阿维菌素缓释固体分散体的制备及性能研究

1、阿维菌素缓释固体分散体的制备及性能研究 摘要：制备阿维菌素不同载体固体分散体，并研究其对阿维菌素的增溶情况及溶出特性。 选择聚乙二醇（peg 6000、peg 20000）、聚乙烯吡咯烷酮 k30（pvp）作为载体，用熔融法和溶剂法制备了阿维菌素固体分散体；采用紫外可见分光光度法测定阿维菌素固体分散体的溶解度以及缓释溶出度。利用紫外光谱和红外光谱、扫描电镜等表征手段对固体分散体的结构特征进行分析研究。结果表明，固体分散体中阿维菌素的溶解度比阿维菌素及相同质量比的物理混合物的溶解度有明显提高，其中pvp-k30的增溶效果最好；固体分散体表现出了良好的缓释效果。物相分析结果表明，药物以非晶型高度分

2、散在载体中。以peg 6000、peg 20000、pvp-k30为载体制备的阿维菌素固体分散体能显著提高阿维菌素的溶解度，且缓释效果良好，具有实际应用价值。 关键词：阿维菌素； 固体分散体； 缓释； 聚乙二醇； 聚乙烯吡咯烷酮； 溶解度 中图分类号：s482；tq45 文献标识码：a 文章编号：0439-8114（2016）05-1163-05 doi：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.05.019 the preparation and properties of avermectin release solid dispersion cao li-hui，wa

3、ng li-sheng，yang hua （college of chemistry and chemical engineering， guangxi university， nanning 530004，china） abstract： the solid dispersions of avermectin was prepared， and the enhancement of solubility and their dissolution characteristics of avermectin were measured. the solid dispersions were o

4、btained by using the melted and dissolved methods with peg6000， peg20000， pvp-k30 as carriers respectively， the uv spectrometry method for determination of solubility and controlled release of avermectin was established. the structure of solid dispersions was characterized by uv spectrum， ftir， sem.

5、 the results showed that the solubility of avermectin in solid dispersions had significantly increased than avermectin and the same quality of physical mixture， among them pvp-k30 with the best solubilization effect； these solid dispersions had better sustained release effect. the results from the p

6、hase analysis indicated that avermectin existed in carriers as amorphous state. the solubility of avermectin could be greatly improved by the solid dispersions with peg6000， peg20000， pvp-k30 as its carriers， and solid dispersions exhibited excellent sustained release characteristics with the actual

7、 applied value. key words： solid dispersion； sustained release； polyethylene glycol； polyvinylpyrrolidone； solubility 阿维菌素（avermectin）是一种高效生物杀虫、杀螨、杀线虫剂，防治谱十分广泛，常用于防治农业害虫和牲畜寄生虫。因其具有高效、低毒、结构新颖等优点，在中国的害虫防治体系中占有重要地位，被农业部推荐为无公害农药1。阿维菌素对昆虫和螨类具有触杀和胃毒作用，只有微弱的熏蒸作用，并且无杀卵、无内吸作用。因此如何提高阿维菌素的内吸性成为近年来研究的热点问题2，3。针对

8、无内吸性原药，通过物理或是化学方法，以增加药物水溶性进而提高内吸性，达到增加药效的目的。固体分散技术可以显著增加难溶药物的分散度、溶解度、溶出速率，是提高药物生物利用度的一种有效方法4-7。 用于制备固体分散体的载体材料较多，聚乙二醇（peg）类聚合物、聚乙烯吡咯烷酮（pvp）类聚合物因其低熔点、无毒、亲水性和相溶性好等优点而被广泛地作为载体材料。常用的peg类聚合物分子量在1 00020 000，pvp类聚合物常用的为pvp -k308-12。 本研究针对阿维菌素这一难溶药物，分别用peg-6000、peg-20000、pvp-k30作为载体材料制备相应的固体分散体，并将增溶效果进行比较。

9、1 材料与方法 1.1 材料 主要仪器有fa12048电子天平（上海精密科学仪器有限公司）、hh-s2s数显恒温水浴锅（金坛市医疗仪器厂）、uv-2201紫外分光光度计（日本岛津）、df-101z集热式磁力搅拌器（郑州长城科工贸有限公司）、ftir-8400s红外光谱仪（日本岛津）、zrs-8g智能溶出试验仪（天津天大天发科技有限公司）、su-8020场发射电子扫描电镜（日本高新技术公司）、0.45 m微孔滤膜和膜过滤器（上海兴亚净化材料厂）。 95.9%阿维菌素及99.0%阿维菌素（河北威远生物化工股份有限公司）、聚乙二醇6000（peg 6000）（广东省化学试剂工程技术研究开发中心）、聚

10、乙二醇20000（peg 20000）（西陇化工股份有限公司）、聚乙烯吡咯烷酮k30（pvp-k30）、甲醇、丙酮和异丙醇均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。 1.2 方法 1.2.1 标准曲线的建立 精确称取4.0 mg阿维菌素标准品，移入100 ml的棕色容量瓶中，用甲醇定容后得到母液。准确移取20.0、17.5、15.0、12.5、10.0、7.5、5.0、2.5、0 ml母液于25 ml棕色容量瓶中，用甲醇定容，摇匀，即配成32、28、24、20、16、12、8、4、0 mg/l的溶液。以阿维菌素的质量浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标绘制标准曲线。 1.2.2 固体分散体的制备 溶

11、剂-熔融法制备固体分散体i和ii：将适量的不同相对分子质量的peg（peg 6000、peg 20000）分别加入到烧杯中，在恒温水浴中加热至6070 并不断搅拌使其完全溶解。用少量丙酮溶解阿维菌素，以引流的方式加入到融化的peg中，形成均一的阿维菌素-peg共融物。继续搅拌15 min，去除丙酮。立即低温骤冷，冷冻30 min后，于室内自然干燥。粉碎过80目筛，得到2种质量比（110）相同的固体分散体，分别标记为a（peg 6000）、b（peg 20000）。 溶剂法制备固体分散体iii：将适量的pvp-k30用异丙醇于60 水浴加热溶解，适量的阿维菌素用异丙醇溶解，两者混合均匀。待混合物

12、至澄清后，旋转蒸发除去溶剂。将得到的产物置于干燥器中平衡数日，粉碎，过80目筛，即得到阿维菌素与pvp- k30（质量比为110）的固体分散体，标记为c（pvp- k30）。 1.2.3 物理混合物的制备 将阿维菌素与不同相对分子质量的peg（质量比110）、pvp-k30（质量比110）混合研磨，标记为a、b、c的样品作为固体分散体的对照品备用。 1.2.4 阿维菌素、固体分散体及物理混合物溶解度的测定 取阿维菌素、peg 6000阿维菌素固体分散体、peg 20000 阿维菌素固体分散体、pvp-k30阿维菌素固体分散体各20.0 mg，分别加去离子水100 ml配成溶液，于25 搅拌30

13、 min使溶液达到饱和状态，分别取样5 ml过0.45 m微孔滤膜，取滤液置于25 ml棕色容量瓶中，加去离子水定容，在245 nm处测定吸光度，代入标准工作曲线计算试样中阿维菌素的浓度13，14。 1.2.5 溶出度的测定 溶出度的测定方法参照中国药典2010年版附录中规定的桨法进行。转速为50 r/min，水浴温度为255 ，以250 ml去离子水为溶出介质。精确称取阿维菌素原料药及阿维菌素固体分散体（a、b、c）适量（相当于阿维菌素5 mg）。自药物粉末接触溶出介质开始计时，分别于0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、12.0、24.0、36.0、48.0 h，通过0.45 m微孔滤膜

14、定位定时吸取5 ml的溶液，同时补充同温度的溶出介质5 ml，测定吸光度，计算不同时段溶液中阿维菌素的浓度（c，mg/l），按照累积释放百分数的计算式计算累积溶出百分数。用origin8.0 软件对获得的arp对时间作图15-17。 1.2.6 固体分散体的物相鉴别 分别采用傅立叶变换红外光谱（ftir）、场发射电子扫描电镜（sem）法对阿维菌素原药、载体材料和固体分散体进行鉴别。 1）傅立叶变换红外光谱（ftir） 取适量的阿维菌素原药及阿维菌素原药分别与peg 6000、peg 20000、pvp-k30、阿维菌素缓释固体分散体粉末，以溴化钾压片法在4004 000 cm-1范围内进行红外

15、扫描，设置分离度为2 cm-1，扫描次数为16次。 2）场发射电子扫描电镜（sem） su-8020场发射电子扫描电镜，高压10.00 kv，样品均匀干撒于贴有导电胶带样品座上，喷金5 min，用干净镊子取出，置于扫描电镜仪器内，打开计算机程序进行扫描测试。 1.2.7 阿维菌素缓释制剂对玉米螟的防效试验 在玉米上采用内吸法测定阿维菌素-peg、阿维菌素-pvp固体分散体药剂对玉米螟的生物活性进行测试。 试验设9个处理，每个处理20头玉米螟，4次重复，共36个处理。采用内吸法，将玉米种子播种在底部有渗水孔的小土盆中，用沙粒种植，定量浇灌霍格兰试剂，待发芽长至每株约有3片真叶后，停止浇灌，阴干盆

16、内沙粒。然后将土盆放入一次性碗中，在碗内灌入定量的药液，让玉米充分内吸，每天定时向一次性碗内补霍格兰试剂，保持盆内土壤湿润。内吸7 d后，采集回相应处理的玉米叶放入培养皿中供试虫取食，于观察室内保温保湿饲养。药后2 d观察各处理的玉米螟取食情况及剩余活虫数。各药剂和处理如表1所示。 2 结果与分析 2.1 紫外光谱扫描图及标准曲线 采用紫外分光光度法，结果如图1a、1b、1c所示。由此可知，阿维菌素甲醇溶液在245 nm处有最大吸收峰，而载体peg 6000、peg 20000、pvp-k30在此处几乎无吸收，故245 nm为阿维菌素含量测定的最佳波长。 在245 nm处测定吸光度，以阿维菌素

17、的质量浓度为横坐标，以吸光度值为纵坐标绘制标准曲线，结果如图2所示。在032 mg/l浓度范围内，阿维菌素浓度与溶液吸光度具有显著的线性回归关系，回归方程为y=0.032 8x+0.003 1，r2=0.999 8，表明线性关系良好。 2.2 阿维菌素、固体分散体及物理混合物溶解度测定 由表2可知，peg 6000、peg 20000、pvp-k30均能不同程度地提高物理混合物和固体分散体中阿维菌素的溶解度，增溶效果由大到小依次是pvp -k30、peg 20000、peg 6000。对于载体材料，随着分子量的增加，亲水性降低，亲水性由大到小依次为peg 6000、peg 20000、pvp-

18、k30，因此pvp-k30的增溶效果最好。 2.3 阿维菌素、固体分散体及物理混合物缓释性能 阿维菌素固体分散体的缓释性能如图3所示。由图3可以看出，原药阿维菌素的释放速度较快，12 h几乎已经达到平衡，累积释放百分数分别为42.2%；而缓释固体分散体（a、b、c）在12 h的累积释放百分数分别为70.98%、66.8%、65.6%，缓释固体分散体a在24 h累积释放百分数为88.7%，缓释固体分散体b在48 h累积释放百分数为90.56%，缓释固体分散体c在72 h时累积释放百分数为97.02%。固体分散体均表现出良好的缓释效果。用pvp-k30作为载体材料制得的固体分散体缓释效果更显著。

19、2.4 固体分散体的物相表征结果 试验中采用傅里叶变换红外光谱仪测定阿维菌素、载体材料及阿维菌素固体分散体的红外光谱，见图4。由图4可以看出，a是阿维菌素原药的红外图谱，其特征吸收峰有2 966.31 cm-1处的c-h和1 047.27 cm-1的c-o伸缩振动峰；1 733.89 cm-1处的c=o吸收峰。b和c分别是阿维菌素和peg 6000的物理混合物、阿维菌素固体分散体的红外谱图，三者在2 966.31 cm-1处和1 047.27 cm-1处表现出了阿维菌素的c-h和c-o伸缩振动峰，而阿维菌素固体分散体在1 733.89 cm-1处的c=o吸收峰明显减弱并有所偏移，且未发现新的吸

20、收峰。从而证明了固体分散体中阿维菌素和peg 6000未发生化学反应，阿维菌素被peg 6000所包埋。 由图5可知，a是阿维菌素原药的红外图谱，其特征吸收峰有2 966.31 cm-1处的c-h和1 047.27 cm-1的c-o伸缩振动峰；1 733.89 cm-1处的c=o吸收峰。b和c分别是阿维菌素与peg20000的物理混合物、阿维菌素固体分散体的红外图谱，对比可见，阿维菌素和peg 20000的物理混合物、阿维菌素固体分散体在2 966.31 cm-1处和1 047.27 cm-1处表现出了阿维菌素的c-h和c-o伸缩振动峰，而阿维菌素固体分散体在1 733.89 cm-1处的c=

21、o吸收峰消失，并且未有新峰出现。从而证明了固体分散体中阿维菌素和peg 6000未发生化学反应，阿维菌素被peg 6000所包埋。 由图6可知，a是阿维菌素原药的红外图谱，其特征吸收峰有3 460.06 cm-1处的o-h吸收峰，为一尖锐峰；2 966.31 cm-1处的c-h和1 047.27 cm-1的c-o伸缩振动峰；1 733.89 cm-1处的c=o吸收峰。b和c分别是阿维菌素与pvp的物理混合物、阿维菌素固体分散体的红外图谱。对比可见，阿维菌素与pvp的物理混合物在3 458.13 cm-1处出现了阿维菌素的o-h吸收峰，2 966.31 cm-1处的c-h和1 047.27 cm

22、-1的c-o伸缩振动峰；1 733.89 cm-1处的c=o吸收峰。阿维菌素固体分散体中o-h吸收峰在3 440.773 265.14 cm-1之间为一钝峰；并且c=o吸收峰在1 662.53 cm-1处，向低波数移动；c-h和c-o伸缩振动峰都和阿维菌素特征峰位置相似。固体分散体中阿维菌素o-h峰向低波数移动，由此推断阿维菌素结构中的-oh和载体材料pvp中的c=o之间发生了氢键相互作用，使得c=o吸收峰向低波数移动。 2.5 阿维菌素扫描电镜结果 采用su-8020场发射电子对阿维菌素、载体材料及阿维菌素固体分散体的形态表征进行扫描电镜观察，结果如图7所示。由图7-a可知，阿维菌素组分中存

23、在片状结晶，呈不规则分布；图7-b为peg6000片状大小不一无规则分布；由图7-c、图7-d可以看出，固体分散体中无阿维菌素结晶，载体材料附着在阿维菌素表面。图7-e为pvp的扫描电镜图，可以看出pvp的外貌形态为球形，表面有孔洞；图7-f为阿维菌素-pvp的扫描电镜图，可以看出固体分散体呈近似球形，pvp成膜状包覆在阿维菌素表面上。 2.6 缓释固体分散体对玉米螟的防治效果 试验结果如下表3所示，当浓度为10 g.ai/667 m2时，固体分散体可以起到杀虫效果。使用阿维菌素-peg 20000 sd颗粒剂，玉米螟死亡率达到66.2%。 3 小结与讨论 以peg（6000、20000）、p

24、vp（k30）为载体，采用溶剂-熔融法和溶剂法制备的阿维菌素固体分散体，可以显著地提高阿维菌素的溶解性能，而且随着水溶性载体比例的增加，固体分散体的溶解度及溶出速率也随之增加。比较研究发现，阿维菌素固体分散体、物理混合物的溶解度与原药间均有显著差异，其中pvp-k30的增溶效果最好。 以peg 6000、peg 20000、pvp-k30为载体制备的阿维菌素固体分散体，载体材料在制备前后均以无定形态存在，药物与pvp-k30间的相互作用（如氢键）能抑制药物的结晶。ir、sem试验表明，药物以无定型态分散在固体分散体中，从而显著改善了药物的溶解度，阿维菌素从固体分散体中释放达到了缓释的作用。综上

25、所述，通过阿维菌素固体分散体解决了水溶性差、内吸性差的难题，对阿维菌素的新的农药剂型的开发具有重要作用。 参考文献： 1 徐 琼，陈荣华，聂 婵，等.阿维菌素的发展与应用概况j.中国食物与营养，2014，20（9）：30-32. 2 李卫平.阿维菌素的研究进展j.中国药业，2012，21（19）：108-110. 3 马海芹，丁 佩.阿维菌素的研究应用存在问题及对策j.农药科学与管理，2009，30（10）：20-23. 4 王苏会，王 瑞，孙晓迪，等.固体分散体及其技术在药物制剂中的应用进展j.中国医导报，2014，20（10）：54-56. 5 sareen s，mathew g，joseph l. improvement insolubility of poor water-soluble drugs by solid dispersionj. int j pharm investig，2012，2（1）：12-17. 6 刘娱姗