三维有序大孔二氧化硅作为药物载体的制备及体外释药特性

王亮，李倩倩，余江南，徐希明

（江苏大学药学院，江苏镇江212013）

三维有序大孔二氧化硅作为药物载体的制备及体外释药特性

王亮，李倩倩，余江南，徐希明

（江苏大学药学院，江苏镇江212013）

目的：制备三维有序大孔（three-dimensional ordered macroporous，3DOM）二氧化硅作为难溶性药物尼群地平的载体，对三维有序大孔结构进行表征，考察其体外释药特性。方法：采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）胶体晶体模板法制备3DOM二氧化硅载体，通过溶剂沉积法将药物载入载体中。采用场发射扫描电子显微镜（SEM）进行孔结构的表征，粉末X射线衍射法（XRD）考察药物在载体中的存在状态，傅里叶变换红外（FT-IR）光谱法研究药物与载体的相互作用，考察载药量对体外释药的影响。结果：PMMA胶体晶体模板法制得的3DOM二氧化硅载体呈三维有序多孔网状结构，当药物载体质量比为1∶3和1∶5时，药物的结晶状态明显减弱，在2 h时体外释放度达到80%。结论：PMMA胶体晶体模板法成功制备了3DOM二氧化硅，作为难溶性药物载体能显著提高其体外溶出性。

三维有序大孔二氧化硅；载体；难溶性药物；体外释药特性

三维有序大孔（three-dimensional ordered macroporous，3DOM）无机载体材料是近年来发展起来的新材料，具有三维有序的网络孔道结构、孔径大且高度开放、比表面积大等特点［1－4］。3DOM材料可将药物装载于其纳米孔道中，载药量高，是一种非常理想的纳米药物载体［5］。其中二氧化硅作为最常用的无机药物载体，具有安全性高、性质稳定且生物相容性好的特点［3，6］，因此本研究采用胶体晶体模板法制备3DOM二氧化硅材料并进行了表征。尼群地平为二氢吡啶类钙拮抗剂，但是其溶解度极低，溶出速度慢，体内生物利用度低。本研究以尼群地平为难溶性药物模型，考察了3DOM二氧化硅载体载药后的体外释药特性。

1 材料与方法

1．1 主要试剂

甲基丙烯酸甲酯（MMA）：分析纯，减压蒸馏，国药集团化学试剂有限公司；过硫酸铵：分析纯，成都市科龙化工试剂厂；正硅酸乙酯（TEOS）：国药集团化学试剂有限公司；尼群地平：陕西西岳制药有限公司，纯度大于99．0%。

1．2 载体制备

1．2．1 单分散聚甲基丙烯酸甲酯微球的制备 由单因素得出微球制备的优化处方：在配有冷凝管和氮气（N2）进出口的250 mL三口烧瓶中，将160 mL双蒸水加入三口烧瓶中，充入N2进行磁力搅拌1 h以排除三口烧瓶中的空气，加入10 mL MMA，搅拌分散30 min并加热到70℃，另外在烧杯中称取0．2 g引发剂过硫酸铵，加入10 mL双蒸水振荡溶解，等水浴温度达到相应温度并恒温30 min后，于三口烧瓶中加入过硫酸铵水溶液并反应10 h，其中搅拌速度为600 r／min，冷却出料得到乳白色的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球分散液［7－9］。

1．2．2 PMMA胶体晶体的生成 取1．2．1项下制备的一定量PMMA微球分散液，经3 000 r／min离心5 h，弃上清液，置于恒温干燥箱中60℃下进行沉积干燥24 h，然后于100℃干燥5 min得到胶体晶体［10－11］。

1．2．3 3DOM二氧化硅载体的制备 按正硅酸乙酯∶乙醇∶盐酸∶水＝1∶3．9∶0．3∶1．8（体积比）的比例加入到三口烧瓶中，加热回流2 h，得到二氧化硅溶胶［12］。将1．2．2项下制得的胶体晶体模板于上述溶胶中浸泡10 min，抽滤后于恒温干燥箱中60℃下干燥1 h，如此反复3次，研磨过80目筛后置于马福炉中，采用程序升温，缓慢升温至300℃，恒温5 h，再继续升温至500℃煅烧10 h，自然冷却后得到白色3DOM二氧化硅材料。

1．3 药物装载过程

取一定量的尼群地平丙酮溶液（10 mg／mL），按照药物载体质量比分别为1∶1、1∶3和1∶5称取一定量3DOM二氧化硅载体加入其中，缓慢搅拌12 h后旋转蒸发挥干溶剂，然后在35℃的条件下干燥24 h［14］。

1．4 场发射扫描电子显微镜观察粒子的微观形态

使用日本日立S-4800型场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）。选取PMMA微球、PMMA胶体晶体和3DOM二氧化硅分别进行FE-SEM实验，观察样品粒子的微观形态。

1．5 粉末X射线衍射考察药物的结晶状态

使用德国Bruker D8 Advanced型X射线衍射（XRD）仪，选取原料药、3DOM二氧化硅载体、物理混合物和载药3DOM二氧化硅分别进行XRD实验，考察药物在载体中的存在状态。工作条件：Cu-Ka靶，管电压35 kV，管电流35 mA，衍射角（2θ）测定范围为5～50°（5°·min－1）。

1．6 傅里叶变换红外光谱考察药物载体间相互作用

使用美国尼高力AVATAR-370型傅里叶变换红外光谱（FT-IR）仪。选取原料药、3DOM二氧化硅载体、物理混合物和载药3DOM二氧化硅分别进行FT-IR测试，研究药物与3DOM二氧化硅载体之间是否存在分子间相互作用。测试条件：采用溴化钾压片法，波数范围4 000～500 cm－1，分辨率4 cm－1。

1．7 体外药物释放实验

按中国药典（2010年版）二部附录溶出度测定方法之桨法，溶出介质：900 mL 0．5%SDS水溶液，温度：（37±0．5）℃，转速：100 r／min。在0时刻向溶出介质中投入待测样品适量（相当尼群地平原料药10 mg），于不同时间点（5，10，15，20，30，45，60和120 min）取溶出液5 mL（取出后迅速补加等量的新鲜介质），经0．8μm微孔滤膜滤过，弃去初滤液，续滤液在355 nm波长下测定光密度值，所有测试样品进行3次测定。

2 结果

2．1 形态观察结果

通过FE-SEM对PMMA微球、PMMA胶体晶体和3DOM二氧化硅进行了形态观察，结果见图1。图1（A）为PMMA微球，由图可以看出微球单分散且粒径为230 nm左右，分散度良好。图1（B）为PMMA胶体晶体，呈现高度有序的三维结构。由图1（C）与（D）可以看出，在高度有序的三维模板基础上制得的3DOM二氧化硅形成了高度有序的网状三维大孔结构，孔径大约是180 nm。

2．2 粉末X射线衍射结果

XRD结果如图2所示。尼群地平原料药 （图2A）在2θ＝9．9°，11．4°，13．1°，13．6°，24．3°，25．9°，27．4°处有强烈的特征衍射峰，说明药物是结晶态。3DOM二氧化硅（图2B）并未显示任何衍射峰，为无定形。药物与3DOM二氧化硅的物理混合物（图2C，D，E）中，还能观察到药物的特征衍射峰。载药3DOM二氧化硅（图2F，G，H）中，当药物 载体比为1∶1时，药物的大部分特征衍射峰已明显缺失，残留的两个小峰显示药物的结晶度非常微弱。药物载体比为1∶3和1∶5时，只能检测到非常微弱的衍射峰。随着载体二氧化硅量的增加，药物的结晶度明显下降。

2．3 傅里叶变换红外光谱结果

FT-IR结果见图3。载药3DOM二氧化硅的红外图谱（图3D）显示，药物的特征峰明显减弱，例如仲氨基伸缩振动峰（3 316 cm－1）基本消失，而图3（C）物理混合物（药载体1∶3）中，尼群地平的特征峰有明显的残余。

2．4 体外药物释放

尼群地平原料药及载药3DOM二氧化硅的体外溶出曲线如图4所示。原料药的溶出只有30%左右，而载药3DOM二氧化硅的溶出度均有不同程度的提高，其中药物载体比为1∶3和1∶5时，药物的释放速度较快，在2 h时的累计溶出百分率均接近80%。而药物载体比为1∶1时，初期药物释放速度较慢，而后累积溶出百分率也缓慢升高，2 h时达68%左右。

3 讨论

本实验采用PMMA胶体结晶模板法成功制备了3DOM二氧化硅载体。从扫描电镜照片可知，PMMA胶体晶体形成了高度有序的三维模板排列，在交联、煅烧后，胶体晶体消失，其留下的空间形成了三维有序多孔网状结构。

3DOM二氧化硅装载药物后，药物嵌入3DOM二氧化硅孔道内，由于其孔径大小限制了药物的粒径小于其孔径，因此药物的比表面积显著增加。此外载体的三维有序网状结构使药物难以形成高度有序的结晶体，药物可能以无定形或者纳米结晶的状态存在于载体中，X射线衍射图谱显示药物的特征衍射峰基本消失。由FT-IR光谱中得出，在载药过程中，药物分子的仲氨基吸收峰基本消失，因此可以推断药物与载体间可能发生了分子间相互作用。

3DOM二氧化硅作为难溶性药物的载体，当药物 载体质量比为1∶3时体外药物释放效果最佳，2 h时体外释放度达到80%。3DOM二氧化硅纳米粒作为难溶性药物的优良载体，在提高难溶性药物溶出度方面有着很好的应用前景。

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Preparation of 3-D ordered macroporous silica as drug carrier and release characteristics in vitro

WANG Liang，LIQian-qian，YU Jiang-nan，XU Xi-ming
（School of Pharmacy，Jiangsu University，Zhenjiang Jiangsu 212013，China）

Objective：To prepare and characterize 3D orderedmacroporous（3DOM）silica as drug carrier for poorly water soluble drugs and investigate its in vitro release characteristics．M ethods：3DOM silica carrier was prepared using PMMA colloidal crystal templatemethod and drug was incorporated into pores of 3DOM silicamatrix through a solvent deposition procedure．The pore structure was characterized was studied by scanning electronmicroscopy（SEM）．The solid state of drug in 3DOM silicawas evaluated by X-ray diffraction（XRD）．Inter-molecular interaction of drug and matrix was obtained using a FT-IR spectrometer．The release property in vitro was investigated．Results：Silica carrier obtained showed exactly a threedimensional ordered macroporous structure．Therewas a significant loss of the drug crystallinity at drug-carrier ratio of 1∶3 and 1∶5，and the release rate in vitro reached 80%in 2 hours．Conclusion：3DOM silica was successfully prepared using colloidal crystal templatemethod，and the dissolution of poorly water soluble drug was improved significantly．

three-dimensional orderedmacroporous silica；carriers；poorly water soluble drugs；in vitro dissolution

R944

A

1671－7783（2014）06－0483－04

10．13312／j．issn．1671-7783．y140056

国家自然科学基金资助项目（81102403）；江苏大学高级专业人才科研启动基金资助项目（11JDG072）

王亮（1978—），女，吉林榆树人，副教授，硕士生导师；徐希明（通讯作者），教授，博士生导师，E-mail：xuxm＠ujs．edu．cn

2014－03－13 ［编辑］何承志