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环糊精包合技术 第一节包合技术 包合技术 是一种分子被包嵌在另一种分子空穴结构内形成包合物的技术 包合物由主分子和客分子两种组分组成 主分子即具有包合作用的外层分子 hostmolecule 具有较大的空穴结构 足以将客分子容纳在内 客分子即被包合到主分子空间中的小分子物质 guestmolecule或enclosedmolecule 一 包合物的分类 一 按包合物的结构和性质分类1 多分子包合物 若干主分子由氢键连接 按一定的方向松散的排列形成晶格空洞 客分子嵌入空洞而成 包合辅料有 硫脲 尿素 去氧胆酸等 2 单分子包合物 单一的主分子与单一的客分子包合而成 包合辅料 环糊精 3 大分子包合物 天然或人工大分子化合物可形成多空结构 能容纳一定大小的分子 包合辅料 葡萄糖凝胶 沸石 硅胶纤维素和蛋白质等 二 按包合物的几何形状分类 1 管状包合物 是由一种分子构成管形或筒形空洞骨架 另一种分子填充其中而成 尿素 硫脲 环糊精 去氧胆酸等均能与客分子形成管状包合物 2 笼状包合物 是客分子进入由几个主分子构成的笼状晶格中而成 其空间完全闭合且包接过程为非化学结合 包合物的形成主要取决于主分子和客分子的大小 如苯二酚包合 这种包合物在溶液中很不稳定 极易分解 形成有固态包合物则比较稳定 3 层状包合物 客分子存在于主分子的某一层空间 如月桂酸钾使乙苯增溶时 乙苯可存在于表面活性剂亲油基的层间以达到增溶目的 第二节环糊精包合物 环糊精包合物 是指药物分子被包含或嵌入环糊精的筒状结构内形成的超微粒分散体 又称为分子胶囊 环糊精 由淀粉酶解和环化后得到的由6 12个葡萄糖分子连接而成的环状低聚糖化合物 产品类型 CYD 6 CYD 7 CYD 8 溶解度 CYD 145g L CYD 18 5g L CYD 232g L CYD在不同温度时的溶解度 20 18 5g L 40 37g L 60 80g L 80 183g L 100 256g L CYD应用最为广泛 美国 日本已将 CYD收载为口服辅料 HP CYD已被美国药典收载为注射用辅料 CYD包合物的优点 改善药物的溶解性能提高药物的稳定性改善药物的吸收和提高生物利用度降低药物的毒副作用和刺激性使液体药物粉末化改善药物制剂的性能用作蛋白质和多肽类药物的载体 环糊精的结构和性质 立体结构 CD环状构型 性质 环糊精具有环状空桶的特殊结构 可以包含很多小分子化合物 呈亲水性 为水溶性的白色粉末 对酸不稳定 对碱 热和机械作用较稳定 毒性低 环糊精衍生物 甲基化环糊精2 6 二甲基 CYD DM CYD 2 3 6 三甲基 CYD TM CYD 不定位甲基化 CYD RM CYD 在水中的溶解度高于母体CYD 溶解度随温度的升高而降低 制成液体制剂加热或灭菌时会出现沉淀 浊点80度 冷却后又再溶解 在有机溶剂中的溶解度高于母体CYD 羟烷基化环糊精包括羟丙基 CYD HP CYD 羟乙基 CYD HE CYD 羟丙基 CYD 所有衍生物溶解度大于50g L 溶解度随温度升高而增大 羟乙基 CYD性质与羟丙基 CYD相似 支链CYD分支链是一些糖的取代物 葡萄糖基 CYD G1 CYD 麦芽糖基 CYD G2 CYD 麦芽三糖基 CYD G3 CYD 溶解度高于母体 CYD 温度对其溶解度的影响小对酸稳定性 CYD G1 CYD G2 CYD 2G2 CYD 疏水性的CYD衍生物用于做控释制剂中缓释部分的阻滞剂或亲水性药物的缓释载体常用的为羟基的H被乙基或酰基取代的衍生物2 6 二乙基 CYD DE CYD 2 3 6 三乙基 CYD TE CYD 水溶性随取代基的增加而按比例递减 离子型CYD衍生物包括羧基 CYD衍生物硫酸酯或磺烷基醚型衍生物如 6 羧甲基钠 CYD CM CYD 2 3 6 丁磺基钠 CYD在较大pH范围内具有较大溶解度 两亲性CYD衍生物在CYD分子外部嫁接疏水性的侧链 使其不仅具有亲水性 同时也有一定的亲脂性可以形成胶团 作为难溶性药物的载体 可作靶向制剂的载体溶解度 低温时短链取代产物溶解度高 高温时长链取代产物溶解度高 CYD衍生物的安全性 毒性 分子间的氢键是其水溶性小并具有肾毒性的主要原因 应选择能消除形成分子间氢键基团的衍生物 刺激性 对局部组织的刺激作用与衍生物种类有关 毒性明显低于其他渗透促进剂 肌内注射DM CYD刺激性强 羟烷基化 CYD 分支链 CYD和SBE CYD肌注没有或仅有轻微的刺激性评价CYD衍生物对肌肉的刺激性 将CYD衍生物溶于灭菌生理盐水中 注射于兔股四头肌外侧 由股肌所受到的刺激程度评价刺激性 溶血活性 某些CYD的衍生物可以 萃取 红细胞膜上的成分 如磷脂 胆固醇和蛋白质 造成膜的破裂和细胞内重要物质的丢失 包合物的形成和包合作用 主分子和客分子进行包合作用时 相互之间不发生化学反应 不存在离子键 共价键或配位键等化学健的形成 CYD的包合物作用主要是一种物理过程 影响包合物形成的因素 客分子的结构和性质分子大小 极性 分子状态主分子的结构和性质客分子对CYD的空洞有选择作用 CYD衍生物对药物的增溶作用有差异 如甲基化CYD 甲基化程度较低的衍生物对药物增溶作用比较强 离子型CYD衍生物所带的电荷与药物分子电荷相反 由于静电作用会增加包合作用 包合物中主 客分子的比例大多数为1 1 客分子体积大时比例会发生改变高分子聚合物的影响一些聚合物 如水溶性纤维素衍生物与CYD形成络合物 增加包合物溶解度 提高药物在从生物膜中的通透量 包合作用的特点 单分子包合物药物缔合作用的影响包合物的竞争作用光学异构体的选择性 2020 3 18 21 可编辑 环糊精包合物的制备和举例 制备包合物前应考虑以下三个问题 1 客分子药物的性质 分子的结构 大小 溶解性 稳定性2 CYD的选择 CYD的性质 溶解性 空洞大小 和来源3 包合方法的选择 制备方法 1 饱和水溶液法常用于水中溶解度小的CYD 操作方法 先将CYD配成饱和溶液 再加入药物充分混合 经搅拌或超声使药物与CYD起包合作用而形成包合物 所得包合物若为固体 经过滤 水洗 再用少量适当的溶媒洗去残留药物 干燥即得成品 若药物在水中溶解度较大 其包合物仍可部分溶解于溶液中 可加入某些有机溶剂或减压浓缩 以促使包合物析出 陈皮挥发油 CYD包合物的制备 取 CYD6g 加适量蒸馏水 使完全溶解 制成饱和溶液 或近饱和溶液 后 与陈皮挥发油1ml 配成50 乙醇溶液 相混合 恒温搅拌一定时间后 置冰箱冷藏过夜 抽滤 包合物用少量乙醚洗涤2次 至无陈皮香味 40度真空干燥4小时 即得粉末状陈皮挥发油 CYD包合物 2 溶液 搅拌法用于水中溶解度较大的 CYD DM CYD HP CYD方法 在CYD的未饱和溶液中 加入客分子药物 不断搅拌 使产生微晶 过滤 干燥 即得 原理 包入客分子后 溶解度下降使晶体析出 维A酸 HP CYD包合物的制备 方法 200mgHP CYD和46mg维A酸溶于60ml乙醇中 置N2气流并遮光的容器中搅拌8天后 溶液经真空干燥 加少量异丙醇洗涤 除去未包合的维A酸 沉淀物置干燥器中干燥48小时后即得 注 维A酸可用于治疗痤疮和粉刺等皮肤性疾病 因其易受氧化 遇光 热不稳定 另外溶解度小 局部应用刺激性大 制成包合物后 可以明显改善以上不足 3 研磨法分为 直接研磨法和搓粘法直接研磨法 直接将药物和CYD的物理混合物研磨一定时间 可形成包合物 搓粘法 取CYD先加入2 5倍量水研匀 加入客分子药物 必要时可将客分子药物溶于少量适当溶剂中 置研磨机中充分混合研磨成糊状 低温干燥用适当溶剂洗净 再干燥即得包合物 两种方法得到的包合物形态不同 鱼腥草素 CYD包合物的制备 方法 按摩尔比1 1分别称取适量鱼腥草素和 CYD 先将 CYD置研钵中 加适量水研磨成均匀糊状后 加入鱼腥草素 再充分研磨均匀 抽滤 将所得物低温干燥 过60目筛 效果 制成包合物后鱼腥草素的溶解度增大11 4倍 溶出速率及稳定性也增强 并可掩盖其不良气味 4 冷冻干燥法适用于制成包合物后易溶于水 且在干燥过程中易分解 变色的药物 所得成品疏松 溶解性能好 可制成粉针剂 溴匹立明 CYD包合物的制备 方法 将溴匹立明与CYD按1 1摩尔比称量 溶于含0 14 的NH4OH水溶液中 搅拌溶解并通过0 45nm孔径的微孔滤膜 置液氮罐中冷藏再冷冻干燥24h 即得 效果 溴匹立明具有较强的抗肿瘤活性 但溶解度小 口服后生物利用度低 制成包合物后 可提高溶解度 其中以HP CYD效果最为明显 环糊精包合物的验证 验证 主要是鉴别药物是否已被CYD包入空穴内以及包合的方式 鉴别方法 1 显微镜法和电镜法原理 药物形成包合物后 可引起晶格排列发生变化 因此使得空白包合物和含药包合物的形状有所不同 通过显微镜观察即可容易区分 盐酸氯胺酮 CYD包合物的显微观察 取含药包合物和同法制备的空白包合物各少许 置显微镜下观察 空白包合物为规则板状结晶 而包合物为不规则块状粉末 2 相溶解度法不仅可以确定包合物的形成 也是评价包合物溶解性能的常用方法 以药物浓度为纵坐标 CYD浓度为横坐标 通过测定药物在不同浓度的CYD溶液中的溶解度 可以得到相溶解度图 3 薄层色谱法通过选择合适的展开剂 观察色谱展开后药物和包合物的斑点的位置 包合物在同样条件下不会有展开斑点 4 紫外分光光度法根据药物结构及其与CYD包合的方式 可以出现以下三种情况 1 纯药物的吸收峰在包合物中消失 2 药物在包合物中的紫外扫描曲线随CYD浓度增加而下降 这种情况见于药物结构中的发色基团被包入CYD的空洞中 3 包合物紫外扫描曲线随CYD浓度增加而向上移 这种情况见于难溶性药物被CYD包合后 溶解度增加 因此吸光度也增大 5 荧光光谱法用于具有荧光的药物药物分子包入环糊精空穴中 分子运动会受到相应的限制 使荧光强度增强 6 X 射线衍射法7 热分析法8 圆二色谱法9 红外分光光度法10 核磁共振法 环糊精包合物的质量评价 一 包合物的含量测定包合物含量计算公式 评价包合物工艺 包合物含量 包合物中药物的量 g 包合物量 g 100 收得率 包合物量 g CYD 药物 量 g 100 包封率 包合物中药物的量 g 药物投药总量