粒子设计技术制备口腔溃疡散及其粉体学性质研究

粒子设计技术制备口腔溃疡散及其粉体学性质研究

服用的连续性和储存的稳定性是限制中药散剂临床应用的重要因素。在这方面，中药提取物或提取物的提取过程通常采用微囊、袋状、甲感神经、甲状腺素等药物，以避免药物的气味。但中药散剂多为复方,粉体性质复杂、制剂学问题多样、服用量大,通过改性辅料来改善散剂性质,有很高的技术难度,也会增加生产与使用成本。口腔溃疡散是五官科治疗口腔溃疡的基础方,由青黛10份、白矾10份、冰片1份配伍而成。该制剂由上述3味药物分别粉碎成细粉,混合研配而成。给药方式为口腔局部涂抹。方中白矾为含水硫酸铝钾,吸附性强,遇水能引起口腔黏膜蛋白剧烈收缩,产生强烈的酸涩味,对溃疡创面刺激明显;冰片主要含龙脑等挥发性成分,在储存过程中易挥发散失。这些问题成为制约其临床应用的重要因素。鉴于此,课题组在“药辅合一”思想的指导下,借鉴材料学粒子设计技术的原理与思路,利用复方散剂多种药物配伍的基本特性,将性质较为稳定的药物作为“辅料”,性质不太稳定的药物作为“主药”,利用微粉条件下起主导作用的表面效应,在超微粉碎过程中,通过调控粉末的加入时间顺序与粒径状态,构建青黛包覆白矾的基本结构以解决酸涩味与适口感问题,再以此结构包覆冰片,解决储存的稳定性问题,实现3种药物有序的包覆成型。本课题利用常规粉碎、超微粉碎、粒子设计技术制备了3种口腔溃疡散,并从外观性状、粒径分布、比表面积与孔隙度、接触角、微观结构、冰片稳定性等方面评价3种散剂性质的差异,以期解决口腔溃疡散的存在问题,揭示制备工艺对微观结构及粉体性质的影响。1实验仪器和药品SYFM-8Ⅱ型振动式药物超微粉碎机(济南倍力公司);高速多功能粉碎机(上海冰都电器有限公司);MS2000型激光粒度仪(美国马尔文公司);TriStar3000全自动比表面积及孔隙度测定仪(美国麦克公司);JSM-7500FSEM扫描电镜(日本电子公司);E-1010离子溅射装置(日本日立高新技术那珂事业所);OCA20视频光学接触角测定仪(德国Dataphysics公司);TR-D8多功能压片机(德国ER-WEKA艾维卡);YD-20片剂硬度仪(天津市天大天发科技有限公司);稳定性试验箱(上海脉捷实验设备有限公司);气相色谱仪与工作站(Agilent6890N,氢火焰离子化检测器);AgilentDB-WAX毛细管柱(0.53mm×30m,1μm);DB206电热恒温鼓风干燥箱(成都天宇试验设备有限公司);6号药典筛,研钵。龙脑对照品(纯度98%,中国食品药品鉴定研究院,批号110881-200503);十六烷(分析纯,天津化学试剂研究所);乙酸乙酯(分析纯,成都科龙化工试剂厂)。青黛饮片(四川江油恒源药业集团),白矾饮片(四川科伦天然药业有限公司),冰片饮片(四川大千药业有限公司),经成都中医药大学中药炮制教研室许润春副教授鉴定合格。2方法2.1超微散剂的制备青黛饮片90℃鼓风干燥2h至含水率5%以下,白矾饮片120℃鼓风干燥6h至结晶水失去后制得。普通散剂的制备:常规粉碎后过6号筛,分别制得青黛、白矾细粉各240g;冰片研钵轻研后过6号筛,收集粉体24g;3种粉体在研钵混合,制得。超微散剂的制备:青黛、白矾饮片各240g,冰片24g,投入超微振动磨中,-20℃超微粉碎14min制得。粒子设计散的制备:取青黛饮片240g,投入超微振动磨中,-20℃超微粉碎17min;加入白矾饮片240g,制备5min;再加入冰片24g,制备3min,即得。超微散与粒子设计散的振动磨参数均为介质填充率80%,柱状不锈钢介质,振幅5.5mm。2.23sop的测定观察并记录3种散剂的外观性状,包括颜色、气、味。采用马尔文MASTERSIZE2000激光粒径测定仪测定,SCIROCCO2000干法检测仪,样品测定时间12s,背景时间8s,测定模式为普通模式,采样信号强度0.5~6;分散进样控制:空气压力2.0bar,进样速度50%;依上述条件建立测定SOP;测定3种散剂的粒度分布。2.33bet比表面积分析方法分别取3种散剂各1.5g左右,装入测量瓶中,置于配套的SmartPrep065预处理系统中,在不加热条件下用氮气吹至恒重,将样品转移到TriStar3000全自动比表面积及孔隙度测定仪,利用BET法测定比表面积与孔隙度的相关信息,每个样品完成55个点的BET比表面积分析,平行3次。2.43关于散剂的形状结构分别取3种散剂各少许于离子溅射装置中,镀金后扫描电镜观察外观形貌特征。2.53密度和硬度测定采用OCA20视频光学接触角测定仪测定3种散剂及青黛、白矾、冰片细粉的接触角。测定前利用TR-D8多功能压片机将粉体压制成片,每片0.2g,直径11mm,硬度为(60±3)N[冰片除外,硬度约为(28±3)N]。测定时,选择片剂的下表面做测试面,测试液为蒸馏水,每次测试液体积为50μL,速率0.3μL·s-1。固定针尖下端与片子顶端的距离约为1.5cm。每种粉体的片剂测5次,记录40s后水滴在片剂表面的接触角。2.63关于散剂中婆罗洲的稳定性采用GC法,以十六烷为内标,建立口腔溃疡散中冰片的含量测定方法,并以此评价3种散剂在加速稳定性试验中冰片的稳定性。2.6.1fid检测条件AgilentDB-WAX毛细管柱(0.53mm×30m,1μm),FID检测器,柱温150℃,进样口温度190℃,检测器温度210℃;以氮气为载气,流速15.0mL·min-1,分流比10∶1,进样量1μL。2.6.2标准溶液的配制内标液的配制(a液):精密称取十六烷17.1mg,乙酸乙酯定容到1000mL,配制成质量浓度为17.1mg·L-1的溶液,备用。龙脑对照品溶液的配制(b液):精密称取龙脑对照品(纯度98%)10.1mg,乙酸乙酯定容到100mL,配制成质量浓度为99mg·L-1的溶液,备用。2.6.3供试品溶液的制备精密称取口腔溃疡散(普通散)样品约40mg于100mL量瓶中,加入a液50mL,加入乙酸乙酯适量,超声20min,放冷,定容,过0.22μm微孔滤膜,即得供试品溶液。2.6.4普通散阴性样品处理分别取口腔溃疡散(普通散)与不含冰片的口腔溃疡散(普通散)阴性样品,以2.6.3项下方法进行样品处理,以2.6.1项下条件测定,见图1。阴性样品无干扰,对照品溶液中龙脑保留时间与供试品溶液一致。2.6.5准确度的研究2.6.6标准曲线及线性回归分析分别精密移取b液0.05,0.1,0.5,1.0,1.5mL于5mL量瓶中,各加入a液2.5mL,乙酸乙酯定容,摇匀,过0.22μm微孔滤膜,精密移取1μL,注入气相色谱仪。以对照品峰面积与内标峰面积比为纵坐标(Y),对照品与内标物的质量比为横坐标(X),进行线性回归计算,龙脑回归方程为Y=0.7089X+0.2380(r=0.9999)。结果表明,龙脑在0.9898~29.69mg·L-1线性关系良好。2.6.7稳定性研究2.6.8重复性试验取同批次的口腔溃疡散(普通散),平行称取6份,以2.6.3项下方法制备供试品溶液并进样测定,龙脑与十六烷峰面积比值的RSD1.3%,该方法重复性良好。2.6.9乙酸乙酯用量的测定精密称取口腔溃疡散(普通散)样品约20mg共6份,于100mL量瓶中,各加入a液50mL,b液8mL,加入乙酸乙酯适量,超声20min,放冷,定容,过0.22μm微孔滤膜,精密移取1μL,注入气相色谱仪,结果见表1。采用十六烷内标校正法,龙脑的平均回收率为96.00%,RSD2.1%,该方法准确可靠,能用于口腔溃疡散中冰片的含量测定。2.6.1散中胶片质量分数测定分别取3种散剂各3份,以2.6.3项下方法制备供试品,测定含量,普通散中冰片质量分数39.8mg·g-1,超微散中冰片质量分数40.1mg·g-1,粒子设计散中冰片质量分数为40.3mg·g-1。2.6.1湿度的稳定性试验分别称取3种散剂于已恒重的称量瓶中,每种样品平行称取15份,每份精密称取约1g。在40℃,75%湿度的稳定性试验箱中,敞开放置,每2d取3份样品测定其中龙脑的含量。分别于第2,4,6,8,10d测定。3结果和结论3.1口感及口感普通散颜色呈蓝白色,微粒相间分布,但不均匀;有浓郁的冰片气,酸涩味突出,沙粒感明显,有清凉感。超微散呈蓝色,颜色较普通散稍浅;有浓郁的冰片气,酸涩味降低,适口感好,有清凉感;粒子设计散呈蓝色,颜色较超微散深;冰片气不明显,略有酸涩味,适口感好,无清凉感。3.2超微散与粒子设计散的比较见表1粒径分布测定结果见表2,粒径分布见图2。d0.5表示群体粒子中小于某个粒径的微粒数占微粒总量的50%,又称中位粒径;d0.9表示群体粒子中小于某个粒径的微粒数占微粒总量的90%,又称众位粒径;d0.5与d0.9越小,表示粉末的整体粒径越小。用SPSS17.0统计软件对结果进行LSD检验,与普通散比较,超微散与粒子设计散在d0.1,d0.5,d0.9上均存在显著性差异,明显小于普通散;超微散与粒子设计散粒径分布几乎一致,无统计学差异。3.3催化剂的吸附性比表面积与孔隙度的测定结果见表3,测定过程中N2吸附-解吸量随相对压力的变化见图3。BET比表面积是采用N2吸附法表征多孔物料比表面积的核心指标,比表面积越大,物体与外环境的接触空间越大,有更强的吸附效能,更多的反应区域;单点总孔体积是表征物料孔隙度的重要参数,该值越大,物料的孔隙度越高。用SPSS17.0统计软件对结果进行LSD检验,结果显示,超微散,粒子设计散的BET比表面积与单点总孔体积显著大于普通散,超微散的BET比表面积与单点总孔体积又显著大于粒子设计散。从图2的吸附-脱附等温线中可看出3种散剂的吸附等温线都属于Ⅳ型,N2的吸附与解吸过程不重合,存在明显的回线滞后现象,回线滞后程度可由吸附曲线与解吸曲线之间的面积进行表征,超微散明显地大于粒子设计散与普通散,提示超微散中的小孔道分布更多,表面吸附效应更强。同时,结合3.2项下粒径分布规律,超微散与粒子设计散的粒径分布相当,却在BET比表面积上存在重大差异,说明二者具有不同的微观结构,粒子设计散可能形成了紧密的团聚物。3.4青莎-白墙体的超微散粉碎技术3种散剂的外观形貌见图4。普通散的表面较为光滑,有较少微小粒子松散附着其表面;超微散表面被微小粒子部分包覆,能清晰分辨出包覆微粒与被包覆微粒;粒子设计散表面几乎被微小粒子完全包覆。超微散是3种原料同时混合粉碎,其粉体的微观结构系粉碎过程中自然形成,极不规则,因青黛较白矾易粉碎,在分子间作用力下,青黛粒子会聚集于白矾表面或出现青黛粒子自身团聚的现象;同时,少数被细化的白矾微粒也可能与青黛微粒互相作用,形成更为复杂的微观形态。粒子设计散是首先将青黛单独粉碎成微粉,再加入粒径较大的白矾,因青黛微粉粒径远小于白矾,会自动聚集吸附于白矾表面,表面自由能降低,直至体系稳定;再加入粒径较大的冰片,青黛-白矾结构又会吸附于冰片表面,形成冰片在内,青黛-白矾结构在外的包覆结构。加入顺序、粒径状态的差异会引起微观形态与表面附着的改变。3.5青莎、白首散散的特性表面接触角的测定结果见表4。接触角是物料表面极性分量、非极性分量与测试液(水分子)的分子间作用力产生的结果,是表征物料表面亲水亲脂性的重要指标,接触角越小,亲水性越强,水分子越容易在物料表面铺展。用SPSS17.0统计软件对结果进行单因素方差分析LSD多组比较,结果显示,青黛与冰片无显著差异,润湿性较差;白矾接触角最小,水滴与其接触后被快速吸收,亲水性强;普通散、超微散、粒子设计散与其余5组均有统计学差异,即白矾<普通散<超微散<粒子设计散<青黛≈冰片。因口腔溃疡散主要由青黛与白矾组成,散剂的接触角主要与青黛、白矾在表面的分布数量比例密切相关。普通散中由于青黛、白矾粒径相当,且相间分布,故白矾的表面效应明显,接触角在3种散剂中最低;由于粒子设计散是按照青黛包覆白矾的结构形成,其表面特征与青黛原料类似,白矾在表面分布很少;超微散的微观结构系粉碎过程中自然形成,因青黛较白矾更易粉碎,会有相当部分的白矾被青黛包裹,但并不完全,因此白矾在超微散表面的分布较粒子设计散多,接触角有所降低。3.63散剂的微观结构影响亚胺岩片散压的稳定性3种散剂中冰片的稳定性结果见图5。经过10d高温高湿(温度40℃,湿度75%)的加速试验,普通散中冰片平均损失约90.13%,超微散中冰片平均损失约66.48%,粒子设计散中冰片平均损失约40.57%,粒子设计散的损失率明显低于普通散与超微散,这与冰片在散剂微观结构中的分布状态密切相关,冰片被青黛、白矾包覆程度越高,与空气接触面积越小,越不宜挥发损失,稳定性越好。4讨论4.1青莎-白项目散剂的粒子设计粒子设计的概念最早出现在20世纪90年代,是根据粉体理化性质的需要,在微观层面对粉体结构进行设计,进而设计其功能性质,提高粉体使用性能的一门新技术。实现粒子设计的方法很多,如熔融法、机械法、液相合成法、气相合成法、控制重结晶法等,但其基本原理都是将一种性质的粉体固定于另一种性质粉体的表面,实现粉体力学、热学等物性的变化。对于中药散剂的粒子设计而言,要实现一种药物粉体包覆于另一种药物粉体之上,需要控制2种药物粉体的加入时间顺序及粒径,具体过程见图6。在口腔溃疡散中,先在振动磨中将青黛制备成微粉(药物A),再加入白矾饮片(药物B),由于白矾饮片为宏观物体,粒径远远大于青黛微粉,因此,青黛微粉在分子间作用力的作用下极易吸附到白矾饮片表面,形成青黛包覆白矾的结构。在振动磨中,不锈钢柱状介质被偏心轮激起高频运动,产生剪切、挤压、研磨等机械作用,使物料细化,形成微粉;由于物料并不均一,介质有更大的几率与粒径较大的粒子接触,即首先剪切大颗粒,产生新断面;新断面又会吸附剩余的小颗粒,形成新的包覆结构,如此反复,直至细化,最终形成粒径较小的青黛-白矾包覆结构。再以该结构作为A,冰片作为B,经历相同的过程,形成冰片在内,青黛-白矾包覆结构在外的微观结构,即粒子设计的口腔溃疡散。由于白矾被青黛包覆,冰片被青黛-白矾结构包覆,所以在宏观性质上表现出龙脑挥发性降低,白矾酸涩味降低,表面接触角升高。4.2sem电镜图像分析粒子微观结构的评价是粒子设计技术研究的关键。传统的光学显微镜或电镜仅能观察粒子的表面形态特征,无法了解其内部结构,更无法定性与定量判断。目前,借助SEM电镜,笔者能证明简单一次核壳结构的模型,如本试验中青黛与白矾形成的核壳结构,具体见图7:图A是青黛包覆白矾的图片,图B,C是青黛白矾核壳结构被振动磨不锈钢介质切开,粒子中心的白矾暴露出来,有青黛粒子继续向上附着,这时振动磨停止运转,形成的尚未完全成型的微观结构,图片能清晰区分出包覆粒子与被包覆粒子,这些照片能在一定程度上反映核壳粒子的成型过程。但对于多种药物组成的更为复杂的微观结构评价则更为困难,尤其是直接观察其空间结构与内部排列。由于SEM电镜不能色彩识别,不能确定电镜中不同粒子的属性与来源。本课题组曾采用“荧光黄标记冰片染色-激光显微共聚焦观察”的方法试图通过对比采集3种散剂中荧光黄信号强度的变化来证明冰片处于粒子核心,但由于青黛中靛蓝分子有很强荧光干扰,且激光共聚焦试验中难以找到合适的分散剂而失败(纯水会溶解白矾,乙醇等有机溶剂会溶解冰片与染色剂,在涡旋振荡过程中使粒子微观结构解体);亦尝试采用XPS(X-射线光电能谱仪)半定量分析表面元素分布,由于青黛中特有的N元素含量较低(低于总元素丰度的3%),白矾中特有的Al元素信号响应值过低,仪器的定量性能不佳而失败。所以本试验通过成型粒子表面接触角与青黛粒子接触角的高度相似,判断口腔溃疡散粒子表面主要为青黛;通过感官评价粒子涩味的降低来间接证明粒子表面白矾分布较少;通过加速试验中冰片挥发性损失的减少证明冰片被包覆在内;再利用SEM电镜图片予以对比佐证,结合成型原理与制备工艺推断其最可能的微观结构。本课题组将力争在后续