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青蒿素(artemisinin)是从植物青蒿中提取分离得到的具有内过氧桥结构的倍半萜内酯类化合物,是新型抗疟药。在犬体内研究已发现连续多日口服给予青蒿素后其血药浓度未达稳态,相反与首次给药后的血药浓度相比却有显著降低,这种时间依赖性药动学现象被制备工艺 认为是由于青蒿素存在显著的自身诱导代谢而引起的。然而,通过静脉注射途径连续5日给予青蒿素后第5日犬体内的血药浓度与第1日静脉注射给药后犬体内血药浓度无显著性差异,说明青蒿素的自身诱导代谢诱导首过代谢作用来造成口服清除率(CL/F)的增加。静脉注射给药途径能避免首过代谢,因此将青蒿素搭载于合适的载体系统制成注射剂不仅可以降低甚至避免其显著的自身诱导代谢作用提高药物的生物利用度,而且可以降低临床治疗疟疾时青蒿素的用药剂量,减缓疟原虫对青蒿素耐药性的产生,降低药物相互作用的风险。纳米结构脂质载体系统(nanostructuredlipidcarriers,NLC)是在固体脂质纳米粒(solidlipidnanoparticles,SLN)的基础上发展起来的新型脂质纳米粒,除具有SLN可以保护敏感药物不被降解、实现缓控释效果和生物相容性好等优点外,还克服了SLN载药能力有限、物理稳定性差等不足。NLC最显著的特点就是向固态脂质中加入化学性质差异较大的液态脂质,使纳米粒以结晶缺陷型或无定型存在,增加了对药物分子的包容性,避免了放置过程中药物包封率降低的现象,提高稳定性。 本研究采用生物相容性的单硬脂酸甘油酯(glycerylmonostearate,GMS)作为固态脂质材料,通过对肉豆蔻酸异丙酯(IPM)﹑油酸乙酯(EO)和中链甘油酸三酯(MCT)的筛选,最终选定了中链甘油酸三酯(MCT)作为液态基质。利用微乳滴定法和高压乳匀法分别制备了ART-NLC,并对两种方法制备的青蒿素纳米结构脂质粒进行了比较。此外,本文采用高效液相-质谱联用技术考察了尾静脉、腹腔注射ART-NLC和ART原料药后SD大鼠体内青蒿素的药动学,并绘制血药浓度量时曲线,比较原料药和纳米结构脂质粒经尾静脉/腹腔注射给药后在大鼠体内的主要药代动力学参数,对所制得的青蒿素纳米结构脂质粒的药代动力学进行初步的评价。 一、青蒿素纳米结构脂质粒的处方前研究 建立了高效液相-柱后衍生化-紫外检测法测定青蒿素(artemisinin,ART)体外含量的分析方法。采用乙腈-0.1mol/L醋酸盐缓冲盐(70:30,V/V)为流动相,1mol·L-1KOH乙醇(80%)溶液为柱后衍生化试剂,流速分别为0.7mL·min-1和0.2mL·min-1,Agilent-C18液相色谱柱(5mm,150mm×4.6mm)为分析柱,检测波长289nm。此方法的线性范围为1.8~18mg·mL-1。 处方前研究主要测定了青蒿素在不同pH缓冲液和7种非极性溶剂中的平衡溶解度以及在正辛醇-水中的表观油水分配系数,为青蒿素新剂型的研究与开发提供实验基础。实验结果表明,37℃时青蒿素在纯水中的平衡溶解度为82.4±0.04mg·mL-1,随着pH的增大平衡溶解度呈先增大(pH5.0-6.8)后减小(pH6.8-8.0)的趋势;37℃时青蒿素在肉豆蔻酸异丙酯(IPM)﹑油酸乙酯(EO)和中链甘油酸三酯(MCT)中平衡溶解度较大分别为10.34±0.09mg·mL-1﹑9.28±0.05mg·mL-1和8.46±0.08mg·mL-1,青蒿素的正辛醇-水表观油水分配系数P为12.2(LgP=1.09)。 二、青蒿素纳米结构脂质粒的处方研究及质量表征 通过青蒿素在各油相、表面活性剂及助表面活性剂中的平衡溶解度的测定,结合考虑安全性后,选定液态脂质为IPM(肉豆蔻酸异丙酯)、MCT(中链甘油酸三酯)和EO(油酸乙酯),表面活性剂为RH40(聚氧乙烯氢化蓖麻油),乙醇和异丙醇作为助表面活性剂,对上述各相进行伪三元相图的滴定通过微乳区域面积筛选最佳组合。将单硬脂酸甘油酯(GMS)与液态脂质IPM、MCT和EO按不同比例混合后引入已筛选出的最佳微乳组合,再进行伪三元相图的滴定,通过对伪三元相图中形成微乳区域面积的大小进行比较,筛选出了GMS-EO(1:1),RH40-Ethanolabsolute(3:1)、GMS-MCT(1:1),RH40-Ethanolabsolute(3:1)和GMS-IPM(1:1),RH40-Isopropylalcohol(3:1)三组微乳区域面积较大的组合。 处方优化过程通过对影响微乳滴定结果的a固-液脂质比(2:1、1:1、1:2)、b液态脂质种类(EO、MCT、IPM)、c油相:表面活性剂相(2:8、3:7、4:6)、d滴定温度(60、70、75℃)、e乳化时间(0.5、1.0、1.5h)和f载入药量(20mg、40、60mg/4.6g脂质)六个因素以包封率为指标进行单因素实验,筛选得到其中四个影响较大的因素,采用正交实验设计方法建立了4因素3水平的正交实验表,结果得到各因素对ART-NLC包封率的影响次序是a>f>e>b,因素a(固-液脂质比)对ART-NLC的平均包封率在α=0.05时的影响存在显著性,经过筛选得出各因素的最优组合为a3b2e3f1。ART-NLC的优化后工艺是将20mg的青蒿素原料药溶于4.6gGMS-MCT(1:2)的混合油相中,加入乳化剂10.7gRH40-Ethanolabsolute(3:1),在70℃下充分搅拌熔融使其混合均匀。在磁力搅拌条件下将25.1ml相同温度2%的泊洛沙姆水溶缓缓滴加至有机相中,搅拌90min后迅速将其置于冰水中继续搅拌30min,过0.45mm微孔滤膜,即得。 在微乳滴定法确定的最优处方基础上,采用高压乳匀法进一步优化了ART-NLC处方及制备工艺,利用新的设备来获取粒径更小的ART-NLC,处方优化过程是以平均粒径为指标,同样进行了单因素实验和正交实验设计,最终确定ART-NLC的优化后工艺是将20mg的青蒿素原料药溶于4.6gGMS-MCT(1:2)的混合油相中,加入乳化剂4.6gRH40-Ethanol(3:1),在70℃下充分搅拌熔融使其混合均匀。在磁力搅拌条件下将27.6ml相同温度6%的泊洛沙姆水溶缓缓滴加至有机相中,搅拌30min后,补充体积至50ml得到初乳,将所得初乳经高压微射流纳米匀质机乳匀3次迅速将其置于冰水浴中搅拌冷却,即得。 微乳法制备的ART-NLC平均包封率为70.9%,平均粒径在180~220nm之间,高压乳匀法制备的ART-NLC平均包封率为73.9%,平均粒径在80~90nm之间。高压乳匀法制备的ART-NLC经冻干处理,复溶后在体外的释放试验结果表明在初期前4h释放存在突释现象共释放了药物总量的67.4%,在10h时释药总量为98.6%,而原料药组在4h时释药总量已达99.1%。溶血性试验考察了0.5g/ml的ART-NLC冻干粉混悬液对人体红细胞的溶血性,结果发现阴性对照组和ART-NLC组均未发现明显的溶血现象,而阳性对照组则溶血,说明制备的ART-NLC不存在明显的溶血性。 三、青蒿素纳米结构脂质粒在SD大鼠体内的初步药代动力学研究 对本实验室已建立的高效液相-质谱联用测定大鼠血浆中青蒿素浓度的方法进行部分确证,验证该方法的精密度、准确度和线性范围。结果表明该方法的线性范围为2~400ng?mL-1,定量下限(LLOQ)为2ng?mL-1,质谱响应的线性关系良好。ART的日内和日间精密度均小于12%,准确度在97.6%-109.3%范围内,符合中国药典2010版的规定。 将24只健康SD大鼠分为4组(尾静脉注射ART和ART-NLC组,腹腔注射ART和ART-NLC组),给药后在不同时间点采取血样,应用液相色谱-质谱联用方法测定血浆中青蒿素的含量并计算主要药动学参数。尾静脉注射组通过winnonlin软件的处理可读出C0,将C0和所测得的浓度利用非隔室模型法计算AUC0-t、AUC0-∞、CL、V和t1/2。尾静脉注射ART原料药后主要药动学参数AUC0-t为367.40±136.65h·ng·mL-1,AUC0-∞为373.65±138.85h·ng·mL-1,t1/2为1.03±0.25h,MRT为1.39±0.61h,CL为11.72±3.40L·h-1,V为15.17±3.60L。尾静脉注射ART-NLC后主要药动学参数AUC0-t为620.82±88.86h·ng·mL-1,AUC0-∞为693.78±104.04h·ng·mL-1,t1/2为2.85±1.05h,MRT为3.38±0.46h,CL为5.90±0.99L·h-1,V为19.83±4.36L。腹腔注射组达峰浓度(Cmax)和达峰时间(Tmax)为实测值。以半对数作图法,由消除相末几个浓度点计算消除速度常数k,利用非隔室模型法计算AUC0-t、AUC0-∞、CL/F、V/F和t1/2。腹腔注射ART原料药后,Cmax为490.90±78.71ng?mL-1,Tmax为0.58±0.20h主要药动学参数AUC0-t为860.72±228.80h·ng·mL-1,AUC0-∞为871.17±234.03h·ng·mL-1,t1/2为1.30±0.25h,MRT为1.75±0.31h,CL/F为6.02±1.33L·h-1,V/F为10.33±1.86L。腹腔注射ART-NLC后,Cmax为236.03±19.43ng?mL-1,Tmax为0.83±0.26h主要药动学参数AUC0-t为1188.46±246.54h·ng·mL-1,AUC0-∞为1233.06±235.57h·ng·mL-1,t1/2为3.63±0.84h,MRT为4.97±0.69h,CL/F为4.18±0.86L·h-1,V/F为20.33±2.88L。通过SPSS软件进行独立样本的t检验,结果显示ART组与ART-NLC组主要药动学参数均具显著性差异(P﹤0.05),说明制备得到的ART-NLC可以延长ART的体内生物消除半衰期,增大药物在血中的循环时间。