包合技术简介

,包合技术简介A Brief Introductionof Inclusion Technology,目录,1,2,3,4,概述,包合技术的原理,包合物的类型,环糊精包合物的制备技术,概述,定义：,包合技术是指在一定条件下，在一种分子的空间结构中全部或部分包入另一种分子，从而形成一类独特形式的络合物。这种络合物被称为包合物，亦有包藏物、加合物、包含物之称。 包合物分子是由主分子和客分子两大部分组成，具有包合作用的外层分子称为主分子，被包合到主分子空间中的小分子物质，称为客分子。,最早的包合物是苯二酚对挥发性气体的包合（1886年由Mylius首先观察到） 20世纪人们陆续发现大分子包合小分子形成多种包合物 1916年，Wieland发现了络胆酸是去氧胆酸和脂肪酸形成的包合物 1940年Bengen分离得到尿素-辛醇包合物 1948 年发现环糊精（CD）包合物,包合技术的发展,包合技术的作用,包合技术的原理,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键的作用，包合作用主要是一种物理过程。,包合物形成条件，主要取决于主分子和客分子的立体结构和两者的极性。包合物的稳定性，依赖于两种分子间的范德华引力的强弱,如分散力、偶极子间引力、氢键、电荷迁移力等，有时单一作用力起作用，多数为几种作用力的协同作用,包合物的类型,按包合物的几何形状分类,笼状包合物 如苯二酚包合物,管状包合物 如尿素、硫脲、环糊精、 去氧胆酸等形成的包合物,层状包合物,按包合物的稳定程度分类,稳定包合物 无论客分子是否存在，主分子 均为一稳定化合物。,亚稳包合物 客分子浓度在临界限度上可不 断变化，但若小于此浓度，主分子 即处于亚稳态，并发生结晶变化。,可调节包合物 当客分子含量波动时，主分子 结构本身可连续调节。,按Frank分类法分类,单分子包合物,多分子包合物,大分子包合物,蓝碘反应包合物,氢醌包合物水包合物甾体类包合物尿素与硫脲包合物,葡聚糖、沸石、硅胶,环糊精包合物的制备技术,包合材料环糊精cyclodextrin,又称Schardinger dextrin，常见的、和三种，分别由6个、7个、8个葡萄糖所组成。,环糊精的结构与性质环糊精系淀粉经酶解环合后得到的由612个葡萄糖分子连结而成的环状低聚糖化合物。,各种环糊精的一般性质,三种CD的空洞内径及物理性质有很大差别。 以-CD空洞大小适中，水中溶解度最小，-CD在水中的溶解度为18.5g/L，最易从水中析出结晶，随着水中温度升高溶解增大。 如在水中加入20%乙醇，常温溶解度可增至5.5%。这些性质对-CD包合物的制备，提供了有利条件。,表 CD 在水中溶解度,CD分子内腔直径约为78，CD分子内腔直径约为4.56，CD分子内腔直径约为8.510。 CD更适合于包合药物，CD分子腔内径稍小，而CD可用于包合很多药物，但价格昂贵。 CD所能起到的增溶作用也是有限的。因此，基于溶解度、易包合性和用药安全性方面的考虑，对CD进行了一系列的结构修饰与改造。,环糊精最为常用，其孔隙径为0.6-1nm，与药物以适当处理后，可将药物包含于其环状结构中形成超微囊状包含物，供口服或注射，在体内以酶水解释放出药物，因其超微结构，呈分子状故分散效果较好，易于吸收，且因其剂型类似微型胶囊，释药缓慢，副反应低。,图 环糊精中葡萄糖连接方式,包合物的制备,调查：客分子药物的理化性质如结构及大小、相对分子质量(Mr )、溶解性、稳定性；根据药物性质，明确客分子药物包合目的，分析包合物形成的可能性。 包合时对药物的要求 有机药物应符合下列条件之一 药物分子的原子数5；由稠环，稠环数5；药物分子量100400；水中溶解度10g/L,熔点250。 无机药物大多不宜用CD包合,选包合材料：首选CD，分子结构中孔洞大小适中，水中溶解度较小；增加溶解度选CD，空洞较小；CD空洞内径大，水溶解度大但价格贵. 选方法：以含量和收率都高的稳定包合物为选方法依据。,制备方法,饱和水溶液法（重结晶或共沉淀法）,将CD制成饱和水溶液，然后将水溶性药物直接加入CD饱和溶液中。如果被包合物难溶于水，可先将其溶解于少量有机溶媒中(如丙酮、异丙醇等)，再加入环糊精饱和水溶液中，充分搅拌或不断振荡一定的时间，使客分子药物被也合，然后滤过、洗涤、干燥即得。但在水中溶解度大的客分子有一部分包合物仍溶解在溶液中不析出，可加入一种有机溶剂，使析出沉淀。将析出的固体包合物滤过，再用适当的溶剂洗净、干燥，即得稳定包合物。,饱和水溶液法的一般工艺路线：,2,研磨法（捏合法）,将CD与25倍量水研匀，然后再加入客分子药物（如果客分子药物为水难溶性成分，应先将其溶于少量的有机溶剂中），充分研磨定时间至糊状物，干燥后用适当及适量的有机溶剂洗净，再干燥即得干包合物。 在用研磨法制备包合物时，研磨的方法可采用普通研磨法，即在乳钵中进行研磨；另一种是机械研磨方法，即采用胶体研磨机碾磨至糊状。,研磨法一般工艺路线:,3,超声波法,将CD配制成饱和水溶液，加入客分子药物溶解后，立即用超声波研碎仪或超声波清洗机，选择合适强度，超声一定时间以代替饱和水溶液法中的搅拌力，使客分子被包合，然后滤过、洗涤、干燥即得。,超声波法一般工艺路线：,冷陈干燥法,用前述某一种方法制备包合物后如制得包合物溶于水，结果不易析出结晶沉淀以致于无法得到包合物可采用冷冻干燥法使结晶或沉淀析出，所得包合物外形疏松，溶解性能好，一般常用于制成粉针剂。,包合物常用的干燥方法,喷雾干燥法 冷冻干燥法 真空减压干燥 其它干燥方法,包合物的验证,相溶解度法扫描电子显微镜差示扫描量热圆二色谱红外光谱X射线衍射法核磁共振,用于验证包合物的新物相是否已形成和存在。,相溶解度法 相溶解度法(phase solubility diagram)可确证包合物的形成，也是评价包合物溶解性能常用的方法。 难溶性药物包合后溶解度增大，通过测定药物在不同浓度的环糊精溶液中的溶解度，绘制溶解度曲线。即以药物浓度为纵坐标，环糊精浓度为横坐标作相溶度图，可从曲线判断包合物是否形成，并获得包合物的溶解度。 计算其包合常数K，也称为包合物的表观稳定性常数。,扫描电子显微镜法 扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)可以直接观察到形成的包合物的微观结构。含药的包合物与不含药的包合材料以及原料药的形状不同，这是因为晶格排列发生变化所致。 但是应当注意，不同制备方法，其电镜下的形状也有可能不同，仅此一法不足以确认包合物是否形成，应当结合多种方法来验证。,异丁普生原料药,捏合法处理后的原料药,异丁普生环糊精包合物的电镜照片,喷雾干燥处理后的原料药,喷雾干燥制备的-CD包合物,喷雾干燥制备的CD包合物,CD原料,差式扫描量热,差示扫描量热法(differential scanning calorimetry，DSC)是鉴定药物和环糊精是否发生包合作用常用的方法。 其原理指在程序控制温度下，测定输入到参比物和样品的能量随温度变化不同，因而可进行分析的一种方法。 具有反应灵敏、重现性好及分辨率高而且准确的特点。,图 丙硫米唑HPCD包合物的DSC图谱a 为丙硫米唑原料；b 为HP-CD；c 为丙硫米唑与HP-CD物理混合物；d 为丙硫米唑与HP-CD 1：1投料、经共沉淀法制备的包合物；e 为丙硫米唑与HP-CD1：1投料、经冷冻干燥法制备的包合物。,平面偏振光通过光学活性物质时，除了圆偏振光发生旋转外，还有偏振光被吸收的现象，导致左右旋转圆偏振光能量不同，振幅也不同，此现象称为圆二色性。 由于左右旋转圆偏振光的振幅不同，合成后沿椭圆轨迹运动，成为椭圆偏振光。 以旋光度或椭圆率为纵座标，波长为横座标作图，若得具有峰尖和峰谷的曲线，称Cotton效应，曲线称为Cotton效应曲线，即圆二色谱(Circular dichroism spectroscopy)，从曲线形状可判断包合与否。,圆二色谱法,图 游离紫杉醇(PTX)、紫杉醇的-CD包合物(PTX1)、2，6-二甲基-CD包合物(PTX2)和2，3，6-三甲基-CD包合物(PTX3)的圆二色谱图。注: 图中纵坐标为摩尔椭圆率(Molar ellipticity)，横坐标为波长数(wavelength),红外分光光度法 是比较药物包合前后在红外区吸收的特征，根据吸收峰的变化情况，如果吸收峰降低，位移或消失，说明药物与环糊精产生了包合作用，并有助于确定包合物的结构。主要应用于含碳基药物的包合物检测。 X射线衍射法 X射线衍射法(X-ray diffraction)是鉴定晶体化合物的常用技术，各晶体物质在相同的角度处具有不同的晶面间距，从而显示不同的衍射峰。,核磁共振法 核磁共振法(n