i n ep h o s p h a t ea r es o l v e di nt h i st h e s i s t h ec s a l gm e m b r a n eo f10 c m 2w i t h2 0 ( w w ) t m p pc a nl n e e tt h e r e q u l r e 】呲呲o f t h e r a p y t h er e s u l t sd e r i v e di nt h i st h e s i sc a l lb et r c i a t e da s g u i d a n c ef o rf u r t h e rr e s e a c h 啪1 d s ：t r a i l s d e r m a ld r u gd e l i v e r ys y s t e m ，c h i t o s a n ，a l g i n a t e t m p p , c o n t r o l l e d r e l e a s em e d i c i n e i v 北京化工大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任 何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明 的法律结果由本人承担。 作者签名： 狼盔叠 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大 学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可 以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在一年解密后适用本授 权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 作者签名：邀鑫亟日期： 至：生 导师签名： 关垒， 日期： 窆坦：2 第一章绪论 第一章绪论 作为有机生命个体，人时刻遭受着各种疾病的困扰，现代医疗在针对病症 治疗的同时，也十分重视药物的毒副作用及药效的维持时间。现代药物制剂在 传统的口服、注射及膏药制剂的基础上，在向高效、稳定、速效、专效、长效、 毒性小、副作用小、剂量小以及生产、应用、携带、保存、运输方便等方向发 展，药物新剂型、新材料、新系统的开发成为全世界医药领域关注的重点。自 1 9 8 1 年世界上第一款透皮吸收制剂t r a n s d e r ms t o p 上市以来，目前已有多种药 物采用这种新的制剂形式上市。据报道，透皮给药制剂的销售额增长率已经超 过其他剂型的药物产品，市场信息分析公司预测到2 0 1 0 年时的透皮给药产品市 场份额将可达到8 0 0 亿1 0 0 0 亿【l 】。 几丁质又名甲壳素，其有效成分是几丁聚糖( 壳聚糖) ，是自然界中唯一带 正电的阳离子物质，也是自然界中唯一带有正电荷碱性基团的聚合物。被国际 医学营养食品学会认定为继维生素、蛋白质、脂肪糖、矿物质之后的人体健 康所必须的第六大生命要素，对人体具有调节免疫，抑制老化，预防癌症等疾 病发生和调节机体机能等功效。其优良的生物医学性能使其在生物医学及制药 等方面的应用极其广泛，成为开发利用的重头军。 1 1 透皮给药系统概述 1 1 1 透皮给药系统的定义 药物透皮吸收就是通过药物与局部皮肤接触，使药物通过扩散穿过角质层， 透过皮肤，进入毛细血管，并被吸收从而进入体循环的一种给药方式【。因此， 透皮吸收制剂又叫做透皮给药制剂。传统的透皮给药剂型主要有浴剂、洗剂、 糊剂、搽剂、酊剂、油剂、软膏剂、膏剂、熨剂等。随着高分子辅料在医药领 域的发展和应用，研究人员已开发出一些新的剂型，如巴布剂、涂膜剂、气雾 剂、膜剂、凝胶剂、穴位贴敷剂等。 从广义上讲，目前透皮治疗系统( t r a n s d e r m mt h e r a p e u t i cs y s t e m ，t t s ) 或 透皮给药系统( t r a n s d e r m md r u gd d i v e r ys y s t e m ，t d d s ) 包括上述各种制剂，但一 般特指应用了粘合剂的皮肤贴片型制剂。 北京化工硕士学位论文 1 1 2 透皮给药系统的发展史 透皮给药系统开辟了无创伤给药的新途径，被认为是第四代制剂的研究重 点，是药剂学领域新兴的一支。r e i n 1 】曾在1 9 2 4 年提出皮肤最外面的角质层是 药物透皮渗透的最主要阻力，s c h e u p l e i n 等人证明透皮渗透是受角质层限制的 被动扩散过程，丽m i c h a e l 等人通过测定一些模型药物在角质层中的表观扩散 系数，进一步证明了r e i n 的观点，但同时指出某些药物还是具有较大的渗透性。 这些研究为二十世纪七十年代后的透皮给药系统的研发奠定了坚实的基础。目 前，已经上市的透皮贴片有：东莨菪碱、可乐定、尼古丁、硝酸甘油、芬太尼、 雌二醇、奥昔布宁、炔雌醇、利多卡因、丁丙诺啡、丙胺卡因、醋酸炔诺酮和 睾酮等药物。这些药物的每剂量由于药物的性质及使用量不同，可用1 日至 7 日不等。2 0 0 2 年，透皮贴片的销售额为8 0 亿美元，而且其销售额自1 9 9 3 年 以来始终保持快速增长，市场信息分析公司预测到2 0 1 0 年透皮给药产品的市场 销售额将可达到8 0 0 亿1 0 0 0 亿。 1 1 3 药物透皮吸收的机理研究嘲 皮肤由表皮、真皮、皮下组织等结构组成，这一特点决定了药物透皮吸收 的两个途径。其一是透过表皮，即药物通过渗透作用由表皮进入真皮，由毛细 血管吸收进入体循环；另外一个途径是药物通过皮肤附属器进入真皮层，直接 被吸收。 药物是靠扩散作用通过皮肤的，虽然药物透过附属器途径的渗透速率快于 透过表皮途径的，但因为附属器仅占皮肤面积的0 1 左右，因此皮肤附属器不 能成为药物透皮吸收的主要途径。在药物透过表皮的途径中，因为角质层细胞 致密，导致扩散阻力大，药物主要是通过皮肤脂质进行扩散【9 】。皮肤脂质是由 类脂分子形成的双分子层结构，类脂分子具有亲水部端和疏水端。极性药物分 子能够通过角质细胞间的亲水区进行扩散，而非极性药物则由疏水区扩散。 药物在向皮肤渗透的过程中，其在药膜、皮肤表面、角质层、真皮及毛细 血管内的浓度逐渐减少，从而形成一定的浓度梯度，这一浓度梯度为药物分子 不断透过皮肤扩散到血液提供了动力。因此，药物透皮吸收被认为是一个被动 进行的过程。 透皮给药系统的研究和开发是极其迅速的，这主要是由于透皮给药具有以 下独特的优点： ( 1 ) 透皮给药可以避免肝脏对药物的首过效应，同时减少药物在胃肠道内 的损耗，减少用药的个体差异； 2 第一章绪论 ( 2 ) 透皮给药可以实现药物以恒定的速率长时间进入体内，从而延长给药 时间，减少给药次数； ( 3 ) 将药物按治疗所需要的速率输入体内，维持血药浓度有效恒定，避免 了口服等给药方式引起的血药浓度峰谷现象，从而降低毒副反应； ( 4 ) 使用简易方便，能够根据需求及治疗情况随时中断给药，除去给药系 统后，血药浓度下降，尤其适合于婴儿、老人或不适宜口服药物的病人。 1 1 4 透皮给药系统的类型与结构 目前开发的t d d s 系统分类方法很多，从广义上来看可以分为两类：储库 型和聚合物骨架型t 3 1 。 图1 1 储库型透皮吸收系统 f i g 1 1r e s e r v o i rs y s t e mo ft m n s d e r m a ld e l i v e r y 储库型( r e s e r v o i rs y s t e m ) 如图1 1 所示，是药物以液态形式存在，充填 封闭型体系。以液态形式储存在凝胶载体中的药物，被包封在不具渗透性的背 衬层与控释膜之间，胶粘剂层涂在控释膜上，使用这类制剂的药物有芬太尼、 雌二醇、硝酸甘油等。 聚合物骨架型( p o l y m e rm a t r i xs y s t e m ) ，一般是由三部分组成，即背衬膜、 聚合物骨架层( 单或多层) 、保护膜，药物溶解或分散在聚合物的骨架材料中。 另外，按照与皮肤的接触方式，聚合物骨架型体系又分为边缘粘合剂体系 以及胶粘剂骨架型体系：边缘粘合剂体系，如图1 2 所示，是在聚合物药物储库 的四周涂有胶粘剂，在这种结构中，胶粘剂与皮肤接触的面积较小，因此对胶 粘剂对皮肤的粘结性要求较高。而胶粘剂骨架型体系则是具有整个胶粘剂层的 体系，如图1 3 。 3 北京化工硕士学位论文 药聚台物膜 背衬膜 胶粘刺层 保护膜 图l - 2 边缘粘合剂型透皮吸收系统 f 蟾1 - 2a d h e s i v es y s t e mo ft r a n s d e r m a ld e l i v e r y 缝搿攒 背椭 躺描磁 雠 图l - 3 单层胶粘剂骨架体系 f 嘻1 - 3s i n g l ea d h e s i v es y s t e mo ft r a n s d e r m a ld e l i v e r y 此外，透皮给药系统还有多储库型、微孔膜控释体系等体系，以实现药物 以恒定的药物释放速率更好地控制释放。表1 1 为已经上市的透皮型药品及其透 皮给药体系的结构【3 1 。 4 第一章绪论 表1 - 1 已经上市的一些透皮给药系统 t a b 1 - 1l i s t i n go fs o m et r a n s d e r m a ld e l i v e r ys y s t e m s 1 2 壳聚糖概述 甲壳素( c h i t i n ) 又名几丁质、甲壳质，是n 乙酰氨基葡萄糖组成的聚糖，在 自然界中分布广泛，存在于甲壳动物虾、蟹、昆虫的外壳，以及低等植物菌类、 藻类的细胞壁以及高等植物细胞壁等，占生物晃的8 0 。甲壳素是除纤维素以 外，又一大类重要的多糖；同时也是蛋白质以外，又一类数量最大的含氮天然 有机化合物，具有十分重要的地位。甲壳素的大量使用不仅解决了沿海地区虾 蟹类壳的去向问题，同时在环境保护上也具有变废为宝的重大意义，并且有效 帮助渔民增产增收的途径1 4 5 一一。 北京化工硕士学位论文 1 8 5 9 年， c r o u g e t 将甲壳素浸泡在浓k o h 溶液中，在煮沸一段时间后， 取出洗净，发现产物可以溶于有机酸中阻1 ；1 8 9 4 年，f h o p p e - s e i l e r 通过实验 指出这种产物是脱去了一部分乙酰基团的甲壳素，并把它命名为c h i t o s a n ，即 壳聚糖。其结构类似于纤维素，如图卜4 所示嘲。 图l - 4 纤维素、甲壳素、壳聚糖的结构式 f i g 1 - 4s t r u c t u r eo f c 圮u u l o s e , c h i t i na n dc h i m s a n 甲壳素不能溶解于水、普通有机溶剂、稀酸、稀碱等；而脱去部分乙酰基 的壳聚糖，其亲水性有所提高，溶解性得到大大改善，能够溶于甲酸、醋酸、 水杨酸等酸中，使得壳聚糖的应用范围得以大大拓展。甲壳素和壳聚糖的特殊 结构及性质使研究人员产生了极大的开发兴趣，研究成果广泛用于环保、食品、 农业和烟草业、医学和生物组织工业等方面。 1 2 1 壳聚糖基给药新制剂与新技术 药物缓释控释型载体在维持血药浓度平衡，降低药物毒性，减少给药次数， 提高治疗效果等方面具有十分重要的作用。因此，对药物缓释控释型载体的研 究一直非常活跃，例如：用于治疗糖尿病的胰岛素缓释纳米粒引、微球嗍、用于 6 第一章绪论 治疗癌症的缓释栓1 1 0 1 、输送缓释基因药物【1 l 】等。用于开发药物缓释控释载体的 材料有天然高分子( 卡波姆、明胶、胶原、纤维素、海藻酸钠、壳聚糖等) 和合 成高分子( 聚乳酸、己内酯、吡咯烷酮类、聚丙烯酸酯等) 。合成高分子虽然具 有可设计性，但难以保证引发剂完全消耗、单体反应完全，存在的引发剂和单 体痕量具有细胞毒性，且生物相容性低。天然高分子则没有上述缺点，其中由 于壳聚糖是天然存在的唯一碱性多糖，是一种生物相容性好、安全无毒的、可 生物降解的天然高分子，具有止血、抗菌、抑制癌细胞等作用，因而备受研究 关注旧。 1 2 1 1 纳米粒 纳米粒通常是指直径在1 0 - 5 0 0 r i m 的胶体粒子。作为传递药物和控制释放的 载体，具有药物包封率高、稳定性强和释药时间长等优点。药物的活性组分和 生物活性材料等可以通过溶解被包于粒子内部，或者通过分子间吸附和附着作 用存在子粒子表面【1 2 1 。目前，一些研究报道表明采用壳聚糖为原料制备的纳米 粒( c h i t o s a nn a n o p a r t i c l e s ，c s h 9 可以用于负载生物大分子如胰岛素、多肽、低 核苷酸等，并能够达到显著的运载效果【1 3 q 6 1 o h y a 等【ls 】采用共价交联法，制备了载有抗癌药物5 一氟尿嘧啶( 5 f u ) 的壳聚 糖纳米粒子。5 f u 壳聚糖微球的药物包封率能够达到4 3 6 一8 4 8 f 聊，给药系 统的体外释放实验表明c s n 对5 f u 的能够起到明显的缓释作用，壳聚糖纳米 粒可以作为5 - f u 抗癌药物的理想载体。 a l o n a o 等研究人员【2 0 】报道了采用离子诱导法制备壳聚糖纳米粒子。配置p h 值为7 9 的三聚磷酸钠( t p p ) 溶液，将其缓慢滴加入p h 值为4 - - 6 壳聚糖醋酸溶 液中，使带有负电的磷酸根离子与壳聚糖上质子化后带有正电的氨基发生分子内 以及分子间的交联，快速搅拌生成纳米粒。s h u 【2 1 】等人根据同样的原理分别采用 离子交联剂柠檬酸盐、三聚磷酸盐和硫酸盐制备了具有不同性能的壳聚糖纳米粒 子。经过柠檬酸盐和硫酸盐交联得到的壳聚糖纳米粒表现出更好的成球性，表面 更光滑，且壳聚糖三聚磷酸盐纳米粒包埋破伤风类毒素时，可以通过 鼻粘膜的透皮吸收，用于治疗破伤风 2 2 】。 m a o 掣硎采用复凝聚技术制备得到了壳聚糖d n a 纳米粒，并且系统研究 了d n a 及壳聚糖的分子量、溶液浓度、凝聚温度、缓冲液p h 等因素对纳米粒 粒径尺寸及分散性的影响，发现壳聚糖d n a 纳米粒能在一定程度上延缓核酸 酶降解质粒d n a 。 7 北京化工硕士学位论文 1 。2 1 2 微球 壳聚糖微球指药物溶解或分散于药物载体所形成的微小球型实体中，微球 的粒径一般在1 2 5 0l am 之间【2 4 j 。 s h i 等1 2 5 1 采用类似的制备方法到得了载有维他命d 2 微球。2 0 0 3 年z h a n g 等【2 6 】通过乳液相分离法制备了羧甲基壳聚糖( c m - 壳聚糖) 海藻酸钠微球，用于 牛血清白蛋白( b s a ) 载药体系，对b s a 的包封率达到了8 0 ，并指出在p h = 1 0 的环境下能够实现b s a 的释缓。 2 0 0 2 年吴婉莹等【2 j 7 1 采用复乳法制备载有金雀异黄素的壳聚糖微球，微球平 均粒径为6 6 2l am ，包封率达3 8 4 。由此制成的金雀异黄素壳聚糖微球口服胶 囊1 2 引，与寻常的胶囊相比，表现出更好的缓释性能，因此，成为疏水性金雀异 黄素的理想载体材料。 1 2 1 3 凝胶 壳聚精水凝胶是指在水中溶胀、能够保持大量的水分但又会不溶解消散的 三维网络结构【2 9 3 0 1 。 胡波等f 3 l 】制得壳聚糖海藻酸钠水凝胶，证明了该体系的p h 敏感性。在p h 值为1 4 ( 胃液的p h 范围) 时凝胶的溶胀度很小，而在p h 值为7 4 ( 肠液的 p h 范围) 时溶胀度很大，可以实现定位释药，而利用该凝胶制备的酮洛酚微囊 显示了良好的缓释效果。蒋立霞等( 3 5 】与张维颖等【3 6 悃壳聚糖与甘油磷酸盐制备 的载药凝胶也均表现出良好的温度敏感特性，在体温下发生凝胶化实现对模型 药物的持续恒定释放。与传统的静脉注射用药相比，表现出更好的治疗效果和 更低的毒副作用。 h o f f i n a n 等【3 7 】研发的聚氧化丙烯和聚氧化乙烯三嵌段共聚物通过接枝得到 壳聚糖凝胶，在p h 为7 4 的条件下，表现出很好的温度敏感性，在温度由4 c 升至3 7 时发生凝胶化，这一结果可用于透过鼻粘膜的受体蛋白质给药。2 0 0 5 年n a r a y a n 等【3 8 】用聚乙二醇接枝壳聚糖得到水凝胶，以蛋白质为模型，研究了这 种接枝凝胶对药物的缓释性能，结果表明这种凝胶呈现出很好的线性释放关系。 d o n 等p 川将壳聚糖溶解于甲酸溶液，加入马来酸酐，反应得到含丙烯酸双 键的壳聚糖衍生物，该产物可较好的溶于水。但是反应体系中的纯甲酸可能会导 致壳聚糖分子链严重降解。i s h i h a r a 掣删研究了a z - c h l a 光聚合水凝胶体系， 将a z c h l a 溶液涂在小豚鼠尾巴伤口处，光照6 0 s ，在伤口表面形成了弹性水 凝胶，并在3 0 s 时问内，流血被完全止住，凝胶牢固地贴附在小豚鼠的伤口上。 第一章绪论 为了进一步研究该凝胶体系加速伤口愈合的功能，i s h i h a r a 在小豚鼠的背部皮肤 处切开一小口，将a z c h l a 溶液涂敷于小鼠背部创口处，光照9 0 s ，形成凝胶。 实验结果显示，a z c h l a 光聚合水凝胶体系能诱导伤口收缩、促迸伤口愈合。 1 2 1 4 片剂 壳聚糖片剂就是把不溶于水的药物粉末混合分散于壳聚糖浓溶液中，将药 物分散均匀并使之微粒化，在5 0 c 下干燥0 5 h ，再用压片机压制成片【3 l 】。 2 0 0 3 年g u n g o r 等【3 2 】选择壳聚糖海藻酸钠为骨架，采用湿法制备微粒并经 过压制得到缓释片剂。该片剂的体外溶出实验显示模型药物8 小时的累积释放 率为4 0 ，药物的释药动力学曲线与零级动力学模型相符合。 1 2 1 5 膜材料 壳聚糖缓释蒯3 3 】是把模型药物溶解并均匀分散在成膜材料中，通过流延等 方法制成薄膜，膜的厚度约几毫米，可以贴在皮肤或黏膜创伤、溃疡的表面， 促进创面愈合【4 1 4 2 】。 段开文等【4 3 】将芦荟叶的冻干粉末分散于含有盐酸丁卡因注射液的壳聚糖醋 酸水溶液中，流涎、自然干燥成膜。然后再在其干膜的上面，均匀涂上一层不含 药物的空白壳聚糖溶液，自然干燥后得到壳聚糖双层复合膜。患者在使用时，只 需要在膜上喷洒含有生长因子的水溶液，再将贴剂贴于患处，进行缓释治疗。丁 盈红等【删采用流涎成膜法分别制备了壳聚糖聚乙烯醇的复合膜及其混合膜。通 过实验，发现复合膜的综合性能优于混合膜，表现出抗炎、透气、止血、促进创 伤复原愈合的作用，可以用作人工皮肤来治疗烫伤。 1 2 2 壳聚糖给药系统释药机理模型 壳聚糖作为可生物降解的天然高分子材料，其给药开发系统的释放药物过 程相对比较复杂，涉及到壳聚糖载药骨架的不断降解。壳聚糖的降解方式一般 可以分为非均匀降解和均匀降解 4 3 j 。其中非均匀降解又称为表面降解，也就是 仅在壳聚糖的表面发生降解；均匀降解又称为本体降解，是指壳聚糖发生降解 时，其外部和内部以相同速率降解。在对壳聚糖的降解过程进行数学表述时， 一般在计算过程中将壳聚糖的降解速率假设为恒定。 9 北京化工硕士学位论文 1 2 2 1 壳聚糖降解释药机理模型 壳聚糖基载药体系的药物释放速率受到壳聚糖降解速率的影响【4 9 】。当壳聚 糖发生本体降解时，药物的释放速率与体系的表面体积比无关，药物释放最初 的释放速率较慢，但随着壳聚糖载药体系的降解，释药速率也会增加。当壳聚 糖给药体系的降解方式为表面降解时，其释药初始速率与系统表面积体积之比 以及载药系统形状有关。 如果a 为表面积，b 为壳聚糖的表面降解速率d r d d t ，c o 为单位面积的载药 量，t 和m 分别为释药时间和药物释放总量，h 、r o 分别为圆柱体的高度和半 径，那么： ( 1 ) 对于平面形壳聚糖载体贴片，释药量：m t = - a b c o 累积药物释放率： d m p d t = 2 3 1 4 c 0 h b ( t o - b t ) ； ( 2 ) 对圆柱形壳聚糖载药体系，释药量：m t = 2 3 1 4 b c o h ( t o b t 2 ) 累积药 物释放率：m t m = 2 t t - ( t t ) 2 ( 3 ) 对球状壳聚糖载体体系，其累积药物释放率：m t m = 1 ( 1 t t ) 3 1 2 2 2 载药扩散释药机理模型 壳聚糖为载体系统的另一种释药过程主要受药物自身扩散行为影唰4 9 1 ，即 药物主要通过壳聚糖大分子网络扩散。对于生物降解型壳聚糖骨架系统，当降 解速率远小于扩散速率时，可用h i g u c h i 方程表示： d m t d t = a 2 ( 2 d c s ，m c o t ) l 2 或d m t d t = a 2 ( 2 p o e k t c o t ) 1 2 其中，p 为渗透系数p = d c s ，m ，p o 为降解前药物在聚合物中的渗透系数， k 为一级降解速率常数。 1 3 川芎嗪简介 川芎嗪( t e t r a m e t h y l p y r a z i n e ，t m p ) m 】，是中药川芎中的主要活性生物碱。 现代医学研究表明川芎嗪具有扩张血管、防止血栓形成、抑制血小板聚集、改 善脑缺血等多种作用，在临床上被广泛用于缺血性脑血管病的治疗并达到较为 理想的治疗效果。根据药动学研究结果，川芎嗪具有吸收快、代谢快、半衰期 短( 2 8 小时) 的特点，因此在以口服或肌注方式给药时，要求频繁给药才能 维持药物的有效血浓，故有必要研制其长效制剂。 1 0 第一章绪论 1 3 1 川芎嗪的化学结构及物理性质 川芎嗪为2 ，3 ，5 ，6 四甲基吡嗪m ，当前市售的川芎嗪以盐酸川芎嗪 ( t e t r a m e t h y l p y r a z i n eh y d r o c h l o r i d e ，t m p h ) 和磷酸川芎嗪( t e t r a m e t h y l p y r a z i n e p h o s p h a t e ，t m p p ) 两种盐的形式存在。 j l l 芎嗪为无色针状结晶，熔点8 0 - 8 2 c ( 显微测定) ，沸点为1 9 0 。具有特 殊异臭，有吸湿性，容易升华。易溶于热水、石油醚，可溶于氯仿、稀盐酸， 微溶于乙醚，在冷水中的溶解度较低。 1 3 2 川芎嗪分析方法研究 根据相关报道，川芎嗪的分析方法主要有紫外分光光度法( u 、高效液相 色谱法( h p l c ) 、气相色谱法( g c ) 等。 胡珊 4 7 1 等采用紫外分光光度法，检测波长为2 9 5l i r a ，建立了盐酸川芎嗪氯 化钠注射液中盐酸川芎嗪的含量测定方法，简便、快捷、结果准确。余庆斌【4 8 】 等以甲醇水( 6 5 ：3 5 ) 为流动相，检测波长为2 8 0 n m ，建立了h p l c 法测定磷酸 川芎嗪氯化钠注射液中磷酸川芎嗪含量的测定方法，专属性好，简捷，准确。 赵淑杰等【4 9 】以0 0 1 t o o l l 1 的n a 2 h p 0 4 的甲醇水( 5 0 ：5 0 ) 溶液，用磷酸容易调节 p h 值为6 1 ，并做为流动相，采用外梯度法洗脱样品，在波长2 9 5a m 处测定了 救心通脉胶囊中磷酸川芎嗪的含量。吴芳等唧】以甲醇水( 6 2 ：3 8 ) 为流动相，用 卡马西平乙腈内作为标准储备液，沉淀蛋白后进样，检测波长为2 7 9p a l l ，测定 犬类血浆中磷酸川芎嗪的有效血浓，结果表明血浆中磷酸川芎嗪的最低检测浓 度为0 0 5 1 x g m l 1 ，分析时仅需血浆1 0 0 1 , t l ，此方法灵敏、可靠，可用于磷酸川芎 嗪及其制剂的药物动力学研究。 1 3 3 川芎嗪制剂的研究 目前临床上较为常用的川芎嗪制剂主要为片剂、胶囊剂和注射剂。依据川 芎嗪的药效特点和临床应用开展的制剂研究，主要有两个方向：一是研制川芎 嗪的速效类制剂；二是利用川芎嗪代谢快、半衰期短的特点，研制缓释控释类 制剂，使其具有长效性。 冯晓东【5 l 】等选用羟丙基甲基纤维素( h p m cx l o o m ) 为骨架材料，采用湿法制 粒压片研发了磷酸川芎嗪的骨架片。通过将乙基纤维素壳聚糖混合液进行包衣 处理，达到调节药物释放速率的目的。采用紫外分光光度法测定波长为2 9 5 n m 的吸光度a 来确定模型药物的含量，依据中国药典( 2 0 0 0 年版) 释放度测 定法中的转篮法测定其体外释放度，并初步考察了原料药的稳定性。实验结果 北京化工硕士学位论文 显示在1 2 h 内所制备的薄膜包衣缓释片呈现出良好的缓释特征。释放量符合 h i g u c h i 方程，并且具有良好的湿、光、热的稳定性。从而实现了混合不同比例 的水不溶性的乙基纤维素和水溶性的壳聚糖作为包衣材料，制成骨架型制剂， 实现对水溶性较大的药物进行缓释。 1 4 研究的目的及意义 1 4 1 研究的目的和意义 医学研究证明：心脏病猝死高发年龄段在4 5 7 5 岁之间，而男性猝死是女 性的4 , - , 5 倍。同时，专家指出，心脏病人多猝死子夜间，其中7 5 的猝死发生 在清晨3 “时，因此，医学界把这个时间段成为“魔鬼时间。这种现象的存在， 一是因为患者不习惯夜间服药，二是因为药效持续时间有限。这样在治疗上难 免存在药物间歇，极易导致突发心梗。 壳聚糖和海藻酸钠作为一种优越的生物材料，在医用领域被广泛开发利用。 关于川芎嗪透皮给药目前的研究进展，其透皮效果还不是十分理想，本课题的 目的是以磷酸川芎嗪为模型药物，制备壳聚糖基透皮给药系统，实现2 4 小时给 药，保护治疗。该项工作具有良好的应用前景。 1 4 2 研究的主要内容 壳聚糖在醋酸溶液中呈现阳离子性，与负离子性物质可以亲和聚合，易制 成水凝胶。壳聚糖作为给药基材的应用开发，前人已做了大量的工作，但是目 前将壳聚糖应用于中药及中成药的研究仍有待开发。 本文主要研究内容包括： ( 1 ) 研究壳聚糖的成膜特性，对其通过迈克尔加成反应进行改性，得到水 溶性的壳聚糖并对其性能进行表征。 ( 2 ) 研究壳聚糖海藻酸钠复合膜用于磷酸川芎嗪的透皮给药载药体系，探 索制备工艺流程，并对其进行载药和体外透皮给药释放性能评价。 1 2 北京化工大学硕士学位论文 第二章磷酸川芎嗪的性质及测试方法的确定 在确定了要开发的药物之后，就要对药物的性质进行处方前的研究工作。 其主要目的是通过对药物的物理化学性质以及药物动力学性质的测定、评价， 从而设计一个有效、安全、稳定的药物制剂。 本章的主要内容是对磷酸川芎嗪的物理化学性质及其动力学性质的考察， 分别从药物的分子结构、分子量、溶解性、油水分配系数等多个参数，预测磷 酸川芎嗪透皮透过的可行性，并根据药物的动力学性质进行分析，初步推测磷 酸川芎嗪透皮给药性能。通过溶解平衡试验，筛选出与磷酸川芎嗪相适合的溶 媒，确定了磷酸川芎嗪体外透皮渗透试验的分析方法，为磷酸川芎嗪透皮给药 制剂的开发提供理论依据。 2 1 材料及仪器 磷酸川芎嗪( t m p p ) ，购于北京燕京药业股份有限公司( 中国) ；氢氧化钠、 磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸、盐酸、正辛醇购买于北京化学试剂公司( 中国) 。 以上试剂为色谱纯，实验用水为蒸馏水。 s 剐肼o r i u s 精密分析天平，德国s a r t o r i u s 公司； n i e o l e t5 7 0 0 实时傅立叶变换红外光谱仪( f t m x k a r # 柬器，m t c a 检测器， 数据采集间隔为0 3 9 8 5 秒，分辨率4 c m - - ) ，美国热电公司； f d 5 n 型冷冻干燥机，日本东京理化公司； 紫外分光光度仪哪3 0 1 0 型) ，日本h i t a c h i 公司： d k - 9 8 i 型电子恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司； k q 2 5 0 b 型超声波清洗器 2 2 磷酸川芎嗪理化性质的研究 2 2 1 磷酸川芎嗪分析方法的确定 磷酸川芎嗪的分子结构如图2 - 1 所示。精密称取干燥至恒重的磷酸川芎嗪 t m p p 对照品适量，用蒸馏水溶解、稀释，配制成1 0 | lg m 1 - 的溶液。依据中 1 3 第二章磷酸川芎嗪的性质及测试方法的确定 国药典2 0 0 5 年版( 二部附录v i a ) ，采用紫外分光光度法在2 0 0 4 0 0 n m 波长范 围内扫描，确定磷酸川芎嗪的最大吸收波长。测试结果见图2 2 。 l 0 ， h 3 c h a cc h c h 3 3 h 3 p 0 4 h 2 0 图2 - 1 磷酸川芎嗪的分子结构式 f i g 2 - 1t h em o l e c u l a rs t r u c t u r eo f1 御p 图2 - 2 磷酸川芎嗪的紫外吸收图谱 f i g 2 - 21 5 s p e c t r u mo ft m p pi nw a t e r 由上图可知，磷酸川芎嗪在2 9 5 n m 左右处有较大吸收峰，测试条件相同的情 况下，2 9 5 n m 处的吸光度大于2 8 2 n m 处的吸光度，同时依据相关文献报道，本研 究选择入m a x 2 9 5 n m 为i 贝8 定磷酸川芎嗪吸光度的检验波长。 2 2 2 磷酸川芎嗪标准曲线的绘制 精密称取干燥至恒重的磷酸川芎嗪对照品5 0 m g ，置于2 5 0 m i 量瓶中，用适量 蒸馏水溶解后，稀释至刻度，摇匀，得到原料药标准液。分别精密称取标准液 1 0 ，2 o ，3 0 ，4 0 ，5 0 ，6 0 ，8 0 m l ，分别置于1 0 0 m l 容量瓶中，用蒸馏水 稀释至刻度，摇匀。将蒸馏水做为空白对照组，于2 9 5 n m 波长处测定磷酸川芎嗪 的u v 吸光度a ，以质量浓度p 对吸光度a 做线性回归。得到标准曲线方程式卜1 。 试验结果表明，配置的磷酸川芎嗪水溶液在该测试浓度范围内，具有较好的线性 1 4 北京化工大学硕士学位论文 关系。结果见表2 - 1 。 表2 - 1 磷酸川芎嗪标准溶液的质量浓度与吸光度对照表 t a b 2 - 1c o n c e n t r a ti o na n da b s o r b a n c eo ft m p pi nw a t e rb yu v ( n = 3 ) a = 0 0 3 5 9 8 c 0 0 118 ( r = o 9 9 9 9 ) 2 2 3 磷酸川芎嗪精密度的测定 式1 1 精确称取t m p p 对照品三份于l o o m l 容量瓶中，加入适量蒸馏水使之溶解完 全；定容到刻度线。用移液管精密移取3 o r a l 于l o o m l 容量瓶中，定容。分别配 置低、中、高三种不同浓度( 9 0 i jg m l 一，1 8 0 ug m l q 和2 7 o i ig m 1 1 ) 的药 物溶液。测定其吸光度a 值。连续测试三天，第一天测试三次；往后每天测试一 次，记录数据并分别计算日内、日间的相对标准偏差。实验结果见表2 - 2 。 表2 2 磷酸川芎嗪的精密度测定实验 t a b 2 - 2i n v e s t i g a t i o no fp r e c i s i o nt m p pi nw a t e r ( n = 3 ) 2 2 4 磷酸川芎嗪的重现性实验 精密称取6 份t m p p 对照品5 0 m g 于2 5 0 m i 容量瓶中，加入适量的蒸馏水溶解， 定容到刻度线。用移液管精密移取6 0 m l 溶液并定容于1 0 0 m l 容量瓶中，通过紫 外分光光度法测定2 9 5 n m 处吸收度a 值。根据标准曲线计算出浓度，结果见表 2 - 3 。 1 5 第二章磷酸川芎嗪的性质及测试方法的确定 表2 - 3 磷酸川芎嗪的重现性实验 t a b 2 - 3i n v e s t i g a d o no fr e a p e a r a n c eo ft m p pi nw a t e r ( n = 6 ) 2 2 5 磷酸川芎嗪的平衡溶解度实验 取过量的t m p p 对照品4 份，分别置于5 0 m l 锥形瓶中，分别加入水、浓度 为0 1 m o l l 1 盐酸溶液、p h 为6 8 磷酸盐缓冲液、p h 为7 4 磷酸盐缓冲液各1 0 m l ， 将锥形瓶放置于3 7 0 5 恒温振荡箱中。于指定时间，用移液管精密吸取一定 体积的溶液，并经过两次定量滤纸过滤后，取滤液于l o o m l 的容量瓶中并用相对 应的溶剂稀释至刻度线，定容，通过紫外分光光度法测定不同溶剂中t m p p 的浓 度。每种介质平行操作3 次。结果见表2 - 4 。 表2 - 4 磷酸川芎嗪在不同溶液中的平衡溶解度 t a b 2 - 4e q u i l i b r i u ms o l u b i l i t yo ft m p pi nd i f f e r e n tm e d i u m