盐酸黄连素的溶解度及增溶研究

1、盐酸黄连素的溶解度及增溶研究董超1 ，史延茂1 ，张聪莎1, 王辉2(1.河北省科学院生物研究所, 河北 石家庄 050081；2.河北工业大学 化工学院生物工程系, 天津 30013项目资助：河北省科技厅2010年科技支撑项目（编号:10215502D）作者简介:董超（1970-），男,高级工程师,主要从事药用益生微生物发酵技术与应用开发。E-mail：dongchao8605。Study on Dissolubility and Solubilization of Bererine HydrochlorideDONG Chao1，SHI Yan-mao1，Zhang Cong-sha1，W

2、ANG Hui2（1 BiologyInstitute, Hebei Academy of Science，Shijiazhuang 050081，China；2Hebei University of Technology，Tianjin 300130，China）Abstract：Objective To determine the dissolubility of bererine hydrochloride on different temperature and pH value .To build the standard curve by UV spectrophotometry.

3、To investgate the dissolubility effects of bererine hydrochloride by some solubilization.Methods The dissolubility of bererine hydrochloride was determined by weight method and a standard curve was fit.The solubilization of -CD ,HP-CD and Polyethylene Glycol 4000 was researched by phase dissolubilit

4、y method.Conclusions The dissolubility of bererine hydrochloride increased with the temperature rose and the top is at 80. The dissolubility of bererine hydrochloride is the most in pH 7.0 and drop in other pH. The standard curve is Y=70464X(Y:the concentration of bererine hydrochloride;X:OD) by UV

5、spectrophotometry and the disturbance of solubilizer can be ignored. The dissolubility of inclusion complexes of-CD and HP-CD are 1.80 and 2.15 times as bererine hydrochloride in water.And Polyethylene Glycol 4000 is not a effective solubilizer for bererine hydrochloride.Key words：bererine hydrochlo

6、ride；solubilization；cyclodextrin； phase solubility method摘要:目的：测定盐酸黄连素在不同温度、酸碱度的溶解度，建立分光光度法测定盐酸黄连素的标准曲线，测定几种增溶剂或助溶剂对盐酸黄连素的增溶效果。方法：采用重量法测定盐酸黄连素的溶解度，与分光光度法进行拟合。在溶液中加入-环糊精、羟丙基环糊精和聚乙二醇4000等增溶剂，采用相溶解度法测定增溶效果。结果：盐酸黄连素的溶解度随温度升高而增加，80时最高；溶液中性时最高，酸性和碱性时溶解度都有所下降；采用分光光度法测定盐酸黄连素的浓度，标准曲线为Y=70464X，Y为盐酸黄连素的浓度，X为吸光

7、度，并且几种增溶剂的干扰可以忽略不计；利用-环糊精、羟丙基环糊精作为盐酸黄连素的包合物，其溶解度最高可以达到水溶液中的1.80倍和2.15倍，而聚乙二醇4000的增溶效果不佳。关键词：黄连素；增溶；环糊精；相溶解法黄连素（Berberine hydrochloride），俗称小檗碱，是从毛莨科植物如黄莲等根状茎中提取的一种季铵异喹啉生物碱，临床上常用其盐酸盐，即盐酸黄连素，其结构图如图1 。 图1：盐酸黄连素的结构分子示意图黄连素分子式为C20H18NO4，分子量为336.37，熔点145，呈黄色针状结晶，微溶于冷水和乙醇，易溶于热水，在氯仿中极微溶解，在乙醚和冷乙醇中几乎不溶。其盐酸盐、硫酸

8、盐和硝酸盐均难溶于水1。黄连素是具有3000年应用历史的传统中药之一，临床一直用于清热解毒和治疗细菌性腹泻。近年的研究发现，黄连素还有抗心律失常、降血压和血脂、降低血糖浓度和抗肿瘤等作用2-3。但是由于黄连素的溶解度低，不能静脉给药，肌体吸收困难，固体剂型的生物利用率仅为10%，体内血药浓度达不到药效浓度4。所以口服治疗的黄连素剂量大部分不能吸收，造成资源的浪费和治疗成本的升高，并且带来一些临床副作用，如影响肠道的酸碱度、渗透压和正常益生菌的微环境等5。有效提高黄连素的溶解度是提高生物利用度的关键技术，不但可以增加其生物利用度，降低发挥药效的使用剂量，附带降低其副作用，而且节约了中药资源，降低

9、了治疗成本，从而使黄连素发挥最大的治疗潜力和效果。 黄连素的增溶研究主要针对增溶剂和潜溶剂的使用效果，如纳米乳黄连素的生物利用度可以达到片剂和胶囊的3.3倍4。本文对盐酸黄连素的溶解度与温度、pH值的关系进行了系统的测定，并对环糊精和聚乙二醇做增溶剂的效果进行了比较，为进一步开发黄连素增溶剂型打下了基础。1.材料与方法：1.1实验材料、仪器黄连素（98%） 郑州荔诺生物有限公司盐酸黄连素（98%）石家庄藏诺生物科技有限公司-环糊精、羟丙基环糊精、聚乙二醇 石家庄现代科技有限公司紫外分光光度计 上海光谱仪器有限公司分析天平和pH计 Sartorius公司1.2实验方法1.2.1 盐酸黄连素在不同

10、温度下的溶解度测定 在试管中加入10ml蒸馏水，分别放到5、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90的水浴振荡器中，每种三个平行，加入过量的盐酸黄连素，摇匀，转速100r/min，12小时后取出，6000r/min离心10min，分别取上清液5ml放入小平皿中（提前烘干称重），放入60烘箱中干燥2小时，称重，计算得到液体中黄连素或盐酸黄连素的重量。1.2.2盐酸黄连素在不同酸碱度下的溶解度测定在试管中加入10ml蒸馏水，加入过量的盐酸黄连素，分别用稀盐酸或稀NaOH溶液调整液体的pH为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0，每种三个平行，摇

11、匀，转速100r/min，12小时后取出，6000r/min离心10min，分别取上清液5ml放入小平皿中（提前烘干称重），放入60烘箱中干燥2小时，称重，计算得到液体中盐酸黄连素的重量。1.2.3盐酸黄连素及不同增溶剂在不同波长下的扫描谱图 配制210-5g/ml的盐酸黄连素溶液，配制-环糊精、羟丙基环糊精和聚乙二醇浓度为0.01g/ml，采用紫外分光光度计在300nm-500nm波长自动进行扫描，分别得到黄连素和增溶剂的波长扫描图。1.2.4盐酸黄连素在选定波长的标准曲线精确配制0、2.5、5.0、8.0、10.0、20.0、40.0、50.010-6g/ml的盐酸黄连素溶液，在345nm

12、波长测定吸光度，以吸光度为纵坐标、黄连素浓度为横坐标作标准曲线。1.2.5盐酸黄连素、-环糊精、羟丙基环糊精和聚乙二醇的分光光度波长扫描分别配制210-5g/ml的盐酸黄连素、-环糊精、羟丙基环糊精和聚乙二醇的溶液,紫外分光光度扫描,波长选择为345 nm,得到光谱图。1.2.6 pH回收率测定1.2.6.1精确配置黄连素溶液210-5g/ml，取该溶液10ml加入试管中，分别调整溶液的pH值，在345nm波长测定吸光度，计算出盐酸黄连素在不同pH条件下的回收率及相对标准偏差RSD。1.2.6.2精确配置黄连素溶液210-5g/ml，取该溶液10ml加入试管中，分别调整溶液的-环糊精、羟丙基环

13、糊精、聚乙二醇和多聚谷氨酸浓度为0.01g/ml，在345nm波长测定吸光度，计算出盐酸黄连素在不同增溶剂存在条件下的回收率及相对标准偏差RSD6。1.2.7增溶剂与盐酸黄连素的相溶解图精确分别配制-环糊精、羟丙基环糊精、聚乙二醇的溶液0.001、0.002、0.005、0.010、0.015、0.020、0.025g/ml，取10ml加入试管，分别加入过量的盐酸黄连素，水浴振荡器摇匀，25，100r/min，12小时后取出，同1.3.1离心，取上清，稀释后测定吸光度，计算黄连素的溶解度，画出各增溶剂的相溶解图7。2.结果与分析2.1盐酸黄连素随温度的变化 盐酸黄连素微溶于冷水，易溶于热水，说

14、明其溶解度是随温度变化的，实验测定结果如图2，温度升高有助于盐酸黄连素的溶解，尤其是60到80之间，20时溶解度在10g/100g水以上的物质叫易溶物质,溶解度在1-10g/100g水叫可溶物质,溶解度在0.01g-1g/100g水的物质叫微溶物质,溶解度小于0.01g/100g水物质叫难溶物质。图2显示在20时盐酸黄连素的溶解度为0.175g/100g水，属于微溶物质。药物在水中的溶解度主要由两个因素决定：与水分子的亲和性和药物分子间内聚力8。盐酸黄连素属于季铵盐，亲水性还是较强的，因为如果亲水性差，升温也不会大幅增加溶解度，所以盐酸黄连素的溶解阻力主要来自分子内聚力，加热升温的能量也是主要

15、克服其分子内聚力，图2显示在80时溶解度最高，说明该温度时热能完全克服了分子内聚力，而再升高温度其溶解度又有所下降，这可能是因为盐酸黄连素的水合反应使系统自由能降低，是放热反应，升高温度与之相反，所以80溶解度为最高值，达到3.69 g/100g水。2.2盐酸黄连素在不同酸碱环境下的变化 图3 显示pH为7.0时，盐酸黄连素溶解度最大，酸性条件时，pH越低，溶解度降低很多，pH是2.0时的溶解度只有7.0时的1/6左右，碱性条件时也随碱性增强缓慢降低。盐酸黄连素属于季铵碱的盐酸盐，由于季铵根带正电荷,所以在酸性环境下,H越多, 季铵根越容易析出，溶解度越低。在碱性时，OH多,但是黄连素(羟基碱

16、)比盐酸黄连素溶解度低，所以碱性越强曲线缓慢下降。2.3盐酸黄连素和增溶剂的扫描图谱 图4：黄连素的波长扫描吸收谱图采用液相色谱是测定黄连素最准确的标准方法，但是考虑到设备要求高，并且前期处理严格，在大量实验数据处理时稍显繁琐。盐酸黄连素和增溶剂的波长扫描图显示，在300-500nm范围内，盐酸黄连素具有345nm和425nm具有吸收峰，并且各种增溶剂在此范围内没有吸收峰，基本都在基线上。结合两个峰的分离度，参照其它文献9选择345nm作为盐酸黄连素的分光光度计测定波长。2.4黄连素的浓度标准曲线盐酸黄连素在345nm时的标准曲线如图5，可以看出盐酸黄连素在浓度范围0-5010-6g/ml内线

17、性良好，方程为Y=70464X，X为盐酸黄连素浓度（g/ml），Y为吸光度，拟合系数达到0.9996。2.5溶液环境对回收率的影响 相同浓度的盐酸黄连素210-5g/ml，在不同pH条件下（n=6）回收率测定结果如表1，可以看出pH对盐酸黄连素的测定影响很小，这样在不同处理条件不会因为溶液酸碱度不同，使吸光度测定盐酸黄连素浓度出现误差。溶液的pH值2.030405.06.07.08.09.010.011.0平均回收率（%）100.89100.56101.34102.5099.97100.67100.75103.45104.55103.21RSD（%）1.081.881.561.341.231.

18、551.691.781.671.34 盐酸黄连素210-5g/ml在-环糊精、羟丙基环糊精、聚乙二醇增溶剂存在条件下（n=6）回收率测定结果如表2，可以看出这几种增溶剂对盐酸黄连素的测定影响很小，不会因为增溶剂影响测定盐酸黄连素的浓度。增溶剂-环糊精羟丙基环糊精聚乙二醇平均回收率（%）103.45102.34100.65RSD（%）1.671.781.572.6相溶解度曲线 依照实验方法，计算出盐酸黄连素在-环糊精、羟丙基环糊精、聚乙二醇三种水溶液中的溶解度，增溶剂为横坐标，盐酸黄连素的溶解度为纵坐标，相关的相溶解度曲线如图6、图7和图8。盐酸环连素的溶解度为0.175g/100g，换算后C0

19、=5.2010-3mol/L，表观结合常数由公式Kc=斜率/ C0（1-斜率），经计算得到盐酸黄连素在三种溶液中的结合常数为K-环糊精=4.73L/mol，K羟丙基环糊精= 2.00L/mol，K聚乙二醇=0.23 L/mol。由图6-8可以看出盐酸黄连素在聚乙二醇4000溶液中的增溶效果不明显，在-环糊精中增溶效果优于在羟丙基环糊精中，但是由于-环糊精溶解度限制，所以较高浓度的羟丙基环糊精增溶效果更好。3讨论3.1盐酸黄连素在常温下的溶解度为0.175g/100g水，属于微溶物质。难溶药物的两个影响因素：亲脂性和分子内聚力，由黄连素分子结构可以推测其溶解度大小主要决定于分子内吸引力,不是由于

20、疏水性或亲脂性造成的, 所以温度对盐酸黄连素的助溶效果很明显，80时是常温溶解度的21倍左右。32难溶药物的增溶方法有加增溶剂、加助溶剂、制成固体分散系、主药分子结构上引入亲水基团、制成包合物和成盐等手段。增溶剂一般是采用加入表面活性剂、脂质体或微乳等技术，主要解决疏水难溶药物的溶解度，黄连素的难溶于水不是由于疏水集团造成的，所以采用加增溶剂技术不太合适；固体分散系是采用聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮等材料来扰乱药物的分子晶型，提高其溶解度，但是该实验发现聚乙二醇4000用于黄连素增溶效果不明显。3.3 制成包合物的方法一般采用环糊精及其衍生物，具有内疏水、外亲水的特性10。在本实验中，盐酸黄连素可

21、以包嵌于环糊精的空腔内，提高了分散性，环糊精可以使盐酸黄连素的溶解度可以提高到1.80倍，羟丙基环糊精由于溶解度大于环糊精，可以提高到2.15倍。但是该实验发现羟丙基环糊精没有环糊精的结合常数大，与其他文献报道不同，这可能是由于其空间结构复杂，占位多，不利于黄连素进入其空腔内。3.4如果向难溶药物分子结构上接枝易溶于水的分子集团，同样可以起到增溶效果，如紫杉醇或喜树碱接枝聚氨基酸后，都可以大大提高目标药物的溶解度，聚谷氨酸紫杉醇甚至可以提高80000倍11。其方法一般是采取聚氨基酸的羧基与难溶药物的羟基形成酰胺键，但是黄连素结构中可以修饰基团很少，只有两个不活泼的甲氧基，可以先在黄连素的8位或13位形成引入羟基后再接入溶解性基团，这些工作