辣椒素固体分散体的处方工艺优化及表征Δ

游国叶，樊轻亚，杜晶，李会娜（.信阳职业技术学院药学院，河南信阳464000；2.杭州民生药业有限公司，杭州 30000）

辣椒（Capsicum frutescensL.）属茄科辣椒属，又名海椒、番椒、辣茄等，为植物辣椒的干燥成熟果实，其温中散寒，开胃消食，用于治疗寒滞腹痛、呕吐、泻痢、冻疮等多种病症[1]。辣椒素（Capsaicin，CAP）是从辣椒属植物中得到的药用活性成分，分子式为C18H27NO3，是一种无色无味的生物碱，能溶于乙醇、乙醚、苯及氯仿，微溶于二硫化碳[2]。现代药理学研究证明，CAP具有止痒镇痛[2-3]、减肥调脂[2]、抗癌[2，4]、抗炎和抗疲劳[2，5]、降血压[6]、调节内分泌系统[4]、保护心脑血管和消化系统[7]等功效，可用于治疗神经疼痛、关节炎、肥胖、糖尿病以及癌症等疾病。CAP依据生物药剂学分类系统属于Ⅳ类[8]，溶解度小、渗透性低。CAP难溶于水、刺激性大、生物利用度低，限制了其医药用途。

固体分散体（Solid dispersion，SD）概念于1964年被Sekiguchi K等[9]提出，是利用一定的技术使药物以固体溶液、微晶或无定型状态高度分散在载体中所形成的分散体系。SD中药物粒子因粒径减小，表面自由能显著增大，从而提高了难溶性药物的溶解度、溶出度和生物利用度。目前固体分散技术已广泛用于增加难溶性药物的溶解度和溶出速率，提高溶出度是改善难溶性药物生物利用度最有效的措施。有研究报道，将灯盏花素、沙棘总黄酮等难溶性药物制备成SD均显著提高了药物的溶出度[10-11]。SD可以是最终产品，也可作为剂型中间体[12-13]，这对于研究CAP的产品化和后开发具有重要意义。

在SD制备中，表面活性剂类的载体能更有效地增加药物溶出度，同时阻碍药物重结晶，防止SD老化。本研究采用固体分散技术，以泊洛沙姆188（P188）或聚乙二醇4000（PEG4000）为载体，制备了CAP-SD，以体外累积释放度为考察指标，在前期单因素考察基础上，采用正交试验优化处方，并通过差式扫描量热法（DSC）和X射线粉末衍射法（XRD）探究CAP在SD中的分布形态，为CAP制剂的开发提供参考。

1 材料

1.1 仪器

TG328A型分析天平（上海精科仪器有限公司）；TD-3500型XRD仪（丹东通达科技有限公司）；Quanta 400型扫描电镜（美国FEI公司）；RC-6型智能溶出仪（上海巴玖实业有限公司）；LC-10AT型高效液相色谱仪，包括SPD-10AVP型紫外检测器、CBM-102型色谱工作站（日本岛津公司）；TU-1810型紫外-可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；KQ5200DB型数控型超声波清洗器（昆山超声波仪器有限公司）；DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱和DZF-6210型真空干燥箱（上海沪粤明科学仪器有限公司）；Diamond DSC型DSC分析仪（美国Perkin-Elmer公司）；LHH-150SD型药品稳定性试验箱（上海一恒科学仪器有限公司）；DJ-1型磁力搅拌器（江苏省金坛市佳美仪器有限公司）。

1.2 药品与试剂

辣椒油（天津圣惠生物科技有限公司，批号：20160928-015，纯度：以CAP计7.06%）；CAP对照品（中国食品药品检定研究院，批号：100829-201605，纯度：95%）；P188和PEG4000（国药集团化学试剂有限公司，批号：20160203011、HTF20160112-006）；甲醇为色谱纯，其余试剂均为分析纯。

2 方法与结果

2.1 CAP浓缩物的制备

取辣椒油适量，加乙醇20 mL超声（频率：40 kHz，功率：200 W，每10 min停止，振摇后继续，下文中其他超声操作无特殊说明者均以此条件进行）30 min，过滤，收集滤液备用；滤渣中加甲醇20 mL继续超声30 min后过滤，收集滤液，重复操作1次，合并3次的滤液，70℃恒温干燥箱内浓缩，浓缩成流浸膏，CAP含量为40%（g/mL）。

2.2 CAP-SD的制备

采用熔融法制备CAP-SD，分别称取100 mL的CAP浓缩物、200 g P188和120 g PEG4000），先将P188和PEG4000在65℃水浴中不断搅拌至完全熔化制成熔融态载体，再加入CAP浓缩物继续搅拌适宜时间，然后迅速转移至冰浴中冷却至完全固化，最后放置于真空干燥箱中干燥24 h，取出，研磨粉碎过60目筛得CAP-SD。

2.3 物理混合物的制备

分别称取处方量的CAP浓缩物及辅料（P188、PEG4000），3次过筛混合均匀，即得物理混合物。

2.4 CAP含量测定方法的建立

2.4.1 溶液 ①CAP对照品溶液。精密称取CAP对照品50 mg，置于100 mL量瓶中，加入无水乙醇超声溶解，定容，摇匀；准确量取1.0 mL，置于10 mL量瓶中，加流动相定容，摇匀，稀释制成质量浓度为50 μg/mL的对照品溶液。②供试品溶液。精密称取CAP-SD适量（约相当于CAP 50 mg），置于100 mL量瓶中，加入无水乙醇超声溶解，定容，摇匀，准确量取1.0 mL，置于10 mL量瓶中，加流动相定容，摇匀，稀释制成质量浓度为50 μg/mL供试品溶液。③阴性对照品溶液。因CAP在水中溶解度极小，如体系中加入适当比例的十二烷基硫酸钠（SLS-Na）后，可增加其溶解度，再则笔者前期研究发现将CAP制备成CAP-SD后采用脱气处理过的含3%SLS-Na的纯水作为释放介质进行体外释放度试验，满足漏槽条件。故阴性对照品溶液制备时，取处方量的辅料（P188、PEG4000）及适当比例量的SLS-Na混合物，不含CAP，用流动相溶解、稀释，定容，制成阴性对照品溶液。

2.4.2 检测波长 依据2015年版《中国药典》要求及课题组前期研究成果[14]和相关文献报道[15]，取CAP对照品溶液和阴性对照品溶液适量，用流动相定容后进行紫外扫描。结果显示，CAP在280 nm波长处有最大吸收，且阴性对照品在此处无干扰，故选择280 nm作为CAP的检测波长。紫外扫描图谱见图1。

图1 紫外扫描图谱Fig 1 UV scanning spectrum

2.4.3色谱条件与专属性色谱柱：Kromasil-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相：甲醇-水（80∶20，V/V）；检测波长：280 nm；柱温：30 ℃；流速：1.0 mL/min；进样量：20 μL。取CAP对照品溶液、供试品溶液、阴性对照品溶液、阴性对照品+CAP对照品的混合液分别进样测定，记录色谱。结果显示，CAP的保留时间为6.5 min，且峰形较好，无前沿、拖尾现象，与相邻色谱峰的分离度均大于1.5，其他成分对CAP的测定无干扰，理论板数按CAP峰计不低于3 000。色谱图见图2。

图2 高效液相色谱图Fig 2 HPLC chromatograms

2.4.4 线性关系、检测限、定量限 精密称取CAP对照品50 mg，置于100 mL量瓶中，加入无水乙醇超声溶解，定容，制成500 μg/mL CAP对照品贮备液。精密量取该贮备液0.2、1、2、3、5、7、9 mL，分别置于10 mL量瓶中，加流动相定容，按照“2.4.3”项下色谱条件进样测定，每个浓度进样3次，记录峰面积。以峰面积（A）为纵坐标，CAP质量浓度（c）为横坐标，进行线性回归。得回归方程为A＝2 903.9c+91 279（r＝0.999 3），CAP检测质量浓度的线性范围为10～450 μg/mL。在该色谱条件下，以信噪比≥3∶1和信噪比≥10∶1分别确定检测限和定量限，结果显示，检测限为0.02 μg/mL，定量限为0.1 μg/mL。

2.4.5 精密度 精密量取CAP对照品溶液适量，以流动相稀释制成质量浓度分别为50、150、350 μg/mL的CAP溶液3份，按照“2.4.3”项下色谱条件进样，每份样品隔4 h测定1次，共测定6次，考察日内精密度；每份样品每日测定1次，连续测定6 d，考察日间精密度。结果显示，日内、日间RSD分别为0.98%（n＝6）、1.02%（n＝6），表明精密度良好。

2.4.6 重复性 取同一批次CAP-SD（批号：20170525）6份，按照“2.4.1②”项下方法制成供试品溶液，再按照“2.4.3”项下色谱条件进样测定，分析每份供试品溶液中CAP含量。结果显示，含量的RSD为0.79%（n＝6），表明重复性良好。

2.4.7 稳定性 取供试品溶液适量，分别放置0、3、6、9、12、18、24 h后，按照“2.4.3”项下色谱条件进样测定，分析供试品溶液中CAP含量。结果显示，含量的RSD为0.99%（n＝7），表明供试品溶液在24 h内稳定。

2.4.8 准确度 取已知CAP含量的CAP-SD（批号：20170525）适量，分别加入低、中、高质量浓度（150、350、450 μg/mL）CAP对照品溶液，各3份，按照“2.4.3”项下色谱条件进样测定，分析CAP含量，以测得量/真实量计算回收率，结果见表1。

表1 回收率测定结果Tab 1 Results of recovery tests

2.4.9 CAP含量 精密称取CAP-SD（批号：20170525）适量（约相当于CAP 50 mg），加入无水乙醇超声溶解，以流动相定容至刻度，摇匀，过滤，按照“2.4.3”项下色谱条件进样测定，记录峰面积，代入回归方程计算CAP含量，结果显示，CAP的测得量为49.94 mg（n＝3），即CAP-SP中CAP的含量为10.89%。

2.5 体外释放度的测定

按照2015年版《中国药典》四部0931溶出度及释放度测定法第二法（桨法）测定[16]，设定转速为（50±1）r/min、水浴温度为（37±0.5）℃，释放介质为脱气处理过的含3%SLS-Na的纯水900 mL。称取CAP和含等量CAP的CAP-SD约500 mg，置于溶出杯中，自药物接触释放介质开始计时，分别于5、15、30、45、60、120、180、240、300、480 min取样5 mL，并及时补加5 mL 等温释放介质，取样液经0.45 μm微孔滤膜滤过，吸取续滤液，置于10 mL量瓶中，按照“2.4.3”项下色谱条件进样测定，计算CAP的累积释放度。

2.6 处方优化

根据笔者前期单因素考察结果发现，载体种类、药载比及熔融态载体与药物搅拌时间对CAP-SD的累积释放度有显著影响，故本试验以载体种类（A）、药载比（B）、搅拌时间（C）为考察因素，以60 min累积释放度为评价指标，每个因素3水平，设计正交试验优化处方。因素与水平见表2，正交试验设计与结果见表3，方差分析结果见表4。

表2 因素与水平Tab 2 Factors and levels

表3 正交试验设计与结果Tab 3 Design and results of orthogonal test

表4 方差分析结果Tab 4 Results of variance analysis

由表3结果显示，3个因素对CAP-SD体外释放度的影响顺序依次为A＞B＞C。由表4结果显示，A因素对CAP-SD的60 min累积释放度有显著影响（P＜0.05），综合考虑，CAP-SD最优处方为A3B3C2，即CAP-SD处方中载体为P188和PEG4000，CAP-P188-PEG4000的质量比为1∶5∶3，采用熔融态载体与药物搅拌时间为20 min。按最优处方制备3批CAP-SD样品，考察其60 min累积释放度，并采用相似因子（f2）法判断3批样品释放曲线的差异。结果显示，3批样品的释放曲线两两之间的f2值均大于50，不存在显著差异，其60 min累积释放度分别为87.8%、85.7%、80.2%（n＝3），因此可判定本处方工艺重现性良好。

2.7 稳定性试验

按“2.6”项下最优处方制备CAP-SD，批号为20170806，置于LHH-150SD型药品稳定性试验箱（温度为40℃、相对湿度为75%），分别放置于0、30、180 d取样，通过外观色泽、含量及XRD判断其在考察期内的稳定性。结果显示，CAP-SD放置0、30、180 d后外观色泽无变化；CAP含量依次为10.98%、11.01%、10.95%，RSD为3%（n＝3）；XRD结果显示未出现新峰，提示CAP-SD具有良好的物理稳定性。稳定性试验XRD曲线见图3。

图3 稳定性试验XRD曲线Fig 3 DSC curves of stabilitytests

2.8 CAP-SD的物相验证

2.8.1 DSC 以空白铝坩埚为参比，N2为保护气，温度为20～200℃，升温速度为10℃/min，分别对CAP对照品、P188、PEG4000、物理混合物及CAP-SD进行DSC分析。DSC曲线见图4。

图4DSC曲线Fig 4 DSC curves

由图4显示，CAP对照品中有1个熔融峰，在45.6℃；载体材料PEG4000和P188各自有1个熔融峰，分别在63℃和67℃，且曲线起伏度大；物理混合物有3个吸热峰，分别在44.9、62.4、65.6℃，依次为CAP峰和两辅料峰，由此可见，物理混合物中CAP与辅料之间没有发生相互作用，药物仍以晶体状态存在；CAP-SD有1个吸热峰，在62.8℃，CAP吸热峰消失，该峰与载体P188和PEG4000峰相比均前移，说明CAP与载体P188、PEG4000形成低共熔物或共沉淀物，即CAP以分子形式或者无定型状态存在。

2.8.2 XRD 测试条件为Cu-Ka靶，电压为40 kV，电流为30 mA，扫描速率为10°/min，步长为0.02°，扫描范围为5°～40°，发散狭缝与防散射狭缝均为1°。分别对CAP对照品、处方量P188和PEG4000的混合物、物理混合物及CAP-SD进行XRD分析。XRD曲线见图5。

图5XRD曲线Fig 5 XRD curves

由图5显示，CAP在11.202°、12.814°、19.987°、21.453°有数个强衍射峰，证明CAP具有晶体结构；P188和PEG4000的混合物在监测范围内未检测到特征衍射峰；物理混合物在17.869°、20.694°有两个强衍射峰；CAP-SD中药物的结晶衍射峰消失或极大减弱，表明CAP在形成SD后，载体对CAP有抑晶作用，使CAP以无定型状态或分子状态高度分散于载体中。

3 讨论

CAP具有广泛的药理活性及食疗作用，但由于溶解度小、口感辛辣，临床应用受限，故而加强CAP应用的关键在于提高其溶解度、增加其生物利用度、改善其口感。SD利用亲水性的高分子材料及材料本身具备的抑晶、高度分散作用，将难溶性药物以分子、离子状态分散于载体材料中，极大地提高了药物的溶解度，并且能有效地掩盖药物自身的辛辣刺激感。在SD载体材料选择上，除了考虑其安全性、稳定性，还需具备一定的理化性质才适用于SD的制备，这些理化性质包括玻璃态化转化温度（Tg）、溶解度参数、熔融黏度、载体材料与药物之间的相互作用等。CAP属于脂溶性物质，其表观溶解度为（22.85±0.06）mg/L[17]，极微溶于水，SD制备过程中使用半极性物质PEG4000为载体，可借助PEG4000较强的润湿性和分散性，使得极性较差的CAP润湿性能增强，即亲水能力增加，与载体材料接触面积亦增大，在与溶出液接触后可加快药物溶出；另外P188是一种由聚氧乙烯（PEO）、聚氧丙烯（PPO）组成的PEO-PPO-PEO非离子型三嵌段共聚物，具有独特的疏水内核-亲水外壳结构，能与许多药物形成孔隙固溶体，使CAP高度分散于P188中，再结合PEG4000的润湿增溶能力，进一步增加了CAP的溶出，改善其吸收，而且聚合物胶束增溶作用和药物与聚合物分子间的作用相互反应，使得药物溶解度和溶出速率增加，生物利用度也得以提高。此外，PEG4000和P188都是亲水性聚合物，彼此分子之间以及与药物分子之间均可能会形成氢键，使得体系更加稳定。本研究以体外累积释放度为考察指标，以载体种类、药载比及搅拌时间为考察因素，通过正交试验优化处方，最终确定最优处方工艺，按最优处方工艺所制的CAP-SD中CAP的体外60 min的累积释放度达到80%，并结合DSC、XRD分析显示，CAP与PEG4000、P188间相容性良好，三者熔点接近且均较低，可快速熔融并迅速冷却，工艺条件简便可控。在CAP-SD中，CAP与PEG4000、P188形成了低共熔物，且CAP以无定型或分子状态状态存在，在初步稳定性考察期内累积释放度与外观均无明显变化，可见采用固体分散技术不仅可解决CAP溶解度低的缺陷，还可以将其制备成质量稳定可靠的中间体，为CAP进一步剂型研究开发提供重要依据。

由于CAP对胃有刺激性，后期笔者欲将CAP-SD制备成肠溶胶囊，所以考察了多种释放介质[含1%～5%SLS-Na纯水溶液及前2 h 0.1 mol/L盐酸溶液之后使用pH 7.4磷酸盐缓冲液（模拟胃肠道溶液）] 、转速、介质温度等，最终结果显示，采用900 mL 3%SLS-Na纯水溶液和模拟胃肠道溶液为释放介质，转速为（50±1）r/min、水浴温度为（37±0.5）℃时，二种释放介质间释放结果无明显差异；且本文主要研究CAP-SD，所以在释放度考察中选择3%SLS-Na纯水溶液作为释放介质模拟肠溶胶囊壳溶解后的释放过程。今后将进一步探究CAP-SD肠溶胶囊在动物体内的吸收状况及其进一步制成制剂的可行性，为天然产物CAP的研究、开发及应用提供指导及参考。

综上所述，本文采用熔融法，以P188和PEG4000制备得到的CAP-SD稳定性良好，药物以无定型状态或分子状态高度分散于载体中，60 min的累积释放度可达80%以上，且工艺条件简便可控，便于规模化生产。但由于试验条件的限制，课题组只进行了初步稳定性考察，所得SD在考察期内稳定，下一步仍需完善其对高温、高湿度、强光照射等因素的稳定性研究。