中药提取物微囊化防潮技术及其机理研究.doc

中药提取物微囊化防潮技术及其机理研究冯 怡 ，刘 怡，徐德生（上海中医药大学，上海 201203）摘 要：目的 考察喷雾干燥工艺对鞣质微囊防潮效果的影响，并研究了造成影响的机理。方法 喷雾干燥制成的鞣质微囊置于一定温湿环境中12 h，绘制吸湿曲线以研究进风温度、供液速度、雾化气流速与微囊防潮效果间的规律；并从微囊溶剂残留量、成膜过程膜收缩行为和微囊粒径3个方面研究造成这些规律的机理。结果 微囊防潮效果随着进风温度的提高、供液速度的降低、雾化气流速的降低而增强；反之则减弱。造成这种影响是由于成囊过程中囊壁致密程度、微囊中溶剂残留以及微囊粒径不同而造成的。结论 喷雾干燥制备微囊不同工艺参数制得的微囊的物理状态不同，其防潮效果也不同。关键词：喷雾干燥；微囊化；防潮效果；机理；溶剂残留量；膜收缩行为；粒径在药品生产过程中，中药提取物较强的吸湿性是导致制剂成型困难最主要的因素 1,2,3 ，因此应在成型前适当降低提取物的吸湿性以保证生产过程的顺利进行。微囊化是近几十年来应用于药物的新工艺、新技术，中药提取物经微囊化可以有效地降低吸湿性。喷雾干燥法是一种常用的药物微囊化方法 4,5,6 ，其主要的影响因素有进风温度、供液速度和雾化气流速。本实验以中药鞣质提取物为囊心物，研究了微囊防潮效果与上述3个影响因素间的规律，并从微囊的溶剂残留量、成膜过程膜收缩行为及微囊粒径3个方面对造成此规律的机理进行了初步探索。1 试验方法11 仪器B-290 型喷雾干燥仪（瑞士BCHI公司）；FA2104N型电子秤（上海精密科学仪器有限公司）；ZK072B型电热真空干燥箱（上海实验仪器厂有限公司）；AFA-型自动涂膜机（上海现代环境工程技术有限公司）；游标卡尺（上海精密仪器仪表有限公司）；NICOMP 380ZLS粒径分析仪（美国PSS公司）。12 药品与试剂中药鞣质提取物（上海中医药大学中药研究所提供）；尤特奇L100（德固赛化学上海有限公司惠赠）；蓖麻油（药用级，吉林省通辽油脂化工厂）。13 微囊的制备及其防潮效果研究取尤特奇L100适量，用95%乙醇溶解，加入粉碎过60目筛的鞣质，再加入增塑剂蓖麻油，充分搅匀。开启喷雾干燥仪风机，设定进风温度、泵转速、雾化气流速，实际进风温度达到设定值时吸取药液喷雾干燥。精密称取样品100200 mg平摊于称量瓶中，开盖置于干燥器中12 h以上脱湿平衡。精密称重后置于25 ，相对湿度75%环境中（干燥器中装有NaCl饱和溶液并置于25 烘箱中）吸湿12 h,每隔1 h精密称重1次，计算吸湿增重并绘制12 h吸湿曲线。采用单因素考察的方法,比较不同进风温度、供液速度和雾化气流速制备鞣质微囊的防潮效果。14 微囊溶剂残留量检测喷雾干燥中的进风温度和供液速度决定了干燥程度，从而决定了制得微囊的溶剂残留量。而微囊中的残留溶剂会影响其防潮效果。设计以下实验检测微囊中的溶剂残留量。精密称取微囊样品100200 mg平摊于称量瓶中，开盖置于干燥器中12 h以上脱湿平衡后，再精密称量。计算脱湿减重，表征溶剂残留量。15 成膜过程中膜收缩行为研究在喷雾干燥过程中，随着的溶剂的蒸发，囊材收缩形成致密的薄膜包裹在囊心物表面以阻碍水分的进入。干燥过程中的膜收缩行为决定了膜的致密程度，而膜的致密程度与其防潮效果又有着密切的关系。进风温度和供液速度与干燥程度有关，因而与膜的收缩行为有着密切的关系，从而与微囊的防潮效果有关。设计以下实验研究湿膜在干燥成膜过程中的收缩行为。151不同干燥温度成膜收缩行为 取尤特奇L100适量，用95%乙醇溶解后，加入蓖麻油，搅拌均匀后，敷湿膜。将称量纸剪成约1 mm2 mm的小片，取两片中间压出1凹痕后轻轻置于辅成的湿膜上标记，并量出两标记纸片凹痕间距离。在不同的干燥温度下放置一定时间后，再次测量标记点间距，计算标记点间的收缩率。共标记3组，取平均值。152不同干燥时间成膜收缩行为 同上法，将已标记的湿膜置于50 的烘箱中，每隔30 min测量1次标记点间距。共标记3组，绘制每组点的收缩曲线。16 微囊粒径检测雾化气流速决定了液体雾化形成雾滴的粒径，从而决定了制得微囊的粒径。粒径的大小决定了微囊的比表面积，因此与防潮效果有着一定的关系。因此，检测不同雾化气流速制得微囊的粒径。取少许微囊样品于离心管中，加入一定量的双蒸水，振荡分散约30 S。吸取分散均匀的混悬液至比色管中，置于粒径分析仪中检测粒径。2 试验结果21 微囊的防潮效果以及各工艺参数对其防潮效果的影响211 鞣质微囊与其物理混合物的吸湿性比较 中药鞣质微囊与囊心/囊材物理混合物的吸湿曲线见图1，鞣质经微囊化后，吸湿性降低。图 1 鞣质微囊与囊材/囊心物理混合物吸湿曲线 Fig 1 Hygroscopical curves of tanni microcapsules and core/wall physical mixture212 进风温度 在喷雾干燥过程中，被加热的空气进入干燥室中，与雾滴接触后将其中的溶剂气化。因此，进风温度直接决定了干燥的程度，从而决定了制得微囊的溶剂残留量和膜致密程度。分别考察了进风温度为40，60，80，100，120 制备鞣质微囊的吸湿性（图2）。随着进风温度的提高，微囊的防潮效果增强。213 供液速度 供液速度决定单位时间内输送到干燥室的溶剂量，因此供液速度与干燥程度有着密切的关系，同样也与制得微囊的溶剂残留量和膜致密程度有紧密的联系。分别考察了供液速度为1，2，5，10，30 mLmin-1制备乌药鞣质微囊的吸湿性(图3)。供液速度低，制得的微囊的防潮效果强。 图 2 进风温度对微囊防潮效果的影响Fig 2 Influence of inlet air temperature on the dampproof effect of microcapsule图 3 供液速度对微囊防潮效果的影响Fig 3 Influence of feed rate of liquids on the dampproof effect of microcapsule214 雾化气流速 雾化空气将输液管送至喷枪的液体吹成雾状喷出，增加了液体的蒸发面积，有利于干燥。一般随着雾化气流速的增大，形成的雾滴粒径越细，从而制得微囊的粒径也小。考察了雾化气流速为15，25，35，45，55 cmh-1制备乌药鞣质微囊的吸湿性(图4)。随着雾化气流速的增大，微囊的防潮效果降低。图 4 雾化气流速对微囊防潮效果的影响Fig 4 Influence of flow rate of atomizing gas on the dampproof effect of microcapsule22 不同工艺参数制备鞣质微囊残留溶剂量比较221 进风温度 随着进风温度的提高，干燥效果增强，鞣质微囊中残留的溶剂量减少(图5)。图 5 进风温度对微囊残留溶剂量的影响Fig 5 Influence of inlet air temperature on the solvent residue of microcapsule222 供液速度 随着供液速度的提高，单位时间内进入干燥室的溶剂增加，未被蒸发的溶剂量增加，从而微囊的残留溶剂量增加(图6)。 图 6 供注速度对微囊溶剂残留量的影响Fig 6 Influence of feed rate of liquids on the solvent residue of microcapsule23 成膜过程中的膜收缩行为231 不同干燥温度下成膜收缩行为 随着干燥温度的提高，溶剂蒸发加快，标记点收缩率增加，膜收缩程度加强，形成的膜更加致密(图7)。 图 7 干燥温度对膜收缩行为的影响Fig 7 Influence of drying temperature on the shrinking behavior of film-forming232 不同干燥时间下成膜收缩行为 随着干燥时间的延长，溶剂蒸发量增加，标记点间距不断缩短，表示膜不断收缩，形成的膜更加致密（图8）。 图 8 干燥时间对膜收缩行为的影响Fig 8 Influence of drying time on the shrinking behavior of film-forming24 不同雾化气流速制备微囊粒径雾化气流速越大，雾化效果越好，形成的雾滴直径越小。因此，微囊粒径随着雾化气流速的增大而减小。表 1 不同雾化气流速制备微囊的平均粒径Tab 1 Mean particle size of microcapsules prepared with different flow rate of atomizing gas雾化气流速/cmh-1密度平均径/nm体积平均径/nm算术平均径/nm1519930.820066.119930.82513943.514062.413943.53510162.210263.310162.24513722.813839.713722.8559824.79885.59824.73 讨论31 鞣质经微囊化后，在表面形成聚合物薄膜，阻碍了水分的进入，从而降低吸湿性。喷雾干燥工艺参数不同，制得微囊防潮效果不同：进风温度高，供液速度小，雾化气流速小，制得的微囊防潮效果强，反之则弱。32 进风温度和供液速度主要影响的是干燥程度，从而决定了制得微囊中的溶剂残留量。残留在囊材中的溶剂，嵌在囊壁分子间，一方面使得囊壁不够紧密，另一方面成为水蒸汽进出的孔道。当进风温度高，供液速度低时，制得微囊壁中残留溶剂量少，从而膜的隔湿效果强，微囊的防潮效果强，反之则差。33 在喷雾干燥过程中，溶剂受热蒸发，囊材收缩在囊芯物表面形成一薄膜。干燥效果不同，溶剂蒸发速度和蒸发量不同，从而在成膜过程中收缩程度不同，形成的膜致密程度不同，最终导致阻湿效果不同。进风温度高，供液速度低，干燥效果强，膜收缩程度大，从而膜更加致密，制得微囊防潮效果强，反之则弱。34 雾化气流速主要影响的是制得微囊的粒径，从而决定了微囊的比表面积。雾化气流速大，制粒微囊粒径小，比表面积大，吸湿性强。反之则弱。35 溶剂残留量和成膜过程的膜收缩行为只是从侧面角度推测膜的致密程度，从而分析其防潮机理。若能直接观察或检测膜的致密程度则能为微囊的防潮机理提供更有力的说明。REFERENCES：1 Wang X L, Xiang D X, Zhao X Y. 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