魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為釋藥載體的研究：
魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為釋藥載體的研究，本文以魔芋葡甘聚糖(KGM)-黃原膠(XG)共混多糖作為釋藥載體，以西咪替丁為 模型藥物，制備了共混多糖凝膠骨架片、包芯片與共混多糖膜，并進(jìn)行了體外藥物 釋放研究；利用粘度計(jì)、傅立葉紅外光譜、圓二色譜、X射線衍射、X射線小角散 射、原子力顯微鏡等對(duì)于共混多糖的結(jié)構(gòu)與相互作用機(jī)制進(jìn)行了分析；建立了共混 膜酶解過(guò)程模式圖與關(guān)聯(lián)米氏方程的藥物釋放模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
本文制備了以KGM與XG的共混多糖作為釋藥載體的親水性凝膠骨架片，對(duì) 片劑的制備條件與體外釋藥的研究表明，在共混多糖中KGM與XG的比例不同， 在片劑的制備過(guò)程中對(duì)于混合及制粒效果的影響不同，并且在體外釋藥過(guò)程中親水 性凝膠骨架片的藥物釋放能力也不同。KGM與XG比例為3:7的共混多糖作為凝膠 骨架片的藥物釋放載體，緩釋效果相對(duì)較好，親水性凝膠骨架片藥物釋放符合零級(jí) 釋放的要求。
以KGM與XG的共混多糖作為包衣材料的結(jié)腸定位壓制包芯片進(jìn)行的體外釋 藥考察表明，KGM可以被大鼠盲腸內(nèi)的細(xì)菌產(chǎn)生的酶所降解，并且其降解能力與 0.220U.ml-1的P-甘露聚糖酶溶液降解KGM的能力相近。對(duì)以KGM與XG的共混 多糖作為包衣材料的結(jié)腸定位壓制包芯片進(jìn)行的體外釋藥考察表明，由于強(qiáng)烈的協(xié) 同作用，共混多糖在一定程度上提高了凝膠的強(qiáng)度，抗水性等，并保持了 KGM的 酶響應(yīng)性特點(diǎn)；其中使用0.40g包衣的KGM70體系，在體外釋放實(shí)驗(yàn)的前5h內(nèi)藥 物泄漏低于6%，藥物溶出實(shí)驗(yàn)進(jìn)行24h時(shí)藥物釋放可以達(dá)到50%以上，是一種比 較理想的結(jié)腸定位劑型設(shè)計(jì)，可以達(dá)到結(jié)腸定位給藥的要求。使用不同的藥物釋放 方程對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果表明藥物的釋放主要是以溶蝕方式進(jìn)行的。
本文制備了多糖共混膜，考察了不同比例的多糖共混膜的溶脹行為；并且采用 自制裝置與藥典標(biāo)準(zhǔn)的溶出儀配合，考察了在不同濃度酶降解條件下的藥物通過(guò)多 糖共混膜的擴(kuò)散行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多糖共混膜在一定離子強(qiáng)度下的中性溶液中 溶脹度較小，而在去離子水以及pH較低的溶液中溶脹度較高；不同組成的多糖共 混膜，其對(duì)藥物釋放的影響不同，釋放介質(zhì)中酶的加入會(huì)對(duì)體系中藥物釋放起到加 速的作用，并且酶的濃度越高，加速作用越大；在釋放體系中，膜中KGM含量不 同，膜對(duì)酶的響應(yīng)性也不同，KGM含量較高的體系，其對(duì)于酶的響應(yīng)性越好。
利用粘度計(jì)、傅立葉紅外光譜、圓二色譜、X射線衍射、X射線小角散射、原 子力顯微鏡等對(duì)于共混多糖的結(jié)構(gòu)與相互作用機(jī)制進(jìn)行了考察與分析。利用粘度計(jì) 對(duì)多糖之間協(xié)同作用進(jìn)行了考察，粘度測(cè)試結(jié)果表明，在KGM:XG=3:7時(shí)，KGM 與XG分子間的相互作用較強(qiáng)，兩者分子間形成的物理交聯(lián)點(diǎn)較多，從而此時(shí)共混 多糖表現(xiàn)出較差的流動(dòng)性和較高的粘度；此外，各種比例共混多糖溶液都顯示出假 塑性流體的性質(zhì)；FT-IR實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在共混多糖中，KGM分子與XG分子之間 以氫鍵發(fā)生相互作用；圓二色譜圖說(shuō)明由于KGM與XG之間存在強(qiáng)烈的相互作用， 共混多糖分子鏈呈現(xiàn)一種有序的結(jié)構(gòu)狀態(tài);使用X射線衍射和小角X射線散射考察 了 KGM、XG與共混多糖的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，KGM為無(wú)定形結(jié)構(gòu)，XG結(jié) 構(gòu)中有少量結(jié)晶結(jié)構(gòu)存在，且這部分XG有序結(jié)構(gòu)主要參與了與KGM的相互作用 區(qū)域的形成；通過(guò)原子力顯微鏡對(duì)共混多糖的觀察說(shuō)明，共混多糖以一定的規(guī)律形 成了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立了兩種多糖在分子間相互作用的模式圖，即： 相互作用網(wǎng)絡(luò)主要通過(guò)XG進(jìn)行聯(lián)結(jié)，KGM與XG相互作用在網(wǎng)格點(diǎn)上，同時(shí)網(wǎng)格 間有部分游離的KGM與XG。
研究了在酶解條件下藥物通過(guò)多糖共混膜的釋放行為，建立了在酶解條件下多 糖共混膜的釋藥模式圖；結(jié)合生物酶解過(guò)程的米氏方程，建立了基于生物酶解KGM 為零級(jí)過(guò)程的藥物釋放動(dòng)力學(xué)模型；通過(guò)與分子鏈剪切為一級(jí)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程比 較，本文建立的模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合相關(guān)系數(shù)相對(duì)較高，且模型中各參數(shù)的物理意義 明確，與酶解過(guò)程特性參數(shù)的關(guān)聯(lián)性很好，這對(duì)于酶解過(guò)程中藥物釋放行為的研究 具有重要的指導(dǎo)意義。
魔芋葡甘聚糖(Konjac glucomannan,簡(jiǎn)稱KGM),是天南星科中魔芋 Xo«j+ac)塊莖所富含的儲(chǔ)備性多糖。魔芋是一種常見(jiàn)的天然產(chǎn)物，國(guó) 內(nèi)外對(duì)它的研究歷史非常悠久。我國(guó)是魔芋原產(chǎn)地之一，廣大地區(qū)均有栽培，產(chǎn)量 以長(zhǎng)江流域?yàn)槎唷Ｑ芯勘砻?，魔芋是一種能大量合成葡甘聚糖的植物，其含量占干 基的50%左右。作為一種可再生天然資源，魔芋葡甘聚糖來(lái)源充足，具有多種獨(dú)特 的理化性質(zhì)，在食品、醫(yī)藥、化工、紡織、石油鉆探等工業(yè)中均有很好的應(yīng)用價(jià)值。
黃原膠(Xanthan Gum，簡(jiǎn)稱XG)，又名漢生膠，是由野油菜黃單胞桿菌 (Xa«決OTOWOS cawpeWrk, NRRLB-1459)以碳水化合物為主要原料經(jīng)發(fā)酵工程生產(chǎn)的 一種作用廣泛的微生物胞外多糖。它具有獨(dú)特的流變性，良好的水溶性、對(duì)熱及酸 堿的穩(wěn)定性、與多種鹽類有很好的兼容性，作為增稠劑、懸浮劑、乳化劑、穩(wěn)定劑， 可廣泛應(yīng)用于食品、石油、醫(yī)藥等20多個(gè)行業(yè)，是目前世界上生產(chǎn)規(guī)模最大且用途 極為廣泛的微生物多糖。
魔芋葡甘聚糖與黃原膠共混后，兩者之間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的協(xié)同作用，進(jìn)而形成強(qiáng) 度很大的凝膠。由于這個(gè)獨(dú)特的性質(zhì)，兩者共混產(chǎn)物可以具有魔芋葡甘聚糖的酶解 響應(yīng)性，同時(shí)又具有兩種多糖不具有的高強(qiáng)度和低溶脹的特性，因而可以大大地?cái)U(kuò) 展其應(yīng)用領(lǐng)域。
口服緩、控釋制劑及結(jié)腸定位制劑一直是藥劑學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，多糖是一種 被廣泛應(yīng)用于其中的輔料。魔芋葡甘聚糖作為一種天然多糖，作為緩、控釋制劑的 藥物輔料具有很多合成材料不能比擬的優(yōu)點(diǎn)，但由于魔芋葡甘聚糖在水中溶解性好， 溶脹倍數(shù)大，其抗水性和強(qiáng)度較差，在水中浸泡片刻即溶脹崩解，所以作為親水性 凝膠骨架藥物釋放系統(tǒng)的載體，魔芋葡甘聚糖需要提高其自身的強(qiáng)度和抗水性，這 就需要對(duì)魔芋葡甘聚糖進(jìn)行改性以及進(jìn)行藥劑上的改良。本文采用黃原膠等與魔芋 葡甘聚糖進(jìn)行共混，使其更加適合作為親水性凝膠骨架藥物釋放載體的要求。為此， 本文以魔芋葡甘聚糖-黃原膠、魔芋葡甘聚糖-羧甲基淀粉共混體系作為骨架片劑緩 控釋材料，以水或淀粉漿作為粘合劑，以硬脂酸鎂和滑石粉作為潤(rùn)滑劑和助流劑， 以西咪替丁為模型藥物，濕法造粒制備骨架片劑，進(jìn)行藥物體外釋放研究。
口服結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)(oral colon-specific drug delivery system, OCDDS)在短短 的10多年里已經(jīng)發(fā)展形成了 pH依賴型、時(shí)滯依賴型、壓力控制型、細(xì)菌觸發(fā)響應(yīng) 型等口服結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)。本文采用魔芋葡甘聚糖與黃原膠的共混多糖材料作為 結(jié)腸定位包芯片的觸發(fā)材料，制備了結(jié)腸定位壓制包芯片。細(xì)菌觸發(fā)響應(yīng)型結(jié)腸定
位釋藥系統(tǒng)(bacterially triggered colon-specific drug delivery system, BCDDS)能避免
其它釋藥系統(tǒng)的不確定性，因?yàn)榇罅考?xì)菌集中分布在結(jié)腸，其產(chǎn)生的獨(dú)特的多種酶， 可作為理想的定位釋藥的觸發(fā)機(jī)制。魔芋葡甘聚糖作為一種天然多糖，同樣具有其 他天然多糖的特點(diǎn)，可被結(jié)腸內(nèi)的細(xì)菌產(chǎn)生的酶所降解，因此，可以作為結(jié)腸定位 給藥系統(tǒng)的釋藥載體。但是單獨(dú)使用魔芋葡甘聚糖存在遇水膨脹過(guò)快等缺點(diǎn)，會(huì)導(dǎo) 致藥物的提前釋放。本文利用魔芋葡甘聚糖與黃原膠的協(xié)同作用，將魔芋葡甘聚糖 與黃原膠的共混多糖作為結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的酶響應(yīng)載體，制備結(jié)腸定位包芯片， 并進(jìn)行體外釋藥研究，并探討其藥物釋放規(guī)律。
為了進(jìn)一步研究酶降解下多糖對(duì)于藥物釋放的影響，本文制備多糖共混制備膜 材料?？疾炷в笃细示厶桥c黃原膠共混多糖膜對(duì)酶的響應(yīng)性以及控制藥物釋放的性 能。由于藥物從膜內(nèi)降解與片劑緩釋包衣的原理類似，所以，研究藥物的過(guò)膜釋放 對(duì)于材料在片劑包衣的應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。為此，本文使用自制裝置，結(jié)合藥 典方法，考察在酶降解條件下，藥物通過(guò)多糖共混膜的藥物釋放行為，對(duì)其釋放機(jī) 理進(jìn)行研究。
在黃原膠與魔芋葡甘聚糖形成的共混多糖中，兩種多糖以一定的相互作用混合 在一起，從而具有了與單純組分不同的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。為了更加深入的研究魔芋葡甘 聚糖與黃原膠之間的協(xié)同作用，本文將使用傅立葉紅外光譜、圓二色譜、X射線衍 射、X射線小角散射、原子力顯微鏡等方法對(duì)于共混多糖的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行考察。
為了進(jìn)一步研究在酶解過(guò)程中藥物通過(guò)生物可降解體系的釋放行為規(guī)律，本文 將建立關(guān)聯(lián)米氏方程的生物酶解藥物釋放模型，以期對(duì)同類體系的藥物釋放規(guī)律及 后續(xù)的研究工作進(jìn)行總結(jié)和指導(dǎo)。
綜上所述，本研究是對(duì)魔芋葡甘聚糖與黃原膠之間的協(xié)同作用及其應(yīng)用進(jìn)行的 系統(tǒng)研究。其研究結(jié)果對(duì)于研究多糖在藥物制劑領(lǐng)域的應(yīng)用、多糖間相互作用以及 指導(dǎo)生物降解型藥物釋放體系的釋藥行為都具有重要的意義。
♦第一章綜述了口服緩、控釋及結(jié)腸定位制劑的研究進(jìn)展，多糖在緩、控釋領(lǐng)域的 應(yīng)用，以及魔芋葡甘聚糖、黃原膠的基本性質(zhì)、應(yīng)用及相關(guān)研究情況。
♦第二章進(jìn)行了以魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為緩、控釋載體的親水性凝膠 骨架片的制備及藥物釋放研究。通過(guò)對(duì)其制備及藥物釋放過(guò)程的考察，表明共混 多糖作為緩、控釋載體有一定的應(yīng)用價(jià)值。
♦第三章研究了魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為包衣材料結(jié)腸定位包芯片的 制備及藥物釋放研究。通過(guò)研究在含P-甘露聚糖酶的模擬結(jié)腸液中的藥物釋放 行為，考察了藥物釋放的影響因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明。共混多糖仍然具有魔芋葡甘 聚糖的酶解響應(yīng)性，是一種理想的結(jié)腸定位載體。
♦第四章研究了藥物通過(guò)魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混膜的藥物釋放行為。利用自制
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裝置，考察了不同組成的多糖共混膜在不同酶活的釋放介質(zhì)中的藥物釋放行為。
♦第五章通過(guò)粘度法、靜態(tài)光散射、傅立葉紅外光譜、圓二色光譜、X射線衍射和 小角X射線散射等在不同尺度考察了共混多糖的協(xié)同作用；采用原子力顯微鏡 觀察了共混多糖的微觀結(jié)構(gòu)。研究表明，在共混多糖中，魔芋葡甘聚糖分子與黃 原膠分子之間以氫鍵發(fā)生相互作用；主要以無(wú)定形結(jié)構(gòu)為主；共混多糖按照一定 的規(guī)律形成了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
♦第六章研究了在酶解作用下藥物通過(guò)生物可降解體系的釋放行為規(guī)律，通過(guò)將酶 解過(guò)程的米氏方程與通過(guò)多糖共混膜的藥物擴(kuò)散相關(guān)聯(lián)，建立了基于生物酶解過(guò) 程的藥物釋放動(dòng)力學(xué)模型，并與文獻(xiàn)模型進(jìn)行了比較。
緩釋、控釋制劑與普通制劑相比，藥物治療作用持久、毒副作用低、用藥次數(shù) 減少。由于設(shè)計(jì)要求，藥物可緩慢地釋放進(jìn)入體內(nèi)，血藥濃度“峰谷”波動(dòng)小，可避 免超過(guò)治療血藥濃度范圍的毒副作用，又能保持在有效濃度范圍(治療窗)之內(nèi)以維 持療效。緩釋、控釋制劑也包括眼用、鼻腔、耳道、陰道、直腸、口腔或者牙用、 透皮或皮下、肌內(nèi)注射及皮下植入，使藥物緩慢釋放吸收，避免門肝系統(tǒng)的“首過(guò)效 應(yīng)”的制劑[1]。由于緩釋、控釋制劑具有給藥次數(shù)少、血藥濃度波動(dòng)小、胃腸道刺激 反應(yīng)輕、療效持久、安全等優(yōu)點(diǎn)，七十年代以來(lái)取得很大突破，上市的藥物品種和 制劑類型逐漸增多。
根據(jù)《中華人民共和國(guó)藥典》的定義，緩釋制劑(sustained release preparation, SRP)
系指在規(guī)定釋放介質(zhì)中，按要求緩慢地非恒速釋放藥物，其與相應(yīng)的普通制劑比較， 給藥頻率比普通制劑減少一半或給藥頻率比普通制劑有所減少，且能顯著增加患者 的順應(yīng)性的制劑。
控釋制劑(control release preparation, CRP),又稱控釋給藥系統(tǒng)(control release drug delivery system, CRDDS)系指在規(guī)定釋放介質(zhì)中，按要求緩慢地恒速或接近恒
速釋放藥物，其與相應(yīng)的普通制劑比較，給藥頻率比普通制劑減少一半或給藥頻率 比普通制劑有所減少，血藥濃度比緩釋制劑更加平穩(wěn)，且能顯著增加患者的順應(yīng)性 的制劑[2]。其中藥物釋放主要是一級(jí)速度過(guò)程?！吨腥A人民共和國(guó)藥典》規(guī)定，控釋 制劑指藥物能在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)以預(yù)定速度釋放，使血藥濃度長(zhǎng)時(shí)間恒定維持有 效濃度范圍的過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)藥物在預(yù)定時(shí)間內(nèi)以零級(jí)或接近零級(jí)速度釋放。與其 相應(yīng)的普通制劑相比，每24h用藥次數(shù)應(yīng)從3-4次減少至1-2次。
1.1.1.1緩釋、控釋制劑的特點(diǎn)[3]
1.減少給藥次數(shù)
對(duì)半衰期短而需要頻繁給藥的藥物，可以減少其給藥次數(shù)，提高病人的順應(yīng)性。 特別適合需要長(zhǎng)期給藥的慢性疾病患者，如心血管疾病、哮喘等患者。
2.使血藥濃度平穩(wěn)
避免峰谷現(xiàn)象，有利于降低藥物的毒副作用。特別對(duì)于治療指數(shù)窄的藥物，根 據(jù)關(guān)系式T<ti/2[ln(TI)/ln(2)]，其中TI為治療指數(shù)(therapeutic index), ti/2為藥物的半 衰期，T為給藥間隔時(shí)間。若藥物ti/2=3h，TI=2，用普通制劑要求每3h給藥一次， 一天要服8次才能避免血藥濃度過(guò)高或過(guò)低，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的，若制成緩釋或控 釋制劑，每12h服1次，也能保證藥物的安全性與有效性。
3.可減少用藥的總劑量
減少總劑量而得到與普通制劑同樣或更優(yōu)的治療效果，因此可用最小劑量達(dá)到 最大藥效。
雖然緩釋、控釋制劑有其優(yōu)越性，但并不是所有藥物都適合，如劑量很大(大于 1g)、半衰期很短(小于1h)、半衰期很長(zhǎng)(大于24h)、不能在小腸下端有效吸收的藥 物，一般情況下，不適于制成口服緩釋制劑。對(duì)于口服緩釋制劑，一般要求在整個(gè) 消化道都有藥物的吸收，因此具有特定吸收部位的藥物，如維生素B2,制成口服緩 釋制劑的效果不佳。對(duì)于溶解度極差的藥物制成緩釋制劑也不一定有利。
1.1.1.2緩釋、控釋制劑的類型
緩釋、控釋制劑除可供口服外，還有注射和經(jīng)皮等多種給藥途徑。緩釋控制制 劑的類型有[4]:
(1)骨架片。
(2)包衣片。
(3)緩釋或控釋顆粒(或微囊)壓制片。
(4)緩釋或控釋膠囊(內(nèi)含小丸、顆?；蛐∑?。
(5)滲透泵控釋片。
(6)透皮給藥系統(tǒng)。
(7)避孕給藥系統(tǒng)、植入劑、眼用控釋膜劑。
其中，口服給藥是最自然、簡(jiǎn)單、方便和安全的給藥方式，是治療和預(yù)防疾病 過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的給藥途徑之一。要使藥物發(fā)揮其治療作用，必須將藥物輸送到 體內(nèi)作用部位，最常用的方法是將藥物制成適合于口服給藥的制劑(如片劑、膠囊、 丸劑等)。這種通過(guò)口服將藥物輸送到體內(nèi)并釋放藥物的制劑在現(xiàn)代科技文獻(xiàn)中統(tǒng)稱 為口服釋藥系統(tǒng)(oral drug delivery system)，傳統(tǒng)藥劑學(xué)中則稱為口服制劑。前者在 概念上不僅包括劑型，還包括制藥技術(shù)。近年來(lái)，隨著藥用高分子材料的廣泛應(yīng)用 及給藥系統(tǒng)(drug delivery system, DDS)研究的深入，口服緩、控釋制劑(oral sustained or controlled release dosage forms)日益增多。該類制劑與傳統(tǒng)制劑相比，具有功效大， 選擇性強(qiáng)和安全性好等特點(diǎn)。且由于其研究開(kāi)發(fā)周期短，經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)小，技術(shù)含量高， 利潤(rùn)豐厚而為制藥工業(yè)界所看重，是目前應(yīng)用和開(kāi)發(fā)最活躍的系統(tǒng)。 1.1.1.3緩釋、控釋的原理與方法
控釋制劑類型很多，制備工藝復(fù)雜，控釋原理各不相同，但組成通常包括以下 四部分：
(1)藥物貯庫(kù)部分是貯存藥物的部位，貯存穩(wěn)定形式的所需數(shù)量的藥物，一般 庫(kù)內(nèi)藥物量應(yīng)大于釋藥總量，這些超過(guò)的藥物作為化學(xué)位能，為藥物向外釋放提供 動(dòng)力。
(2)控釋部分其作用是使藥物以預(yù)定的恒速釋放，如半滲透膜等。
(3)能源部分供給藥物能量，足以使藥物分子從貯庫(kù)中釋放出來(lái)。
(4)傳遞孔道藥物分子通過(guò)孔道而釋出，同時(shí)兼有控速作用。
藥物采用疏水或脂質(zhì)類載體材料，制成的固體分散體均具有緩釋作用，此時(shí)， 載體材料形成網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，藥物以分子或微晶狀態(tài)分散于骨架內(nèi)，稱為骨架型。 此外，緩釋、控釋制劑也可以是藥物貯庫(kù)型，即在膜內(nèi)貯存藥物，藥物通過(guò)膜緩慢 釋放。骨架型和藥物貯庫(kù)型的釋放機(jī)制不相同。
緩釋、控釋制劑的釋藥原理主要有溶出、擴(kuò)散、溶蝕、滲透壓或離子交換等[5]。
(1)溶出原理
由于藥物的釋放受其溶出速度的限制，溶出速度慢的藥物顯示出緩釋的性質(zhì)。 根據(jù)Noyes-Whitney溶出速度公式，通過(guò)減少藥物的溶解度，降低藥物的溶出速率， 可使藥物緩慢釋放，達(dá)到長(zhǎng)效作用的目的。
(2)擴(kuò)散原理
藥物釋放以擴(kuò)散作用為主有以下幾種情況：
水不溶性膜材包衣的制劑；
包衣膜中含有部分水溶性聚合物。
(3)溶蝕與擴(kuò)散、溶出結(jié)合
嚴(yán)格的講，釋藥系統(tǒng)不可能只取決于溶出或者擴(kuò)散，實(shí)際上，主要的釋藥機(jī)制 往往大大超過(guò)其它過(guò)程，以致可以歸類于溶出控制型和擴(kuò)散控制型。生物溶蝕型給 藥系統(tǒng)的釋藥特性則很復(fù)雜。
(4)滲透壓原理
利用滲透壓原理制成的控釋制劑，能均勻恒速地釋放藥物，比骨架型緩釋制劑 更為優(yōu)越。
(5)離子交換作用
由水不溶性交聯(lián)聚合物組成的樹(shù)脂，其聚合物鏈的重復(fù)單元上含有成鹽基團(tuán)， 藥物可結(jié)合于樹(shù)脂上，當(dāng)帶有適當(dāng)電荷的離子與離子交換基團(tuán)接觸時(shí)，通過(guò)交換將 藥物游離釋放出來(lái)。
1.1.1.4緩、控釋制劑的區(qū)別
國(guó)內(nèi)外緩釋、控釋制劑名稱不統(tǒng)一，有時(shí)也不嚴(yán)格區(qū)分，國(guó)內(nèi)緩釋制劑一般用 sustained release preparation,控釋制齊一般用 controlled release preparation,國(guó)夕卜常
用名有 extended release preparation、prolonged action preparation、repeat-action preparation、retard preparation、sustained-release preparation 等。
為了區(qū)別SRP和CRDDS,通常將符合一級(jí)速率和Higuchi方程釋藥的制劑定 義為緩釋制劑，從維持長(zhǎng)時(shí)間釋藥達(dá)到長(zhǎng)效的角度來(lái)看，SRP與CRDDS有相同之 處，亦有不同之處，見(jiàn)表1-1[6]。
表1-1 SRP與CRDDS的比較
Table 1-1 Comparation of SRP and CRDDS
SRPCRDDS
釋藥速率不穩(wěn)定，釋藥過(guò)程服從一級(jí)速率或 Higuchi 方程
主要是延緩釋放，不考慮使難溶藥物釋放加快
對(duì)血藥濃度和有效持續(xù)時(shí)間要求不嚴(yán)，可謂普 通制劑到CRDDS的過(guò)渡產(chǎn)品 延遲效應(yīng)
包括的劑型廣，多為溶(蝕)解和不溶解的骨架 制劑 釋藥速率恒定符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，多符合 Fick定律
控制藥物釋放系統(tǒng)，包括使難溶藥物釋放加快， 如滲透泵片
嚴(yán)格控制血藥濃度和有效持續(xù)時(shí)間，屬精密給 藥系統(tǒng)，即血藥濃度受給藥系統(tǒng)控制。而釋藥 雖然恒速，但釋放量超過(guò)體內(nèi)吸收，即血藥濃 度受吸收過(guò)程控制者不屬于CRDDS，如有些 透皮吸收制劑，血藥濃度受角質(zhì)層控制 突破效應(yīng)
多為膜控釋和滲透壓控釋系統(tǒng)
1.1.1.5 口服緩釋、控釋制劑的研究進(jìn)展
國(guó)外在20世紀(jì)50年代開(kāi)始研制口服緩釋、控釋制劑，70年代被醫(yī)學(xué)界認(rèn)可， 上市的藥物品種逐漸增多。1984年，在英國(guó)藥品市場(chǎng)上就有80多種藥物的口服緩 釋制劑。目前國(guó)外上市的口服緩釋、控釋制劑藥物品種共約200余種，不同規(guī)格的 商品共計(jì)有400種以上 。
口服緩釋及控釋制劑是國(guó)內(nèi)外醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展的一個(gè)十分重要的方向，由于開(kāi)發(fā) 周期短、需要投入少、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)低、技術(shù)含量增加而附加價(jià)值顯著提高等越來(lái)越被 制藥工業(yè)所看重。國(guó)內(nèi)緩釋、控釋制劑也在不斷增加，1990年版《中華人民共和國(guó) 藥典》僅收錄了茶堿等兩種控釋片，但2000年版以及近幾年經(jīng)國(guó)家食品藥品管理局 批準(zhǔn)的口服緩釋及控釋制劑已有30多種。
目前，設(shè)計(jì)和制造口服緩、控釋給藥系統(tǒng)主要應(yīng)用高分子材料，如乙基纖維素 (EC)、羥丙甲基纖維素(HPMC)、聚丙烯酸樹(shù)酯系列、生物粘附材料卡波姆(Carbopol) 系列等[8]。脫乙酰殼聚糖和糖蛋白等也有應(yīng)用，包合物控釋的應(yīng)用亦日益增多。其 釋藥機(jī)制有擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)和溶劑或其它理化因素的激活。其中擴(kuò)散控釋系統(tǒng)包括 貯庫(kù)型(膜控)和基質(zhì)型(骨架控釋)兩種；化學(xué)控釋系統(tǒng)包括生物降解和生物溶蝕系統(tǒng) 及藥物從聚合物分子鏈上的化學(xué)清除；溶劑激活包括膨脹控釋和滲透控釋系統(tǒng)及磁 控作用等。
口服緩釋、控釋制劑由于服用方便，可減少用藥次數(shù)、療效持久，安全可靠而 備受人們的青睞。我國(guó)近年來(lái)在緩釋、控釋方面也發(fā)展迅速，開(kāi)發(fā)和批準(zhǔn)的緩、控 釋制劑逐漸增多，但目前上市的品種還不多，已上市的品種競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。此外，隨 著緩控釋制劑開(kāi)發(fā)的日益增多，同一藥物的控釋、緩釋品種相互重復(fù)的現(xiàn)象也日益 突出。國(guó)產(chǎn)緩、控釋輔料品種少，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán)格，因此仍應(yīng)借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)， 加強(qiáng)該類制劑的研究工作，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)輔料的研究與開(kāi)發(fā)。
1.1.2口服結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)
口服結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)(OCDDS)亦稱為口服結(jié)腸遲釋制劑(oral colon delay ed-release preparations)，是一種利用物理或化學(xué)手段使藥物口服后在胃腸道上
端不釋放藥物而達(dá)到人體回盲部或結(jié)腸后開(kāi)始釋放藥物的給藥方法，該方法可使藥 物在結(jié)腸發(fā)揮局部或全身治療效果[9]。
1.1.2.1結(jié)腸的解剖學(xué)及生理學(xué)特點(diǎn)
結(jié)腸由回盲瓣起止于直腸，介于盲腸與直腸之間，長(zhǎng)約1.3m。根據(jù)位置，可將 結(jié)腸分為升結(jié)腸(長(zhǎng)15-20cm)、橫結(jié)腸(長(zhǎng)40-50cm)、降結(jié)腸(長(zhǎng)25-30cm)和乙狀結(jié)腸
(長(zhǎng)15-50cm)四個(gè)部分[10]。結(jié)腸有四個(gè)主要功能[11]: a.為結(jié)腸內(nèi)微生物提供了適宜 的環(huán)境；b.存貯代謝產(chǎn)物；c.以一定的時(shí)間排泄出代謝產(chǎn)物；d.吸收腔道內(nèi)容物中 的水分，使產(chǎn)物代謝固化為糞便，并吸收和代謝K+和碳酸氫鹽。在正常的生理狀態(tài) 下，結(jié)腸內(nèi)的pH值高于胃和小腸內(nèi)的pH值，且結(jié)腸各區(qū)段內(nèi)的pH值也略有不同。 有研究表明，回腸的末端pH值最高為7.5±0.5，而進(jìn)入結(jié)腸后pH值降為6.4±0.6， 到了中段結(jié)腸pH值為6.6±0.8，末端結(jié)腸的pH值達(dá)到7.0±0.7[12]。
結(jié)腸壁的組織結(jié)構(gòu)由里及外由粘膜層、粘膜下層、肌層和外膜等四層組成。粘 膜層由上皮、固有層和粘膜肌層三層構(gòu)成。粘膜上皮為單層柱狀細(xì)胞，由粒狀吸收 細(xì)胞、環(huán)狀細(xì)胞和少量?jī)?nèi)分泌細(xì)胞構(gòu)成。固有層為結(jié)締組織，內(nèi)含豐富的血管，淋 巴管和一些淋巴小結(jié)，此外還含有大量的胸腺。粘膜肌層為一薄層連續(xù)的平滑肌， 將粘膜固有層與粘膜下層分隔開(kāi)。粘膜下層為疏松的結(jié)締組織，其中有許多較粗的
8
血管和淋巴管。肌層由大量的平滑肌構(gòu)成，分內(nèi)環(huán)肌和外縱肌。外膜(漿膜或纖維膜) 由疏松結(jié)締組織及外表面的間皮構(gòu)成，結(jié)締組織內(nèi)有豐富的血管、淋巴管和脂肪細(xì) 胞。
圖1-1人胃腸結(jié)構(gòu)圖
Figure1-1 The structure of the human's gastrointestinal tract
結(jié)腸的另一個(gè)顯著特征是存在大量的菌群。人體胃腸道內(nèi)存在大量不同類型和 含量的各種細(xì)菌。胃內(nèi)細(xì)菌很少，多為格蘭氏陽(yáng)性菌和厭氧菌。近端小腸細(xì)菌類型 和數(shù)量與胃內(nèi)相似。延小腸向回腸末端延伸，細(xì)菌數(shù)量不斷增加，當(dāng)通過(guò)回盲瓣即 達(dá)到結(jié)腸后，細(xì)菌數(shù)量急增，由102-103 CFU/ml急增至10n-1012CFU/ml，其中以厭 氧菌為主，約有300-400種[13，14，15]。細(xì)菌可占固體總量的20%-30%，具有重要功能 和代謝活力。其中無(wú)芽胞厭氧菌、桿菌占99%以上，厭氧菌在人體內(nèi)具有為宿主節(jié) 省能量的作用，即通過(guò)其發(fā)酵作用，使未消化的食物轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸，而被結(jié)腸 吸收利用。結(jié)腸細(xì)菌還可利用食物殘?jiān)铣删S生素的功能，例如可合成維生素B1、 B2、B6、B12、K、葉酸和泛酸等。這些細(xì)菌還能產(chǎn)生各種酶，例如：P-葡萄苷酸酶、 P-葡萄苷酶、纖維素酶、硝基還原酶、偶氮還原酶、a-脫羥酶、膽固醇脫氫酶等致 癌物質(zhì)。這些菌類中最常見(jiàn)的是酵母菌，這種菌類的特點(diǎn)是其生長(zhǎng)過(guò)程中需要碳水 化合物(糖M乍為能源。因此它們能合成許多使碳水化合物發(fā)酵必須的酶。其中兩類 最基本的酶是多糖酶和糖苷酶，多糖酶可將多糖的主鏈分解，使多糖變成低聚糖， 糖苷酶則將多糖的側(cè)鏈水解，另外也將低聚糖的主鏈進(jìn)一步分解。發(fā)酵是消化食物 過(guò)程中不可缺少的一個(gè)生物過(guò)程，大腸內(nèi)的發(fā)酵過(guò)程是由許多厭氧菌參與，經(jīng)過(guò)一 系列復(fù)雜的生物降解，將碳水化合物和蛋白質(zhì)分解。發(fā)酵后的產(chǎn)物是氨、短鏈脂肪
9
酸、醋酸、丙酸、丁酸和氣體，如氫氣、二氧化碳和甲烷等，使結(jié)腸近端pH值降 低，抑制了蛋白水解酶的活性，較小腸處活性約低20-60倍。至降結(jié)腸及直腸等處， 由于pH值升高，蛋白水解酶的活性明顯增強(qiáng)，故一般認(rèn)為升結(jié)腸處為蛋白多肽類 藥物的最佳給藥部位。盲腸是大腸內(nèi)產(chǎn)生發(fā)酵作用的主要場(chǎng)所，因此也是細(xì)菌活動(dòng) 的主要場(chǎng)所。短鏈脂肪酸的吸收能刺激鈉和水的吸收，丁酸可以對(duì)核酸的吸收起調(diào) 節(jié)作用，并有益于大腸粘膜的健康。結(jié)腸不能主動(dòng)吸收糖、氨基酸和小分子肽等物 質(zhì)。但其內(nèi)容物在結(jié)腸內(nèi)滯留的時(shí)間較長(zhǎng)，可發(fā)揮其吸收功能，一些藥物也可通過(guò) 被動(dòng)擴(kuò)散而吸收。在結(jié)腸大量的消化酶均已失活，結(jié)腸豐富的淋巴組織為口服大分 子藥物特別是多肽蛋白類藥物的吸收提供一條有效途徑[16]。
除具傳輸和貯存食物殘?jiān)疤峁┪⒕旱纳L(zhǎng)環(huán)境等功能外，結(jié)腸亦具有消化 和吸收功能。結(jié)腸的吸收功能主要是吸收水分和電解質(zhì)(Na+、C1-)，并能調(diào)節(jié)電解質(zhì) 的濃度。部分脂肪水解產(chǎn)物亦可被結(jié)腸，尤其是升結(jié)腸的吸收細(xì)胞吸收，在細(xì)胞內(nèi) 形成乳糜微粒，釋放至固有膜。結(jié)腸各部位吸收能力大小不一，右(升)結(jié)腸的吸收 能力最大，依次為橫結(jié)腸、降結(jié)腸。病理因素如結(jié)腸炎，會(huì)降低結(jié)腸對(duì)水和鈉離子 的吸收能力。一般而言，結(jié)腸本身因不產(chǎn)生酶，其消化功能如前所述，是指細(xì)菌的 消化作用。
1.1.2.2 口服結(jié)腸定位釋藥的意義
結(jié)腸定位釋藥對(duì)于經(jīng)大腸給藥來(lái)治療疾病具有特殊的意義。通過(guò)口服結(jié)腸定位 給藥，可將藥物釋放至結(jié)腸治療結(jié)腸局部病變，又可通過(guò)結(jié)腸吸收進(jìn)入體循環(huán)治療 全身性疾病，可以說(shuō)口服結(jié)腸定位給藥的發(fā)展是廣泛用于治療結(jié)腸局部病變的需要。 炎癥性腸病、結(jié)腸癌、便秘和腸道寄生蟲(chóng)(如阿米巴病)病等是在結(jié)腸部位常見(jiàn)的疾 患[17]。治療結(jié)腸局部病變，目前仍以藥物治療為主，傳統(tǒng)的用藥方式是口服給藥和 直腸用藥?？诜Ｒ?guī)藥物制劑，往往在到達(dá)結(jié)腸前藥物在胃及小腸即被吸收或降解， 即使應(yīng)用一般的緩、控釋口服制劑經(jīng)胃及小腸釋放，但到達(dá)結(jié)腸的藥物仍不足以在 病變局部構(gòu)成治療所需的濃度。直腸給藥多用灌腸劑與栓劑，栓劑僅在直腸有效， 而灌腸劑溶液僅對(duì)乙狀結(jié)腸和降結(jié)腸提供局部治療作用，不能到達(dá)橫結(jié)腸和升結(jié)腸， 存在藥物在結(jié)腸分布不均勻，個(gè)體差異大，使用不便等缺陷，因此直腸給藥劑型的 應(yīng)用是有限的，劑型設(shè)計(jì)的目的之一就是要保證藥物在其具有最佳治療效果的部位 釋放。為此需要將藥物制成經(jīng)口服后通過(guò)胃及小腸到達(dá)結(jié)腸釋放的給藥體系，該體 系可在全結(jié)腸內(nèi)均勻釋放，直接將藥物釋放至局部病變部位，大大提高病變部位的 藥物濃度，減少不必要的全身吸收，可達(dá)到減少用藥劑量，改善治療效果，減少藥 物潛在的毒、副作用的目的。
藥物通過(guò)結(jié)腸吸收產(chǎn)生全身治療作用。適用于在結(jié)腸吸收產(chǎn)生全身治療作用的 藥物有如下幾種情況：
10
1、多肽類和蛋白類藥物[18]。目前多肽類和蛋白質(zhì)類藥物發(fā)展迅速，其應(yīng)用日 趨廣泛。胰島素、生長(zhǎng)激素、干擾素、降鈣素以及生長(zhǎng)因子等是在臨床上具有確切 療效的多肽類藥物，口服后由于對(duì)胃酸敏感及被酶消化降解，同時(shí)由于它們自身的 分子大、高親脂性而難以通過(guò)胃腸粘膜吸收等原因，多以注射給藥，病人應(yīng)用非常 不便，而結(jié)腸定位釋放是這類藥物口服應(yīng)用的最有效途徑之一。
近端結(jié)腸的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)最為豐富，是微菌群生長(zhǎng)最快的區(qū)域，同時(shí)由于菌群分解 食物殘?jiān)械睦w維素等，產(chǎn)生有機(jī)酸、甲烷等物質(zhì)，使近端結(jié)腸pH值降低(pH達(dá) 6.4-6.6)，蛋白水解酶不能在此穩(wěn)定存在，回盲部及其下部蛋白水解酶含量極低，其 活性比在小腸處的活性約低20-60倍，故藥物輸送至結(jié)腸可避免胃酸及消化道酶的 降解。降結(jié)腸和直腸處pH值升高，蛋白水解酶的活性有明顯增強(qiáng)，故一般認(rèn)為升 結(jié)腸是蛋白、多肽類藥物的最佳給藥部位。
結(jié)腸轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的速度緩慢，固體制劑如片劑、膠囊劑在成人結(jié)腸中可滯留較長(zhǎng) 時(shí)間，一般為20-35小時(shí)。吸收時(shí)間的延長(zhǎng)可部分解決大分子藥物因粘膜滲透性差 導(dǎo)致的吸收差的問(wèn)題。有人認(rèn)為由于結(jié)腸段的轉(zhuǎn)運(yùn)極為緩慢，據(jù)此提出“結(jié)腸閉合室” 理論認(rèn)為藥物在結(jié)腸內(nèi)濃集，構(gòu)成“儲(chǔ)庫(kù)”，從而保證藥物以恒定的零級(jí)速度被吸收 進(jìn)入血循環(huán)。
結(jié)腸壁對(duì)大分子藥物的屏障作用比小腸小，有利多肽類及蛋白質(zhì)類藥物的結(jié)腸 吸收。此外，結(jié)腸上皮對(duì)表面活性劑等腸吸收促進(jìn)劑敏感，為此通過(guò)輔以促進(jìn)劑的 應(yīng)用，可望解決蛋白、多肽類大分子藥物的口服給藥問(wèn)題，例如以卡波姆作吸收促 進(jìn)劑時(shí)，降鈣素在結(jié)腸的吸收增加了 7.7倍之多[19]。
2、某些抗癌藥物理想的靶向吸收器官。如前所述，結(jié)腸壁內(nèi)外分布著許多淋巴 結(jié)和淋巴管，尤如某些藥物的吸收窗，藥物進(jìn)入結(jié)腸后易進(jìn)入淋巴循環(huán)而發(fā)揮治療 作用，癌癥轉(zhuǎn)移是通過(guò)淋巴系擴(kuò)散，故結(jié)腸是某些抗癌藥物理想的靶向吸收器官。 此外抗癌藥物嚴(yán)重的胃腸刺激作用及毒副反應(yīng)，常使患者難以堅(jiān)持用藥，結(jié)腸釋藥 可改善和克服。
3、治療按時(shí)辰節(jié)律變化的疾病[20]。許多疾病有時(shí)辰節(jié)律的變化，例如哮喘、 高血壓、心絞痛、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(晨僵)常表現(xiàn)為夜間或凌晨發(fā)作，為此需睡前服藥 而至凌晨發(fā)揮藥效，OCDDS是一理想的給藥系統(tǒng)。
所以，OCDDS不僅有重要的臨床意義，也有廣闊的市場(chǎng)前景。
1.1.2.3結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的分類
根據(jù)結(jié)腸定位給藥的生理學(xué)基礎(chǔ)，結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)可以分為時(shí)滯釋藥系統(tǒng)、 pH敏感型給藥系統(tǒng)、pH與時(shí)滯綜合控制給藥系統(tǒng)、壓力控制型給藥系統(tǒng)和酶觸發(fā) 控制的給藥系統(tǒng)等[21]，前幾種給藥系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用如表1-2:
表1-2結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的分類 Table 1-2 Sort of OCDDS
分類原理應(yīng)用局限性
時(shí)滯釋藥系統(tǒng)盡管胃排空時(shí)間極不規(guī)Time Clock時(shí)間依賴型結(jié)腸定由于個(gè)體差異(胃排空、
貝IJ，但是在小腸段物質(zhì)位給藥系統(tǒng)[23];飲食等)的存在，藥物到
的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間要相對(duì)恒替硝唑結(jié)腸定位釋放片[24];達(dá)結(jié)腸的時(shí)間可能有較
定，通常為3±1h[22]。大差異[25]。
pH敏感型給人體胃腸道pH值由低史克必成公司的Asacol™但是體內(nèi)pH的變異及
藥系統(tǒng)到高遞增，結(jié)腸pH相對(duì)產(chǎn)品[27];食物種類等可能影響包
較高[26]衣材料的溶解度[28]。
pH與時(shí)滯綜胃腸的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中胃的德國(guó)Falk公司生產(chǎn)的Clavesal生產(chǎn)工藝復(fù)雜，控制難
合控制給藥系排空時(shí)間在不同情況下片降]。度高。
統(tǒng)有很大差異，在小腸和
結(jié)腸的pH差異較小。
壓力控制型給在結(jié)腸中，水分被大量Muraoka等開(kāi)發(fā)了壓力依賴型生產(chǎn)工藝復(fù)雜，控制難
藥系統(tǒng)的吸收，腸道蠕動(dòng)對(duì)內(nèi)結(jié)腸定位釋藥膠囊(Intestinal度高。
容物殘生直接壓力，容pressure-controlled colon
易使物體破裂[30]。delivery capsules, PCDCs)[31]。
結(jié)腸細(xì)菌產(chǎn)生的大量酶能降解沒(méi)有被胃和小腸消化的物質(zhì)(如多糖等)，細(xì)菌酶 降解的結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)能使藥物避免在胃和小腸中被破壞和吸收，利用結(jié)腸特有 的細(xì)菌酶，發(fā)酵降解的特點(diǎn)，達(dá)到藥物在結(jié)腸內(nèi)定位釋放的目的?；诮Y(jié)腸的這個(gè) 特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了酶觸發(fā)控制的結(jié)腸給藥系統(tǒng)。
酶觸發(fā)控制的結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)按照制備方法可以分為前體藥物類(pro-drug or pro-agent)、包衣片、骨架片三類。
前體藥物即前藥，1951年由A. Albert首先提出[32]。前藥是母藥分子不活潑的 衍生物，在人體內(nèi)能自發(fā)地或通過(guò)某些酶降解釋放出有活性的母藥。又分為偶氮類 前藥、糖苷類前藥、氨基酸類前藥、環(huán)糊精類前藥、葡聚糖類前藥等[33]。目前應(yīng)用 最廣的是通過(guò)偶氮鍵結(jié)合的5-氨基水楊酸(5-ASA)前體藥物和糖皮質(zhì)激素前體藥物
[34]，其代表藥物有 21-P-D-葡萄糖苷-地塞米松(dexamethasone-21-P-D-glucoside)、P_D- 葡萄糖醒酸苷-地塞米松(dexamethasone-21-P-D-glucuronide)、P-D-葡萄糖醒酸苷-布 地奈德（budesonide-P-D-glucuronide)、多聚（L-天冬氨酸）-地塞米松 [dexamethasone-poly(L-aspartate)]等。
前藥體現(xiàn)出一種可靠的結(jié)腸定位給藥，并且在低劑量時(shí)即可顯示出期望的治療
活性，但由于前藥已經(jīng)是一種新的化合物，利用化學(xué)結(jié)構(gòu)改造方法制備的前體藥物， 在藥物選擇上有很大的局限性，收率不高。在制備難度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于用制劑手段達(dá)到 的結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)，并且需要進(jìn)行更加詳細(xì)的毒理學(xué)研究[35]。
利用可被結(jié)腸酶降解的聚合物進(jìn)行包衣可達(dá)到結(jié)腸定位釋藥的目的。人們利用 偶氮聚合物[36]作為包衣材料制備了各種結(jié)腸給藥系統(tǒng)，用于小分子及大分子藥物(如 肽類、蛋白質(zhì))等的結(jié)腸給藥。Tozaki H等[37]的研究表明，偶氮聚合物包衣顆?？捎?于肽類(如胰島素、降鈣素)的結(jié)腸定位給藥。有人以直鏈淀粉[38]、果膠、果膠與乙 基纖維素混合物[39]或果膠和甲殼胺混合物[40]作為包衣材料制備了結(jié)腸給藥系統(tǒng)。如 果膠和殼聚糖對(duì)吲哚美辛、對(duì)乙酰氨基酚片進(jìn)行包衣，果膠和乙基纖維素對(duì)對(duì)乙酰 氨基酚進(jìn)行包衣。在結(jié)腸，果膠可被果膠酶水解而釋放出藥物。
另一種應(yīng)用pH和酶觸發(fā)控制的劑型設(shè)計(jì)是CODES TM包衣技術(shù)[41,42]。這種系 統(tǒng)比其它的劑型設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，依賴于異構(gòu)化乳糖在結(jié)腸酶的作用下轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸 的過(guò)程。如圖1-2:
圖1-2 CODES™釋藥系統(tǒng)示意圖 Figure1-2 Schematic of the CODES TM formation CODES™釋藥系統(tǒng)的最外層是一種標(biāo)準(zhǔn)的腸溶聚合物包衣，如：EudragitL。 當(dāng)釋藥系統(tǒng)通過(guò)人體消化道的幽門，進(jìn)入十二指腸后，該層包衣溶解，使內(nèi)層包衣 Eudragit E暴露出來(lái)。內(nèi)層包衣在小腸和大腸環(huán)境中不溶解，但是可以使異構(gòu)化乳 糖從包衣中釋放出來(lái)并粘附于片劑周圍。在結(jié)腸酶的作用下，異構(gòu)化乳糖被降解成 為短鏈脂肪酸，從而降低局部pH值，進(jìn)而使內(nèi)層包衣EudragitE溶解。通過(guò)這樣 的方法使藥物得到釋放。
將藥物與可被結(jié)腸中細(xì)菌所產(chǎn)生酶降解的載體制成骨架片，從而達(dá)到藥物在結(jié)
腸中釋放的目的。Hovgaard等[43]將葡聚糖和二異氰酸交聯(lián)后形成的化合物制成水凝 膠，體外實(shí)驗(yàn)表明：藥物的釋放速率主要受凝膠的交聯(lián)密度和葡聚糖酶的控制并與 藥物本身的親水性有關(guān)。口服后在胃和小腸中，藥物被葡聚糖水凝膠包裹不被釋放， 在結(jié)腸，水凝膠被葡聚糖酶降解使得水凝膠骨架破裂而釋放出藥物。改變水凝膠的 化學(xué)組成可控制平衡水凝膠的膨脹度、機(jī)械強(qiáng)度、可降解性和釋放性質(zhì)等。
目前應(yīng)用于酶觸發(fā)控制結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)的輔料主要為偶氮聚合物和多糖類聚 合物。其中偶氮聚合物主要作為前藥、聚合物包衣和水凝膠使用[44]。但由于偶氮類 聚合物在結(jié)腸降解較慢，且偶氮類小分子是一種強(qiáng)的致癌物質(zhì)，因此應(yīng)用偶氮類聚 合物的安全性問(wèn)題仍需深入研究。
另一類用于酶解型結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的輔料就是多糖(Polysaccharides),目前常 用于結(jié)腸定位給藥的多糖有殼聚糖、果膠、瓜爾豆膠、葡聚糖、直鏈淀粉、硫酸軟 骨素等。這類多糖的優(yōu)越性在于[45]: (1)在消化道上部(胃腸)通常不被吸收，而能被 結(jié)腸內(nèi)酶專一性降解；（2)作為天然化合物，不僅價(jià)廉易得，而且其安全性已經(jīng)被 長(zhǎng)期使用證實(shí)，并多以被作為藥用輔料收載入各國(guó)藥典。關(guān)于多糖在緩控釋及結(jié)腸 定位上的應(yīng)用將在下一節(jié)進(jìn)行詳細(xì)敘述。
1.1.3口服緩控釋及結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)的體內(nèi)外評(píng)價(jià)
口服緩控釋及結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后能否達(dá)到預(yù)期的效果，需要用實(shí)驗(yàn) 進(jìn)行驗(yàn)證、評(píng)價(jià)，常用的有體外和體內(nèi)兩種評(píng)價(jià)方法。
1.1.3.1釋藥系統(tǒng)的體外評(píng)價(jià)方法
釋放度實(shí)驗(yàn)是體外評(píng)價(jià)固體緩、控釋制劑的主要方法，它為劑型選擇、處方篩 選、工藝優(yōu)化、以及評(píng)價(jià)制劑體內(nèi)/外相關(guān)性提供重要依據(jù)。但由于OCDDS釋藥機(jī) 制的多樣性和釋藥部位的特殊性，理想的體外評(píng)價(jià)方法應(yīng)該能夠良好地模擬消化道 環(huán)境，包括pH、菌群、酶的種類和活性以及消化道內(nèi)容物的情況。顯然，要同時(shí)實(shí) 現(xiàn)上述要求非常困難，可根據(jù)不同釋藥機(jī)制和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)?！吨腥A人民共和國(guó)藥典》 2005版規(guī)定結(jié)腸定位腸溶制劑在規(guī)定的酸性介質(zhì)和pH6.8磷酸鹽緩沖液(PBS)中， 不釋放或幾乎不釋放，而在要求的時(shí)間內(nèi)，于pH7.5-8.0PBS中大部分或全部釋放。 對(duì)于非生物降解型OCDDS，基本可以以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)釋放度實(shí)驗(yàn)。而對(duì)于生物降 解型OCDDS，需要根據(jù)具體的釋藥機(jī)制設(shè)計(jì)測(cè)定方法。 a.非生物降解型OCDDS體外評(píng)價(jià)
測(cè)定這類OCDDS釋放度，可根據(jù)藥典選擇轉(zhuǎn)籃法或槳法，并根據(jù)胃腸道各區(qū) 段pH范圍選擇釋放介質(zhì)，根據(jù)制劑在各區(qū)段停留時(shí)間來(lái)選擇釋放時(shí)間[46]。
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為結(jié)腸的pH值在整個(gè)胃腸道中最高，可達(dá)7.5-8.0,但近年的研究
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發(fā)現(xiàn)，小腸末端pH最高，約為(7.4±0.4)，進(jìn)入結(jié)腸后由于短鏈脂肪酸、CO2和一些 發(fā)酵產(chǎn)物的存在，pH又明顯下降到6.5左右，在疾病狀態(tài)下會(huì)下降到更低[47]。傅崇 東等[48,49]制備了結(jié)腸定位微丸并模擬胃腸道各區(qū)段最高和最低pH變化的釋藥條件 進(jìn)行微丸的釋放研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，微丸均在對(duì)應(yīng)模擬小腸區(qū)段時(shí)開(kāi)始緩慢釋藥。
對(duì)于pH依賴型OCDDS，如果pH敏感材料在消化道pH值最高的回盲部溶解 而使藥物得以釋放，進(jìn)入結(jié)腸，則在此之后的環(huán)境pH變化對(duì)其釋藥不會(huì)有大的影 響。所以，對(duì)于非生物降解型的體外釋藥試驗(yàn)，這類方法具有簡(jiǎn)單、方便等優(yōu)點(diǎn)， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可反映制劑的釋藥時(shí)滯和釋放度等信息。 b.生物降解型OCDDS體外評(píng)價(jià)
生物降解型OCDDS是用降解偶氮類聚合物或多糖類材料制備，口服后利用結(jié) 腸中的偶氮還原酶和糖苷酶的催化作用降解這些材料，以達(dá)到結(jié)腸釋藥的目的。因 此，在對(duì)這類制劑體外評(píng)價(jià)時(shí)需要有酶的參與，酶的來(lái)源可以是特異加入、結(jié)腸內(nèi) 容物培養(yǎng)以及直接采用結(jié)腸內(nèi)容物溶液。常用的評(píng)價(jià)方法有兩種：在含有酶的介質(zhì) 中孵化；在含酶的介質(zhì)中測(cè)定釋放度[50]。
對(duì)于多糖類材料來(lái)講，在目前所研究的淀粉、葡聚糖以及果膠來(lái)講，常使用對(duì) 應(yīng)的淀粉酶、葡聚糖酶和果膠酶來(lái)模擬結(jié)腸環(huán)境。同樣，在體外評(píng)價(jià)時(shí)可以通過(guò)特 異加入[51]、培養(yǎng)或使用結(jié)腸內(nèi)容物溶液[52]來(lái)得到這些酶。由于嚙齒類動(dòng)物與人的結(jié) 腸菌群類似，主要為雙歧桿菌、類桿菌和乳酸桿菌，所以大鼠盲腸內(nèi)容物經(jīng)常用來(lái) 制備OCDDS的釋放介質(zhì)。一般在釋放實(shí)驗(yàn)前處死大鼠，取其結(jié)腸內(nèi)容物，用pH7.0 左右的PBS稀釋，為模擬無(wú)氧環(huán)境，稀釋過(guò)程中往往需要通入CO2或N2以保持無(wú) 氧狀態(tài)[53]。
Tozaki等[54]制備了 5-氨基水楊酸殼聚糖膠囊。經(jīng)釋放度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含有結(jié)腸內(nèi) 容物的釋放介質(zhì)顯著地增強(qiáng)了藥物的釋放。Brondsted等[55]制備的交聯(lián)葡聚糖膠囊在 0.1mol.L-1，pH5.4的醋酸鹽溶液中24h內(nèi)僅釋放35°%，隨后加入葡聚糖酶，藥物迅
速完全釋放。
綜上所述，要對(duì)一個(gè)OCDDS做全面的體外評(píng)價(jià)，需要根據(jù)制劑結(jié)腸定位的機(jī) 制來(lái)選擇一種或幾種測(cè)定方法。目前報(bào)道的有關(guān)OCDDS體外評(píng)價(jià)方法不盡相同， 表現(xiàn)在釋放裝置、釋放介質(zhì)(pH、體積等)和釋放時(shí)間上都不統(tǒng)一，這樣就使各項(xiàng)結(jié) 果不具可比性，在一定程度上影響了 OCDDS的發(fā)展。傳統(tǒng)的釋放實(shí)驗(yàn)適用于非生 物降解型OCDDS，可以評(píng)價(jià)包衣?tīng)顩r、片芯崩解及釋藥的時(shí)間和水平；而以菌群 觸發(fā)為釋藥機(jī)制的OCDDS，可用含降解酶的釋放介質(zhì)中測(cè)定釋放度或者細(xì)菌孵化 的方法，其缺點(diǎn)在于不能反映腸道pH及內(nèi)容物等情況。目前可行的方法是：根據(jù) 結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的釋藥原理，并參照藥典中結(jié)腸定位腸溶制劑釋放度測(cè)定的方法， 制定OCDDS體外實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。
1.1.3.2釋藥系統(tǒng)的體內(nèi)評(píng)價(jià)方法
體外研究對(duì)于提供有關(guān)劑型釋放特征的重要信息，監(jiān)控藥物產(chǎn)品的穩(wěn)定性及生 產(chǎn)過(guò)程的控制是非常有效的，但是只有通過(guò)觀察藥物體內(nèi)藥效動(dòng)力學(xué)或藥代動(dòng)力學(xué)， 才可以正確評(píng)價(jià)其安全性和有效性。OCDDS的體內(nèi)評(píng)價(jià)特殊性在于：只測(cè)定藥時(shí) 曲線還不夠，因?yàn)閮H靠tmax、Cmax和AUC等參數(shù)不能完全地反映OCDDS的特性， 如藥物在胃腸道滯留時(shí)間、崩解和釋放的部位等信息，這些是評(píng)價(jià)其安全性和有效 性的重要依據(jù)。
其中，藥物濃度監(jiān)測(cè)法的實(shí)驗(yàn)對(duì)象主要是大鼠、豚鼠和犬，所選的動(dòng)物模型應(yīng) 具有與人相似的解剖和生理特征，并且具有與人類相似的腸道菌群環(huán)境，同時(shí)，要 根據(jù)OCDDS釋藥原理來(lái)選擇合適的動(dòng)物模型。在實(shí)驗(yàn)中又分為在體局部藥物濃度 監(jiān)測(cè)法[56]和血藥濃度法間。
但是，胃腸道解剖和生理學(xué)研究表明，人與模型動(dòng)物間存在著一些顯著的差異， 如胃腸道的轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間、pH值、酶活性、菌群的數(shù)量和種類等。隨著Y-閃爍掃描法技 術(shù)(Gamma Scintigraphy)的出現(xiàn)和成熟，這項(xiàng)技術(shù)被廣泛地用于結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的 體內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中。Y-閃爍掃描法是檢測(cè)藥物制劑在胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)行為的一種技術(shù)。該 方法利用放射性元素(如113mIn, 99mTc，171Er)標(biāo)記受試制劑，對(duì)人體無(wú)任何傷害的條 件下，通過(guò)成像儀監(jiān)測(cè)受試制劑在體內(nèi)的情況。Y-閃爍掃描法為藥物的研究和制劑 的開(kāi)發(fā)提供了許多信息[58]，如制劑崩解的部位及崩解后分布的區(qū)域、制劑在胃內(nèi)的 停留時(shí)間、制劑在小腸中的轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間、制劑到達(dá)結(jié)腸的時(shí)間等。Y-閃爍掃描法是目 前最為理想的監(jiān)測(cè)結(jié)腸定位釋藥的方法。
由于受實(shí)驗(yàn)條件的限制，本文在研究過(guò)程中僅對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行了體外藥物釋放 研究。
1.1.4藥物控制釋放的規(guī)律研究
藥物從控釋系統(tǒng)中的釋放機(jī)理及其數(shù)學(xué)模型一直是藥劑學(xué)研究的重點(diǎn)。目前文 獻(xiàn)中報(bào)道的控制釋放體系的數(shù)學(xué)模型大致可以分為兩類[59]:假設(shè)藥物釋放按照零級(jí) 過(guò)程進(jìn)行的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃涂紤]影響藥物釋放的多種物理化學(xué)過(guò)程的機(jī)理模型。
其中，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯ǔ：雎运幬镝尫胖械母鞣N物理化學(xué)過(guò)程，直接描述藥物釋放 的結(jié)果。其不足是不能夠準(zhǔn)確地描述藥物釋放過(guò)程中各個(gè)參數(shù)變化對(duì)于藥物釋放的 影響，而優(yōu)勢(shì)在于可以比較容易的調(diào)整模型使之吻合實(shí)際結(jié)果，因此具有較高的應(yīng) 用價(jià)值。其中比較重要的有Hopfenberg模型和Cooney模型。
相比之下，藥物釋放系統(tǒng)的理論模型通過(guò)描述藥物釋放過(guò)程中各影響因素對(duì)藥 物釋放行為的影響來(lái)揭示釋藥機(jī)理。其中最經(jīng)典的即為Higuchi模型[60]。
1.2多糖作為釋藥載體的應(yīng)用
多糖是存在于自然界的醛糖和(或)酮糖通過(guò)糖苷鍵連接在一起的聚合物。多糖 是一切有生命的有機(jī)體必不可少的成分，它與維持生命的種種生理機(jī)能有著密切的 聯(lián)系。近年來(lái)，植物、海洋生物及菌類等來(lái)源的多糖已作為有生物活性的天然產(chǎn)物 中的一個(gè)重要類型出現(xiàn)，各種多糖所具有的抗腫瘤、免疫、抗凝血、降血糖和抗病 毒活性已相繼被發(fā)現(xiàn)。人們對(duì)多糖的初始研究可追溯到1936年Shear對(duì)多糖抗腫瘤 活性的發(fā)現(xiàn)。
由于多糖是自然界中含量最豐富的多聚物及其特有的性質(zhì)，很早就被應(yīng)用于醫(yī) 藥領(lǐng)域，如：淀粉、糊精等多糖，無(wú)毒、無(wú)副作用，可被淀粉酶降解，是藥物理想 的賦形劑，瓊脂作為微生物培養(yǎng)基也早已廣泛應(yīng)用，又如植物車前(Plantagoovata) 種子中的黏液質(zhì)多糖具有很強(qiáng)的吸水性，在民間用于治療腹水。隨著對(duì)多糖理化性 質(zhì)、結(jié)構(gòu)和藥理作用的深入研究，發(fā)現(xiàn)多糖在醫(yī)藥領(lǐng)域有很多新用途。目前全球有 很多種多糖正在進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)，分別作為腫瘤、糖尿病的治療藥物，或促進(jìn)傷口愈 合的藥物?？偟膩?lái)說(shuō)，多糖在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用可分為兩類：一類是利用多糖的獨(dú)特 理化性質(zhì)，如易形成凝膠、高滲透壓、高粘度和吸水性，來(lái)制備醫(yī)藥材料、藥物緩 釋劑、血漿代用品等；另一類是利用多糖的抗原性、抗腫瘤等生物功能或活性制備 疫苗或新藥。天然多糖作為研制緩、控釋和結(jié)腸定位藥物的輔料有不可比擬的優(yōu)越 性，作為天然化合物不僅價(jià)廉易得，而且其安全性已經(jīng)長(zhǎng)期使用證實(shí)并多數(shù)作為藥 物輔料收載于各國(guó)藥典。通過(guò)改變多糖水凝膠的交聯(lián)度、膨脹度及其它有關(guān)參數(shù)， 可以控制凝膠給藥系統(tǒng)中藥物的釋放，達(dá)到緩釋或控釋的目的。由于其在胃腸道上 部通常不被吸收，可被結(jié)腸菌酶專一性降解，因此在結(jié)腸定位給藥方面具有良好的 應(yīng)用前景和臨床意義，如治療便秘、結(jié)腸炎、大腸癌等腸道疾病及開(kāi)發(fā)多肽蛋白類 口服制劑。本文主要研究多糖在藥物緩、控釋及結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)中的應(yīng)用。
1.2.1多糖在緩、控釋及結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)中釋藥原理
多糖遇到溶劑后會(huì)形成水凝膠(hydrogel)，水凝膠是一些高聚物或共聚物吸收大 量水分子后形成的溶脹交聯(lián)狀態(tài)的半固體，其具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。水凝膠與其它高 分子聚合物的不同之處在于其顯著的溶脹性能。在緩控釋及結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)中， 多糖形成的水凝膠主要有以下幾種作用原理：
1.2.1.1化學(xué)控制系統(tǒng)
這種系統(tǒng)主要有兩種體系：一種是在體內(nèi)生理?xiàng)l件下，水凝膠骨架中某些化學(xué)
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鍵容易被酶解、水解、導(dǎo)致聚合物骨架從表面或整體開(kāi)始溶蝕，藥物隨著骨架的解 體而向外釋放，稱之為可生物降解及生物溶蝕系統(tǒng)。另一種為前藥系統(tǒng)，是將藥物 分子與水凝膠聚合物通過(guò)共價(jià)鍵連接。當(dāng)其進(jìn)入人體內(nèi)并轉(zhuǎn)運(yùn)至某特定部位時(shí)，通 過(guò)水解或酶解作用，使連接藥物分子與聚合物骨架之間的化學(xué)鍵斷裂，釋放出藥物。 該系統(tǒng)可使藥物作用于特定細(xì)胞與組織，專一性強(qiáng)。
1.2.1.2溶劑活化控制系統(tǒng)
這種系統(tǒng)包括滲透控制系統(tǒng)及膨脹控制系統(tǒng)。在滲透控制系統(tǒng)中，外層的半透 膜控制了水的滲透過(guò)程，藥物的釋放速率由水的透膜速率決定。在膨脹控制系統(tǒng)中， 藥物的釋放以擴(kuò)散方式為主，釋藥速率主要由聚合物的交聯(lián)度、聚合物骨架松弛速 率以及水分子擴(kuò)散進(jìn)入骨架的速率決定。
1.2.1.3調(diào)節(jié)釋放控制系統(tǒng)
在該系統(tǒng)中，藥物的釋放主要受外界條件的控制，如溫度、pH、離子強(qiáng)度、磁 場(chǎng)、電場(chǎng)、超聲波等。
1.2.2多糖在緩、控釋及結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的應(yīng)用
多糖類高分子作為制劑輔料應(yīng)用廣泛，其中又以天然多糖類高分子尤為受人關(guān) 注。由于多糖遇水會(huì)形成水凝膠，從而減緩或控制藥物分子從制劑內(nèi)向外釋放，并 且多糖有可被結(jié)腸菌酶降解的特點(diǎn)而成為緩、控釋和結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的載體。大 量的天然多糖已經(jīng)被用于研究用于緩、控釋及結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的研究，如殼聚糖、 果膠、硫酸軟骨素、環(huán)糊精、葡聚糖、瓜爾豆膠、菊粉、槐豆膠、直鏈淀粉等。下 面介紹幾種使用天然多糖作為載體的釋藥系統(tǒng)。
1.2.2.1以瓜爾豆膠為載體的藥物緩、控釋系統(tǒng)
瓜爾豆膠(guar gum)又稱為愈創(chuàng)樹(shù)膠，是從原產(chǎn)印度的一年生豆科植物瓜爾豆種 子種提取的多糖膠質(zhì)。它的主要成分為半乳甘露聚糖，其主鏈?zhǔn)荘-1,4糖苷鍵結(jié)合 吡喃甘露糖，每間隔一個(gè)甘露糖有一個(gè)以a-1,6糖苷鍵相結(jié)合的a-D吡喃半乳糖， 其中半乳糖與甘露糖之比為1:2。瓜爾豆膠在冷水中可發(fā)生水化作用并溶脹、形成 粘稠的膠狀分散體或溶膠。這種特性阻礙了藥物的擴(kuò)散釋出，從而大大延緩了藥物 的釋放。瓜爾豆膠屬于大分子物質(zhì)，其在胃、小腸不能被降解吸收。但結(jié)腸存在的 菌群能夠產(chǎn)生的獨(dú)特酶系可以降解瓜爾豆膠，從而釋放藥物，因?yàn)楣蠣柖鼓z可以應(yīng) 用于結(jié)腸定位釋藥體系[61]。
Gliko-Kabir[62]等人將瓜爾豆膠用不同量的戊二醛進(jìn)行交聯(lián)，得到不同交聯(lián)度的
水凝膠，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，交聯(lián)的瓜爾豆膠可作為脂溶性藥物的載體，將藥物定位傳 輸至結(jié)腸釋放。此外，用三偏磷酸三鈉交聯(lián)的瓜爾豆膠也具有低膨脹的特性[63]。大 鼠體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)表明，交聯(lián)后的瓜爾豆膠能夠被動(dòng)物體內(nèi)結(jié)腸的酶所降解，顯示出具 有結(jié)腸定位釋藥的特性。
1.2.2.2以葡聚糖為載體的藥物緩、控釋系統(tǒng)
葡聚糖(dextran)是由葡萄糖經(jīng)1,6-a-D批喃葡萄糖苷連接而成的大分子聚合物， 葡聚糖結(jié)構(gòu)中的糖苷鍵可被葡聚糖酶(霉菌、細(xì)菌以及哺乳動(dòng)物的細(xì)胞均可產(chǎn)生)所 水解[64,65,66]。
Kim[67]等人研制了具有可生物降解特性的葡聚糖水凝膠納米粒，這種納米粒的 粒徑范圍在20-50nm之間，將其載以脂溶性藥物氯硝安定，分別在含有及不含有葡 聚糖酶的PBS液中進(jìn)行體外釋藥試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明，該水凝膠納米粒具有定位釋藥的 特性，可作為口服結(jié)腸定位給藥的載體。
1.2.2.3以果膠為載體的藥物緩、控釋系統(tǒng)
果膠(pectin)是一種存在于植物細(xì)胞壁中的多糖，由D-半乳糖醛酸及L-鼠李糖 組成，其平均分子量的范圍大約在5000-18000之間。研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸內(nèi)的菌群可產(chǎn) 生果膠酶，因此這一大分子物質(zhì)可在結(jié)腸被特異性的降解[68,69,70]。
果膠在胃及小腸的生理環(huán)境下可保持結(jié)構(gòu)的完整性，由于其可溶于水，當(dāng)以果 膠為載體的藥物傳遞系統(tǒng)口服后，該給藥系統(tǒng)中的藥物在胃腸道上部不能被果膠有 效的保護(hù)而過(guò)早釋放。為了提高果膠的疏水性，Rubinstein等[71]將果膠與鈣鹽制成 難溶性的果膠鈣(CaP)，將其與吲哚美辛混合壓片制成水凝膠骨架片，該片劑在pH7 的緩沖液中24h的釋放量<10°%，當(dāng)加入結(jié)腸內(nèi)容物后，24h的釋放量不超過(guò)60°/〇。 實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，果膠鈣中的Ca2+含量與其疏水性密切相關(guān)，Ca2+濃度增加則CaP的疏 水性亦增強(qiáng)。另外，可降解果膠的酶的活性與Ca2+有關(guān)，Ca2+含量增大，則果膠鈣 容易被酶降解。
1.2.2.4以殼聚糖為載體的藥物緩控釋系統(tǒng)
甲殼素是僅次于纖維素的自然界存在的第二大類多糖，主要存在于蟹、蝦的甲 殼中，殼聚糖(chitosan)是其最重要的衍生物，是一類由2-氨基-2-脫氧-葡萄糖通過(guò) P-1,4糖苷鍵連結(jié)而成的帶正電荷的直鏈多糖，可通過(guò)堿性水解脫去甲殼素的乙?；?而制得。
殼聚糖只溶于酸性溶液，不溶于水，因此限制了其應(yīng)用范圍。通過(guò)引入多功能 基團(tuán)，進(jìn)行化學(xué)修飾改善殼聚糖的溶解性，可拓寬其應(yīng)用范圍[72,73]。Aiedeh等[74] 合成的琥珀酸-殼聚糖及鄰苯二甲酸-殼聚糖均可抵抗胃酸的作用，在小腸的pH環(huán)境
緩慢水化，形成水凝膠，調(diào)節(jié)殼聚糖的氨基取代度即可控制其水化程度，達(dá)到口服 結(jié)腸定位釋放的目的。
1.2.2.5以海藻酸鹽為載體的藥物緩控釋系統(tǒng)
藻酸鹽(alginates)是從海藻中提取的一種天然多糖，它是由P-D-甘露糖醛酸和 a-L-古洛糖醛酸連接而成的多糖，將藻酸鹽部分水解可得到三種類型的結(jié)構(gòu)區(qū)段， 其一是完全由P-D-甘露糖醛酸按p-l,4鍵結(jié)合的M-M型，其二是完全由a-L-古洛糖 醛酸按a-1,4鍵結(jié)合的G-G型，其三是由P-D-甘露糖醛酸和a-L-古洛糖醛酸混合交 替結(jié)合的M-G型。
Lin等[75]制備了包含5-氨基水楊酸的海藻酸鈣顆粒，并分別以非pH依賴型聚 合物及丙烯酸樹(shù)脂進(jìn)行包衣?？诜@種給藥體系可避免藥物提前釋放，使藥物能夠 在結(jié)腸中持續(xù)釋放。此外，厘出^&等[76]研制了可在胃內(nèi)漂浮的藻酸鹽凝膠顆粒，這 種顆粒不僅可以持續(xù)釋藥，而且具有胃部定位給藥作用，可靶向于胃粘膜給藥。
此外，硫酸軟骨素(chondroitin sulphate) [77]、菊粉(inulin)[78,79]等多糖也被應(yīng)用于 緩、控釋及定位給藥系統(tǒng)的研究中，并取得了較好的效果。
目前對(duì)于天然多糖的研究工作主要集中在瓜爾豆膠、果膠、殼聚糖及其衍生物 上，而對(duì)其它類型研究相對(duì)較少，為此，對(duì)新型多糖類藥物輔料的開(kāi)發(fā)具有十分重 要的意義。
1.3魔芋葡甘聚糖(KGM)
魔芋葡甘聚糖(Konjac glucomannan,簡(jiǎn)稱KGM)，是天南星科中魔芋
塊莖所富含的儲(chǔ)備性多糖。魔芋是一種常見(jiàn)的天然產(chǎn)物，國(guó) 內(nèi)外對(duì)它的研究歷史非常悠久。我國(guó)是魔芋原產(chǎn)地之一，廣大地區(qū)均有栽培。產(chǎn)量 以長(zhǎng)江流域?yàn)槎唷Ｑ芯堪l(fā)現(xiàn)，魔芋是一種能大量合成葡甘聚糖的植物，其含量占干 基的50%左右。作為一種可再生天然資源，魔芋葡甘聚糖來(lái)源充足，具有多種獨(dú)特 的理化性質(zhì)，在食品、醫(yī)藥、化工、紡織、石油鉆探等工業(yè)中均有很好的應(yīng)用價(jià)值 [80]。1986年農(nóng)業(yè)部把魔芋認(rèn)定為我國(guó)重要的特種經(jīng)濟(jì)作物之一[81]。1994年，美國(guó) 和歐洲相繼立法批準(zhǔn)KGM為健康食品及食品添加劑[82]。
魔芋葡甘聚糖是在日本被發(fā)現(xiàn)的。Roibu等人用3%的硫酸水解魔芋粉，在水解 液中檢測(cè)出大量的甘露糖。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)魔芋的研究尚停留在初級(jí)水平，僅僅在用 作食品初級(jí)原料和包裝膜方面有少量報(bào)道，附加利用值極低，應(yīng)用潛力亟待進(jìn)一步 開(kāi)發(fā)，這對(duì)充分利用我國(guó)豐富的魔芋資源、帶動(dòng)魔芋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意 義。
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1.3.1魔芋葡甘聚糖的結(jié)構(gòu)與性能
1.3.1.1魔芋葡甘聚糖的結(jié)構(gòu) 1. KGM的一級(jí)結(jié)構(gòu)
魔芋葡甘聚糖是一種親水性高分子化合物，一般來(lái)講，其粘均分子量約為 70-80X104，光散射法測(cè)得KGM的重均分子量為8x105-2.62x106[83]。KGM的GC、 HPLC、1HNMR、GC、MS、FT-IR、RS和高碘酸氧化、Smkh降解等近程結(jié)構(gòu)的分
析?？梢酝贫в笃细示厶鞘怯蒔-D-葡萄糖(Glc)和P-D-甘露糖(Man)以P-1,4糖苷鍵
連接起來(lái)的大分子雜多糖，二者的比例約為1:1.6,據(jù)液相色譜測(cè)定結(jié)果，糖殘基每 19個(gè)就有一個(gè)乙酰基以酯的形式與主鏈相結(jié)合，其化學(xué)結(jié)構(gòu)為[84,85,86]：
圖1-3魔芋葡甘聚糖化學(xué)結(jié)構(gòu)圖 Figure1-3 The structure of Konjac glucomannan 為了直觀起見(jiàn)，若以38個(gè)糖殘基作為一個(gè)重復(fù)單元，則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為[87,88]：
-(G -M-M-M-M -G -M -G -M-M -G -M -G -M -G -M-M -G -M -G -M -M -G -M -G -G -M -M -M-M- G - G -M- IvD -
II"
I
Ac
Ac
G=葡萄糖殘基；M=甘露糖殘基；Ac=乙酰基,CH3CO -; X=聚合度 圖1-4魔芋葡甘聚糖的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 Figure1-4 The diagram of KGM
由上述兩種結(jié)構(gòu)表達(dá)方式可以看出，主鏈以P-1,4糖苷鍵相連，在某些糖殘基 C-3位上存在由1,3糖苷鍵組成的支鏈。乙?；c糖殘基的第六個(gè)碳原子上的伯醇基 反應(yīng)生成酯，這可以從魔芋葡甘聚糖的紅外吸收光譜中出現(xiàn)波數(shù)為1726cm-1的吸收 帶得到證實(shí)[89]。同時(shí)在3100?3600cm-1出現(xiàn)了多糖結(jié)構(gòu)中5O—H吸收峰，890cm-1峰
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表示糖結(jié)構(gòu)中的P-構(gòu)型，1740cm-1和1240 cm-1處分別為VC=〇和5C—〇，證明了魔芋 葡甘聚糖中的結(jié)構(gòu)，而且說(shuō)明確實(shí)存在乙?；鵞90]，這也是它最特殊的官能團(tuán)，正因 如此，魔芋葡甘聚糖才具有十分獨(dú)特的性能。
2.KGM的二級(jí)結(jié)構(gòu)
KGM 的 Mark-Houwink 方程為[n]=5.96xl0-2Mwa73〇KGM 的 a=0.73。表明 KGM
分子在水溶液中的形態(tài)為半柔順性高分子鏈。KGM分子鏈呈現(xiàn)出伸展的鏈狀結(jié)構(gòu)， 單鏈長(zhǎng)度950-1100nm，平均分子鏈長(zhǎng)約1020nm,高度約0.7-1.0nm[91]。KGM分子 鏈為伸展的有一定剛性的半柔順直鏈分子。支化度極低分子鏈參數(shù)ML=982.82nm-1， Lp=27.93, d=0.74, h=0.26, L=1054.11nm； ((R2)0/M)=3.69xl0-16(cm2mol/g)、G=3.18、 C^=23.91、g=0.0195[92]。
KGM重均摩爾質(zhì)量、分布寬度指數(shù)、多分散系數(shù)分別為1.03xl06、2.1xl05、1.04; 鏈徑、鏈長(zhǎng)、支化度分別為0.74、1054nm和0.02。李斌等[93]使用原子力顯微鏡和 透射電鏡初步觀察了分子鏈形態(tài)。
KGM的分子鏈在X射線衍射圖上顯示出伸展的二折螺旋形結(jié)構(gòu)；螺旋的形成 主要靠分子間的0.3-0.5'的氫鍵作用以及0-6上的旋轉(zhuǎn)作用。X射線衍射表明，KGM 粒子顯示近似無(wú)定形結(jié)構(gòu)，退火的纖維形式的KGM在X射線衍射圖上顯示出伸展 的二折螺旋形結(jié)構(gòu)；魔芋葡甘聚糖三乙酸酯的纖維衍射型式呈伸展的三折螺旋形結(jié) 構(gòu)，利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行構(gòu)象分析表明，其有利的手性為左旋[94]。
3.KGM的高級(jí)結(jié)構(gòu)
KGM的三維立體結(jié)構(gòu)呈鏈?zhǔn)鵂罘植?。糖鏈的高度大都為lnm左右，有少量的 高點(diǎn)約在1.5nm左右，均呈無(wú)規(guī)則分布，不存在高度有序的結(jié)構(gòu)。在晶態(tài)結(jié)構(gòu)研究 中，報(bào)道的放射狀膠束可能與這種鏈?zhǔn)鵂罘植加嘘P(guān)。KGM的X射線衍射圖顯示， KGM主要呈現(xiàn)無(wú)定形結(jié)構(gòu)，僅有少數(shù)結(jié)晶，結(jié)晶度為l6.1%，微晶尺寸0.235nm, 其晶體熔融溫度、玻璃化溫度為134°C、46.3°C[84]。對(duì)KGM纖維薄膜進(jìn)行測(cè)定，微 晶尺寸0.209-1.160nm，結(jié)晶度達(dá)78.2%。其微晶尺寸和結(jié)晶度明顯增加，表明在定 向拉伸過(guò)程中，新的微晶區(qū)生成且使定向拉伸有利于KGM分子鏈定向排列。天然 的KGM是由放射狀排列的膠束組成的，其晶體結(jié)構(gòu)有a型(非晶型)和P型(結(jié)晶型) 兩種[83]，X射線衍射顯示，KGM系斜方晶系，三軸的長(zhǎng)度a=0.901，b=1.673nm、 c(纖維軸)=1.040nm[95]。KGM聚集態(tài)不含高度有序的結(jié)構(gòu)，為分子鏈形成的松散的 聚集體，非對(duì)稱性立體結(jié)構(gòu)在65-75C處有一突變，取向結(jié)構(gòu)呈放射狀膠束。
1.3.1.2魔芋葡甘聚糖的物理化學(xué)性質(zhì)
1.流變性
魔芋葡甘聚糖易溶于水，不溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等有機(jī)溶劑。在天然 膠質(zhì)中，魔芋葡甘聚糖的水溶液具有較高的粘度。粘度是決定大分子流變學(xué)性能的
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主要參數(shù)，而粘度的大小主要取決于大分子的分子量和分子形態(tài)，所以魔芋葡甘聚 糖的分子量或粘度是其品質(zhì)評(píng)定的重要指標(biāo)。它可以形成柔軟的螺條，在螺條上帶 有十分精致的、維持其構(gòu)象的修飾基團(tuán)一乙?；?，使之形成具有空隙的雙螺旋結(jié)構(gòu)， 這些糖鏈?zhǔn)怯坞x的、可移動(dòng)的，能保持大量水分，使KGM在冷水中溶解性好，溶 脹倍數(shù)大[96]。魔芋葡甘聚糖吸水性強(qiáng)，可吸水膨脹80-100倍。溶于水后，形成粘稠 溶膠，具備非牛頓流體的特征，屬于假塑性流體，即有剪切變稀的性質(zhì)[97]。
G= k Dn
〇為剪切應(yīng)力，k為稠度系數(shù)，n為流動(dòng)指數(shù)，D為剪切速率。
KGM的水溶液的表觀粘度隨剪切速率的增加而降低。羅學(xué)剛[98]對(duì)魔芋葡甘聚 糖溶膠流變特性的研究表明：魔芋葡甘聚糖溶膠粘度對(duì)數(shù)(logn)與濃度正相關(guān)，表現(xiàn) 出非牛頓流體的特征。而且在濃度<0.5%、0.5%-1%、1%-2%、濃度>2%時(shí)，分別出 現(xiàn)稀溶液、中間過(guò)渡溶液、濃溶液、凍膠(含部分切變稀化過(guò)渡范圍)特征。當(dāng)其濃 度達(dá)2%時(shí)，切力變稀現(xiàn)象特別明顯，一旦停止攪拌，很快形成“膠凍”或“凝膠狀膠 凍”，恢復(fù)攪拌，過(guò)程逆轉(zhuǎn)，水溶膠的穩(wěn)定性較差[99]?？杀硎緸椋?/div>
靜止
流動(dòng)性魔芋膠溶液(2%)_^魔芋凝膠(2%)
攪拌
據(jù)實(shí)驗(yàn)，溫度對(duì)凝膠的形成及特性有明顯的影響，隨溫度上升，凝膠粘度值下 降，低溫條件下(8-10°C)的粘度值幾乎為高溫下(80-85°C)的2倍[100]。魔芋葡甘聚糖 不能耐80°C以上的高溫，溫度過(guò)高則會(huì)發(fā)生褐變。對(duì)其液晶、流變學(xué)特性和溫度特 性研究表明[101]，KGM在水溶液濃度達(dá)到7%(w/w)時(shí)形成液晶相，并且當(dāng)濃度達(dá)到 10%以上時(shí)完全各向異性。
Kohyama[102]等觀察了 pH對(duì)魔芋葡甘聚糖粘度等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，在 pH=3以下和在pH=11.5以上粘度迅速上升，在pH=3-9之間粘度較穩(wěn)定。這種pH 值范圍對(duì)應(yīng)用研究來(lái)說(shuō)應(yīng)該是非常有利的。
2.增稠性
魔芋葡甘聚糖的分子量大、水合能力強(qiáng)和不帶電荷等特性決定了它優(yōu)良的增稠 性質(zhì)。1%的魔芋精粉的粘度達(dá)到了數(shù)十帕斯卡•秒，高的達(dá)到200帕斯卡•秒。與黃 原膠、瓜爾豆膠、刺槐豆膠等增稠劑相比，它屬于非離子型，故受體系中鹽的影響 很小[103]。魔芋葡甘聚糖與黃原膠等增稠劑具有協(xié)同作用。若在1%的黃原膠溶液中 加入0.02-0.03%的魔芋精粉，粘度可增加2-3倍[104]。陳運(yùn)中[105]考察了魔芋葡甘聚 糖與黃原膠、瓜爾豆膠、明膠、海藻酸鈉的協(xié)同增效作用。王銘和等[106]進(jìn)行了卡拉 膠-魔芋粉的協(xié)同作用研究，結(jié)果表明：魔芋粉和K-卡拉膠有很強(qiáng)的協(xié)同增效作用， 能顯著增強(qiáng)卡拉膠的凝膠強(qiáng)度和彈性，減少卡拉膠的泌水性，其作用效果比槐豆膠
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還強(qiáng)。另外，還有關(guān)于魔芋葡甘聚糖與淀粉[107]、大豆蛋白離析物[108]的協(xié)同增稠作 用的報(bào)道。
3.膠凝性
魔芋葡甘聚糖除具有一般聚糖的水解、酯化[109，110，111]、醚化等化學(xué)反應(yīng)以外， 最特殊的反應(yīng)為脫乙?；磻?yīng)[112]，并由此而表現(xiàn)出獨(dú)特的膠凝性。
糖殘基上的乙?；谠砘瘎┤纾篕OH、NaOH、K2C〇3、Na3P〇4或Na2C〇3的作 用下會(huì)皂化而脫去，在這過(guò)程中同時(shí)還會(huì)發(fā)生膠凝反應(yīng)[113]，形成的凝膠在水中不能 再溶解，彈性隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而降低。凝膠機(jī)理為[114]:在堿性 加熱條件下，魔芋葡甘聚糖鏈上由乙酰與糖殘基上羥基形成的酯鍵發(fā)生水解，即脫 去乙?；?，這樣，葡甘聚糖變?yōu)槁銧?，分子間則形成氫鍵而產(chǎn)生部分結(jié)構(gòu)結(jié)晶作用， 以這種結(jié)晶為節(jié)點(diǎn)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體。根據(jù)資料，魔芋膠凝化形成凝膠的誘導(dǎo)反應(yīng)活 化能為11.6Kcal'm〇r1，與魔芋葡甘聚糖脫乙?；磻?yīng)活化能11.8 Kcabmol-1近似。 因此，魔芋膠凝化形成凝膠的誘導(dǎo)反應(yīng)為脫乙酰化反應(yīng)，魔芋凝膠中大分子鏈節(jié)間 的網(wǎng)狀交聯(lián)與分子間和分子間的氫鍵有關(guān)，誘導(dǎo)時(shí)間的長(zhǎng)短與膠凝劑的[OH-]及膠凝 劑的種類有關(guān)。誘導(dǎo)反應(yīng)的速度可用下式表示：
v=K[OH-]n
式中：
v=誘導(dǎo)反應(yīng)速度(min-1),
[OH-]=膠凝劑在水中因電離或水解而生成的OH—的濃度， K，n=常數(shù)
對(duì)常用的堿而言，K值約為1.00, n的大小在0.35左右，可見(jiàn)OH-的濃度越大， 誘導(dǎo)反應(yīng)速度就越高，這與實(shí)際情況是一致的。
在一定條件下，魔芋葡甘聚糖可以形成熱可逆(熱不穩(wěn)定)凝膠和熱不可逆(熱穩(wěn) 定)凝膠。如與黃原膠[115]、卡拉膠[116]協(xié)同作用時(shí)可形成熱不穩(wěn)定凝膠，傳統(tǒng)的魔芋 豆腐食品就是一種熱穩(wěn)定凝膠，其原因在于前者凝膠形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定； 后者在于葡甘聚糖分子鏈上的乙?；鶊F(tuán)阻止葡甘聚糖長(zhǎng)鏈相互靠近，僅在弱堿的作 用下才能形成凝膠，并且對(duì)熱穩(wěn)定。
4.成膜性
當(dāng)魔芋葡甘聚糖脫水后在一定條件下可以形成粘有力的膜[117]。該膜在冷熱水及 酸堿中均穩(wěn)定，甚至煮幾小時(shí)也不溶。添加保濕劑(如甘油)可以改變膜的機(jī)械性能， 隨著甘油添加量的增大，膜的強(qiáng)度降低，透性增加。還可以用魔芋溶膠制成透明或 不透明的膜。膜的透水性受添加親水或疏水物質(zhì)的影響，隨添加親水性物質(zhì)而增加， 隨添加疏水性物質(zhì)而下降。
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1.3.2魔芋葡甘聚糖的改性研究
1.3.2.1物理共混
有關(guān)魔芋葡甘聚糖物理共混的研究主要分為兩類，一是魔芋葡甘聚糖和其它天 然植物膠共混，以增稠或提高膠凝強(qiáng)度為目的；二是將魔芋葡甘聚糖和合成高分子 共混，以獲得功能性材料，這是近幾年才開(kāi)始的研究方向。
關(guān)于魔芋葡甘聚糖與其它物質(zhì)共混以改變其物理性質(zhì)的研究進(jìn)行了很多。魔芋 精粉與卡拉膠具有較強(qiáng)的相互作用，將兩者在一定濃度下配制的水溶膠加熱、冷卻 后形成熱可逆的彈性凝膠。魔芋精粉與卡拉膠的增效作用遠(yuǎn)大于刺槐豆膠與卡拉膠 的增效作用，因此，可用部分或全部魔芋精粉代替刺槐豆膠。研究表明:魔芋精粉與 卡拉膠為2:3的質(zhì)量比時(shí)凝膠強(qiáng)度最大，通過(guò)調(diào)節(jié)魔芋精粉和卡拉膠的用量，可以 配制成與刺槐豆膠與卡拉膠同樣性能的復(fù)配型膠凝劑，且其用量較低[118]。張東華和 汪慶平[119]以魔芋葡甘聚糖為原料，分別加入卡拉膠、卡拉膠和黃原膠、黃原膠等高 分子多糖進(jìn)行復(fù)配，利用紅外光譜法表征了魔芋葡甘聚糖及其復(fù)配產(chǎn)物的膜結(jié)構(gòu)。
蛋白質(zhì)和魔芋葡甘聚糖可以形成可溶或不可溶性絡(luò)合物，即導(dǎo)致大分子組合產(chǎn) 生相容和不相容現(xiàn)象[120]。利用蛋白質(zhì)與多糖間的相互作用，可制成大豆蛋白和魔芋 葡甘聚糖的新型凝膠，這是由于蛋白質(zhì)變性后伸展的結(jié)果，使更多的疏水基團(tuán)暴露， 增加了蛋白質(zhì)和多糖的相互作用位點(diǎn)所致，其工藝流程如下：大豆分離蛋白(SPI)— 溶于水一調(diào)節(jié)pH至堿性一加魔芋精粉一攪拌30min—溶脹12h—80°C保溫1h—冷 卻至室溫一蛋白魔芋糕凝膠產(chǎn)品。將魔芋葡甘聚糖添加至明膠中，目的在于制備可 降解的高強(qiáng)度透明薄膜，隨著魔芋葡甘聚糖用量的增加，共混膜的結(jié)晶性有所增強(qiáng)， 熱特性、保水性及機(jī)械特性明顯提高，結(jié)果表明:魔芋葡甘聚糖對(duì)共混膜機(jī)械性能的 影響極其顯著[121]。
魔芋精粉能與許多淀粉相互作用[122]，以魔芋精粉和淀粉配制的復(fù)合溶膠其粘度 比單一溶膠要大得多，而且這種復(fù)合溶膠在煮沸和冷卻時(shí)都具有較大的粘性。如 4.5%變性蠟質(zhì)玉米淀粉+0.5%魔芋精粉溶膠的粘度與5%變性蠟質(zhì)玉米淀粉溶膠比 較，25C時(shí)，前者的粘度是后者的8倍，100C時(shí)前者的粘度為后者的6倍。魔芋精 粉也可與許多淀粉(如玉米淀粉、木薯淀粉等)相互作用，形成比魔芋凝膠強(qiáng)度更高 的凝膠。研究表明[123]，魔芋精粉與淀粉形成的復(fù)合凝膠同單一的魔芋精粉凝膠相似， 在沸水和酸堿中穩(wěn)定，且隨著加熱溫度的升高，凝膠強(qiáng)度增大。
近年來(lái)，對(duì)魔芋葡甘聚糖和合成高分子材料的共混研究較多，Gao S和Zhang ^124]報(bào)道了蓖麻油基PU和硝基魔芋葡甘聚糖的共混反應(yīng)，首先制備了水不溶性的 硝基魔芋葡甘聚糖，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在極強(qiáng)的氫鍵相互作用，并由光譜及電鏡分析 的結(jié)果進(jìn)一步得到了證實(shí)，從而可認(rèn)為共混產(chǎn)物具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Xiao CB等
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[125]探討了魔芋葡甘聚糖和聚乙烯醇的共混條件，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)少量聚 乙烯醇的存在可以提高共混產(chǎn)物的某些特征，電鏡分析表明兩者之間容易發(fā)生相分 離現(xiàn)象，因此分子間的相互作用較弱，但在分界區(qū)可能存在一定程度的相互作用。 隨后，Xiao C B等[126]又報(bào)道了 PU和脫乙酰魔芋葡甘聚糖共混產(chǎn)物和再生纖維素膜 之間的相互作用，該膜具有極強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度、抗水性能和突出的光學(xué)透明性。透射 電鏡、示差量熱掃描、紫外光譜等均表明再生纖維素膜和共混產(chǎn)物之間存在強(qiáng)烈的 相互作用(包括共價(jià)鍵和氫鍵的相互作用)。魔芋葡甘聚糖和PVP的共混，當(dāng)PVP的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到10%以上，共混膜出現(xiàn)了明顯的結(jié)晶區(qū)，其熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)大于魔芋葡甘 聚糖，膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率也均有顯著提高。
1.3.2.2化學(xué)改性
根據(jù)生產(chǎn)的需要，在KGM的分子鏈上引入或脫掉一些基團(tuán)，使KGM的分子 結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，開(kāi)發(fā)出多種具有特殊加工性能的KGM的衍生物，即為化學(xué)改性。
由KGM的結(jié)構(gòu)可知，KGM的分子鏈中含有乙?；鶊F(tuán)和大量的羥基，可方便地對(duì)其 進(jìn)行脫乙?；蝓セ⒔又Φ然瘜W(xué)改性處理。
KGM在溫和的堿性條件下，能脫掉乙?；鶊F(tuán)，脫乙?；蟮钠细示厶怯欣?分子間羥基的氫鍵相互交聯(lián)及成膜性能的改變。林曉艷等[127]對(duì)KGM去乙?；男?的條件及改性產(chǎn)物的成膜特性進(jìn)行了研究：魔芋精粉濃度1%, Ca(OH)2調(diào)節(jié)pH為 10時(shí)，制膜效果較好，耐折度及抗張強(qiáng)度均有很大程度提高。當(dāng)環(huán)境的pH值超過(guò) 12時(shí)，去乙?；娜苣z中會(huì)出現(xiàn)絮狀物，即發(fā)生了溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)變。
魔芋葡甘聚糖分子中存在多個(gè)可反應(yīng)的羥基，可與多種交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。 KGM與具有兩個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)的化學(xué)試劑起反應(yīng)，使KGM分子羥基間聯(lián)結(jié)在一 起，所得的衍生物稱為交聯(lián)KGM。KGM交聯(lián)的形式有?；宦?lián)、酯化交聯(lián)和醚化 交聯(lián)等，化學(xué)反應(yīng)式如下：
交聯(lián)劑X
KGM-OH+HO-KGM KGM-O-X-O-KGM
目前在工業(yè)上應(yīng)用于多糖的交聯(lián)劑不多，主要有三偏磷酸鈉、六偏磷酸鈉、三 氯氧磷以及雙官能團(tuán)的醛類物質(zhì)[128]。張升暉等[129]對(duì)以三氯氧磷為交聯(lián)劑對(duì)魔芋精 粉的交聯(lián)化學(xué)改性進(jìn)行了研究，產(chǎn)物的成膜性能、抗菌性能、耐水性能、抗剪切性 能有顯著提高，其原理是經(jīng)交聯(lián)的KGM，加強(qiáng)了分子間的氫鍵，使KGM分子更緊 密地結(jié)合在一起。
將魔芋葡甘聚糖與酸或酸酐等在一定的條件下反應(yīng)，即可生成相應(yīng)的酯化產(chǎn)物。 有關(guān)魔芋葡甘聚糖的酯化改性研究我國(guó)進(jìn)行的比較早，也比較多，較為成熟的是乙 ?；疜GM[130]、馬來(lái)酸酐酯化KGM和磷酸酯化KGM[131]。
氧化魔芋葡甘聚糖(OKGM)與KGM相比，顏色潔白，糊液粘度低且穩(wěn)定性、
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透明性和成膜性好，原理為KGM經(jīng)氧化作用而引起解聚，結(jié)果產(chǎn)生低粘度分散體 并引進(jìn)碳基和羧基，使其糊液粘度穩(wěn)定性增加，可廣泛應(yīng)用于涂料、印染糊料、造 紙工業(yè)等。采用不同的氧化工藝、氧化劑可制得性能不同的OKGM，常采用的氧化 劑有雙氧水、過(guò)醋酸、次氯酸鈉、高錳酸鉀等。李斌[132]等對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究.
KGM分子鏈上含有大量的羧基，其伯羥基、仲羥基等處皆可以成為接枝點(diǎn)， 可方便地與丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等單體進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)， 形成接枝共聚魔芋葡甘聚糖。不同的接枝單體、接枝率、接枝頻率，可以制得各種 具有獨(dú)特性能的產(chǎn)品，可分為吸水性接枝共聚物、熱塑性高分子接枝共聚物等[133]。
此外，魔芋葡甘聚糖的化學(xué)改性還有羧甲基化作用、羥烷基化作用、共混化學(xué) 改性等，這方面的研究較多，改性產(chǎn)品亦皆有廣泛應(yīng)用。
1.3.2.3魔芋葡甘聚糖的生物改性
魔芋葡甘聚糖的生物改性技術(shù)主要是酶法改性，通過(guò)相應(yīng)的多糖酶作用，使 KGM的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)的改變，使長(zhǎng)的KGM分子鏈水解為短的KGM分子鏈， 即使KGM多糖部分地轉(zhuǎn)為低聚糖或寡糖。國(guó)內(nèi)對(duì)KGM酶解的工藝及機(jī)理研究得 較少，KGM的酶解過(guò)程中，底物濃度不同、酶用量不同，反應(yīng)條件不同，則所得 的水解產(chǎn)物也不同。本課題組對(duì)KGM的pH觸發(fā)酶解進(jìn)行了研究[134]。祁黎等[135] 也對(duì)酶催化KGM進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)條件的探索。
1.3.3魔芋葡甘聚糖及其改性產(chǎn)物的應(yīng)用
由于魔芋葡甘聚糖是天然多糖，產(chǎn)量大，且含有乙?；⒘u基等官能團(tuán)，易修 飾改性，形成各種各樣的衍生物，可廣泛地應(yīng)用于造紙、農(nóng)業(yè)、纖維織物、環(huán)境污 水處理、生化、化妝品、石油等領(lǐng)域。中國(guó)作為最大的魔芋生產(chǎn)國(guó)，開(kāi)辟魔芋精粉 的應(yīng)用途徑，將會(huì)推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
1.3.3.1 KGM在食品工業(yè)中的應(yīng)用
魔芋葡甘聚糖(KGM)無(wú)毒副作用，它是目前食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用的食品原料及 食品添加劑，不但具有可食性，而且還是預(yù)防心腦血管疾病、糖尿病等，具有通便、 減肥、降血糖、降血脂等功效的保健食品[136]； KGM也應(yīng)用于果凍、軟糖等食品的 制備[137]。普通的水溶性KGM膜具有光潔、透明、無(wú)色無(wú)味、見(jiàn)水速溶等特點(diǎn)，可 用于食品的內(nèi)包裝[138]。而經(jīng)過(guò)改性的KGM膜，可以達(dá)到耐水、耐高溫、熱水溶并 且可食的要求[139，140]，可以應(yīng)用于各種食品的包裝及添加劑載體。
KGM可制成的可全降解地膜，其抗拉強(qiáng)度、韌性、透明度等特性都能與同樣 厚度的塑料薄膜相比。不同的是全降解地膜不溶于水，保溫、保濕性優(yōu)于塑料薄膜，
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以KGM為主要原料研制的薄膜在機(jī)械強(qiáng)度、透明度、透明度和柔韌度諸方面均與 聚乙烯薄膜農(nóng)膜相當(dāng)。KGM被用于水果蔬菜的保鮮等[141，142]，采取不同的化學(xué)改性， 酶學(xué)方法和成膜方法，得到了效果較好的保鮮膜材料。
1.3.3.2 KGM作為生物材料的應(yīng)用
1.魔芋葡甘聚糖用作親和層析載體
目前，Sepharose4B是使用最廣泛且效果優(yōu)良的親和層析載體，但因其價(jià)格昂 貴使用受到一些限制，故不少研究者試圖開(kāi)發(fā)出新的親和層析載體材料。由于魔芋 葡甘聚糖具有機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)惰性、理化性質(zhì)穩(wěn)定等親和層析載體的基本屬性， 表1-3就是這方面的嘗試。雖然這方面的研究才剛剛起步，但優(yōu)越性已初見(jiàn)端倪。
表1-3魔芋葡甘聚糖用作親和層析載體的研究
Table 1-3 Study on konjac glucomannan as affinity chromatography carrier
制備方法純化物質(zhì)特征
魔芋膠活化偶聯(lián)制成Cu2+金屬螯 合親和膠[143]豬血SOD與傳統(tǒng)的Sepharose 4B相比吸附量、純化倍
數(shù)、純化SOD的比活力均大大增加，多次使 用后對(duì)吸附量、去Cu量及SOD回收率無(wú)影 響，只是洗脫曲線略有變寬
活化、偶聯(lián)接上染料Cibacron人血清分離結(jié)果、電泳行為、單體含量及二聚體含
Blue F3GA[144]白蛋白量均符合標(biāo)準(zhǔn)
魔芋膠經(jīng)含硼氫化鈉的NaOH處 理后，用Cu2+螯合活化[145]豬血 SOD電泳均一，比活、純化倍數(shù)高、但抗堿性比
Sephadex G-200 稍差
就魔芋經(jīng)Cu2+螯合純化豬血SOD而言，主要是利用金屬離子螯合作用吸附金 屬離子酶(SOD)，這就為今后吸附非金屬離子酶的研究提供了新方向。另外還有 Wakita M[146]、Tomoda T[147]用魔芋葡甘聚糖作為親和層析載體分別分離凝血因子W 和胰蛋白酶的報(bào)道。
2.魔芋葡甘聚糖用作固定化載體
目前，魔芋葡甘聚糖作為生物材料的另外一個(gè)用途就是作為固定化載體，但研 究還不多，表1-4就是幾種有益的探索。
另外，Perols C等[148]人利用魔芋葡甘聚糖冷熔水凝膠制備干酪產(chǎn)品，在凝結(jié) 過(guò)程中形成小珠，并包裹蛋白水解酶來(lái)增加蛋白質(zhì)水解，然后隨著小珠液化而熟化 釋放出酶。結(jié)果表明，B500蛋白酶的包埋率達(dá)到50°%。在30°C時(shí)酶的泄漏很少， 非常適合凝膠形成干酪產(chǎn)品。而在低溫4°C下，由于溫度較低而不能確保干酪快速
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熟化，使得酶的釋放僅為7%。
表1-4魔芋葡甘聚糖在固定化材料上的應(yīng)用
Table 1-4 Application of konjac glucomannan as immobilized material
制備方法固定化對(duì)象優(yōu)點(diǎn)
魔芋葡甘聚糖經(jīng)不溶處理和表氯 醇一己二胺一戊二醛活化固定[149]
魔芋葡甘聚糖經(jīng)不溶處理后，用 TiCU活化固定[150]環(huán)糊精葡基轉(zhuǎn)移酶 葡萄糖淀粉酶載酶量高、載體制備簡(jiǎn)單、成 本低廉、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定 性好
pH適用范圍、最適溫度范圍較 自由酶變寬，效果顯著、成本 低
從這些研究可以看出，魔芋葡甘聚糖作為固定化載體的研究，表現(xiàn)出了很多優(yōu) 越的性能，諸如最適溫度范圍較自由酶寬、載體制備簡(jiǎn)單、成本低廉等都是目前固 定化研究中希望急于解決的重要課題。若能在這方面取得進(jìn)展，其重要意義不僅在 于開(kāi)發(fā)出一種新型高效的固定化載體，而且對(duì)于開(kāi)發(fā)天然產(chǎn)物和促進(jìn)西部發(fā)展都具 有非常重要的意義。
3.魔芋葡甘聚糖用作藥物控制釋放材料的研究
在生物材料方面，魔芋葡甘聚糖除了用作層析載體和固定化酶之外，還被用作藥 物控制釋放研究。NakanoM等[151]用魔芋葡甘聚糖包埋“狄布卡因，，訪wca/«e)； Xie S S等[152]用魔芋葡甘聚糖釋放“顱通定”(如如—)，都達(dá)到了不同程度的控釋效果， 顯示了魔芋葡甘聚糖在這方面的優(yōu)越性。KGM同半乳甘露糖共混制備的凝膠材料 可用于藥物控制釋放，可制作栓劑基質(zhì)和緩釋藥片[153]，還可以作為親水性的藥物緩 釋體系。KGM與丙烯酸的共聚物也被實(shí)驗(yàn)證明了存在酶降解活性從而可以將蛋白 質(zhì)藥物在體內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)[154]。KGM凝膠還可用作片劑藥物包衣[155]。由KGM制成的 人工晶體可用于制作隱形眼鏡和醫(yī)療光學(xué)制品和醫(yī)用光學(xué)設(shè)施[114]。
1.3.3.3 KGM在其它工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用
在其它工業(yè)中，KGM及其改性后的產(chǎn)物也有很廣泛的應(yīng)用[156]。由于KGM具 有良好的生物相容性、吸濕性、親水性和可生物降解性，加入甘油和防腐劑等制成 對(duì)皮膚具有很好的潤(rùn)滑和保濕作用[157]的洗液。適度交聯(lián)的KGM具有合適的糊粘 度，可用作外科乳膠用品的潤(rùn)滑劑及賦形劑；還可用作日化的爽身粉、粘合劑等。 工業(yè)上可應(yīng)用交聯(lián)與其它化學(xué)反應(yīng)結(jié)合制備復(fù)合變性KGM，特別是乙?；疜GM， 其良好的粘度穩(wěn)定性、高的膠液透明度、很好的粘附紗線特性及高的抗張強(qiáng)度和柔 韌性，可廣泛應(yīng)用于造紙、紡織等工業(yè)。吸水性魔芋葡甘聚糖可應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生用
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品(如一次性尿布等)[158]、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、園藝、有機(jī)溶劑的脫水劑方面。
1.4黃原膠(XG)
1.4.1黃原膠的結(jié)構(gòu)與性能
黃原膠(Xanthan Gum，簡(jiǎn)稱XG)，又名漢生膠，是20世紀(jì)50年代美國(guó)農(nóng)業(yè)部 的北方研究室(Northern Regional Research Laboratories, NRRL)由野油菜黃單胞桿菌 (Xa«決owwos1 ca—e你NRRLB-1459)以碳水化合物為主要原料(如玉米淀粉)經(jīng)發(fā)
酵工程生產(chǎn)的一種作用廣泛的微生物胞外多糖[159]。它具有獨(dú)特的流變性，良好的水 溶性、對(duì)熱及酸堿的穩(wěn)定性、與多種鹽類有很好的兼容性，作為增稠劑、懸浮劑、 乳化劑、穩(wěn)定劑，可廣泛應(yīng)用于食品、石油、醫(yī)藥等20多個(gè)行業(yè)，是目前世界上生 產(chǎn)規(guī)模最大且用途極為廣泛的微生物多糖。
1.4.1.1黃原膠的結(jié)構(gòu)
黃原膠是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸組成的“五糖 重復(fù)單元”結(jié)構(gòu)聚合體，分子比為2.8:3:2:1.7:0.5l-0.63。黃原膠分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)是由 P-l,4鍵連接的D-葡萄糖基主鏈與三糖單位的側(cè)鏈組成，其側(cè)鏈由D-甘露糖和D-葡 萄糖醛酸交替連接而成，分子比例為2:1，三糖側(cè)鏈由在C-6位置帶有乙酰基的D- 甘露糖以a-l,3鍵與主鏈連接，在側(cè)鏈末端的D-甘露糖殘基上以縮醛形式帶有丙酮 酸(圖 1-5)[160]。
三級(jí)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)狀態(tài)又使其一定濃度的水溶液以液晶的形式存在。
黃原膠是一種類白色或淺黃色的粉末，是目前國(guó)際上集增稠、懸浮、乳化、穩(wěn) 定于一體，性能較為優(yōu)越的生物膠[163]。分子側(cè)鏈末端含有丙酮酸基團(tuán)的多少，對(duì)其 性能有很大影響[164]。黃原膠具有長(zhǎng)鏈高分子的一般性能，但它比一般高分子含有更 多的官能團(tuán)，在特定條件下會(huì)顯示獨(dú)特性能。它在水溶液中呈多聚陰離子且構(gòu)象是 多樣的，不同條件下表現(xiàn)出不同的特性，具有獨(dú)特的理化性質(zhì)。
1.懸浮性和乳化性
黃原膠因?yàn)榫哂酗@著的增加體系粘度和形成弱凝膠結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)而經(jīng)常被用于食 品或其它產(chǎn)品，以提高O/W乳狀液的穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)[165]，在黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)小 于0.001°%時(shí)，實(shí)驗(yàn)體系的穩(wěn)定性變化不大；只有當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.25°%時(shí)，黃原膠 才能起到提高體系穩(wěn)定性的作用。
2.水溶性和增稠性
黃原膠在水中能快速溶解，水溶性很好，在冷水中也能溶解，可省去繁雜的加 熱過(guò)程，使用方便。
吉武科等[166]考察了黃原膠水溶液的粘度。從測(cè)試結(jié)果看出，粘度隨濃度的遞減 而不成比例地降低，且質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%是高低粘度的分界點(diǎn)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的黃 原膠粘度為100mPa_s左右，而許多其它膠類在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時(shí)，粘度幾乎為零。 由此可見(jiàn)，黃原膠具有低濃度高粘度的特性。
3.流變性
即觸變性或假塑性，黃原膠的水溶液，在受到剪切作用時(shí)，粘度急劇下降，且 剪切速度越高，粘度下降越快，當(dāng)剪切力消除時(shí)，則立即恢復(fù)原有的粘度。剪切力 和粘度的關(guān)系是完全可塑的[167]。當(dāng)黃原膠與納米微晶纖維素復(fù)配時(shí)，能在水中形成
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高強(qiáng)度的全天然生物膠，其觸變性變得更強(qiáng)[168]。
4.熱穩(wěn)定性和酶穩(wěn)定性
一般的多糖因加熱會(huì)發(fā)生粘度變化，但黃原膠水溶液的粘度在10°C-80°C幾乎 沒(méi)有變化，即使低濃度的水溶液在很廣的溫度范圍內(nèi)仍然顯示出穩(wěn)定的高粘度。黃 原膠溶液在一定的溫度范圍內(nèi)(-4C-93C)反復(fù)加熱冷凍，其粘度幾乎不受影響[164]。
通常的微生物酶類或工業(yè)酶類，如蛋白酶、纖維素酶、果膠酶或淀粉酶對(duì)黃原 膠沒(méi)有作用[169]。
5.酸、堿、鹽穩(wěn)定性
黃原膠溶液對(duì)酸、堿十分穩(wěn)定，在酸性和堿性條件下都可使用。在PH2-12粘 度幾乎保持不變。雖然當(dāng)pH值等于或大于9時(shí)，黃原膠會(huì)逐漸脫去乙?；?，在pH 小于3時(shí)丙酮酸基也會(huì)失去。但無(wú)論是去乙?；蚴潜峄鶎?duì)黃原膠溶液的粘度 影響都很小[159]。即黃原膠溶液在pH2-12粘度較穩(wěn)定。所以對(duì)于含高濃度酸或堿的 混合物，黃原膠是一個(gè)很好的選擇。在多種鹽存在時(shí)，黃原膠具有良好的兼容性和 穩(wěn)定性[164]。
1.4.2黃原膠的應(yīng)用
隨著黃原膠毒理學(xué)及安全性研究工作的開(kāi)展，1983年世界衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián) 合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)提出將黃原膠作為食品添加劑在世界范圍內(nèi)使用[170]，至此黃原 膠在食品行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。1988年8月由國(guó)家衛(wèi)生部批準(zhǔn)，黃原膠列入了 食品添加劑的使用名單[171]。
1.4.2.1黃原膠在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用
在藥劑學(xué)領(lǐng)域，黃原膠目前主要用于液體和半固體制劑中的增稠、助懸、乳化 和穩(wěn)定作用[172]，國(guó)外也有很多學(xué)者對(duì)黃原膠在緩釋固體制劑中的應(yīng)用進(jìn)行了積極的 研究[173,174]。國(guó)內(nèi)對(duì)黃原膠作為親水凝膠骨架片進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)研究[175,176]，探討 了其釋藥速率的影響因素及釋藥機(jī)制。
1.4.2.2黃原膠在其他工業(yè)中的應(yīng)用
早年黃原膠主要用于石油鉆探，進(jìn)入20世紀(jì)90年代，其主要用途已轉(zhuǎn)向食品， 約占總量60%。美國(guó)作為黃原膠的最大生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，其70%用于食品。主要用 于低熱量食品、調(diào)味汁、布丁、微波食品等[177]。黃原膠作為食品添加劑，已被許多 國(guó)家接受。作為穩(wěn)定劑、懸浮劑、乳化劑、增稠劑、粘合劑成為及具高附加值、高 質(zhì)量的加工原料[178]。
黃原膠在海洋、海灘、高鹵層和永凍土層鉆井中用于泥漿處理、完井液和三次
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采油等方面效果顯著，對(duì)加快鉆井速度、防止油井坍塌、保護(hù)油氣田、防止井噴和 大幅度提高采油率等方面都有明顯的作用[179]。
黃原膠在紡織印染、陶瓷、搪瓷、玻璃、農(nóng)藥、牙膏、香料、化妝品、膠粘劑 和消防等行業(yè)中也有廣闊的用途[180] [181]。
1.5模型藥物西咪替丁
在實(shí)驗(yàn)中。本文采用西咪替丁 (Cimetidine)作為模型藥物，來(lái)考察多糖作為輔料 對(duì)于藥物的釋放過(guò)程的影響。
1.5.1西咪替丁的基本性質(zhì)
西咪替丁(CimetidineTagamet)又名甲氰咪胍，分子式：C1QH16N6S，分子量為 252.34。其分子結(jié)構(gòu)如圖1-7：
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部分則以原形從尿中排出。由膽汁排泄的藥物，經(jīng)過(guò)肝腸循環(huán)再吸收，故服用本品 后可出現(xiàn)兩個(gè)血藥濃度峰值。12h后可排出口服量的80%-90%。
1.5.2西咪替丁的應(yīng)用
西咪替丁是第一個(gè)應(yīng)用于臨床的組胺H2受體阻斷藥，可明顯地抑制食物、組胺 或五肽促胃酸激素等刺激引起的胃酸分泌。西咪替丁的發(fā)現(xiàn)在消化性潰瘍疾病治療 上是一個(gè)突破。消化性潰瘍主要是指胃及十二指腸潰瘍，是臨床上的常見(jiàn)病、多發(fā) 病，據(jù)統(tǒng)計(jì)，其發(fā)病率約占人口總數(shù)的10%-12%，主要發(fā)病年齡為30-50歲。體外 實(shí)驗(yàn)顯示，西咪替丁是組胺H2受體的一種專一競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑，在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，能有 效地抑制組胺刺激的鼠、貓、狗的胃酸分泌。同時(shí)西咪替丁還能有效地抑制體內(nèi)五 肽促胃酸激素引起的胃酸分泌[186]。西咪替丁的發(fā)現(xiàn)使胃潰瘍的治療有了根本性的突 破。自其1976年問(wèn)世之后不久，就成為世界上銷量最好的處方藥。該藥對(duì)因化學(xué)刺 激引起的腐蝕性胃炎有預(yù)防和保護(hù)作用，對(duì)應(yīng)激性胃潰瘍和上消化道出血也有明顯 療效。
近年來(lái)對(duì)西咪替丁的研究[187,188]發(fā)現(xiàn)，西咪替丁可以直接或間接地抑制大腸癌 的生長(zhǎng)，提高患者術(shù)后的生存率，其主要機(jī)制是通過(guò)拮抗腫瘤的某些營(yíng)養(yǎng)因子，增 強(qiáng)患者的免疫能力，促進(jìn)腫瘤局部淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)等作用。在最近的研究中顯示組胺 是部分胃、結(jié)腸癌細(xì)胞株的生長(zhǎng)因子，有研究在胃癌細(xì)胞株中加入組胺，通過(guò)測(cè)定 癌細(xì)胞對(duì)硒、蛋氨酸射入和細(xì)胞計(jì)數(shù)，發(fā)現(xiàn)組胺濃度可刺激細(xì)胞株的增殖，并且合 并使用維甲酸可以大大加強(qiáng)組胺對(duì)細(xì)胞株的刺激作用。還有人從胃癌細(xì)胞中分離純 化出H2受體。也有研究證實(shí)結(jié)腸癌細(xì)胞株表達(dá)組胺受體，而組胺的促增殖作用可以 被西咪替丁有效的抑制[189]。
研究表明，西咪替丁作為治療消化道疾病的有效藥物，其半衰期相對(duì)較短，如 需達(dá)到理想療效則需多次給藥，因此有必要將其改制成緩釋劑型。并且由于其對(duì)結(jié) 腸癌的特殊作用，為提高藥物生物利用度，提高局部藥物濃度，進(jìn)行西咪替丁結(jié)腸 定位給藥系統(tǒng)的研究也是有其實(shí)際意義的。
1.6研究課題的提出和擬研究的內(nèi)容
口服緩、控釋及結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)相對(duì)于普通口服制劑，有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，只 要通過(guò)胃腸道釋藥及吸收速度的調(diào)整，使藥物發(fā)揮最佳治療效果，顯著的減少可能 的不良反應(yīng)，增加病人服藥的順應(yīng)性。同時(shí)，口服緩控釋、結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)由于 開(kāi)發(fā)周期短、技術(shù)含量高、附加值高等優(yōu)點(diǎn)，成為制劑開(kāi)發(fā)中比較活躍的領(lǐng)域。
魔芋葡甘聚糖遇水能夠形成粘度很大的水凝膠，且只能被大腸內(nèi)的部分菌酶降
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解，因此其作為緩釋或酶解型結(jié)腸定位釋藥載體具有一定優(yōu)勢(shì)。但目前魔芋葡甘聚 糖作為醫(yī)藥載體的研究還較少，將魔芋葡甘聚糖應(yīng)用于緩控釋及結(jié)腸定位釋藥體系 的開(kāi)發(fā)，對(duì)充分利用我國(guó)豐富的魔芋資源、帶動(dòng)魔芋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意 義。
本研究室利用魔芋葡甘聚糖可在一定程度上改善海藻酸-殼聚糖微囊的緩釋效 果[190]。但魔芋葡甘聚糖溶脹度較高，要進(jìn)一步降低釋藥速率，需提高其自身的強(qiáng)度、 抗水性和透濕性。將魔芋葡甘聚糖作為片劑輔料，利用壓實(shí)后高分子材料溶脹速率 低，是一種有效增加緩釋效果的方法。同時(shí)利用魔芋葡甘聚糖與黃原膠相互作用形 成共混網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)一步提高片劑強(qiáng)度，改善釋放性能。
本文利用魔芋葡甘聚糖(KGM)與黃原膠(XG)間強(qiáng)烈的協(xié)同作用，將兩種多糖物 理共混產(chǎn)物作為凝膠骨架片劑的骨架材料，提高凝膠骨架片劑的強(qiáng)度。本文以西咪 替丁為模型藥物，采用濕法造粒，制得了西咪替丁緩釋骨架片劑，研究了魔芋葡甘 聚糖與黃原膠比例、共混多糖含量、共混體系、魔芋葡甘聚糖粘度對(duì)片劑制備過(guò)程 及藥物在模擬胃、小腸、大腸液釋放性能的影響，分析了釋藥機(jī)制，本文還考察了 羧甲基淀粉的加入對(duì)于以KGM為骨架材料的釋藥體系的影響，并與以HPMC作為 緩釋材料的親水凝膠骨架片的釋放進(jìn)行了比較。
由于魔芋葡甘聚糖與黃原膠之間可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的協(xié)同作用，同時(shí)又可以保持魔 芋葡甘聚糖的酶降解能力。本文將KGM與XG作為包芯片的外層酶響應(yīng)材料，用 于西咪替丁口服結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)的制備，分析了各種影響因素對(duì)藥物制劑在體外 釋藥研究中的影響，分析了藥物釋放的規(guī)律。
為了分析KGM和XG共混材料的酶降解釋藥規(guī)律，本文使用自制裝置，進(jìn)行 了藥物釋放研究，研究了不同多糖比例及不同環(huán)境酶活性對(duì)于多糖共混膜在酶降解 作用下藥物釋放的影響規(guī)律。
為了進(jìn)一步了解KGM與XG之間的相互作用，考察共混多糖的粘度行為，借 助圓二色譜(CD)、X射線衍射儀(XRD)、小角X射線散射儀(SAXS)和原子力顯微鏡 (AFM)對(duì)KGM、XG以及兩者共混膜和溶液進(jìn)行了研究，進(jìn)一步深化了解這兩種多 糖之間的相互作用。
通過(guò)對(duì)于藥物通過(guò)多糖共混膜的釋放行為的考察，研究了在酶解條件下藥物通 過(guò)生物可降解體系的釋放行為規(guī)律，結(jié)合生物酶解過(guò)程的米氏方程，建立了基于生 物酶解KGM為零級(jí)過(guò)程的的藥物釋放動(dòng)力學(xué)模型。
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第二章多糖共混凝膠骨架片的制備與藥物釋放研究
骨架緩、控釋制劑是目前臨床上使用較多的口服緩控釋制劑之一，其按所采用 的骨架材料不同，可以分為不溶性骨架緩釋片、蠟質(zhì)骨架緩釋片、親水性凝膠骨架 緩釋片和混合材料骨架緩釋片等[191]。
親水性凝膠(Hydrophilic Gel)是指親水化合物遇水后，表面發(fā)生水化作用形成的 凝膠。親水性凝膠骨架片以親水性高分子物質(zhì)作為骨架材料，如HPMC等通過(guò)親水 性凝膠骨架材料與溶出介質(zhì)接觸后，在片的表面產(chǎn)生堅(jiān)固的凝膠層，由該凝膠層控 制著藥物的釋放，且保護(hù)片芯內(nèi)部不受溶出介質(zhì)的影響而發(fā)生崩解。隨著時(shí)間的推 移，外層凝膠層不斷溶解，內(nèi)部再形成凝膠層，再溶解，直至片芯完全溶解在溶出 介質(zhì)中。
該類片劑釋藥速率表現(xiàn)為先快后慢，口服后片劑表面藥物大量溶出，使血藥濃 度迅速達(dá)到治療濃度，而后緩慢釋放用于維持治療濃度，不需另加速釋部分。此外 該類片劑口服后其釋藥速率受胃腸道的生理因素、pH值變化及蠕動(dòng)速度等影響較 小。
該類片劑生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，主要過(guò)程為原料的粉碎、混合、制粒、干燥、壓片等， 也可將各組分充分混合后直接壓片，一般片劑生產(chǎn)的設(shè)備即可滿足要求。調(diào)釋方法 較多，通過(guò)調(diào)節(jié)骨架的組成等可改變凝膠層的特性，較方便地獲得具有理想釋藥特 性的處方。
魔芋葡甘聚糖(KGM)作為一種天然多糖，作為緩、控釋制劑的藥物輔料具有很 多合成材料不能比擬的優(yōu)點(diǎn)，但由于魔芋葡甘聚糖在水中溶解性好，溶脹倍數(shù)大， 其抗水性和強(qiáng)度較差，在水中浸泡片刻即溶脹崩解，所以作為親水性凝膠骨架藥物 釋放系統(tǒng)的載體，魔芋葡甘聚糖需要提高其自身的強(qiáng)度和抗水性，這就需要對(duì)KGM 進(jìn)行改性以及進(jìn)行藥劑上的改良。為此實(shí)驗(yàn)采用黃原膠、羧甲基淀粉對(duì)KGM進(jìn)行 改性，使其更加適合作為親水性凝膠骨架藥物釋放載體的要求。本章以魔芋葡甘聚 糖-黃原膠、魔芋葡甘聚糖-羧甲基淀粉共混體系作為骨架片劑緩控釋材料，以水或 淀粉漿作為粘合劑，以硬脂酸鎂和滑石粉作為潤(rùn)滑劑和助流劑，以西咪替丁為模型 藥物，濕法造粒制備骨架片劑，進(jìn)行了藥物體外釋放研究。
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2.1材料與方法 2.1.1試劑與儀器
實(shí)驗(yàn)所用試劑及儀器見(jiàn)表2-1、表2-2所示。
表2-1實(shí)驗(yàn)用試劑一覽表
Table 2-1 Chemicals used in the experiments
名稱生產(chǎn)廠家級(jí)別
純化魔芋精粉海南多環(huán)保健品有限公司北海分公司食品級(jí)
黃原膠山東金粟生物制品有限公司食品級(jí)
淀粉山東聊城阿華制藥有限公司醫(yī)藥級(jí)
荷蘭乳糖荷蘭進(jìn)口分裝醫(yī)藥級(jí)
硬脂酸鎂山東聊城阿華制藥有限公司醫(yī)藥級(jí)
滑石粉華美滑石公司醫(yī)藥級(jí)
羧甲基淀粉山東聊城阿華制藥有限公司醫(yī)藥級(jí)
HPMC山東瑞泰制藥有限公司醫(yī)藥級(jí)
西咪替丁上海寶眾制藥公司醫(yī)藥級(jí)
HCl天津市翔宇化工工貿(mào)有限責(zé)任公司分析純
磷酸二氫鉀天津大學(xué)科威公司分析純
磷酸氫二鉀天津大學(xué)科威公司分析純
西咪替丁標(biāo)準(zhǔn)品中國(guó)藥品生物制品檢定所化學(xué)對(duì)照品
去離子水南開(kāi)大學(xué)去離子水供應(yīng)站
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表2-2實(shí)驗(yàn)所用儀器一覽表
Table2-2 Equipments used in the experiment
名稱生產(chǎn)廠家型號(hào)/規(guī)格
單沖壓片機(jī)北京國(guó)藥龍立科技有限公司DP30A
電子天平梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司A1-104
片劑硬度測(cè)試儀天津新天光分析儀器技術(shù)有限公司YD-1
電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司DH-101
紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司752型
電熱鼓風(fēng)干燥箱天津市三水科學(xué)儀器有限公司DH-101
智能溶出實(shí)驗(yàn)儀天津大學(xué)無(wú)線電廠D-800LS
混合纖維素酯微孔濾膜上海興亞凈化器材廠025, 0.8pm
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)篩浙江上虞市華康化驗(yàn)儀器廠GB6003-88 標(biāo)準(zhǔn)
一次性無(wú)菌抽液器蘇州林華醫(yī)療器材有限公司
2.1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 2.1.2.1片劑的制備
如圖2-1給出了濕法造粒制備片劑的流程圖。將實(shí)驗(yàn)所需藥品與輔料分別過(guò)100 目篩后備用，按處方量稱取一定量的藥物和輔料，過(guò)40目篩，混合6次以上至混合 均勻，稱量。均勻加入粘合劑潤(rùn)濕并攪拌至適合程度制成軟材。在60°C恒溫下干燥 至恒重，用篩分法測(cè)定干燥后顆粒的粒度分布，再將干燥后顆粒加入一定量的硬脂 酸鎂和滑石粉混合整粒。將以上顆粒在單沖壓片機(jī)上壓片。調(diào)節(jié)壓片機(jī)，使壓出重 1.0g左右的圓型片和鍵型片，硬度3-5kg/mm2，每片含主藥量500±10mg。按照多 糖比例的不同，將不同的片劑命名如表2-3:
表2-3片劑中不同多糖比例的命名
Table2-3 Proportions of the KGM & XG in the polysaccharides mixture of the formulations
片劑代號(hào)KGM0KGM 30KGM 50KGM 70KGM 90KGM 100
KGM :XG0:10030:7050:5070:3090:10100:0
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2.1.2.2西咪替丁檢測(cè)波長(zhǎng)的確定
根據(jù)中國(guó)藥典，分別用去離子水、0.1mol_L-1HCl、pH6.8、pH7.4的磷酸鹽緩沖
液中配制一定濃度的西咪替丁溶液，于200-400nm范圍內(nèi)進(jìn)行紫外掃描，確定最大 吸收波長(zhǎng)。
2.1.2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
精密稱取干燥至恒重的西咪替丁化學(xué)對(duì)照品2份，分別加水及HCl溶液(0.9— 1000)，制成每1ml中約含10昭的溶液，以溶劑為空白，在波長(zhǎng)400-200nm的范圍
內(nèi)掃描，兩者均在218nm處有最大吸收，測(cè)定波長(zhǎng)為218nm。
精密稱取干燥至恒重的西咪替丁化學(xué)對(duì)照品，置于容量瓶中定容，以對(duì)應(yīng)溶液 為溶劑配制不同濃度的西咪替丁溶液。以空白溶液為參比，在218nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸 光度(A)。以西咪替丁溶液的濃度(C)為橫坐標(biāo)，吸光度(A)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2.1.2.4輔料干擾實(shí)驗(yàn)
稱取處方量輔料于100ml容量瓶中，加入實(shí)驗(yàn)中所使用的溶劑適量，超聲溶解 后用相應(yīng)介質(zhì)稀釋至刻度，過(guò)濾，取濾液于200-400nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行紫外掃描， 發(fā)現(xiàn)輔料在測(cè)定波長(zhǎng)處無(wú)干擾吸收峰。
2.1.2.5片劑內(nèi)藥物含量的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)中測(cè)定了親水性凝膠骨架片的藥物含量，將所要測(cè)量的片劑用研缽磨碎，
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將細(xì)粉溶解于一定量的pH 6.8的磷酸鹽緩沖液中，待粉末完全溶解后將被測(cè)樣品經(jīng) 〇.8pm微孔過(guò)濾膜過(guò)濾，使用紫外分光光度計(jì)在測(cè)定波長(zhǎng)處測(cè)定溶液的吸光度，通 過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算得到相對(duì)應(yīng)的片劑藥物含量。
2.1.2.6片劑體外釋放度的測(cè)定
為了研究考察西咪替丁親水性凝膠骨架片劑進(jìn)入人體內(nèi)經(jīng)胃腸道的藥物釋放情 況，本實(shí)驗(yàn)根據(jù)中華人民共和國(guó)藥典的規(guī)定，使用D-800LS型智能溶出儀進(jìn)行片劑 體外釋放度實(shí)驗(yàn)。分別以pH=1，pH=7.4，pH=6.8模擬了胃液(2h)，小腸(3h)和結(jié)腸 (4-7h)環(huán)境，測(cè)試緩釋片在不同釋放介質(zhì)條件下的釋放情況。
按照藥典2000年版二部關(guān)于藥物進(jìn)行體外釋放度測(cè)定的方法，采用籃法進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)，具體操作如下：
量取配制好的pH=1的HC1溶劑900ml，注入每個(gè)溶出杯內(nèi)，在另外一個(gè)杯中 放300ml相同溶劑作為補(bǔ)加液體。調(diào)解溫度使溶出杯中溶劑溫度保持37±0.5°C，調(diào) 節(jié)轉(zhuǎn)籃轉(zhuǎn)速100r/min。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始2h后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，將溶出杯中溶液換成模擬小腸環(huán) 境的pH=7.4磷酸鹽緩沖液，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，再持續(xù)3h，之后將杯中溶液換為模擬結(jié)腸 環(huán)境的pH=6.8磷酸鹽緩沖液，至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。由吸光度及標(biāo)準(zhǔn)曲線作圖計(jì)算得到藥 物的累積釋放百分?jǐn)?shù)。在規(guī)定的時(shí)刻用抽液器在溶出杯中抽取一定體積樣品，同時(shí) 將相同體積的溶出介質(zhì)補(bǔ)充到溶出杯中，待測(cè)樣品經(jīng)0.8pm微孔膜過(guò)濾后，在容量 瓶中用同種溶劑稀釋一定倍數(shù)，使用紫外分光光度計(jì)在對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)測(cè)定溶液的吸光度 值，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程得到所對(duì)應(yīng)的藥物釋放度。
f2 = 50 x log
1 + (1/n)±R] -Tj
2
-0.5
x 100
計(jì)算得到的溶出度數(shù)據(jù)采用相似因子評(píng)估藥品體外溶出差異，定義的相似因子 為[192]：
(2-1)
當(dāng)通過(guò)同種片劑平行實(shí)驗(yàn)得到的溶出度計(jì)算得到的f2大于50(50-100)，可認(rèn)為 兩系統(tǒng)是相似的，取溶出度的平均值作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。若計(jì)算得到的/2在范圍之外， 則重復(fù)實(shí)驗(yàn)，直到得到的/2值在50-100之間為止。本文后面的溶出度也采用同一方 法得到。
40
2.2結(jié)果與討論
2.2.1檢測(cè)波長(zhǎng)的確定及標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
根據(jù)中國(guó)藥典，分別用去離子水、O+lmobL-iHCl、pH6.8、pH7.4的磷酸鹽緩沖
液中配制一定濃度的西咪替丁溶液，于200-400nm范圍內(nèi)進(jìn)行紫外掃描，確定最大 吸收波長(zhǎng)。以溶劑為空白，在波長(zhǎng)200-400nm的范圍內(nèi)掃描，發(fā)現(xiàn)各種溶液均在 218nm處有最大吸收，測(cè)定波長(zhǎng)為218nm。
精密稱取干燥至恒重的西咪替丁化學(xué)對(duì)照品0.0105g，置于100ml容量瓶中定 容(用9—l000ml做溶劑)，得CQ=105咫.ml-1;精密量取25 ml至250 ml容量瓶中定 容(用9—1000ml做溶劑)，得濃度C=10.5昭-ml-1;在以上濃度溶液中分別用移液管 量取10，20，30，40 ml，置于50 ml容量瓶中定容，分別配成C1 = 2.1昭-ml-1，C2 = 4.2昭.ml-1，C3 = 6.3昭.ml-1，C4 = 8.4昭.ml-1，C5=10.5昭.ml-1 的標(biāo)準(zhǔn)溶液。以空 白溶液為參比，在218nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度(A)。以西咪替丁溶液的濃度(C)為橫坐 標(biāo)，吸光度(A)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。計(jì)算得出，西咪替丁回歸標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為： A=0.05950+0.06090CR=0.99996(pH=1);
A=0.00145+0.09109CR=0.99993(pH=7.4);
A=0.00496+0.07075CR=0.99989(pH=6.8)。
2.2.2片劑制備的實(shí)驗(yàn)條件考察
本實(shí)驗(yàn)采用濕法制粒工藝，因此在制粒過(guò)程中物料混合的均勻程度，潤(rùn)濕劑與 粘合劑的使用量等因素都會(huì)對(duì)片劑的外觀、硬度與藥物溶出產(chǎn)生影響。潤(rùn)濕劑用量 太多，則混合過(guò)程中藥物與輔料粘合成團(tuán)，干燥后形成硬塊，影響到壓片的效果， 并且容易出現(xiàn)粘沖；量太少則會(huì)產(chǎn)生大量干粉，導(dǎo)致藥物與輔料混合不均勻，容易 裂片。粘合劑用來(lái)使藥物和輔料聚集更加緊密，如果用量過(guò)多則軟材又會(huì)重新粘在 一起，形成大的硬塊，同時(shí)也會(huì)影響藥物的溶出，量少則不能制成完整的顆粒而細(xì) 粉太多影響壓片。此外混合時(shí)間較長(zhǎng)，顆粒間可能會(huì)進(jìn)一步形成大塊，影響造粒效 果。
2.2.2.1以水為潤(rùn)濕劑對(duì)西咪替丁片劑造粒過(guò)程影響
在濕法制粒的過(guò)程中，相同質(zhì)量的去離子水在相同的時(shí)間間隔內(nèi)與藥物和輔料 混合，混合后顆粒在恒溫干燥后，使用篩分法測(cè)定混合物的粒度分布。在混合的過(guò) 程中，由于多糖之間比例不同，導(dǎo)致最后烘干后形成的顆粒粒度分布不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)
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果見(jiàn)表2-4。
表2-4濕法制?；旌衔锪６确植?/div>
Table 2-4 Particle size distributions of the mixed material
粒度分布（°%)KGM0KGM10KGM30KGM50KGM70KGM90KGM100
> 900^m0.010.3401.470.230.050
450^m-900^m19.4717.2917.4623.1716.8621.8916.48
280^m-450^m13.7115.7026.5936.5822.9217.4514.22
180^m-280^m29.9022.1841.6217.0332.3325.2814.65
154^m-180^m24.1037.6212.7112.0118.1725.4828.81
< 154^m12.696.861.628.749.489.8425.82
從表2-4可以看出，當(dāng)KGM與XG比例不同時(shí)，濕法制粒后干燥得到的混合 顆粒的粒度分布也是不相同的。其中單純使用KGM的混合物中，細(xì)粉含量最多， 而且混合時(shí)不容易均勻。這與KGM本身的性質(zhì)有關(guān)，單純的KGM吸水性較強(qiáng)， 溶脹速度較快，因此遇水后很快形成凝膠，從而不能很好的與藥物和其他輔料達(dá)到 均勻混合與包裹的目的，進(jìn)而造成混合體系細(xì)粉較多。而有黃原膠參與的體系中， 水與多糖的結(jié)合速度相對(duì)較慢，從而在混合的時(shí)間內(nèi)，藥物、輔料可以和水充分的 接觸，混合更加均勻。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明黃原膠的加入有利于藥物與輔料的均勻混合， 在不同的多糖混合比例中，KGM:XG=3:7的體系，混合后細(xì)粉最少，表明KGM與 XG以這個(gè)比例混合時(shí)，所形成的共混粉末遇水后，與藥物的混合效果最好。
2.2.2.2淀粉粘合劑對(duì)西咪替丁片劑混合造粒過(guò)程影響
在固體片劑的制備過(guò)程中，淀粉漿是常用的粘合劑，加入淀粉在一定程度上有 利于固體片劑的成型，并且有利于減低成本，但是混合時(shí)其作為粘合劑的粘合效果 會(huì)受濃度影響。如果淀粉漿的濃度過(guò)大的話，自身粘度加大，易與物料粘結(jié)成大團(tuán)， 達(dá)不到均勻混合的目的，濃度太小的話又達(dá)不到粘合劑的效果。在KGM30體系中， 分別使用去離子水、5%淀粉漿作為粘合劑與固體粉末混合的外加法，同時(shí)也采用在 體系中加入10°%淀粉作為固體成分加入的內(nèi)加法，比較了淀粉的加入對(duì)濕法制粒產(chǎn) 物的粒度分布的影響。
表2-5給出了分別以水、5%淀粉漿作為粘合劑以及水作為潤(rùn)濕劑同時(shí)在體系中 加入10%淀粉的方法對(duì)西咪替丁片劑混合造粒過(guò)程的影響。
從表2-5中可以看出，當(dāng)使用5%淀粉漿加入體系中時(shí)，最后混合干燥后的細(xì)粉 相對(duì)較多。在混合過(guò)程中也可以發(fā)現(xiàn)，加入的淀粉漿往往與物料在很快的時(shí)間內(nèi)就 聚集在一起，形成大團(tuán)，而不易再與藥物和輔料相混合，造成最后很多粉末未能粘
42
接在團(tuán)塊上，混合不均勻，最后干燥后細(xì)粉增多。使用淀粉直接加入也存在同樣的 問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明以水作為粘合劑，效果最好。
表2-5不同粘合劑對(duì)西咪替丁片劑造粒過(guò)程粒徑分布影響(KGM:XG=3:7)
Table2-5 Particle size distributions of the mixed material with different adhesives
粘合劑
粒度分布去離子水加入10%淀粉5%淀粉漿
> 900^m00.150.27
450^m-900^m17.4617.1720.27
280^m-450^m26.5918.7114.05
180^m-280^m41.6223.1812.67
154^m-180^m12.7129.8729.98
< 154^m1.6210.922.76
2.2.2.3魔芋葡甘聚糖粘度對(duì)西咪替丁片劑混合造粒過(guò)程影響
在實(shí)驗(yàn)中，本文使用了三種不同粘度的魔芋精粉，魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為釋藥載體的研究，其粘度分別為1〇〇〇〇mPa-s， 20000 mPa.s和30000 mPa.s，本文考察了在水作為粘合劑的情況下，不同的魔芋精 粉粘度對(duì)KGM30體系濕法制粒后顆粒粒度分布的影響，結(jié)果見(jiàn)表2-6。
表2-6 KGM粘度對(duì)西咪替丁片劑造粒過(guò)程粒徑分布影響
Table 2-6 Particle size distributions of the mixed material with different KGM viscosity
KGM 粘度(mPa.s)
粒度分布（％)100002000030000
> 900pm0.111.180
450^m-900^m10.4317.8817.46
280^m-450^m13.8320.6926.59
180^m-280^m25.5438.7741.62
154^m-180^m35.0716.7512.71
<154pm15.014.741.62
表2-6表明，隨著魔芋精粉粘度的增加，濕法制粒后得到的顆粒的粒度分布中， 粒度小的細(xì)粉逐漸減少，而粒度在180pm-450pm之間的顆粒顯著增加，這說(shuō)明粘度 大的魔芋精粉在濕法造粒過(guò)程中有利于多糖與藥物和其他輔料的混合，可以增加混 合的均勻程度。在后面的藥物釋放實(shí)驗(yàn)中，所使用的魔芋精粉未注明的都為粘度為
43
30000 mPa-s〇
2.2.3親水性凝膠骨架片藥物釋放研究
2.2.3.1單一多糖作為親水凝膠骨架片緩釋材料的藥物釋放研究
本文首先制備了單純使用魔芋精粉與黃原膠比例下的親水性凝膠骨架片，使用 同一批次的混合產(chǎn)物，壓制了片重為1.0g的圓型片。對(duì)其進(jìn)行藥物釋放研究。實(shí)驗(yàn) 結(jié)果見(jiàn)圖2-2:
圖2-2單一使用魔芋精粉和黃原膠作為緩釋材料的骨架片藥物釋放 Figure2-2 Drug release from cimetidine matrix tablets of KGM or XG
圖2-2表明，在不同的藥物溶出階段，使用KGM和XG作為緩釋材料的骨架 片的釋放速率是不同的。在藥物釋放的前2個(gè)小時(shí)內(nèi)，KGM0體系的藥物釋放速率 要高于KGM100體系的藥物釋放速率；而在釋放進(jìn)行2個(gè)小時(shí)時(shí)，兩種體系的藥物 累積釋放率是相近的(KGM0的44.11°%和KGM100的42.39°%)。而在接下來(lái)的模擬 小腸和大腸的釋放過(guò)程中，藥物從KGM100體系中的釋放量超過(guò)了 KGM0，在10 個(gè)小時(shí)的溶出實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，兩種釋藥體系的藥物累積釋放率分別為KGM100的 86.44%和KGM0的67.28%。在溶出實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，觀察片劑可以發(fā)現(xiàn)，KGM0的凝 膠骨架片有一定程度的溶脹，整個(gè)片劑由于吸收溶劑發(fā)生溶脹而變成一個(gè)有彈性的 凝膠塊，仍然保持很好的形狀；而KGM100的凝膠骨架片劑在溶出結(jié)束后溶脹強(qiáng)烈，
44
強(qiáng)度很低，已經(jīng)變成溶膠而充滿整個(gè)轉(zhuǎn)籃。據(jù)分析，在溶出開(kāi)始的2h內(nèi)KGM100 體系的累積釋放率低于KGM0,可能是因?yàn)镵GM強(qiáng)烈的溶脹，使片劑體積迅速增 大，從而使表層以下藥物從內(nèi)部向外擴(kuò)散的凝膠層厚度增加，擴(kuò)散阻力增大；而在 溶出實(shí)驗(yàn)的的中后期，由于KGM形成的凝膠強(qiáng)度低，不能有效地阻止藥物向外擴(kuò) 散，則表現(xiàn)出KGM100體系的藥物溶出速度要高于KGM0。
2.2.3.2 KGM與XG共混多糖作為骨架片緩釋材料的釋放性能研究
黃原膠與魔芋葡甘聚糖水溶液共混利用分子間協(xié)同作用，可產(chǎn)生明顯的增稠和 協(xié)同作用。黃原膠分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)易和含P-1，4鍵的多糖分子發(fā)生嵌合作用，而 KGM分子正好含有這樣的結(jié)構(gòu)，將它們按一定比例混合時(shí)，魔芋葡甘聚糖分子鏈 上平滑，沒(méi)有支鏈的部分與黃原膠的雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生了嵌合作用，以次級(jí)鍵形成了 三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當(dāng)復(fù)合膠的濃度達(dá)到一定值時(shí)，便形成有彈性的凝膠。
從實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，由于KGM遇水溶脹迅速，且形成的水凝膠強(qiáng)度較低， 單純使用KGM作為親水性凝膠骨架片的緩釋材料，并不能達(dá)到理想的藥物緩釋效 果。為此，本文將兩種多糖在濕法制粒過(guò)程中混合在一起，利用兩種多糖之間的協(xié) 同作用，提高骨架強(qiáng)度，從而達(dá)到緩釋藥物的效果。不同比例的KGM與XG作為 緩釋材料的圓形片和鍵形片的藥物釋放分別見(jiàn)圖2-3、2-4:
Time (h)
圖2-3不同比例KGM&XG對(duì)西咪替丁釋放的影響（圓形片） Figure2-3 Drug release from cimetidine matrix tablets of polysaccharides mixtures
45
0
圖2-4不同比例KGM&XG對(duì)西咪替丁釋放的影響（鍵形片） Figure2-4 Drug release from cimetidine matrix tablets of polysaccharides mixtures
圖2-3和圖2-4可以說(shuō)明，當(dāng)魔芋葡甘聚糖與黃原膠比例不同時(shí)，片劑的藥物 釋放性能也是不同的。在圖中可以看出，不同KGM和XG的混合體系中，圓形片 和鍵形片藥物累積釋放效果都是KGM30體系最低，這說(shuō)明這種KGM與XG多糖 比例形成的共混產(chǎn)物對(duì)藥物的阻滯效果最好，可以有效地阻礙藥物從骨架片劑內(nèi)部 向外擴(kuò)散。
有相關(guān)研究[193]表明，魔芋和黃原膠的共混比例對(duì)凝膠強(qiáng)度影響不同，當(dāng)魔芋葡 甘聚糖與黃原膠與以3:7(w/w)混合時(shí)，凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大值。在本研究中KGM:XG =3:7時(shí)，西咪替丁釋放速率最低。分析原因?yàn)?，在這一比例下，黃原膠與魔芋葡甘 聚糖相互作用較強(qiáng)，所形成的三維網(wǎng)絡(luò)體系也較為緊密，使得西咪替丁在凝膠網(wǎng)絡(luò) 中的擴(kuò)散速率較低。
2.2.3.3片型對(duì)西咪替丁釋放的影響
圖2-5給出了不同片形的凝膠骨架片在模擬胃和小腸中累積釋放率(前5h)。由 圖可知，不同比例的多糖混合體系，鍵形片的累積釋放率普遍要高于圓型片。這說(shuō) 明片形對(duì)藥物的釋放是有影響的。
經(jīng)測(cè)量和計(jì)算，在片重相同時(shí)，圓形片的表面積要大于鍵形片的表面積。片劑 表面積大小對(duì)藥物釋放也存在兩種相反的作用，片劑的表面積大，藥物在片劑表面 的分布量增加，將提高釋藥速率，但同時(shí)，緩控釋輔料在片劑表面分布量也較高， 遇水能較快地形成凝膠層，從而阻滯藥物釋放。對(duì)于微溶性的藥物，隨著片劑表面
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積的減少，在片劑表面輔料含量的降低相對(duì)藥物分布量的減少對(duì)釋藥速率的貢獻(xiàn)相 對(duì)較大，因而表面積小的片劑釋藥速率高。對(duì)于溶于水的藥物，隨片劑表面積的提 高，在片劑表面藥物分布量的提高相對(duì)輔料含量的增加對(duì)釋藥速率的貢獻(xiàn)相對(duì)較大， 因而表面積大的片劑釋藥速率較高。骨架片表面積增大，單位面積藥物含量減少， 骨架制劑遇水溶脹后導(dǎo)致內(nèi)部藥物釋放的速率相對(duì)較慢；同時(shí)又由于鍵形片形狀的 原因，片劑近圓柱體直徑較小，導(dǎo)致溶出過(guò)程中，片劑內(nèi)部藥物向外釋放所受阻力 相對(duì)較小，從而導(dǎo)致較快的藥物釋放。所以相同的釋放條件下，圓形片具有較少的 釋放量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了這一點(diǎn)，因此以下均以圓形片作為研究對(duì)象進(jìn)行討論。
圖2-5不同多糖共混比例下不同片形在胃和小腸中的累積釋放率 Figure2-5 The different cumulative drug release of different tablets form
2.2.3.4釋放介質(zhì)pH對(duì)西咪替丁釋放的影響
由于模擬胃、小腸和大腸的釋放介質(zhì)pH不同，不同的多糖配比共混形成的緩 釋材料對(duì)于藥物的阻滯作用也各不相同，具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2-6。
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-/0) 3sre-3J 3AIapmnu
0
圖2-6釋放介質(zhì)pH對(duì)西咪替丁釋放的影響 Figure2-6 Drug release difference of different pH solutions
由圖2-6可見(jiàn)，在pH=1模擬胃液中釋放2小時(shí)，KGM90體系藥物累積釋放 率最低。經(jīng)過(guò)pH=7.4模擬小腸液3小時(shí)的釋放，KGM30體系藥物的累積釋放率最 低。此后經(jīng)過(guò)pH=6.8模擬結(jié)腸液的釋放，維持了藥物從KGM30體系累積釋放率最 低。從模擬胃液與模擬胃小腸液的累積釋放率比較可見(jiàn)，進(jìn)入模擬小腸液后，黃原 膠含量高的體系，藥物釋放速率相對(duì)較低。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在酸性條件下，魔芋 葡甘聚糖含量高，共混凝膠對(duì)藥物的阻滯作用較強(qiáng)。而在中性和微堿性的介質(zhì)中， 黃原膠含量較高，共混凝膠對(duì)藥物的緩釋作用較強(qiáng)。另外一方面也與釋放實(shí)驗(yàn)開(kāi)始 時(shí)KGM含量高的片劑溶脹快，溶脹程度大有關(guān)。
由圖2-3與2-4可見(jiàn)，藥物在模擬胃液環(huán)境中藥物釋放較快，而以后則釋放趨 于平緩。首先，片劑表面的藥物釋放到溶出介質(zhì)中導(dǎo)致了開(kāi)始階段的藥物快速釋放; 另外一方面也說(shuō)明不同的pH對(duì)藥物釋放有較大影響，主要原因是藥物的溶解度， 西咪替丁在酸性介質(zhì)中的溶解度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其在模擬小腸和結(jié)腸液中的溶解度，還 由于藥物釋放開(kāi)始時(shí)片劑內(nèi)部和釋放環(huán)境之間的藥物濃度差較大，從而藥物從凝膠 層向外擴(kuò)散的推動(dòng)力也較大；同時(shí)輔料在不同pH值下的性質(zhì)也不同，pH值變化對(duì) 凝膠粘度的影響主要是環(huán)境pH降低會(huì)引起氫鍵交聯(lián)有部分開(kāi)鏈，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā) 生變化，分子舒展，分子鏈間空隙變大，從而表現(xiàn)出較快速度的藥物釋放。
48
2.2.3.5不同粘合劑對(duì)西咪替丁釋放的影響
圖2-7給出了水、5%淀粉漿作為粘合劑以及水作為粘合劑同時(shí)在共混體系中加 入10%淀粉的方法制得對(duì)西咪替丁親水性凝膠緩釋片的藥物釋放曲線。由圖2-7可 見(jiàn)在模擬胃液2小時(shí)，模擬小腸液2小時(shí)中，用水作潤(rùn)濕劑或淀粉漿作粘合劑對(duì)西 咪替丁的釋放沒(méi)有顯著影響。但在釋放4小時(shí)后，使用淀粉漿作粘合劑的體系，釋 藥速率相對(duì)較快。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用水作為潤(rùn)濕劑，不論體系是否加入淀粉作 為粘合劑，都能取得相對(duì)較好的緩釋效果。
淀粉表面由于葡萄糖單元的羥基排列于內(nèi)側(cè)，故呈微弱的親水性并能分散于水。 淀粉本身不溶于水，乙醇等，但具有一定吸濕性，吸水膨脹，在制劑工業(yè)中主要用 作稀釋劑，崩解劑，粘合劑等。淀粉漿可作為崩解劑、粘合劑等使用，一般崩解劑 用量為3%-15%，粘合劑用量為5%-25%。采用5%淀粉漿作為粘合劑，最終淀粉在 片劑中的含量約為0.5%，在制軟材的過(guò)程中淀粉漿起到了粘合的作用，而在溶出的 過(guò)程中，少量的淀粉遇水后迅速溶解，增加了溶脹骨架中的孔洞，一方面更有利于 藥物從骨架中向外擴(kuò)散，另一方面也降低了骨架的強(qiáng)度，使骨架的溶蝕速度加快， 這樣一來(lái)，在藥物的體外釋放實(shí)驗(yàn)中就表現(xiàn)為使藥物的溶出加快，使得釋放量增大， 緩釋效果不理想。
2.2.3.6 KGM粘度對(duì)西咪替丁釋放的影響
圖2-8給出了不同粘度的KGM對(duì)西咪替丁釋放的影響，從圖中可見(jiàn)KGM粘度 范圍10000 mPa.s-30000 mPa.s，在KGM30釋藥體系中，KGM粘度對(duì)西咪替丁的
釋放沒(méi)有顯著影響。
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圖2-8采用不同粘度KGM的釋藥體系的藥物釋放 Figure2-8 The drug release from the tablets with different viscosity of KGM
2.2.3.7西咪替丁含量對(duì)藥物釋放的影響
如圖2-9,在KGM30體系中，其他條件一定情況下，改變西咪替丁與輔料含量。 由圖可見(jiàn)，西咪替丁含量40-60%之間，藥物釋放曲線沒(méi)有顯著區(qū)別。其中含藥量 50°%的片劑釋放速率略低。
Time (h)
圖2-9采用不同藥物含量的釋藥體系的藥物釋放 Figure2-9 Drug release from the tablets with different content of cimetidlne
50
2.2.3.8羧甲基淀粉的加入對(duì)以KGM為緩釋材料的釋藥系統(tǒng)藥物釋放的影響
在實(shí)驗(yàn)中，本文也考察了羧甲基淀粉（Carboxymethyl starch, CMS)的加入對(duì)
KGM為緩釋材料的釋藥系統(tǒng)藥物釋放的影響。
作為片劑的賦形劑及崩解劑，羧甲基淀粉可克服用淀粉壓片時(shí)的缺點(diǎn)并使崩解 時(shí)間縮短；作為制藥業(yè)的新秀，CMS現(xiàn)在又開(kāi)始用作藥物的乳化劑及懸浮劑；魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為釋藥載體的研究，在片 劑生產(chǎn)中它是一種性能優(yōu)良的崩解劑[194]。
有研究表明[195]，羧甲基淀粉與魔芋葡甘聚糖混合制膜可以有效地提高共混膜分 子鏈的致密度，從而明顯的改善了其阻水性能。在實(shí)驗(yàn)中，以CMS取代XG與KGM 共混，以相同的方法制備了親水性凝膠骨架片，釋藥體系的釋放度測(cè)定結(jié)果如圖
圖2-10 KGM與CMS共混藥物釋放體系的藥物釋放 Figure2-10 The drug release from tablets of KGM and CMS mixtures
圖2-10給出了 CMS與KGM混合比例不同對(duì)西咪替丁從圓形片釋放的影響。 可以看出，從5:5開(kāi)始，藥物的累積釋放率隨著共混體系中CMS含量的增加釋放速 率增加，其中CMS:KGM=9:1，10:0這2組，釋放極為迅速，在模擬胃液中就已經(jīng) 釋放完全；8:2這一組在模擬小腸液中得以完全釋放；以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明CMS的含 量較高將促進(jìn)片劑的崩解。觀察CMS含量高的片劑的溶出現(xiàn)象，可以發(fā)現(xiàn)在裝有 片劑的轉(zhuǎn)籃落入溶出液中后，片劑迅速脹大，并且不斷從片劑上有粉末脫落，使得 溶出杯中溶液很快就變渾濁，表明片劑在迅速的崩解，在溶出結(jié)束后，在轉(zhuǎn)籃中也
51
沒(méi)有剩余的骨架材料殘留，這也是一種典型崩解片的特征。而在KGM相對(duì)較多的 藥物釋放體系中，各個(gè)體系之間藥物的釋放速率相差不多，其中CMS:KGM=3:7的 釋藥體系藥物累積釋放率最低，略低于以單純KGM為緩釋制劑的釋藥系統(tǒng)。這說(shuō) 明CMS與KGM的混合體系也能起到一定的藥物阻滯作用，但效果并不理想。
將CMS:KGM=3:7的釋藥體系與KGM0和KGM30體系的釋藥相對(duì)比，如圖
(％)3srtq(L)J<L)AIs3mnu
2-11:
Time (h)
圖2-11不同緩釋材料的釋藥體系的藥物釋放 Figure2-11 The drug release from different extended release system
從圖中可見(jiàn)，對(duì)于不同緩釋材料組成的共混體系中，KGM-XG與KGM-CMS 體系相比，西咪替丁從XG與KGM共混多糖的釋放體系中的藥物釋放相對(duì)較慢， 緩釋效果較好。
圖2-11比較了 KGM-XG、KGM-CMS、單一緩控釋輔料體系中對(duì)西咪替丁緩釋 效果最好的體系。從緩釋效果來(lái)看，其中KGM-XG的共混系列中，以3:7為最佳比 例；KGM-CMS的共混系列中，以7:3為最佳比例；而單一緩控釋輔料體系中，XG 效果最好。通過(guò)比較可知，在所有的釋藥體系中，以KGM:XG=3:7，即KGM30 體系釋藥最慢，緩釋效果最好。
2.2.3.9 KGM30釋藥體系與HPMC釋藥體系的藥物釋放比較
輕丙甲基纖維素(hydroxypropyl methyl cellulose, HPMC)是纖維素的部分甲基和 部分聚羥丙基醚，HPMCm其中m為平均取代原子數(shù)，中國(guó)藥典(2000年版)2部收
52
載，其取代基相當(dāng)于HPMC22〇8。羥丙基甲基纖維素為白色或近白色纖維、顆粒和粉 末，在藥劑中多用作粘合劑、分散劑、增稠劑和薄膜包衣材料。近年HPMC越來(lái)越 多地應(yīng)用于藥物骨架型緩釋制劑的研究。通常情況下，HPMC凝膠骨架片采用普通 濕法制?；蛉勰┲苯訅浩に嘯196]。作為緩控釋的輔料，HPMC是一種比較成熟 的，研究比較多的緩控釋材料。
本文采用粘度為20000 mPa.s的HPMC,采用相同方法制備了西咪替丁緩釋片 劑，其藥物溶出曲線與KGM30的比較見(jiàn)圖2-12:
圖2-12 KGM30與HPMC釋藥體系的藥物釋放 Figure2-12 The drug release from tablets of KGM30 and HPMC
從圖中可以看出，無(wú)論是藥物釋放速度還是在某一時(shí)刻的藥物累積釋放率， HPMC的體系都要大于KGM30的體系，這種現(xiàn)象說(shuō)明了 KGM與XG的共混多糖 具有更加良好的藥物阻滯效果。但與HPMC體系相比，其在進(jìn)入釋放后段，釋放速 度明顯下降，這可能是由于凝膠層對(duì)于藥物向外擴(kuò)散的阻力太大所致。按照藥物在 體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間，此時(shí)藥物應(yīng)該進(jìn)入小腸與結(jié)腸段，在該部位存在的大量酶可能會(huì)降 解凝膠層從而使藥物釋放速度加快。
2.2.4釋放機(jī)制分析
多數(shù)情況下，聚合物骨架系統(tǒng)中藥物的釋放符合Fick定律，其動(dòng)力學(xué)可以用 Higuchi及其改進(jìn)模型描述[60]，但有些情況下實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Higuchi模型并不一致。
53
Ritger等[197]將藥物釋放的擴(kuò)散項(xiàng)與溶出項(xiàng)相加，提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的半經(jīng)驗(yàn)指數(shù)方 程，即 Ritger-Peppas 方程：
M = k’ta5+knt = kt”(2-2)
將Ritger-Peppas方程M/Mro =ktn等號(hào)兩側(cè)取對(duì)數(shù)，轉(zhuǎn)化成
利用上述方程與多糖共混藥物釋放數(shù)據(jù)，擬合出不同的KGM與XG的混合比例下 模型藥物釋放的方程參數(shù)，如表2-7、2-8與2-9分別給出了在模擬胃液、小腸與結(jié) 腸液中通過(guò)Ritger-Peppas方程擬合的數(shù)據(jù)。
表2-7在模擬胃液中藥物釋放數(shù)據(jù)Ritger-Peppas方程擬合結(jié)果 Table2-7 Parameter of Ritger-Peppas equation in simulated stomach solution
釋藥體系KGM0KGM10KGM30KGM50KGM70KGM90KGM100
n0.8090.8620.9720.7231.3781.2710.8341
k0.8960.7280.4061.1720.0550.0980.718
R20.9940.9930.9910.9990.9920.9660.999
由表2-7中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，對(duì)于KGM0、KGM10、KGM50、KGM100的釋放體系， 其釋放參數(shù)n在0.45-0.89范圍內(nèi)，屬于藥物Fick擴(kuò)散和藥物溶出機(jī)理共同控制， 而其余幾種藥物釋放體系，，其釋放參數(shù)n均大于0.89,所以其釋放機(jī)制應(yīng)屬于溶出 控制，尤其是KGM30體系，其釋放參數(shù)n=0.972^1，其藥物釋放為零級(jí)釋放，符 合對(duì)于藥物控釋系統(tǒng)的要求。
表2-8在模擬小腸液中藥物釋放數(shù)據(jù)Ritger-Peppass方程擬合結(jié)果 Table2-8 Parameter of Ritger-Peppas equation in simulated small intestine solution
釋藥體系KGM0KGM10KGM30KGM50KGM70KGM90KGM100
n0.2310.2760.2930.3260.7080.4870.475
k4.9024.1573.6723.9300.6831.7212.223
R20.9550.9850.9890.9950.9650.9900.983
由表2-8中數(shù)據(jù)可見(jiàn)對(duì)于KGM70、KGM90和KGM100的釋放體系，其釋放參
數(shù)n在0.45-0.89范圍內(nèi)，屬于藥物擴(kuò)散和藥物溶出(骨架溶蝕)機(jī)理共同作用；而其 余幾種配比，其釋放參數(shù)均小于0.45,所以其釋放機(jī)制應(yīng)屬于Fick擴(kuò)散，由此可見(jiàn)， 當(dāng)KGM在多糖共混體系中所占比例較高時(shí)，由于體系形成的水凝膠強(qiáng)度不高，所
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以在溶出過(guò)程中會(huì)伴隨著骨架溶蝕，從而在釋放機(jī)理中得以體現(xiàn)。
表2-9在模擬結(jié)腸液中藥物釋放數(shù)據(jù)Ritger-Peppas方程擬合結(jié)果 Table2-9 Parameter of Ritger-Peppas equation in simulated colon solution
釋藥體系KGM0KGM10KGM30KGM50KGM70KGM90KGM100
n0.7661.272.900.9720.8280.8920.912
k0.0570.004極小0.0250.1520.0520.073
R20.9500.9990.9540.9940.9980.9980.999
將KGM30體系在不同釋藥介質(zhì)的釋藥數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，用Ritger-Peppas方程進(jìn) 行擬合，所得到的釋放方程為：
1.061 ta 70
2.3本章結(jié)論
(1)采用KGM與XG共混多糖作為緩釋材料，濕法制粒制備西咪替丁親水凝膠 骨架緩釋片，體外釋藥研究結(jié)果表明，KGM與XG共混多糖作為親水性凝膠骨架 片的緩釋材料有一定的應(yīng)用價(jià)值。
(2)片劑制備工藝中，對(duì)于魔芋-黃原膠共混多糖，KGM:XG =3:7時(shí)制粒效果 較好；以水作為潤(rùn)濕劑效果可以達(dá)到較好的混合效果。
(3)對(duì)親水性凝膠骨架片的體外藥物釋放研究表明，鍵形片的藥物釋放要快于 圓形片，釋放度測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)釋藥體系中KGM與XG比例不同時(shí)，藥物釋放的 速度也不同。當(dāng)KGM:XG=3:7時(shí)，藥物西咪替丁從體系內(nèi)向外釋放的速度最慢，緩 釋效果較好。
(4)不同的pH對(duì)藥物釋放有較大影響，主要原因是藥物的溶解度差異，同時(shí) pH對(duì)緩釋載體的結(jié)構(gòu)也有影響?？疾斓贸鲈谒嵝詶l件下，魔芋葡甘聚糖含量高，共 混凝膠對(duì)藥物的阻滯作用較強(qiáng)。而在中性和微堿性的介質(zhì)中，黃原膠含量較高，共 混凝膠對(duì)藥物的緩釋作用較強(qiáng)。潤(rùn)濕劑和粘合劑的改變對(duì)藥物釋放也有一定的影響， 其中以水作為潤(rùn)濕粘合劑時(shí)效果最好。
(5)對(duì)于固定配比的基礎(chǔ)上KGM粘度對(duì)藥物釋放的影響的研究表明KGM粘度 對(duì)西咪替丁的釋放沒(méi)有顯著影響。采用魔芋-黃原膠共混網(wǎng)絡(luò)作為藥物緩釋載體，改 變主藥西咪替丁含量，藥物釋放沒(méi)有顯著區(qū)別。其中含藥量50%的片劑釋放速率略 低。
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(6)采用魔芋葡甘聚糖-羧甲基淀粉作為藥物緩釋載體時(shí)，當(dāng)CMS:KGM=3:7時(shí)， 藥物的緩釋效果相對(duì)較好。
(7)比較HPMC與多糖共混緩釋體系的藥物釋放性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用 KGM與XG的共混多糖作為緩釋載體有更強(qiáng)的藥物阻滯效果。
(8)使用Ritger-Peppas方程對(duì)藥物釋放進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，體系中KGM與XG共 混比例不同時(shí)，其藥物釋放的機(jī)理也不同。其中KGM30體系，在釋放的主要過(guò)程 中釋放參數(shù)n=0.972?1，其藥物釋放為零級(jí)釋放，符合對(duì)于藥物控釋系統(tǒng)的要求。
56
第三章多糖共混結(jié)腸定位包芯片的制備與藥物釋放研究
口服結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)(oral colon-specific drug delivery system, OCDDS)是藥劑
學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，在短短的10多年里已經(jīng)發(fā)展形成了 pH依賴型、時(shí)滯依賴型、 壓力控制型、細(xì)菌觸發(fā)響應(yīng)型等口服結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)。但在過(guò)去研究的重點(diǎn)，大 多建立在pH依賴型和時(shí)滯依賴型理論基礎(chǔ)上，而小腸和結(jié)腸的pH環(huán)境相似，減少 了 pH依賴型釋藥系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為釋藥載體的研究，導(dǎo)致了藥物在小腸段釋放[198]。對(duì)于時(shí)滯型釋藥系 統(tǒng)，雖然小腸內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間相對(duì)恒定(3-5h)，但藥物在胃內(nèi)的滯留時(shí)間個(gè)體差異很大， 受胃內(nèi)容物的影響明顯，導(dǎo)致在一些受試者體內(nèi)，藥物在小腸就開(kāi)始釋放，而在另 一些受試者體內(nèi)，藥物經(jīng)過(guò)橫結(jié)腸時(shí)仍完好無(wú)損；因此時(shí)滯型釋藥系統(tǒng)也是非理想 方案[199]。壓力控制型釋藥系統(tǒng)不僅依賴于膠囊的大小、包衣的厚度和高難的制藥技 術(shù)，而且依賴于人體結(jié)腸內(nèi)壓力。在人體正常的24h晝夜節(jié)律下，結(jié)腸內(nèi)壓力受各 種生理?xiàng)l件因素影響變化很大，導(dǎo)致藥物釋放個(gè)體差異較大，不能確保藥物預(yù)期內(nèi) 釋放[200]。
細(xì)菌觸發(fā)響應(yīng)型結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)(bacterially triggered colon-specific drug delivery system, BCDDS)能避免上述釋藥系統(tǒng)的不確定性，因?yàn)榇罅考?xì)菌集中分布在 結(jié)腸，其產(chǎn)生的獨(dú)特的多種酶，可作為理想的定位釋藥的觸發(fā)機(jī)制[201]。
壓制包芯片是一種應(yīng)用于結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的理想劑型，其設(shè)計(jì)思想主要為： 外層包衣一般為響應(yīng)性材料，在胃和小腸段可以有效地保證藥物不釋放或者很少釋 放，而在結(jié)腸段可以在酶或者其他觸發(fā)機(jī)制的作用下使藥物得以釋放；為了使藥物 在包衣響應(yīng)部位可以迅速釋放，片芯一般設(shè)計(jì)為崩解型，以保證在外層包衣發(fā)生破 裂后藥物得以迅速釋放。
魔芋葡甘聚糖作為一種天然多糖，同樣具有其他天然多糖的特點(diǎn)，可被結(jié)腸內(nèi) 的細(xì)菌產(chǎn)生的酶所降解，因此，可以作為結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)的釋藥載體。但是單獨(dú) 使用KGM存在遇水膨脹過(guò)快等缺點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致藥物的提前釋放。本文采用KGM與 XG的共混多糖作為結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的酶響應(yīng)載體，制備結(jié)腸定位包芯片，并進(jìn) 行了體外釋藥研究，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了討論。
3.1材料與方法
3.1.1試劑與儀器
實(shí)驗(yàn)所用試劑及儀器見(jiàn)表3-1、表3-2所示。
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表3-1實(shí)驗(yàn)用試劑一覽表
Table 3-1 Chemicals used in the experiments
名稱生產(chǎn)廠家級(jí)別
純化魔芋精粉海南多環(huán)保健品有限公司北海分公司食品級(jí)
黃原膠山東金粟生物制品有限公司食品級(jí)
荷蘭乳糖荷蘭進(jìn)口分裝醫(yī)藥級(jí)
硬脂酸鎂山東聊城阿華制藥有限公司醫(yī)藥級(jí)
滑石粉華美滑石公司醫(yī)藥級(jí)
羧甲基淀粉山東聊城阿華制藥有限公司醫(yī)藥級(jí)
西咪替丁上海寶眾制藥公司醫(yī)藥級(jí)
HCl天津市翔宇化工工貿(mào)有限責(zé)任公司分析純
磷酸二氫鉀天津大學(xué)科威公司分析純
磷酸氫二鉀天津大學(xué)科威公司分析純
西咪替丁標(biāo)準(zhǔn)品中國(guó)藥品生物制品檢定所化學(xué)對(duì)照品
P-甘露聚糖酶實(shí)驗(yàn)室自制
去離子水南開(kāi)大學(xué)去離子水供應(yīng)站
表3-2實(shí)驗(yàn)所用儀器一覽表
Table3-2 Equipments used in the experiment
名稱生產(chǎn)廠家型號(hào)/規(guī)格
單沖壓片機(jī)北京國(guó)藥龍立科技有限公司DP30A
電子天平梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司A1-104
片劑硬度測(cè)試儀天津新天光分析儀器技術(shù)有限公司YD-1
電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司DH-101
紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司752型
電熱鼓風(fēng)干燥箱天津市三水科學(xué)儀器有限公司DH-101
智能溶出實(shí)驗(yàn)儀天津大學(xué)無(wú)線電廠D-800LS
混合纖維素酯微孔濾膜上海興亞凈化器材廠025, 0.8^m
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)篩浙江上虞市華康化驗(yàn)儀器廠GB6003-88 標(biāo)準(zhǔn)
一次性無(wú)菌抽液器蘇州林華醫(yī)療器材有限公司
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3.1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
3.1.2.1西咪替丁片芯的制備
實(shí)驗(yàn)所需藥品及輔料均過(guò)100目篩后備用。采用濕法制粒，將一定比例的西咪 替丁及羧甲基淀粉過(guò)40目篩，混合6次以上至混合均勻，稱量，均勻加入粘合劑潤(rùn) 濕并攪拌至適合程度制成軟材。在60°C恒溫下干燥至恒重，再將干燥后顆粒加入一 定量的硬脂酸鎂混合整粒?；旌虾蟮念w粒精確稱量220mg,將以上顆粒在單沖壓片 機(jī)上壓片，壓片壓力為3500kg。所使用的沖模為直徑6mm的平板沖模。調(diào)節(jié)壓片 機(jī)，使壓出的片芯為硬度為2.0-3.0 kg/mm2左右的平板圓型片，每片片重控制在220 ±5 mg,其中西咪替丁的含量為90±1% w/w。片芯的直徑為6.0±0.05mm，厚度為 2.5±0.02mm，硬度被控制為 2.0-3.0 kg/mm2。
羧甲基淀粉(CMS)是一種優(yōu)良的崩解劑，加入在片芯中可以保證片芯在接觸到 溶劑后可以迅速崩解，從而使藥物得到迅速釋放。
3.1.2.2包芯片劑的制備
采用濕法制粒的方法，將一定比例的KGM與XG的多糖混合物與乳糖混合， 過(guò)40目篩，混合6次以上至混合均勻，稱量，均勻加入粘合劑潤(rùn)濕并攪拌至適合程 度制成軟材。在60C恒溫下干燥至恒重，再將干燥后顆粒加入一定量的硬脂酸鎂和 滑石粉混合整粒。按照包芯片外層中多糖之間的比例不同，將結(jié)腸定位釋藥體系的 命名如表2-3。
壓制包衣時(shí)，精確稱量單片包衣用量43%的材料，置于沖模中，用尺小心平整 表面，將制成的西咪替丁片芯置于沖模中心位置，降下沖模，將剩余的包衣材料顆 粒小心地倒入沖模中，用尺平整后，使用弧形圓沖壓片，壓片壓力為5000kg。制成 的壓制包芯片的硬度被控制在7.0-9.0 kg/cm2。由于實(shí)驗(yàn)中外層壓制包衣的重量不 同，使用了直徑為10mm和12mm的兩種沖模。所壓制的包芯片的尺寸見(jiàn)表3-3。
表3-3不同重量壓制包芯片的外形尺寸
Table 3-3 Diameters and the heights of compression coated tablets
外層包衣重量 (g)0.400.600.80
Diameter (mm)10.0±0.0514.0±0.0514.0±0.05
Height (mm)8.2±0.057.2±0.058.0±0.05
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3.1.2.3 KGM親水性凝膠骨架片的制備
為了確定藥物釋放實(shí)驗(yàn)中P-甘露聚糖酶的用量，本文同樣制備了西咪替丁親水 性凝膠骨架片，用于在大鼠盲腸物溶液及P-甘露聚糖酶溶液中的釋放。
KGM親水性凝膠骨架片的制備方法同第二章，使用KGM作為緩釋載體，乳糖 作為稀釋劑，滑石粉和硬脂酸鎂作為潤(rùn)滑劑和助流劑，制備直徑為12mm的圓形親 水性凝膠骨架緩釋片。片劑中西咪替丁含量控制在490±5mg，占整個(gè)片重的51土 2%。
3.1.2.4模擬結(jié)腸液的制備
本文采用兩種含酶溶液來(lái)模擬結(jié)腸的酶環(huán)境，其中一種為大鼠盲腸內(nèi)容物溶液， 另外一種為P-甘露聚糖酶的溶液。
實(shí)驗(yàn)所使用的大鼠為體重為200-250g的wistar雄性大鼠，采用常規(guī)飼料喂養(yǎng)。 在溶出實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前0.5h內(nèi)，使用頸椎牽引法處死8只大鼠，打開(kāi)大鼠腹腔，將其盲 腸兩端結(jié)扎，剪下后浸泡于通N2的pH6.8磷酸鹽緩沖液中以保持無(wú)氧環(huán)境。將結(jié)扎 后的大鼠盲腸剪開(kāi)，取出內(nèi)容物，加入pH6.8磷酸鹽緩沖液配制成4%w/v的溶液， 在此過(guò)程中溶液一直通入N2。具體操作方法同文獻(xiàn)[202]。
實(shí)驗(yàn)中使用的P-甘露聚糖酶為實(shí)驗(yàn)室自制，其活性為1881U/g,其制備、純化 及酶活檢測(cè)方法見(jiàn)文獻(xiàn)[203, 204]。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將一定量的P-甘露聚糖酶溶于pH6.8的磷 酸鹽緩沖液中，配制成不同濃度的P-甘露聚糖酶溶液。
3.1.2.5片劑中藥物含量的測(cè)定
為了檢測(cè)片芯、壓制包芯片和親水性凝膠骨架片的藥物含量，將待測(cè)量片劑用 研缽磨碎，將精確稱量后的細(xì)粉溶解于一定量的pH 6.8的磷酸鹽緩沖液中，待粉末 完全溶解后將被測(cè)樣品經(jīng)0.8pm微孔過(guò)濾膜過(guò)濾，使用紫外分光光度計(jì)在測(cè)定波長(zhǎng) 處測(cè)定溶液的吸光度，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程得到相對(duì)應(yīng)的片劑藥物含量。
3.1.2.6包芯片與骨架片的藥物釋放研究
對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的壓制包芯片，使用如下方法進(jìn)行溶出實(shí)驗(yàn)：量取配制好的pH=1 的HCl溶劑900ml,注入每個(gè)溶出杯內(nèi)，在另外一個(gè)杯中放300ml相同溶劑作為補(bǔ) 加液體。調(diào)解溫度使溶出杯中溶劑溫度保持37±0.5°C，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)籃轉(zhuǎn)速100r/min。實(shí) 驗(yàn)開(kāi)始2h后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，將溶出杯中溶液換成模擬小腸環(huán)境的pH=7.4磷酸鹽緩沖 液，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，再持續(xù)3h，之后將杯中溶液換為模擬結(jié)腸環(huán)境的含有P-甘露聚糖酶 或者不含P-甘露聚糖酶的pH=6.8磷酸鹽緩沖液，至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。由吸光度及標(biāo)準(zhǔn)曲 線作圖求得藥物的累積釋放百分?jǐn)?shù)。在規(guī)定的時(shí)刻取樣，同時(shí)將相同體積的溶出介 質(zhì)補(bǔ)充到溶出杯中，待測(cè)樣品經(jīng)0.8pm微孔膜過(guò)濾后，在容量瓶中用同種溶劑稀釋
60
一定倍數(shù)，使用紫外分光光度計(jì)在對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)測(cè)定溶液的吸光度值，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線方 程得到所對(duì)應(yīng)的藥物釋放度。
為了考察對(duì)比P-甘露聚糖酶溶液與含大鼠盲腸內(nèi)容物溶液之間降解能力的關(guān) 系，分別在P-甘露聚糖酶溶液與含大鼠盲腸內(nèi)容物的pH6.8磷酸鹽緩沖溶液中進(jìn)行 KGM親水性凝膠骨架緩釋片的藥物溶出實(shí)驗(yàn)。
3.2結(jié)果與討論
3.2.1模擬結(jié)腸液中卩-甘露聚糖酶濃度的確定
在藥物的體外釋放研究中，已經(jīng)有很多種酶被用來(lái)模擬人體的細(xì)菌及酶環(huán)境 [205]，但是卻很少有關(guān)于體內(nèi)和體外酶水解能力相關(guān)性的報(bào)道。在本文中，通過(guò)體外 藥物溶出實(shí)驗(yàn)比較了一定濃度的P-甘露聚糖酶溶液與4%(w/v)大鼠盲腸內(nèi)容物溶液 的水解KGM的能力，從而建立了酶濃度與大鼠盲腸內(nèi)容物之間的水解能力關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-1所示。
圖3-1不同釋放介質(zhì)中KGM親水凝膠骨架片的藥物釋放 Figure3-1 Drug release from cimetidlne matrix tablets of KGM
61
本文將已知酶活性的P-甘露聚糖酶溶解于pH6.8磷酸鹽緩沖液中，配制了活性 為 0.075U-ml-1、0.150U-ml-1、0.220U-ml-1 和 0.300U-ml-1 的溶液。圖 3-1 是以 KGM
作為緩釋載體的親水凝膠骨架片在上述溶液以及4%(w/v)的大鼠盲腸內(nèi)容物溶液中 的藥物釋放結(jié)果。從圖中可以看出，當(dāng)釋放介質(zhì)的酶活性不同時(shí)，藥物從片劑中的 釋放性能也不同，藥物的釋放速率及累積釋放率隨著釋放介質(zhì)中的酶活性提高而提 高，顯著高于在無(wú)酶環(huán)境中的釋放，這說(shuō)明在KGM親水凝膠骨架片中，酶對(duì)KGM 的水解對(duì)于藥物從片劑中的釋放有加速作用。從圖中可以看出，藥物在大鼠盲腸內(nèi) 容物溶液中的溶出釋放曲線與在0.220U_ml-1酶溶液中的釋放曲線相似。在后面的實(shí) 驗(yàn)中，本文使用活性為0.220U.ml-1的P-甘露聚糖酶溶液來(lái)模擬體外溶出的結(jié)腸環(huán) 境。
有研究[51]將不同活性的a-半乳糖苷酶溶液在體外溶出的藥物釋放數(shù)據(jù)與藥物 在體內(nèi)釋藥的血藥濃度相關(guān)性建立了聯(lián)系。在Burke的研究中[206]，魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為釋藥載體的研究，通過(guò)a-半乳糖苷 酶與P-甘露聚糖酶活性之間的關(guān)系計(jì)算出所對(duì)應(yīng)的P-甘露聚糖酶溶液的活性為
0.166U.ml-1。本文實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果與其相近，其不同之處可能源于實(shí)驗(yàn)方法的差異。
3.2.2單一多糖作為結(jié)腸定位釋藥載體的藥物釋放研究
應(yīng)用包芯片的目的是為了使藥物在人體消化道上段，胃和小腸等部位能夠保持 藥物不釋放或者盡量少釋放，而當(dāng)片劑到達(dá)結(jié)腸后，能夠在一定外界環(huán)境的觸發(fā)下 進(jìn)行藥物釋放，從而達(dá)到減少藥物的副作用，提高局部藥物濃度的目的。所以，包 芯片的包衣材料應(yīng)滿足如下要求：在人體消化道上段保持一定的強(qiáng)度及粘度以阻滯 藥物釋放，而在結(jié)腸段可以響應(yīng)酶的作用而使藥物得以釋放。
本文首先以單一多糖KGM作為外層包衣控制釋放載體制備結(jié)腸定位包芯片， 釋藥系統(tǒng)的外層包衣的質(zhì)量為0.60g和0.80g。其體外藥物溶出結(jié)果如圖3-2所示。
62
100
80
c§
6〇 VH
s
40
>
• y—*
20
o
0
⑷
(b)
圖3-2不同包衣質(zhì)量的KGM100體系的藥物釋放（a) 0.60g包衣質(zhì)量；（b) 0.80g包
衣質(zhì)量（E)代表含酶模擬結(jié)腸溶液
Figure3-2 Drug release from the KGM100 tablets (a) coat weight of 0.60g (b) coat weight of 0.80g (E) denotes the dissolution media containing 0.220U-ml-1 P-mannanase
由于使用相同的沖模，當(dāng)外層包衣質(zhì)量分別為0.60g和0.80g時(shí)，所制得的包芯 片的片劑直徑是相同的，則外層包衣質(zhì)量的差異，體現(xiàn)在包芯片的厚度上?？梢岳?解為KGM100釋藥體系中使用包衣質(zhì)量為0.60g的片劑其外層包衣厚度要薄于0.80g
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包衣的片劑。從圖3-2中可以看出，在藥物釋放實(shí)驗(yàn)開(kāi)始5h時(shí)，KGM100釋藥體系 使用包衣質(zhì)量為0.60g和0.80g的藥物累積釋放率分別為20%和13%,這種差異也 說(shuō)明包衣厚度不同，則包衣層對(duì)于藥物從片芯內(nèi)向外釋放的阻滯效果也不同。
當(dāng)藥物釋放實(shí)驗(yàn)開(kāi)始5h后，釋放實(shí)驗(yàn)開(kāi)始在模擬結(jié)腸液中進(jìn)行，從圖3-2中可 以看出，在模擬結(jié)腸環(huán)境的含酶和不含酶的pH6.8磷酸鹽緩沖液中，藥物的釋放速 率有很大差異，酶的加入對(duì)于藥物釋放有很大的加速作用。并且，當(dāng)包衣質(zhì)量不同 時(shí)，酶的加入對(duì)于釋放速率的作用效果也不同。對(duì)于包衣質(zhì)量為0.60g的KGM100 釋藥體系，酶的加入在很大程度上加快了藥物的釋放，在第5-9h范圍內(nèi)尤其明顯， 當(dāng)藥物釋放實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第10h時(shí)，含酶模擬結(jié)腸液中的累積藥物釋放為63%，而不 含酶的模擬結(jié)腸液中的數(shù)據(jù)只為41%，這顯示出包芯片在含酶的模擬結(jié)腸液中有一 定程度的藥物突釋。對(duì)于外層包衣質(zhì)量為0.80g的KGM100釋藥體系，酶的加入對(duì) 于藥物釋放的加速作用相對(duì)不明顯，在藥物釋放實(shí)驗(yàn)的第10h時(shí)，在含酶及不含酶 模擬結(jié)腸液中的累積釋放率分別為43%和34%。但在含酶的模擬結(jié)腸介質(zhì)中總體藥 物釋放速率加快相對(duì)明顯。對(duì)于兩種不同質(zhì)量包衣的KGM100釋藥體系，當(dāng)藥物溶 出進(jìn)行26h(在模擬結(jié)腸液中21h)后，其在模擬結(jié)腸液中釋放體系的藥物的累積釋放 率相差不多。都為90%左右。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)比較不同溶出介質(zhì)中的溶出后片 劑也可以發(fā)現(xiàn)，兩者粘度有很大差異，相比之下，被酶降解后的片劑表面的凝膠粘 度相當(dāng)?shù)?，相?dāng)多的一部分已經(jīng)從轉(zhuǎn)籃中流出，而沒(méi)有被酶降解的片劑表面凝膠雖 然充滿整個(gè)轉(zhuǎn)籃，但是仍然保持很好的凝膠狀態(tài)，流動(dòng)性很差。
在實(shí)驗(yàn)中，以KGM作為外層包衣控制釋放載體可以保持藥物在模擬胃和小腸 溶液中有較少的釋放，并且在模擬結(jié)腸液中，表現(xiàn)出一種對(duì)酶的良好響應(yīng)。這些都 說(shuō)明KGM作為一種結(jié)腸定位釋藥載體，是有其應(yīng)用潛力的。當(dāng)包衣質(zhì)量不同時(shí)， 其對(duì)于藥物的阻滯效果不同，在環(huán)境酶的作用下的藥物釋放規(guī)律也不相同：當(dāng)外層 包衣厚度較薄時(shí)，藥物在釋放的前期損失較多。在酶存在的條件下，藥物的擴(kuò)散與 環(huán)境酶對(duì)包衣材料的水解共同作用，使得藥物的釋放在一定程度上體現(xiàn)為突釋，而 對(duì)于包衣較厚的釋藥體系，藥物在釋放開(kāi)始階段的損失較少，但對(duì)于環(huán)境酶的作用 響應(yīng)性也相對(duì)較弱。
從實(shí)用角度出發(fā)，外層包衣質(zhì)量為0.80g的KGM100釋藥體系的直徑為 14.0mm，厚度達(dá)到了 8.0mm，而在口服過(guò)程中包芯片不可以嚼碎服用，這就給病人 服用造成了困難。為了減少藥物在釋放前期的泄漏，并且縮小片劑的尺寸以提高可 服性，本文使用黃原膠作為外層包衣控制釋放載體進(jìn)行了藥物釋放研究。圖3-3為 KGM0釋藥體系的藥物釋放特性。
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0
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圖3-3包衣厚度為0.60g的KGM0體系的藥物釋放（E)代表含酶模擬結(jié)腸溶液 Figure3-3 Drug release from the KGM0 tablets with 0.60g coat weight (E) denotes the dissolution media containing 0.220U-ml-1 P-mannanase
通過(guò)圖3-3與圖3-2(a)的比較，可以看出XG可以有效地阻滯藥物在釋放前期的 泄漏(在第5h的累積釋放率為6.23%)，而通過(guò)在含有P-甘露聚糖酶的和不含酶的模 擬結(jié)腸液中的釋放結(jié)果表明，以XG作為外層包衣控制釋放載體對(duì)于P-甘露聚糖酶 沒(méi)有響應(yīng)性。由文獻(xiàn)可知，黃原膠不能在人體消化道內(nèi)被降解[207]。在本實(shí)驗(yàn)中， XG也表明了這一特性。實(shí)驗(yàn)后觀察片劑，有酶和無(wú)酶溶液中的片劑外觀無(wú)明顯差 異。片劑體積有一定量的溶脹，但凝膠的強(qiáng)度仍然很大，很好的保持了片劑的形狀， 并且具有一定的彈性。將實(shí)驗(yàn)后的片劑軸向切開(kāi)，經(jīng)觀察片芯仍然干燥，說(shuō)明XG 有很強(qiáng)的阻水作用。
3.2.3KGM與XG共混多糖作為結(jié)腸定位釋藥載體的藥物釋放研究
由以上實(shí)驗(yàn)可知，單純使用KGM和XG作為結(jié)腸定位的釋藥載體都存在著一 定問(wèn)題，為此，本文將KGM與XG共混多糖作為釋藥載體，考察了其體外藥物釋 放行為，外層包衣中KGM與XG的比例同表2-3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3-4所示。
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圖3-4不同包衣質(zhì)量的共混多糖體系的藥物釋放（a) 0.60g包衣質(zhì)量；（b) 0.40g包衣
質(zhì)量.（E)代表含酶模擬結(jié)腸溶液
Figure3-4 Drug release from tablets with polysaccharides mixture as compression coating.
(a) 0.60 coat weight; (b) 0.40 coat weight.
(E) denotes the dissolution media containing 0.220U-ml-1 P-mannanase
從圖3-4(a)中可以看出，使用0.60g共混多糖外層包衣的藥物釋放系統(tǒng)在釋放開(kāi) 始的前5h內(nèi)都少于5°%，與前面實(shí)驗(yàn)中KGM100藥物釋放系統(tǒng)的20°%和KGM0釋
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藥系統(tǒng)的6%相比都要小，這表明KGM和XG的共混多糖作為結(jié)腸定位的釋藥載體 可以有效地阻滯藥物從體系內(nèi)向外釋放，從而減少藥物在消化道上段的藥物損失。 為了提高藥物的可服性，減小片劑的尺寸，進(jìn)一步將包芯片劑的外層包衣質(zhì)量降為 0.40g。此時(shí)制得的片劑直徑為為10.0±0.05mm，厚度為8.2±0.05mm。從圖3-4(b) 可以看出，外層包衣重量為0.40g的混合多糖結(jié)腸定位釋藥體系其在釋放實(shí)驗(yàn)開(kāi)始 的5h內(nèi)的藥物釋放也沒(méi)有超過(guò)6%，說(shuō)明包衣質(zhì)量減至0.40g也是可行的。在包衣 片的制備過(guò)程中，包衣質(zhì)量也被進(jìn)一步減少到0.30g和0.20g，但是釋放實(shí)驗(yàn)表明， 太薄的包衣不能保證溶劑不向內(nèi)滲入及藥物在釋放初期不釋放，很快就由于溶劑滲 透至片芯導(dǎo)致片芯中崩解劑CMS發(fā)生膨脹，進(jìn)而使強(qiáng)度很弱的外層包衣發(fā)生破裂 而產(chǎn)生藥物的突釋。
通過(guò)比較圖3-4的(a)和(b)可以看出，包衣重量為0.60g和0.40g的KGM30釋藥
體系的藥物釋放曲線很相似，受包衣質(zhì)量變化的影響很小。分析其原因，一方面由 于這個(gè)比例的共混多糖KGM含量相對(duì)較低，所以對(duì)于酶的響應(yīng)性也相對(duì)較差；另 外由于這個(gè)比例的XG含量較高，從而導(dǎo)致較低的溶脹程度，使藥物從片芯向外釋 放的阻力相對(duì)較小，從而表現(xiàn)出藥物釋放相對(duì)較快。
從圖中可以看出，KGM50體系的藥物釋放在兩種包衣質(zhì)量中都是最低的。分 析原因可能是由于多糖之間的相互作用比較強(qiáng)，從而使藥物從片芯向外的擴(kuò)散以及 酶從釋放介質(zhì)向片芯內(nèi)擴(kuò)散的速度都很低，進(jìn)而形成的凝膠層受酶的影響較小，從 而表現(xiàn)出的藥物釋放最低，從圖中也可以發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)比例的多糖共混體系的釋放 曲線中，含酶的和不含酶介質(zhì)中的釋放之間的差異也最小，說(shuō)明該體系受酶的影響 最小。
對(duì)于KGM70釋放體系。從兩種質(zhì)量的包衣的釋放曲線圖中可以看出，含酶的 和不含酶的介質(zhì)中的釋放差異最大，而且隨著外層包衣質(zhì)量的下降，藥物的釋放有 明顯的增加。這一方面由于這個(gè)比例的多糖共混體系之間的相互作用較弱，從而藥 物可以相對(duì)容易的從片芯內(nèi)向外釋放；另一方面又由于這個(gè)比例的多糖共混體系 KGM的含量相對(duì)較高，所以對(duì)酶的響應(yīng)性較好。
對(duì)于一個(gè)良好的結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)來(lái)講，要減少藥物在上消化道的提前釋放， 還要保證劑型可以在結(jié)腸內(nèi)被觸發(fā)而釋放藥物，在達(dá)到以上要求的同時(shí)還要盡量減 小片劑的尺寸而保證病人的服用便利性。在上述的藥物釋放系統(tǒng)中，使用0.40g外 層包衣質(zhì)量的KGM70藥物釋放系統(tǒng)在釋放開(kāi)始的5h內(nèi)藥物的提前釋放少于3%； 在含酶的模擬結(jié)腸液中，藥物的釋放在經(jīng)過(guò)24h后可以達(dá)到50%以上；并且該系統(tǒng) 的片劑直徑為10mm，可以方便的服用。因此，使用0.40g包衣質(zhì)量的KGM70釋藥 體系是比較理想的結(jié)腸釋藥劑型設(shè)計(jì)。
從圖中可以看出，使用0.40g包衣質(zhì)量的KGM70釋藥體系在24h的藥物釋放
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實(shí)驗(yàn)中釋藥總量低于60%。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[205]，在大鼠食物中添加多糖可以有效地誘 使其消化道內(nèi)相應(yīng)酶活性增加。本文所使用的大鼠采用常規(guī)食物喂養(yǎng)，并未在其食 譜中添加KGM成分以誘發(fā)酶的生成；而人體日常食物結(jié)構(gòu)中含有大量多糖成分， 體內(nèi)降解多糖的酶含量應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大鼠消化道內(nèi)的值，可以認(rèn)為本文所使用的模擬 結(jié)腸液中的酶含量應(yīng)比人體消化道內(nèi)的值低；在人體內(nèi)，片劑在進(jìn)入消化道結(jié)腸區(qū) 域后的藥物釋放速率應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于體外釋藥的速率。
3.2.4包衣中乳糖不同含量釋藥體系的藥物釋放
圖3-5包衣中乳糖含量不同的KGM30釋藥體系的藥物釋放 (E)代表含酶模擬結(jié)腸溶液
Figure3-5 Drug release from different lactose content of compression coating tablets (E) denotes the dissolution media containing 0.220U-ml_1 P-mannanase
由圖3-5可見(jiàn)，隨著在包衣中乳糖含量的增加，藥物的累積釋放率也表現(xiàn)出上 升的趨勢(shì)。當(dāng)片劑的外層包衣遇到溶劑時(shí)，由于多糖的存在，片劑表面會(huì)形成凝膠 層，而乳糖在釋放介質(zhì)中的迅速溶解會(huì)在包衣凝膠上形成釋放孔道。隨著包衣中乳 糖含量的增加，一方面由于多糖組分所占比例的下降，形成的凝膠層會(huì)相對(duì)較弱；
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由于包衣質(zhì)量為0.40g的KGM30體系藥物在含酶和不含酶的模擬結(jié)腸段的釋 放相對(duì)較慢，并且對(duì)于酶的響應(yīng)性較差，本文又研究了包衣中乳糖比例對(duì)藥物釋放 的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3-5所示。
而另一方面乳糖的溶解又會(huì)造成包衣凝膠層中釋放孔道數(shù)量的增多，這兩方面的綜 合作用結(jié)果表現(xiàn)出隨著乳糖在包衣層中比例的上升，藥物的累積釋放率也增加。
由圖3-5還可見(jiàn)，當(dāng)包衣中乳糖的含量分別為56.0%,，60.9%和66.0%時(shí)，體 系在藥物釋放進(jìn)行到24h時(shí)在無(wú)酶釋放介質(zhì)中的累積釋放率分別為13.7%，18.0% 和21.4%，而在有酶釋放介質(zhì)中的累積釋放率為25.6%,，26.3%和28.7%。數(shù)據(jù)表 明，有無(wú)酶介質(zhì)中藥物累積釋放率的差異隨著乳糖含量的增加而減少，而體系對(duì)酶 的響應(yīng)性隨著多糖含量的減少而進(jìn)一步下降。
3.2.5釋藥體系中藥物釋放的延遲
當(dāng)片劑投入釋放介質(zhì)中后，片劑的包衣由于多糖的存在會(huì)迅速吸收介質(zhì)中的水 分而溶脹，而當(dāng)包衣溶脹到一定程度時(shí)，溶劑透過(guò)包衣的凝膠層而達(dá)到片芯，這時(shí) 藥物才開(kāi)始從片芯向外擴(kuò)散。魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為釋藥載體的研究，從而釋藥體系在藥物釋放的初期會(huì)顯示出一定的藥物 延遲釋放。延遲的時(shí)間長(zhǎng)短與外層包衣的質(zhì)量與組成相關(guān)，由于藥物的釋放都開(kāi)始 于模擬胃和小腸溶液中，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果并沒(méi)有受到酶加入的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3-4。
表3-4不同結(jié)腸定位釋藥體系的藥物釋放延遲時(shí)間 Table 3-4 Delay time of the drug release from different systems
Compression0.40g0.60g0.80g
coatingKGM30KGM50 KGM70KGM0KGM30KGM50 KGM70 KGM100KGM100
Delay time (h)1.53 31.523 5 12
從表3-4可以看出，除了 KGM50體系以外，其他體系的藥物延遲時(shí)間都隨著 包衣質(zhì)量的增多而增加。說(shuō)明包衣的質(zhì)量也就是外層包衣的厚度增加，導(dǎo)致了溶劑 向片劑內(nèi)擴(kuò)散以及藥物向溶出介質(zhì)中擴(kuò)散的路徑增長(zhǎng)，增大了擴(kuò)散的阻力，進(jìn)而導(dǎo) 致了延遲時(shí)間的增加，如KGM70體系中藥物延遲時(shí)間從0.40g包衣的3h增加為
0.60g包衣的5LKGM50體系由于多糖之間的強(qiáng)烈相互作用，包衣的溶脹程度不高， 導(dǎo)致了延遲時(shí)間無(wú)明顯差異。以純KGM作為結(jié)腸定位釋藥載體的體系，由于包衣 強(qiáng)度太低，其延遲時(shí)間明顯低于同質(zhì)量包衣的其他體系。
包衣重量為0.40g和0.60g的共混多糖釋放體系中，藥物的釋放延遲時(shí)間隨著 KGM比例的增加而延長(zhǎng)。在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中也可以觀察到，當(dāng)KGM比例高時(shí)，整個(gè)片 劑的溶脹程度也更高，這就導(dǎo)致了溶劑向內(nèi)擴(kuò)散以及藥物向外擴(kuò)散路徑長(zhǎng)度的增加， 從而體現(xiàn)了藥物釋放延遲時(shí)間的增加。
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3.2.6藥物釋放模型的選擇
為了進(jìn)一步探討包芯片體外實(shí)驗(yàn)的規(guī)律和機(jī)理，分別利用零級(jí)模型(Mt/M„=kt)， Higuchi 模型（Mt/MM=kt1/2)，一 級(jí)模型（Mt/MM=1-e-kt)，Hixson-Crowell 模型 (Mt/M„=kit+k2t2+k3t3,即溶蝕模型)，擴(kuò)散-松弛模型(Mt/M„=kit1/2+k2t)及擴(kuò)散-溶蝕模 型(Mt/M„=k1t1/2+k2t+k3t2+k4t3)[208]對(duì)各個(gè)比例藥物釋放曲線進(jìn)行單元或多元線性擬 合以確定藥物釋放的規(guī)律和機(jī)理。以上的模型主要都是適用于骨架片或者藥物均勻 分散的系統(tǒng)，所以在應(yīng)用于包芯片時(shí)，在數(shù)據(jù)處理時(shí)將前面的延遲時(shí)間減掉，認(rèn)為 藥物已經(jīng)均勻分布在包衣層的水凝膠中，將符合各模型對(duì)于條件的要求部分進(jìn)行計(jì) 算和模擬。對(duì)各模型擬合所得的的回歸方程的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3-5。
表3-5包芯片釋放數(shù)據(jù)擬合的相關(guān)系數(shù)
Table 3-5 Correlation coefficients of the mathematical models
藥物釋放體系Zero-
orderHiguchiFirst-
orderHixson-
crowellDiffusion-
relaxationDiffudion-
erosion
0.60g 包衣 K1000.64420.96770.97220.99900.97030.9991
0.60g 包衣 K100 (E)0.81890.92900.95680.98110.94210.9888
0.80g 包衣 K1000.81190.98490.98520.99570.98800.9959
0.80g 包衣 K100(E)0.93040.95480.96350.99790.98880.9982
0.60g 包衣 K00.77120.99070.99090.98660.99390.9988
0.60g 包衣 K300.75580.96630.96780.96160.97300.9756
0.60g 包衣 K30(E)0.68860.97910.98520.96290.97920.9822
0.60g 包衣 K500.99470.96350.97230.99710.99530.9971
0.60g 包衣 K50(E)0.98900.82830.90250.99730.99380.9973
0.60g 包衣 K700.99330.88720.91270.99370.99340.9944
0.60g 包衣 K70(E)0.98780.83280.90990.99660.99440.9985
0.40g 包衣 K300.80400.97800.98220.96150.98630.9962
0.40g 包衣 K30(E)0.73740.97750.98350.96610.98080.9850
0.40g 包衣 K500.91090.92710.95270.98280.96600.9880
0.40g 包衣 K50(E)0.97470.88660.95360.99250.98280.9943
0.40g 包衣 K700.79500.92050.93010.96950.92810.9787
0.40g 包衣 K70(E)0.97050.89560.98720.99190.98250.9964
Mean0.85750.93350.95930.98430.97870.9920
SD0.11800.05170.02900.01430.01880.0075
從表3-5可見(jiàn)，擴(kuò)散-溶蝕模型擬合所得到的相關(guān)系數(shù)值最大，且和 Hixson-Crowell模型相近，這些表明，擴(kuò)散/溶蝕模型中的擴(kuò)散項(xiàng)起的作用很小，藥 物主要以溶蝕方式釋放。并且通過(guò)比較擴(kuò)散/溶蝕模型和Hixson-Crowell模型中在含 酶和不含酶介質(zhì)中的釋放數(shù)據(jù)擬合的相關(guān)系數(shù)可以得到，在含酶溶液中的數(shù)據(jù)擬合 結(jié)果的相關(guān)系數(shù)普遍大于不含酶的值，這在一定程度上也說(shuō)明，酶對(duì)KGM的降解 作用在整個(gè)體系的溶蝕中也是占有一定比重的。
表3-6為以擴(kuò)散-溶蝕模型擬合得到的參數(shù)值。
表3-6擴(kuò)散溶蝕模型參數(shù)擬合值
Table 3-6 Parameter of the diffusion-erosion model
藥物釋放體系kik2k3k4
0.60g 包衣 K1000.4547.023-0.2930.004
0.60g 包衣 K100 (E)-12.27415.003-0.4800.005
0.80g 包衣 K1001.4556.218-0.3090.006
0.80g 包衣 K100(E)2.8255.596-0.034-0.003
0.60g 包衣 K03.567-0.1350.040-0.001
0.60g 包衣 K302.960-0.1790.032-0.001
0.60g 包衣 K30(E)4.319-0.4070.046-0.001
0.60g 包衣 K500.1260.372-0.0050.000
0.60g 包衣 K50(E)0.0110.384-0.0060.001
0.60g 包衣 K700.611-0.0240.030-0.001
0.60g 包衣 K70(E)2.370-1.1780.159-0.004
0.40g 包衣 K304.464-1.2720.093-0.002
0.40g 包衣 K30(E)4.106-0.5020.057-0.002
0.40g 包衣 K50-1.6641.955-0.0800.001
0.40g 包衣 K50(E)-1.2391.475-0.0240.000
0.40g 包衣 K70-4.1614.684-0.1930.003
0.40g 包衣 K70(E)-7.4607.657-0.2440.003
3.2.7結(jié)腸定位包芯片藥物釋放過(guò)程的描述與分析
由于包芯片組成和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，包芯片中的藥物釋放機(jī)理也是很復(fù)雜的?？?以簡(jiǎn)要地用下面的過(guò)程來(lái)描述：
1.包芯片與溶劑接觸，其包衣表層吸水而發(fā)生溶脹，形成水凝膠，并且，凝膠 層在包衣層內(nèi)隨著時(shí)間而向片劑內(nèi)部推進(jìn)。
71
2.在水進(jìn)入包衣層形成凝膠的同時(shí)，釋放介質(zhì)中的酶也開(kāi)始向凝膠層內(nèi)擴(kuò)散， 由于包衣層較厚，且酶的分子量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溶劑的分子量，酶在包衣層形成的凝膠中 向內(nèi)擴(kuò)散的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于凝膠層本身向內(nèi)推進(jìn)的速度，造成凝膠層內(nèi)酶的分布不均
〇
3.當(dāng)溶劑擴(kuò)散到片芯處時(shí)，藥物接觸到溶劑后，開(kāi)始溶解，形成飽和溶液并通 過(guò)凝膠層向外擴(kuò)散。同樣由于凝膠層厚度的原因，藥物在凝膠層內(nèi)的分布也是不均
一的。
4.當(dāng)溶劑和酶向片劑內(nèi)擴(kuò)散，藥物從片芯向外擴(kuò)散的同時(shí)，在包衣層中的乳糖， 由于其較強(qiáng)的水溶性，遇到溶劑后迅速溶解，從而在包衣層水凝膠中造成孔洞，表 現(xiàn)為溶蝕。
5.由于酶的分布不均一，其對(duì)于包衣層中KGM的作用也只限于其到達(dá)的位置， 且隨著酶濃度不同，其作用效果也不同。在包衣層凝膠表層，酶濃度較高，其水解 KGM的程度也較高，而在包衣層內(nèi)部則相反。這樣就造成了整個(gè)包衣層水凝膠內(nèi) 外強(qiáng)度的差別。在溶出實(shí)驗(yàn)后期，強(qiáng)度較弱的部分會(huì)先從片劑上脫落，由于水凝膠 整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)仍然保持，其外形尺寸變化不大，但表面強(qiáng)度會(huì)有很大下降。從表觀 上看，表現(xiàn)為一種表面的溶蝕過(guò)程。
3.3本章結(jié)論
(1)使用魔芋葡甘聚糖、黃原膠以及兩者的共混多糖作為結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的 釋放包衣載體，制備了西咪替丁結(jié)腸定位壓制包芯片。體外釋藥研究表明，一定比 例的共混多糖作為結(jié)腸定位的釋藥載體，可以達(dá)到結(jié)腸定位給藥的要求。
(2)通過(guò)KGM西咪替丁親水性凝膠緩釋片的體外釋藥實(shí)驗(yàn)，比較了不同酶活的 P-甘露聚糖酶溶液與大鼠盲腸內(nèi)容物4%w/w溶液中藥物釋放性能的差異，實(shí)驗(yàn)結(jié)果 表明，KGM可以被大鼠盲腸內(nèi)的細(xì)菌產(chǎn)生的酶所降解，并且其降解能力與
0.220^@1-1的P-甘露聚糖酶溶液降解KGM的能力相近。本文則使用0.220。^^的 P-甘露聚糖酶的pH6.8磷酸鹽緩沖液作為模擬結(jié)腸環(huán)境的溶出介質(zhì)。
(3)通過(guò)對(duì)單一 KGM和XG作為結(jié)腸定位釋藥載體的壓制包衣片的實(shí)驗(yàn)研究得 到，KGM作為結(jié)腸定位釋藥載體，在模擬結(jié)腸溶出介質(zhì)中表現(xiàn)出良好的酶響應(yīng)性， 并迅速釋放出藥物，但其在釋放初期對(duì)于藥物在模擬胃和小腸溶出介質(zhì)中的阻滯作 用不夠，從而導(dǎo)致了藥物在模擬結(jié)腸介質(zhì)之前的提前釋放。而以XG為結(jié)腸定位釋 藥載體在藥物溶出實(shí)驗(yàn)的前期可以有效地降低藥物的泄漏，但是XG對(duì)于酶沒(méi)有響 應(yīng)性。
(4)對(duì)KGM與XG的共混多糖作為結(jié)腸定位釋藥包衣載體的研究表明，包衣由 不同的多糖比例組成的釋藥體系，其對(duì)于藥物在釋放前期的阻滯作用以及在模擬結(jié)
72
腸液中對(duì)酶的響應(yīng)性也不同，從而導(dǎo)致了藥物釋放行為的差異。包衣的質(zhì)量不同對(duì) 藥物的釋放也有很大影響。其中使用0.40g包衣的KGM70體系，在體外釋放實(shí)驗(yàn) 的前5h內(nèi)藥物泄漏低于6%，藥物溶出實(shí)驗(yàn)進(jìn)行24h時(shí)藥物釋放可以達(dá)到50%以上， 是一種比較理想的結(jié)腸定位劑型設(shè)計(jì)。
(5)本文還考察了在KGM30體系中包衣中乳糖比例的變化對(duì)于藥物釋放的影 響。實(shí)驗(yàn)表明，包衣材料中乳糖含量的提高可以加速藥物的釋放，并且降低了釋藥 體系對(duì)于酶的響應(yīng)性。
(6)通過(guò)對(duì)于釋放實(shí)驗(yàn)中藥物釋放延遲時(shí)間的考察，進(jìn)一步分析了各種比例多 糖共混包衣在藥物釋放中的作用。
(7)使用不同的藥物釋放方程對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果表明在藥物的釋放主 要是以溶蝕方式進(jìn)行的。
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第四章多糖共混膜的制備與藥物釋放研究
膜技術(shù)正成為主導(dǎo)未來(lái)工業(yè)的高新技術(shù)之一，膜廣泛應(yīng)用于環(huán)保及人們的日常 生活的諸多領(lǐng)域。目前，對(duì)于多糖類膜的研究較多，多糖類所制成的膜主要有植物 多糖膜(葡甘聚糖、果膠、淀粉等)、動(dòng)物多糖膜(殼聚糖、明膠等)以及微生物多糖膜 (微生物發(fā)酵產(chǎn)生的3-羥基丁酯、3-羥基戊酯等)[209]。關(guān)于KGM物理改性膜的研究 也有很多報(bào)道[119]。但目前尚無(wú)關(guān)于KGM藥物釋放改性膜的報(bào)道。為了進(jìn)一步研究 酶降解下多糖對(duì)于藥物釋放的影響，本文制備了多糖共混制備膜材料，考察KGM 與XG共混多糖膜對(duì)酶的響應(yīng)性以及控制藥物釋放的性能。由于藥物從膜內(nèi)降解與 片劑緩釋包衣的原理類似，所以，研究藥物的過(guò)膜釋放對(duì)于材料在片劑包衣領(lǐng)域的 應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。
本文使用自制裝置，考察了在酶降解條件下，藥物通過(guò)多糖共混膜的藥物釋放 行為，對(duì)其釋放機(jī)理進(jìn)行了考察。
4.1材料與方法 4.1.1試劑與儀器
實(shí)驗(yàn)所用試劑及儀器見(jiàn)表4-1、表4-2所示。 表4-1實(shí)驗(yàn)用試劑一覽表 Table 4-1 Chemicals used in the experiments
名稱生產(chǎn)廠家級(jí)別
純化魔芋精粉海南多環(huán)保健品有限公司北海分公司食品級(jí)
黃原膠山東金粟生物制品有限公司食品級(jí)
西咪替丁上海寶眾制藥公司醫(yī)藥級(jí)
HCl天津市翔宇化工工貿(mào)有限責(zé)任公司分析純
磷酸二氫鉀天津大學(xué)科威公司分析純
磷酸氫二鉀天津大學(xué)科威公司分析純
P-甘露聚糖酶實(shí)驗(yàn)室自制
去離子水南開(kāi)大學(xué)去離子水供應(yīng)站
74
表4-2實(shí)驗(yàn)所用儀器一覽表
Table4-2 Equipments used in the experiment
名稱生產(chǎn)廠家型號(hào)/規(guī)格
電子天平梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司A1-104
電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司DH-101
紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司752型
電熱鼓風(fēng)干燥箱天津市三水科學(xué)儀器有限公司DH-101
智能溶出實(shí)驗(yàn)儀天津大學(xué)無(wú)線電廠D-800LS
混合纖維素酯微孔濾膜上海興亞凈化器材廠025, 0.8pm
恒溫磁力攪拌器蘇州市大隆儀器儀表有限公司85-2
4.1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 4.1.2.1多糖共混膜的制備
在實(shí)驗(yàn)中，精確稱量一定量的魔芋精粉，攪拌的同時(shí)緩慢地將稱量后的多糖粉 末傾倒入一定量的去離子水中，充分混合，攪拌至溶液呈均質(zhì)，配制濃度為0.5°%w/w 的溶液。同法制黃原膠〇.5°%w/w溶液。
在實(shí)驗(yàn)中，分別稱取不同重量的KGM與XG溶液，于燒杯中混合，攪拌至兩 者混合均勻，形成不同比例的多糖混合溶液，于離心機(jī)中8000rpm離心20分鐘脫 泡。離心結(jié)束后，將一定質(zhì)量脫泡后多糖共混溶液緩慢傾倒于有機(jī)玻璃培養(yǎng)皿中， 水平置于烘箱內(nèi)，于60°C下干燥8h,揭膜，備用。
4.1.2.2共混膜的溶脹實(shí)驗(yàn)
取一定量制備好的多糖共混膜，稱重。分別于恒溫37C的去離子水、pH為1
的HCl溶液、pH6.8、pH7.4的磷酸鹽緩沖液中溶脹，按一定的時(shí)間間隔取出膜，用
濾紙小心地吸去表面的溶液，稱量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)至溶脹平衡。計(jì)算其溶脹比(Q)。
Q=(Wt-W〇)/W〇(4-1)
其中Wt為濕膜重量，W0為干膜重量。結(jié)果為三次測(cè)量的平均值。
75
4.1.2.3使用多糖共混膜的藥物釋放實(shí)驗(yàn)
精確稱取一定量西咪替丁原料藥，置于自制裝置(如圖4-1)中，加一定量pH6.8 磷酸鹽緩沖液配制成過(guò)飽和溶液，剪裁多糖共混膜，緊密夾于裝置封口處，于膜上 滴加pH6.8磷酸鹽緩沖液，待膜溶脹一段時(shí)間后，將裝置倒置，固定于智能溶出儀 轉(zhuǎn)桿上。采用與《中華人民共和國(guó)藥典》中籃法相同的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。量取配 制好的pH=6.8的磷酸鹽緩沖液900ml，注入每個(gè)溶出杯內(nèi)，在另外一個(gè)杯中放300ml 相同溶劑作為補(bǔ)加液體。調(diào)解溫度使溶出杯中溶劑溫度保持37±0.5°C，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)籃轉(zhuǎn) 速100r/min。將裝置降入溶出杯液面以下，排空膜界面處空氣，開(kāi)始藥物釋放實(shí)驗(yàn)。 在規(guī)定的時(shí)刻取樣，同時(shí)將相同體積的溶出介質(zhì)補(bǔ)充到溶出杯中，待測(cè)樣品經(jīng)微孔 膜過(guò)濾后，在容量瓶中用同種溶劑稀釋一定倍數(shù)，使用紫外分光光度計(jì)在對(duì)應(yīng)波長(zhǎng) 測(cè)定溶液的吸光度值，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程得到所對(duì)應(yīng)的藥物釋放度。
020
ZI
圖4-1藥物釋放裝置圖 Figure4-1 The instrument of drug release
自制裝置其尺寸可以與國(guó)家藥典規(guī)定的溶出儀配合使用，即按照藥典規(guī)定的條 件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)具有一定的可比性。為了考察酶的活性對(duì)于藥物 釋放的影響，在實(shí)驗(yàn)中，使用不同濃度的含P-甘露聚糖酶的pH=6.8磷酸鹽緩沖液 作為溶出介質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以考察膜在酶降解的情況下的藥物釋放性能。
76
4.2結(jié)果與討論
4.2.1多糖共混膜的溶脹性能
交聯(lián)結(jié)構(gòu)中的高聚物不能為溶劑所溶解，卻能吸收一定量的溶劑而溶脹，形成 凝膠。在溶脹過(guò)程中，一方面溶劑力圖滲入高聚物內(nèi)部使其體積膨脹；另一方面， 由于交聯(lián)高聚物體積膨脹導(dǎo)致網(wǎng)狀分子鏈向三維空間伸展，使分子網(wǎng)受到應(yīng)力而產(chǎn) 生彈性收縮能，力圖使分子網(wǎng)收縮。魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為釋藥載體的研究，當(dāng)這兩種相反的傾向相互抵消時(shí)，達(dá)到了溶脹 平衡。交聯(lián)高聚物在溶脹平衡時(shí)的質(zhì)量與溶脹前質(zhì)量之比稱為溶脹比Q。在實(shí)驗(yàn)中， 考察了多糖共混膜在不同的溶液中的溶脹比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4-3。
表4-3不同比例的多糖共混膜的溶脹性能
Table 4-3 Swollen ability of polysaccharides mixed film
溶脹比(Q)
KG丄pH=1pH=6.8pH=7.4Deion water
8:263.9238.2244.9359.03
7:360.2523.0933.0976.38
6:438.9124.9430.0645.03
5:554.5015.3525.1852.04
4:644.3717.2616.8646.88
3:749.2318.9321.1163.70
2:842.5112.6915.3151.51
從表4-3中可以看出，不同KGM與XG比例的多糖共混膜，其在不同的溶脹 介質(zhì)中的溶脹比也是不同的。相比之下，多糖共混膜在pH=1的HCl溶液與去離子 水中的溶脹比較高，而在pH為6.8和7.4磷酸鹽緩沖液中的溶脹比相對(duì)較小。其中 最大的溶脹比為76.38，是KGM:XG為7:3的膜在去離子水中的溶脹比。最低的溶 脹比為12.69，是KGM:XG為7:3的共混膜在pH6.8磷酸鹽緩沖液中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 在相同的溶脹介質(zhì)中，KGM含量相對(duì)較高的共混膜吸水能力較強(qiáng)，這可能是因?yàn)?魔芋葡甘聚糖具有優(yōu)良的保水性。KGM的可以形成柔軟的螺條，在螺條上帶有十 分精致的、維持其構(gòu)象的修飾基團(tuán)——乙?；?，使之形成具有空隙的雙螺旋結(jié)構(gòu)， 這些糖鏈?zhǔn)怯坞x的、可移動(dòng)的，能保持大量水分，使KGM在冷水中溶解性好，溶 脹倍數(shù)大。而含有XG比例相對(duì)較多的多糖共混膜，在各種溶脹介質(zhì)中的吸水性相 對(duì)較小。一方面由于黃原膠的吸水性能不及魔芋葡甘聚糖。另一方面也由于KGM
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第四章多糖共混膜的制備與藥物釋放研究
與XG之間的相互作用，使其結(jié)構(gòu)緊密，吸水后體積增加較少。
在多糖膜的制備過(guò)程中也可以觀察到，在濃度為0.5%時(shí)，兩種單一多糖的溶液 都表現(xiàn)出具有一定的粘度，但都保持了良好的流動(dòng)性，都不能形成凝膠；但當(dāng)兩者 以一定比例混合時(shí)，會(huì)形成類似膠凍的共混產(chǎn)物，純KGM多糖膜是一種透明度高， 相對(duì)比較柔軟，但強(qiáng)度較低的膜；而純XG多糖膜相比之下透明度較低，強(qiáng)度較高， 且表現(xiàn)出一定的脆性，易折斷。經(jīng)過(guò)共混之后的多糖膜，在膜強(qiáng)度提高的基礎(chǔ)上， 膜的柔韌性也有所提高。
在藥物通過(guò)膜的釋放后期，釋放速率都會(huì)提高，并且 在一定的時(shí)期會(huì)發(fā)生突釋。分析原因，由于在釋放過(guò)程中也伴隨著膜中高分子鏈的 松弛與分子間作用的解除，從而表現(xiàn)為形成水凝膠的膜中分子鏈間空隙的增大，從 而使藥物分子更容易從其間通過(guò)，表現(xiàn)為釋放速率的增加。而酶對(duì)于KGM的降解 作用將其分子鏈剪切，從而增加了分子間的空隙。當(dāng)分子鏈松弛達(dá)到一定程度時(shí)， 水凝膠膜的強(qiáng)度已經(jīng)相當(dāng)小，從而造成突釋。從圖中可以看出，突釋發(fā)生的時(shí)間， 與多糖共混膜的組成有關(guān)，也與釋放介質(zhì)中的酶量有關(guān)。
4.2.3藥物釋放模型的選擇
為了考察藥物通過(guò)共混多糖膜的釋放機(jī)制，本文分別利用零級(jí)模型、Higuchi 模型、一級(jí)模型、Hixson-Crowell模型、擴(kuò)散-松弛模型及擴(kuò)散-溶蝕模型對(duì)各個(gè)比例 藥物釋放曲線進(jìn)行單元或多元線性擬合以確定藥物釋放的規(guī)律。對(duì)各模型擬合所得 的的回歸方程的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表4-4。
表4-4藥物過(guò)膜釋放數(shù)據(jù)擬合的相關(guān)系數(shù)
Table 4-4 Correlation coefficients of the mathematical models
藥物釋放體系Zero-
orderFirst-
orderHixson
crowellDiffusion
relaxationDiffudion
erosion
KGM:XG介質(zhì)酶活 (U-ml-1)Higuchi
00.92290.92130.92050.98500.96430.9875
0.0550.95280.94240.93260.99230.99040.9983
0.1100.92780.96390.91250.99640.98990.9981
0:10
0.1650.96250.94250.93260.99380.99440.9969
0.2200.87160.85110.88230.97020.90280.9798
0.2750.92290.92130.93250.98500.96430.9875
00.95250.95140.93250.99640.99540.9992
0.0550.94900.95300.93260.99620.99470.9990
0.1100.93940.95740.93260.99590.99330.9985
2:8
0.1650.91520.96820.90230.99420.99200.9976
0.2200.87560.97930.85680.99230.99060.9970
0.2750.88940.97800.86580.99420.99320.9975
83
00.99060.81260.95680.99680.99320.9983
0.0550.99300.85930.92530.99380.99400.9985
0.1100.97850.89080.92350.98600.98990.9977
3:70.1650.98230.96470.95620.97280.99330.9985
0.2200.75630.97470.96580.91940.97870.9980
0.2750.64700.98560.96580.92050.98610.9957
00.84370.98350.90210.95970.98890.9917
0.0550.81930.98260.93240.94900.98580.9906
0.1100.77190.97830.92110.92970.97930.9922
4:60.1650.71050.95830.90310.90350.95840.9855
0.2200.63360.94600.92310.87390.94720.9811
0.2750.50160.90760.92540.81160.91560.9650
00.89150.95150.93560.97950.97040.9823
0.0550.89430.90030.96470.96670.93650.9668
0.1100.90160.90760.91260.96860.94400.9688
5:50.1650.91070.91850.92350.97350.95420.9737
0.2200.92220.93010.93010.98270.96590.9827
0.2750.93590.94250.93280.99130.97920.9916
00.90340.93810.91230.98690.95900.9873
0.0550.99450.87680.86980.99450.99470.9952
0.1100.99380.87290.82360.99450.99390.9949
6:40.1650.86930.99110.90220.99310.99120.9938
0.2200.84480.63680.85680.99130.86310.9943
0.2750.82020.62300.83670.98550.84390.9896
00.96050.94570.93560.99580.99630.9980
0.0550.94200.95890.96870.98970.99730.9979
0.1100.87370.98060.90120.96860.99500.9978
7:30.1650.81760.98980.93680.96020.99410.9960
0.2200.95960.93400.93690.99070.98960.9936
0.2750.76370.99140.90230.94890.99210.9950
Mean0.87880.92530.91710.97070.97230.9912
SD0.10570.07780.03330.03740.03470.0091
從表4-4中可以看出，藥物通過(guò)多糖共混膜的釋放數(shù)據(jù)用擴(kuò)散-溶蝕模型擬合的 相關(guān)系數(shù)最高，這與包芯片的擬合結(jié)果一致，當(dāng)釋放介質(zhì)中存在酶時(shí)，由于膜的厚 度相比包芯片中的包衣厚度要小得多，因此，酶對(duì)于體系的降解作用會(huì)更加明顯的 表現(xiàn)于溶蝕中，因此，擴(kuò)散-溶蝕模型與擴(kuò)散-松弛模型的相關(guān)系數(shù)差相對(duì)較大。
4.3本章結(jié)論
(1)制備了 KGM與XG的多糖共混膜，并在實(shí)驗(yàn)中考察了其在不同溶液中的溶 脹性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多糖共混膜在一定離子強(qiáng)度下的中性溶液中溶脹度較小， 而在去離子水以及pH較低的溶液中溶脹度較高。
(2)使用自制裝置，結(jié)合藥典實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)于藥物西咪替丁從多糖共混膜中的 擴(kuò)散性能進(jìn)行了考察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多糖共混膜的KGM與XG比例不同，藥物 通過(guò)膜向外擴(kuò)散的行為也不同。當(dāng)膜的組成一定時(shí)，在不含酶介質(zhì)中的藥物釋放， 其釋放速率基本恒定，說(shuō)明藥物從膜中向外擴(kuò)散的過(guò)程是一個(gè)近似穩(wěn)態(tài)的過(guò)程。在 釋放后期，各個(gè)體系都會(huì)發(fā)生突釋，分析原因是由于共混多糖膜中的分子鏈的降解 和松弛所致。
(3)酶的加入對(duì)于含有KGM的多糖共混膜中的藥物釋放起到了加速的作用，釋 放介質(zhì)中酶的濃度越高，其對(duì)于釋放的加速作用越大。在釋放體系中，膜中KGM 含量不同，膜對(duì)酶的響應(yīng)性也不同，KGM含量較高的體系，其對(duì)于酶的響應(yīng)性越 好。
85
第五章魔芋葡甘聚糖與黃原膠協(xié)同作用研究
在前面的研究中，利用魔芋葡甘聚糖與黃原膠之間的相互作用，制備了親水性 凝膠骨架片與結(jié)腸定位包芯片。目前，關(guān)于魔芋葡甘聚糖與其它多糖共混改性的研 究已經(jīng)進(jìn)行了很多[210]，其中何東保等[211]對(duì)魔芋葡甘聚糖與黃原膠的相互作用進(jìn)行 了初步研究。研究主要集中在兩者共混凝膠的制備條件以及如何實(shí)現(xiàn)凝膠強(qiáng)度最大 化上，關(guān)于兩者之間相互作用的機(jī)理卻很少涉足。
在黃原膠與魔芋葡甘聚糖形成的共混多糖中，兩種多糖以一定的相互作用混合 在一起，從而具有了與單純組分不同的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。本文使用粘度計(jì)、傅立葉紅外 光譜、圓二色譜、X射線衍射、X射線小角散射、原子力顯微鏡等對(duì)共混多糖的結(jié) 構(gòu)與性能進(jìn)行了考察，從而對(duì)多糖共混的進(jìn)一步研究與應(yīng)用提供有效的理論支持。
5.1材料與方法 5.1.1試劑與儀器
實(shí)驗(yàn)所用試劑及儀器見(jiàn)表5-1、表5-2所示。
表5-1實(shí)驗(yàn)用試劑一覽表
Table 5-1 Chemicals used in the experiments
名稱生產(chǎn)廠家級(jí)別
純化魔芋精粉海南多環(huán)保健品有限公司北海分公司食品級(jí)
黃原膠山東金粟生物制品有限公司食品級(jí)
西咪替丁上海寶眾制藥公司醫(yī)藥級(jí)
NaCl天津市翔宇化工工貿(mào)有限責(zé)任公司分析純
無(wú)水乙醇天津大學(xué)科威公司分析純
超純水實(shí)驗(yàn)室自制
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表5-2實(shí)驗(yàn)所用儀器一覽表
Table5-2 Equipments used in the experiment
名稱生產(chǎn)廠家型號(hào)/規(guī)格
電子天平梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司A1-104
電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司DH-101
電動(dòng)攪拌器天津威華實(shí)驗(yàn)儀器廠WH7401-50B
冷凍離心機(jī)BECKMAN 公司AllgraTM 21R
冷凍干燥機(jī)LABCONCO 公司Freezone4.5
旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上海申生科技有限公司SENCO R502B
5.1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
5.1.2.1魔芋葡甘聚糖與黃原膠的提純 按照以下步驟提純KGM:
1.稱取魔芋精粉20g，在攪拌的狀態(tài)下緩慢倒入80°C4000ml蒸餾水中，繼續(xù)加熱 攪拌15min。
2.靜置2-4h后，4C下10000rpm離心分離20min。
3. 將離心分離后的上清液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，濃縮至1000ml左右。條件為：60C，60rpm。
4.以相同體積的無(wú)水乙醇沉淀濃縮液。
5.使用醫(yī)用紗布過(guò)濾白色絮狀沉淀。
6.將上述沉淀復(fù)溶于1000ml蒸餾水中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去殘余乙醇。
7.把上述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后得到的粘稠液體，置于凍干盒內(nèi)，冷凍24h后于真空冷凍干 燥機(jī)中干燥48h，即得純化后的KGM。
使用相同的方法對(duì)黃原膠提純，得到純化后的XG。
5.1.2.2測(cè)試方法
1.多糖溶液的運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)試
分別配制KGM、XG的0.5°%w/w的溶液，按照一定比例混合，混合均勻后， 使用DV II+ pro型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(Brookfield Inc., U.S.A.)，在室溫(25C)，不同剪切速 度下，測(cè)量溶液的粘度值。
2.靜態(tài)光散射(Static laser light scattering, SLS)
以0.1mol"L-1NaCl水溶液為溶劑，分別配制不同濃度的KGM、XG溶液，采用 BI-200SM型光散射儀(Brookhaven Inc., U.S.A.)使用靜態(tài)光散射法，Zimm作圖處理
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數(shù)據(jù)求得其分子量。
3.傅立葉紅夕卜光譜(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR)
分別稱取約1〇mg魔芋精粉、黃原膠以及KGM:XG=3:7共混產(chǎn)物，以KBr壓片， 用FT3000型傅立葉紅外光譜儀(BIO-RAD Co., Ltd. U.S.A.)測(cè)定其紅外光譜。
4.圓二色譜(Circular Dichroism, CD)
使用水和0.1mol.L-1Naa溶液作為溶劑，將純化后KGM、XG溶解，分別配制 不同比例的多糖0.02°%溶液。所得溶液經(jīng)8000rpm離心，取上層清液過(guò)450^m過(guò)濾 膜，采用JASCO J-810型圓二色譜儀(Jasco Co., Ltd. japan)在200-300nm范圍內(nèi)對(duì)樣 品進(jìn)行掃描，樣品池為0.5cm。
5.X-射線衍射(X-ray diffraction, XRD)
米用 X' pert pro 型 X 射線衍射儀(PANalytical Inc., Netherland)對(duì) KGM、XG 以 及KGM:XG=3:7共混多糖膜進(jìn)行測(cè)試。Co Ka射線源波長(zhǎng)X=0.154nm，電壓為45KV， 電流為30mA，掃描速度為6° /min，在3-80°范圍內(nèi)計(jì)數(shù)取點(diǎn)。
6.X 射線小角散射(Small-angle X-ray scatter, SAXS)
采用Nanostar型X-射線小角散射儀(Bruker AXS，Germany)對(duì)KGM、XG及共 混多糖膜進(jìn)行測(cè)試。魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為釋藥載體的研究，Co Ka射線源(X=0.154nm)，電壓為40KV，電流為20mA。在0 角為0.08-4.60°的范圍內(nèi)掃描，記錄間隔為0.05°。
7.原子力顯微鏡(Atomic force microscopy, AFM)
米用 Nanoscope IIIa mmspm 型原子力顯微鏡(Digital Instrument Inc., U.S.A.)對(duì) KGM、XG以及多糖共混溶液的樣品進(jìn)行測(cè)試。
以0.1mol.L-1Naa水溶液為溶劑，將KGM、XG以及兩者一定比例共混產(chǎn)物配 置成濃度為0.02%的溶液，離心機(jī)8000rpm離心2h，后取上層清液經(jīng)0.45pm微孔 過(guò)濾膜過(guò)濾后備用。將制備好的溶液小心滴于新劈開(kāi)的云母片表面，靜置，待溶劑 完全揮發(fā)后，采用tapping模式，觀察樣品，通過(guò)懸臂梁上的標(biāo)準(zhǔn)硅探針同時(shí)記錄 高度和相結(jié)構(gòu)信息。接觸作用力控制在3-4nN量級(jí)以內(nèi)，所有實(shí)驗(yàn)均在大氣、室溫 (25°C)及相對(duì)濕度30°%條件下完成。采用Nanoscope圖像處理軟件分析圖像。
5.2結(jié)果與討論
5.2.1 KGM與XG及共混多糖粘度測(cè)定
粘度特征是高分子物質(zhì)所具有的獨(dú)特性質(zhì)，粘度的變化可以反映高分子之間的 相互作用。為了進(jìn)一步考察多糖之間的相互作用，本文對(duì)兩種多糖的0.5%水溶液在 共混后的粘度進(jìn)行了考察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5-1所示。
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圖5-1不同比例共混多糖溶液的粘度 Figure5-1 Viscosity of KGM, XG and mixed polysaccharides solution
從圖5-1可以看出，單一 KGM、XG以及各個(gè)比例的多糖共混溶液的粘度，都 隨著剪切速度的變大而減小，表現(xiàn)出一種高分子溶液典型的剪切變稀性質(zhì)。
單一的KGM和XG溶液在不同的剪切速率下的粘度都是較低的，而在相同的 剪切速率下，兩者共混的溶液粘度隨著兩者比例的不同而變化，其中KGM:XG=3:7 的共混多糖溶液，其在各個(gè)剪切速度下的粘度都是最大的，說(shuō)明在這個(gè)比例的共混 多糖中，KGM與XG分子間的相互作用較強(qiáng)，兩者分子間形成的物理交聯(lián)點(diǎn)較多， 從而共混凝膠表現(xiàn)出較差的流動(dòng)性和較高的粘度。
分別為KGM、XG以及兩者共混多糖在水溶液中20C的圓二色光譜。由 于黃原膠側(cè)鏈上存在羧基，導(dǎo)致其在200-240nm存在光學(xué)活性，由圖可以看出，XG 的橢圓率在204nm附近為最大值。而由于KGM所存在的乙?；康木壒剩湓?此位置的橢圓率要明顯的低于XG的值。而在兩者共混的溶液光譜中，共混多糖在 此區(qū)域的橢圓率要明顯大于單一多糖的值，并且要高于兩者的加和。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[214]， 使用DSC檢測(cè)到XG在NaCl水溶液中無(wú)序-有序的轉(zhuǎn)變溫度Tm在43 C左右，而在 20C下，黃原膠的雙螺旋結(jié)構(gòu)分子在水的稀溶液中呈現(xiàn)一種無(wú)序的狀態(tài)，與圖中的 譜圖相似。在共混多糖的光譜中可以觀察到，其譜圖表現(xiàn)一種有序的狀態(tài)。為此， 本文以0.1mol-L-1NaCl為溶劑，配制了 XG的0.1%溶液，其不同溫度的圓二色譜圖 如圖5-4所示。
8
-2
Wavelength(nm)
圖5-4 XG在NaCl溶液中的CD譜圖(——為20°C，為60°C)
Figure5-4 Circular dichroism of XG in NaCl solution
從圖5-4中可以看出，在不同溫度下，XG的譜圖也不同，由于有鹽的存在， 在一定的離子強(qiáng)度下，其在低溫(20C)時(shí)為有序結(jié)構(gòu)，在高溫時(shí)，其結(jié)構(gòu)變?yōu)闊o(wú)序。 通過(guò)比較圖5-3和5-4可以發(fā)現(xiàn)，KGM與XG共混多糖的譜圖與XG在NaCl溶液 中的譜圖相似，也可以被認(rèn)為是一種有序的結(jié)構(gòu)，由于黃原膠的發(fā)色基團(tuán)位于其側(cè) 鏈上，所以可以認(rèn)為KGM與XG的相互作用也發(fā)生在這個(gè)區(qū)域。這也與報(bào)道中使 用順磁共振得到的結(jié)果一致[215]。
92
5.2.5KGM與XG相互作用的X射線衍射研究
為了考察多糖共混產(chǎn)物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，本文利用X射線衍射(XRD)對(duì)KGM、 XG與KGM:XG=3:7共混多糖膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了考察，譜圖如圖5-5所示。
圖5-5 KGM、XG及共混多糖的X射線衍射圖 Figure 5-5 X-ray difFraction (XRD) patterns of polysaccharides
從X射線衍射圖中可以看出，單一KGM表現(xiàn)出一種無(wú)定形的結(jié)構(gòu)，在整個(gè)掃 描范圍內(nèi)沒(méi)有明顯的特征峰出現(xiàn)，這與文獻(xiàn)報(bào)道的一致[216]。而從XG的圖中可以看 出，在17°左右存在一個(gè)特征峰，這說(shuō)明在黃原膠的結(jié)構(gòu)中存在一定的結(jié)晶區(qū)域。 而在兩者共混多糖的圖中，在16°這個(gè)位置附近出現(xiàn)了相對(duì)較強(qiáng)的結(jié)晶峰，這說(shuō)明 在兩者共混的多糖中存在結(jié)晶有序結(jié)構(gòu)，其與XG的峰位置并不完全相同，表明XG 中的有序結(jié)構(gòu)主要參與了KGM與XG的相互作用。這也在一定程度上說(shuō)明了，共 混多糖的性質(zhì)更接近XG。
5.2.6KGM與XG相互作用的X射線小角散射研究
從XG的XRD曲線中可以看出，黃原膠中存在一定的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，而且在共混 多糖中這些結(jié)晶結(jié)構(gòu)依然存在。但由于大部分的黃原膠以及魔芋葡甘聚糖分子結(jié)構(gòu) 都為無(wú)定形，整個(gè)的共混多糖仍然顯示出無(wú)定形的性質(zhì)。而黃原膠結(jié)構(gòu)中結(jié)晶的形 態(tài)與分布也在一定程度上影響了整個(gè)多糖共混結(jié)構(gòu)的性態(tài)與結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步研究
93
兩者共混多糖的相結(jié)構(gòu)，本文利用X射線小角散射(SAXS)對(duì)KGM、XG以及 KGM:XG=3:7的多糖共混膜進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如圖5-6。
圖5-6 KGM、XG及共混多糖的X射線小角散射圖 Figure5-6 SAXS curves of KGM, XG and the mixed polysaccharides
在文獻(xiàn)報(bào)道[217]中，曾經(jīng)使用X射線小角散射考察了黃原膠與透明質(zhì)酸鹽之間 的相互作用。從圖5-6中可以看出，由于結(jié)晶結(jié)構(gòu)在黃原膠中比例很少，并且與其 無(wú)定形相完全相容，所以其結(jié)晶成分在XG的SAXS散射曲線中表現(xiàn)出的非常不明 顯，幾乎被噪聲淹沒(méi)，這一點(diǎn)與文獻(xiàn)報(bào)道相似。在多糖共混的曲線中，其峰值表現(xiàn) 得更加不明顯。
相對(duì)于單一 XG,在共混多糖中的最大散射強(qiáng)度角度稍有降低，但并無(wú)明顯區(qū) 別，可能是由于結(jié)晶結(jié)構(gòu)所占比例較低所致。從圖中可以看出，共混多糖的曲線與 黃原膠近似，說(shuō)明共混多糖的性質(zhì)與黃原膠更加接近。
5.2.7KGM與XG相互作用的原子力顯微鏡研究
原子力顯微鏡(AFM)是近10年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種研究微觀世界的新方法，超越 了光和電子波長(zhǎng)對(duì)顯微鏡分辨率的限制，并且能在三維立體上獲得觀察物質(zhì)形貌特 征，采用tapping模式，可在不破壞分子鏈的情況下，直接觀察多糖的分子形貌[218]。 本文采用原子力顯微鏡，在tapping模式下對(duì)KGM、XG和兩者共混多糖的微觀結(jié) 構(gòu)進(jìn)行了考察。
結(jié)論
多糖是一類重要的生物大分子，在自然界中具有舉足輕重的地位。本文利用魔 芋葡甘聚糖與黃原膠之間的協(xié)同作用，利用魔芋葡甘聚糖-黃原膠共混多糖作為藥物 載體，以西咪替丁為模型藥物，制備了親水性凝膠骨架緩釋片、酶觸發(fā)型結(jié)腸定位 包芯片與多糖共混膜；通過(guò)粘度測(cè)試、溶脹行為測(cè)試、紅外光譜、圓二色譜、x射 線衍射、小角x射線散射與原子力顯微鏡等對(duì)共混多糖的協(xié)同作用機(jī)制進(jìn)行了考察; 建立了基于生物酶解KGM為零級(jí)過(guò)程的藥物釋放動(dòng)力學(xué)模型。主要結(jié)論如下：
(1)采用濕法制粒，制備了以KGM與XG共混多糖作為藥物緩釋載體的西咪替 丁親水凝膠骨架片，考察了多糖比例等制備條件對(duì)親水性凝膠骨架緩釋片的制備及 藥物釋放的影響。研究表明，一定比例魔芋葡甘聚糖與黃原膠共混多糖作為親水性 凝膠骨架片的釋藥載體，可以達(dá)到較好的藥物緩釋目的。親水性凝膠骨架片的制備 過(guò)程和體外藥物釋放實(shí)驗(yàn)表明，KGM:XG=3:7時(shí)，以水作為潤(rùn)濕劑可以達(dá)到較好的 制粒效果；藥物西咪替丁從體系內(nèi)向外釋放的速度最慢，緩釋效果較好。比較使用 魔芋葡甘聚糖與黃原膠共混、HPMC和魔芋葡甘聚糖-羧甲基淀粉共混作為緩釋載體 的體外藥物釋放實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以KGM與XG共混產(chǎn)物作為緩釋載體有更強(qiáng)的藥 物阻滯效果。采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)KGM與XG共混多糖作為緩釋載體的骨架片的藥物 釋放數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，其中多糖比例為KGM:XG=3:7的骨架片的藥物釋放行為在釋放 的主要過(guò)程中符合零級(jí)釋放的要求。
(2)使用魔芋葡甘聚糖、黃原膠以及兩者的共混多糖作為結(jié)腸定位釋藥系統(tǒng)的 釋放包衣載體，制備了西咪替丁結(jié)腸壓制包芯片。體外釋藥研究表明，一定比例的 共混多糖作為結(jié)腸定位的釋藥載體，可以達(dá)到結(jié)腸定位給藥的要求。研究中比較了 不同酶活的P-甘露聚糖酶溶液與大鼠盲腸內(nèi)容物4%w/w溶液中藥物釋放性能的差 異，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，KGM可以被大鼠盲腸內(nèi)的細(xì)菌產(chǎn)生的酶降解，并且其降解能 力與0.220U.ml-1的P-甘露聚糖酶溶液降解KGM的能力相近。KGM作為結(jié)腸定位 釋藥載體，在模擬結(jié)腸溶出介質(zhì)中表現(xiàn)出良好的酶響應(yīng)性，并迅速釋放出藥物，但 是XG對(duì)于酶沒(méi)有響應(yīng)性。使用0.40g包衣的KGM70體系，在體外釋放實(shí)驗(yàn)的前 5h內(nèi)藥物泄漏低于6%，藥物溶出實(shí)驗(yàn)進(jìn)行24h時(shí)可以達(dá)到50%以上，是一種比較 理想的結(jié)腸定位劑型設(shè)計(jì)。對(duì)于藥物從包芯片中的釋放機(jī)理的分析表明，藥物主要 是以溶蝕方式向介質(zhì)中釋放。
(3)為了進(jìn)一步研究藥物通過(guò)多糖凝膠體系的釋放規(guī)律，本文考察了不同比例
116
的多糖共混膜的溶脹行為；并且采用自制裝置，結(jié)合藥典實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)在P-甘露聚 糖酶降解KGM的過(guò)程中，藥物通過(guò)多糖共混膜的釋放行為進(jìn)行了考察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果 表明，不同組成的的多糖共混膜，其對(duì)于藥物釋放的影響不同；釋放介質(zhì)中酶的加 入會(huì)對(duì)體系中藥物釋放起到加速的作用。
(4)利用粘度計(jì)對(duì)多糖之間協(xié)同作用進(jìn)行了考察，粘度測(cè)試結(jié)果表明，在 KGM:XG=3:7時(shí)，KGM與XG分子間的相互作用較強(qiáng)，兩者分子間形成的物理交 聯(lián)點(diǎn)較多，從而此時(shí)共混多糖表現(xiàn)出較差的流動(dòng)性和較高的粘度；此外，各種比例 共混多糖溶液都顯示出假塑性流體的性質(zhì);FT-IR譜圖結(jié)果表明，在共混多糖中KGM 與XG分子間存在強(qiáng)烈的氫鍵相互作用。圓二色譜圖結(jié)果說(shuō)明由于KGM與XG之 間存在強(qiáng)烈的相互作用，共混多糖分子鏈呈現(xiàn)一種有序的結(jié)構(gòu)狀態(tài)；使用X射線衍 射和小角X射線散射考察了 KGM、XG與共混多糖的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，研究結(jié)果表明， KGM為無(wú)定形結(jié)構(gòu)，XG結(jié)構(gòu)中有少量結(jié)晶結(jié)構(gòu)存在，且這部分XG有序結(jié)構(gòu)主要 參與了與KGM的相互作用區(qū)域的形成；原子力顯微鏡考察KGM、XG和共混多糖 溶液中分子鏈形態(tài)，結(jié)果表明，共混多糖中KGM與XG在溶液中以一定的規(guī)律形 成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，據(jù)此建立了兩種多糖在分子間相互作用的模式圖，即：相互作用 網(wǎng)絡(luò)主要通過(guò)XG進(jìn)行聯(lián)結(jié)，KGM與XG相互作用在網(wǎng)格點(diǎn)上，同時(shí)網(wǎng)格間有部分 游離的KGM與XG。
(5)研究了在酶解條件下藥物通過(guò)多糖共混膜的釋放行為，建立了在酶解條件 下多糖共混膜的釋藥模式圖。結(jié)合生物酶解過(guò)程的米氏方程，建立了基于生物酶解 KGM為零級(jí)過(guò)程的藥物釋放動(dòng)力學(xué)模型；比較分子鏈剪切為一級(jí)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方 程，本文建立的模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合效果相對(duì)較好，且模型中各參數(shù)的物理意義明確， 與酶解過(guò)程特性參數(shù)的關(guān)聯(lián)性很好，這對(duì)于酶解過(guò)程中藥物釋放行為的研究具有重 要的指導(dǎo)意義。
7.2展望
(1)本文制備了使用魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為釋藥載體的西咪替丁 親水性凝膠骨架片和結(jié)腸定位壓制包芯片，并進(jìn)行了體外釋放研究。為了進(jìn)一步探 索共混多糖的應(yīng)用范圍，魔芋葡甘聚糖和黃原膠共混多糖作為釋藥載體的研究，提高輔料的應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)以不同性質(zhì)的藥物作為模型藥物 進(jìn)行藥物釋放的考察，并使用共混多糖制備其他的劑型以進(jìn)行藥物釋放研究，擴(kuò)大 其應(yīng)用領(lǐng)域。
(2)魔芋葡甘聚糖是一種可以被生物酶解的多糖，在實(shí)驗(yàn)中，魔芋葡甘聚糖與 黃原膠的共混產(chǎn)物仍然保持了一定的酶響應(yīng)性，但對(duì)于酶在共混凝膠中的作用機(jī)理 及作用動(dòng)力學(xué)，以及在酶解過(guò)程中整個(gè)共混凝膠中的分子量變化等，有必要進(jìn)行深 入的研究，以便于建立更好的酶解作用下的釋藥動(dòng)力學(xué)模型。
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(3)本文制備的親水性凝膠骨架片和結(jié)腸定位包芯片在體外的溶出實(shí)驗(yàn)中取得 了較好的效果，應(yīng)進(jìn)行動(dòng)物以及志愿者的體內(nèi)藥物釋放的評(píng)價(jià)，通過(guò)血藥濃度的測(cè) 試以及Y-閃爍掃描法來(lái)考察所制備劑型的體內(nèi)外相關(guān)性。
(4)為了進(jìn)一步研究考察水凝膠中藥物釋放行為的規(guī)律及機(jī)理，對(duì)于多糖共混 凝膠的性質(zhì)應(yīng)進(jìn)行更加細(xì)致的考察。為了研究不同性質(zhì)藥物與多糖水凝膠之間的相 互作用關(guān)系，有必要改變模型藥物以考察藥物的理化性質(zhì)不同對(duì)于其釋放性能的影 響及藥物與水凝膠之間的相互作用。并且將不同性質(zhì)藥物在多糖膜酶解過(guò)程中的釋 放數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證。
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