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微乳给药系统在提高难溶性、难透过性药物生物利用度中的应用研究

作　者: 孟健
导　师: 郑梁元
学　校: 沈阳药科大学
专　业: 药剂学
关键词: 辛伐他汀 阿仑膦酸钠 生物药剂学分类系统 微乳给药系统 Caco-2细胞模型 实验设计 生物利用度
分类号: R94
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


微乳是指在表面活性剂分子界面膜稳定作用下，由互不相溶的液体形成的热力学稳定，外观均一澄清的分散体系。在药剂学上，微乳能够提高难溶性药物的溶解度，促进药物的吸收，从而提高药物的口服生物利用度。本文以难溶性的辛伐他汀和胃肠道通透性差的阿仑膦酸钠作为模型药，分别制备了微乳制剂以提高其口服生物利用度，并由此探讨微乳给药系统在提高生物药剂学分类系统第Ⅱ类和第Ⅲ类药物口服生物利用度中的应用潜力。首先，对两个模型药物，辛伐他汀和阿仑膦酸钠，进行了处方前研究，以阐述药物的体内吸收过程，揭示药物体内吸收的限速步骤。在37℃pH5醋酸盐缓冲液中，辛伐他汀的溶解度为2.43μg·mL-1，其剂量/溶解度比值为32.92；正辛醇/pH 5醋酸盐缓冲液分配系数的对数值为4.71，表明辛伐他汀亲脂性强，难溶于水。考察了Caco-2细胞对辛伐他汀的摄取作用，对于浓度为3，4，5 mM的辛伐他汀，Caco-2细胞对药物的摄取率分别为（68.63±5.29）％、（69.58±3.85）％和（64.75±2.85）％。药物浓度对摄取率没有显著影响，这表明辛伐他汀以分配机制为Caco-2细胞摄取。辛伐他汀经跨细胞途径以被动扩散方式转运，其表观透过系数为（5.60±0.98）×10-5 cm·s-1，且不受药物浓度、转运方向和能量抑制剂加入的影响。考虑到辛伐他汀极低的溶解度和较高的表观透过速率，确定其为生物药剂学系统中的第Ⅱ类药物。在pH 1～8范围内，阿仑膦酸钠的溶解度在28.63～50.73 mg·mL-1之间，在pH 7时，阿仑膦酸钠的剂量/溶解度比值仅为0.0074；阿仑膦酸钠正辛醇/pH7.4磷酸盐缓冲液分配系数的对数值为-3.21，表明阿仑膦酸钠亲水性强。阿仑膦酸钠具有5个pKa，能够以多种分子形式存在。在生理pH条件下荷负电，由于胃肠道细胞吸收具有电荷选择性，因此限制了阿仑膦酸钠的吸收。Caco-2细胞对1、10和25 mM阿仑膦酸钠的摄取百分率仅为（0.014±0.002）％、（0.016±0.002）％和（0.013±0.001）％，表明阿仑膦酸钠以简单的分配机制为Caco-2细胞摄取。在37℃下，1 mM阿伦伦膦酸钠经Caco-2细胞转运，其表观透过系数仅为（0.111±0.0286）×10-7 cm·s-1。鉴于阿仑膦酸钠很好的水溶性，确定其为生物药剂学分类系统第Ⅲ类药物。考察了各种因素对阿仑膦酸钠转运的影响。实验结果表明Transwell膜的转速，转运方向，低温和细胞能量代谢抑制剂对阿仑膦酸钠的转运速率均没有明显影响，说明阿仑膦酸钠以扩散方式经细胞旁路吸收，不搅动水性边界层的存在和p-糖蛋白反排作用不影响阿仑膦酸钠的吸收。评价了药物浓度、钙离子浓度和EGTA的加入对阿仑膦酸钠经Caco-2细胞转运的影响。当阿仑膦酸钠浓度由1 mM升高至10和25 mM时，表观通过系数分别增加了1.46和1.54倍；采用“最少钙离子模型”以消除螯合作用对阿仑膦酸钠的影响，阿仑膦酸钠的透过率提高了1.44倍；金属离子螯合剂（EGTA）的加入使阿仑膦酸钠的表观透过系数提高了1.95倍。这表明阿仑膦酸钠同钙、镁离子的螯合作用影响药物的吸收；阿仑膦酸钠和金属离子螯合剂能够减少细胞外钙、镁离子的浓度，促使细胞紧密连接的打开，从而提高阿仑膦酸钠的表观透过系数。通过绘制伪三元相图，考察了处方和工艺因素对辛伐他汀微乳和阿仑膦酸钠微乳的影响。结果当水相离子强度增大时，微乳区域略有减小，溶液的pH对微乳的形成没有影响。温度升高能够降低体系的粘度和界面张力，有利于微乳的形成，虽然微乳属于热力学稳定体系，可以自发形成，但在形成过中受处方组分混合顺序的影响，只有先将油和表面活性剂混匀后再加入水才能制得微乳。利用激光散射仪测定了微乳的粒径和Zeta电位。结果两种微乳粒径均小于100 nm，符合微乳判定条件。Zeta电位为-15～-35 mv之间，表明微乳稳定。采用D-optimal实验设计研究辛伐他汀在微乳中的表观溶解度。经方差分析和判定系数判定辛伐他汀与微乳组成的关系符合约减三次方模型：Ln（S）=-0.0601X1-0.952X2-3.24X3+0.0169X1X2+0.0487X1X3+0.207X2X3-0.00288X1X2X3，残差分析确证该模型对实验结果拟合良好。依据响应曲面分析知辛伐他汀表观溶解度随着微乳体系中微乳浓度降低而显著降低。在不同微乳浓度下，油相对辛伐他汀表观溶解度的影响也不同。当微乳浓度低时，增加微乳的载油量，有利于辛伐他汀表观溶解度的提高。当微乳浓度较高时，增加微乳的载油量，辛伐他汀表观溶解度呈现先降低后升高的趋势。考察了三种制剂（胶束、负电荷微乳和正电荷）对阿仑膦酸钠的促吸收作用，其作用强度的次序依次为正电荷微乳>负电荷微乳>胶束，其中以正电荷微乳作用最强。稀释50、250和500倍的正电荷微乳分别使阿仑膦酸钠的表观透过系数分别提高了188.63、141.78和43.72倍。这同三种制剂对单层细胞跨膜电阻降低作用的次序一致，表明三种制剂均通过打开细胞紧密连接促进阿仑膦酸钠的吸收。以比格犬为实验动物，分别以舒降之TM和福善美TM为参比制剂，评价了辛伐他汀微乳和阿仑膦酸钠微乳的生物利用度，结果两种微乳制剂的平均相对生物利用度分别为193.02％和294.95％，显著提高了药物的生物利用度，表明微乳给药系统能够提高生物药剂学分类系统第Ⅱ类和第Ⅲ类药物口服生物利用度。

全文目录


摘要  14-16
ABSTRACT  16-19
前言  19-30
  1 微乳给药系统的介绍  19-21
  2 微乳给药系统在药剂学中的应用  21-22
  3 微乳给药系统提高药物口服生物利用度的机制  22-23
  4 模型药物的选择  23-24
  5 本论文的主要研究内容和目标  24-30
第一章 辛伐他汀、阿仑膦酸钠理化性质的研究  30-49
  第一节 辛伐他汀理化性质的研究  30-35
    1 实验仪器与试药  30
    2 实验方法  30-33
      2.1 辛伐他汀体外分析方法的建立  30-32
      2.2 辛伐他汀溶解度的测定  32
      2.3 辛伐他汀油水分配系数的测定  32-33
    3 实验结果  33-34
      3.1 辛伐他汀的分子结构,分子量与熔点  33
      3.2 辛伐他汀的溶解度  33
      3.3 辛伐他汀油水分配系数的测定  33-34
    4 实验讨论  34-35
  第二节 阿仑膦酸钠理化性质的研究  35-49
    1 实验仪器与试药  35
    2 实验方法  35-37
      2.1 衍生化-紫外分光光度法测定阿仑膦酸钠  35-36
      2.2 衍生化HPLC-RD法测定阿仑膦酸钠  36-37
      2.3 阿仑膦酸钠表观溶解度的测定  37
      2.4 正辛醇/水系统中表观分配系数的测定  37
    3 实验结果  37-44
      3.1 衍生化-紫外分光光度法测定阿仑膦酸钠  37-40
      3.2 衍生化HPLC-RD法测定阿仑膦酸钠  40-43
      3.3 阿仑膦酸钠溶解度的测定  43-44
      3.4 阿仑膦酸钠正辛醇/水表观分配系数的测定  44
    4 实验讨论  44-47
      4.1 阿仑膦酸钠分子结构,分子量与熔点  44
      4.2 关于阿仑膦酸钠的分析方法  44-45
      4.3 关于阿仑膦酸钠的溶解度和表观油水分配系数  45
      4.4 关于阿仑膦酸钠的解离  45-47
    5 本章小结  47-49
第二章 CACO-2细胞模型的建立及辛伐他汀经CACO-2细胞模型转运动力学的研究  49-67
  第一节 Caco-2细胞模型的建立与验证  49-55
    1 仪器与试药  49-50
    2 实验方法  50-52
      2.1 Caco-2细胞模型的建立  50-51
      2.2 Caco-2细胞模型的验证  51-52
        2.2.1 Caco-2细胞形态与单分子层结构观察  51
        2.2.2 跨膜电阻(TEER)的测定  51-52
        2.2.3 标识物渗漏检查  52
    3 实验结果  52-54
      3.1 光学显微镜和电镜观察  52-53
      3.2 跨膜电阻  53
      3.3 标识物渗漏检查  53-54
    4 讨论  54-55
  第二节 辛伐他汀经Caco-2细胞转运动力学研究  55-67
    1 仪器与试药  55
    2 实验方法  55-57
      2.1 Caco-2细胞对辛伐他汀的摄取  55-56
      2.2 辛伐他汀经Caco-2细胞模型转运机制的研究  56-57
        2.2.1 Transwell(?)膜的转速  56
        2.2.2 浓度  56-57
        2.2.3 转运方向  57
        2.2.4 能量代谢抑制剂  57
      2.3 数据的统计分析  57
    3 实验结果  57-61
      3.1 Caco-2细胞对辛伐他汀的摄取  57-58
      3.2 转速对辛伐他汀经Caco-2细胞转运的影响  58-59
      3.3 浓度对辛伐他汀经Caco-2细胞转运的影响  59-60
      3.4 转运方向和细胞能量代谢抑制剂对辛伐他汀经Caco-2细胞转运的影响  60-61
    4 实验讨论  61-64
      4.1 关于药物经Caco-2转运的机制  61-62
      4.2 关于辛伐他汀经Caco-2细胞转运的机制  62-64
    5 本章小结  64-67
第三章 阿仑膦酸钠经CACO-2细胞模型转运动力学研究  67-84
  1 仪器与试药  67-68
  2 实验方法  68-72
    2.1 分析方法的建立  68-70
    2.2 Caco-2细胞对阿仑膦酸钠的摄取  70
    2.3 阿仑膦酸钠经Caco-2细胞模型转运机制的研究  70-72
    2.4 其它因素对阿仑膦酸钠转运速率的影响  72
    2.5 数据的统计分析  72
  3 实验结果  72-79
    3.1 Caco-2细胞对阿仑膦酸钠的摄取  72-73
    3.2 阿仑膦酸钠经Caco-2细胞模型转运机制的研究  73-77
      3.2.1 转速对阿仑膦酸钠经Caco-2细胞转运的影响  73-74
      3.2.2 转运方向对阿仑膦酸钠经Caco-2细胞转运的影响  74-76
      3.2.3 低温和代谢抑制剂的加入对辛伐他汀经Caco-2细胞转运的影响  76-77
    3.3 其它因素对阿仑膦酸钠转运速率的影响  77-79
  4 实验讨论  79-82
    4.1 关于汉克氏缓冲液中阿仑膦酸钠的分析  79
    4.2 关于细胞连接复合物(Junction complex)  79-80
    4.3 关于阿仑膦酸钠经Caco-2细胞转运的机制  80-81
    4.4 其他因素对阿仑膦酸钠转运的影响  81-82
  5 本章结论  82-84
第四章 辛伐他汀微乳给药系统的研制及利用响应曲面法研究辛伐他汀在微乳中的表观溶解度  84-106
  第一节 辛伐他汀微乳给药系统的研制  84-92
    1 仪器与试药  84-85
    2 实验方法  85-86
      2.1 辛伐他汀在油和表面活性剂中的溶解度  85
      2.2 表面活性剂和油的筛选  85
      2.3 微乳区域的确定  85-86
      2.4 温度对微乳区域的影响  86
      2.5 混合次序对微乳区域的影响  86
      2.6 微乳粒径和Zeta电位的测定  86
    3 实验结果和讨论  86-92
      3.1 辛伐他汀在表面活性剂和油中的溶解度  86
      3.2 表面活性剂和油的筛选  86-87
      3.3 处方组成对微乳区的影响  87-89
      3.4 工艺对微乳给药系统的影响  89-92
  第二节 以响应曲面法研究辛伐他汀在微乳中的表观溶解度  92-106
    1 响应曲面法的相关统计学背景  92-93
    2 仪器与实验  93-94
    3 实验方法  94-95
      3.1 辛伐他汀表观溶解度的测定  94
      3.2 利用D-Optimal实验设计研究辛伐他汀微乳的表观溶解度  94-95
        3.2.1 实验研究范围的限定 (Constrained region of interest)  94
        3.2.2 实验安排  94-95
    4 实验结果和讨论  95-102
      4.1 模型的确定  95-99
      4.2 模型的检验(Diagnostics)和验证(Verification)  99-101
      4.3 对因素效应探讨及对处方优化的指导意义  101-102
    5 本章小结  102-106
第五章 阿仑膦酸钠微乳给药系统的研制及其经CACO-2细胞模型转运动力学的研究  106-127
  第一节 阿仑膦酸钠微乳给药系统的研制  106-114
    1 仪器与试药  106
    2 实验方法  106-108
      2.1 助表面活性剂的筛选  106-107
      2.2 微乳区域的确定  107
      2.3 温度对微乳区域的影响  107
      2.4 混合次序对微乳区域的影响  107
      2.5 微乳粒径和Zeta电位的测定  107-108
    3 结果与讨论  108-114
      3.1 微乳的处方设计  108
      3.2 助表面活性剂对微乳形成的影响  108-109
      3.3 表面活性剂/助表面活性剂配伍比例的确定  109-110
      3.4 水相对微乳区的影响  110-111
      3.5 阿仑膦酸钠对微乳区的影响  111-112
      3.6 温度对微乳区的影响  112-113
      3.7 混合顺序对微乳区的影响  113
      3.8 微乳的粒径和Zeta电位的测定  113-114
  第二节 阿仑膦酸钠微乳经Caco-2细胞模型转运动力学研究  114-127
    1 仪器与试药  114
    2 实验方法  114-116
      2.1 阿仑膦酸钠微乳的制备  114-115
      2.2 阿仑膦酸钠制剂转运动力学研究  115-116
      2.3 对单分子层细胞跨膜电阻的影响  116
      2.4 单分子层细胞完整性影响的可逆性  116
    3 实验结果  116-123
      3.1 制剂对阿仑膦酸钠转运动力学的影响  116-120
      3.2 对单分子层细胞跨膜电阻的影响  120-121
      3.3 单分子层细胞完整性影响的可逆性  121-123
    4 实验讨论  123-124
      4.1 关于微乳给药系统提高亲水性药物的口服生物利用度  123
      4.2 关于微乳给药系统对阿仑膦酸钠的吸收促进作用  123
      4.3 关于微乳给药系统对胃肠道潜在的毒副作用  123-124
    5 本章小结  124-127
第六章 辛伐他汀微乳给药系统和阿仑膦酸钠微乳给药系统生物利用度研究  127-142
  第一节 辛伐他汀微乳给药系统生物利用度的研究  127-134
    1 仪器、试药与动物  127
    2 实验 方法  127-129
      2.1 给药方案  127-128
      2.2 样品采集与处理  128
      2.3 血浆样品分析  128
      2.4 数据处理  128-129
    3 实验结果和讨论  129-134
      3.1 分析方法确证  129-131
      3.2 研究数据  131-134
  第二节 阿仑膦酸钠微乳给药系统生物利用度的研究  134-142
    1 仪器、试药与动物  134
    2 实验  134-135
      2.1 给药方案  134
      2.2 样品采集与处理  134
      2.3 血浆样品分析  134-135
        2.3.1 色谱条件  134
        2.3.2 血浆样品的处理和测定  134-135
      2.4 数据处理  135
    3 实验结果和讨论  135-140
      3.1 分析方法确证  135-137
      3.2 研究数据  137-140
    4 本章小结  140-142
全文结论  142-145
发表论文目录  145-146
致谢  146

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