丁香油β-环糊精微球的制备及其性能研究*

杨黎燕,杨礼诚,杨礼铭,余丽丽

(1.西安医学院 药学院，陕西 西安 710021；2.西安高新唐南中学高中部，陕西 西安 710075)

丁香油(Clove oil)为桃金娘科植物丁香的干燥花蕾(公丁香)经蒸馏所得的挥发油(古代则多为母丁香所榨出之油)，它是一种名贵中药，具有暖胃、温肾之功效，治胃寒痛胀、呃逆、吐泻、痹痛、疝痛、牙痛、口臭等，其挥发油具有较强的药理活性，是主要的有效成分[1]。但挥发油的稳定性较差，在中药制剂的生产和贮藏过程中易损，影响药效。为提高其稳定性,减少散失，近年来将其制成β-环糊精包合物多有报道[2-4]，但包合率和收得率还不高，包合过程中挥发油有明显的损失。β-环糊精经高分子化后形成聚合物微球，内部结构疏松成蜂窝状，具有交联三维网状结，既保留了β-环糊精原有的空腔环内疏水、环外亲水的空腔构造，又增强了β-环糊精空穴的疏水性，促进了包合作用的进行。作为药物载体，可用效地应用于药物控制释放[5]。因此，研究以β-环糊精为原料，反相乳液法制备β-环糊精微球，饱和水溶液法得到β-环糊精聚合物微球(β-CDP)包合丁香油，考察单因素对其制备工艺的影响及缓释性、热稳定性能，并与β-环糊精包合物做一对比研究，得出结论。

作者采用饱和水溶液法合成丁香油β-CDP微球，考察β-CDP微球与丁香油的投料比、包合温度以及包合时间对包合效果的影响并考察其释香性能、热稳定性情况，与丁香油β-环糊精做一对比。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

β-CDP微球：自制；丁香油：批号F2000223，中国医药集团上海化学试剂公司；环氧氯丙烷：天津博迪化工股份有限公司；Span80：天津化学试剂有限公司；Tween20：天津市科密欧化学试剂有限公司；盐酸：广州化学试剂厂；无水乙醇，天津市河东区红岩试剂厂；丙酮：利安隆博华医药化学有限公司；均为分析纯试剂；煤油：市售；实验用水为蒸馏水。

85-2磁力加热搅拌器：上海浦东物理光学仪器厂；DZF-6050真空干燥箱：上海琅玕实验设备有限公司；挥发油提取器：津南玻璃仪器仪表厂；JJ-1电动搅拌器、HH-WO-501恒温水浴锅：江苏省金坛市医疗仪器厂；TDL-40B离心机：上海安亭科学仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 空白β-CDP微球的制备

向带有机械搅拌的三口瓶中加入10 mL的质量分数为40%的氢氧化钠溶液和6 g的β-环糊精，使其在40 ℃下完全溶解，降温至30 ℃，控制搅拌速度约为800 r/min，缓慢滴加7.34 g的环氧氯丙烷(ECH)，交联1.5 h。高速搅拌下，加入1.2 g含有乳化剂[m(Span80)∶m(Tween20)=3∶1]的煤油60 mL，搅拌10 min 之后降低搅拌速度至约800 r/min，水浴锅升温至75 ℃，反应6 h。反应结束后，静置，离心，倾去上层油相，并依次用稀盐酸、无水乙醇、蒸馏水和丙酮充分洗涤。产品置于通风橱内晾干，最后在真空干燥箱于60 ℃下干燥至恒重，研钵研磨至粉状，即得。

1.2.2 丁香油环糊精微球包合物的制备

取一定量合成的β-CDP微球，放入烧杯里，加一定量蒸馏水加热溶解，制成饱和溶液，放凉至所需温度，加1 mL丁香油混合，密封，超声震荡，恒温电磁搅拌一定时间后，从溶液中移出，在室温中放凉，然后放入冰箱里，-5 ℃放置24 h，然后取出初产品离心，少量无水乙醇洗涤包合物，在40 ℃下真空干燥6 h，即可得到丁香油β-CDP微球包合物。

1.3 评价指标

按《中国药典》2010年版附录挥发油测定法(乙法)操作，取丁香油1 mL，置250 mL圆底烧瓶中，加入蒸馏水100 mL，连接挥发油提取器，加液体石蜡1 mL到接受器中，以水蒸气蒸馏法提取至油量不再增加，计算丁香挥发油空白回收率。按照公式(1)和(2)计算挥发油包合率(Y1)和挥发油微球的产率(Y2)，综合评分Y。

(1)

(2)

分别设定包封率、微球的产率最高分为10分，最低分为1分，按照比例关系计算出其它得分，然后相加丁香油的包封率和挥发油微球的产率得分，可以得出每号实验结果的经验得分Y0，运用SPSS软件把经验得分Y0作为因变量，将Y1,Y2分别作为自变量，求出它们的线性回归方程式。再把各号实验的评分实测值代入线性回归方程中计算，即得该号实验的线性回归综合评分Y。

1.4 丁香油微球的热稳定性实验

分别取质量相同的丁香油β-CDP包合物和丁香油β-CD包合物若干份，密封于玻璃瓶内，分别置于40、60、80、100 ℃的恒温干燥箱内，放置12 h，每隔2 h取样，测定丁香油含量。

1.5 丁香油微球的释香性能

准确称取若干份在最佳工艺条件下制备的丁香油β-CDP 包合物放在不同的培养皿中，暴露于空气中。室温下，分别在第 0、1、2、4、6、8、10、12、14、16、20 d拿出其中的一份检测出各自丁香油的含量，考查其释香性能。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验

结合文献及前期研究的基础发现，m(水)∶m(β-CDP微球)，β-CDP微球与丁香油的投料比、包合温度以及包合时间对包合效果的影响较大，故考察这几个单因素对丁香油环糊精微球包合物的影响。

2.1.1 m(水)∶m(β-CDP微球)的影响

取1 gβ-CDP微球，按1.3.2项下包合物制备方法，在m(水) ∶m(β-CDP微球)分别为5∶1、10∶1、20∶1、30∶1、40∶1即水的质量分别为5、10、20、30、40 g时，于30 ℃恒温水浴中，反应1 h制备丁香油β-CDP微球包合物，按公式(1)，公式(2)计算包合物的包封率、产率，按1.4项得出综合评分Y，见图1。

m(水)∶m(β-CDP微球)a

m(水)∶m(β-CDP微球)b 图1 m(水) ∶m(β-CDP微球)的影响

由图1a可知，随着水的质量增加即m(水)∶m(β-CDP微球)的增加，包封率、产率逐渐增加，当达到20 g时，包封率，产率均趋于平缓，包合率开始出现下降趋势。其原因可能是刚加水时，水越多，微球分散效果越好，和挥发油接触越充分，包结效果越好，但水太多时，微球和丁香油浓度降低，包结效果下降。

根据综合评分方法得出Y=0.288Y1+0.337Y2-18.780，由图1b可知，综合评分先升高后趋于稳定，当m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1时，综合评分较好。因此，选择m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1。

2.1.2 包合温度的影响

固定m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1，其它条件不变，分别于30、40、50、60 ℃下，制备丁香油β-CDP微球包合物，计算产物的包合率、产率，得出综合评分Y，考察包合温度对包合效果的影响。

t/℃a

t/℃b 图2 包合温度的影响

由图2a可知，随着温度的增加，包封率先升高后降低，至温度约45 ℃时产率下降较为明显，包合率自40 ℃起呈缓慢下降趋势。再升高温度，由于挥发油的挥发，不利于其含油量的升高。根据综合评分Y=0.315Y1+0.572Y2-38.476，由图2b可知，40 ℃时综合评分最高，因此确定温度为40 ℃较为适宜。

2.1.3 β-CDP微球与丁香油的投料比

其它条件不变，固定m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1，于40 ℃条件下，分别按β-CDP微球与丁香油投料比(g/mL)为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1，同上，考察β-CDP微球与丁香油投料比对包合效果的影响。

β-CDP微球与丁香油投料比/(g·mL-1)a

β-CDP微球与丁香油投料比/(g·mL-1)b 图3 β-CDP微球与丁香油投料比的影响

由图3a可知，随着β-CDP微球与丁香油投料比增加，包合率先升高后降低；产率呈缓慢上升的趋势。β-CDP微球与丁香油投料比≈2∶1时，包合率最大，之后出现下降。综合评分得出Y=0.525Y1+0.694Y2-67.231，结果见图3b，结合综合评分，考虑能耗方面，选β-CDP微球与丁香油的投料比为2∶1即微球用量2 g较好。

2.1.4 包合时间

在m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1，40 ℃，β-CDP微球2 g，丁香油1 mL，考察包合时间对包合效果的影响。结果见图4。

由图4a可知，随着包合时间的增加，包合率缓慢降低，产率先升高后降低趋于平缓，原因可能是随时间增加，β-CDP充分包合挥发油，当达到一定时间后，包合处于饱和状态，不再增多。包合时间过长，反而不利于挥发油的包合。由图4看出当包合时间为2 h时，产率最好。结合图4b综合评分Y=0.48Y1+0.625Y2-49.593结果，包合时间选取2 h较好。

包合时间/ha

包合时间/hb 图4 包合时间的影响

综合单因素结果得知包合温度为40 ℃，微球与丁香油的投料比为2∶1，包合时间为2 h，m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1时，所得包合物各指标较为理想。

2.1.5 微球香精的热稳定性实验

分别取质量相同的丁香油β-CDP微球包合物和丁香油β-CD包合物若干份，考察其热稳定性能，结果见图5、图6。

t/h图5 丁香油β-CDP微球的热稳定性曲线

t/h图6 丁香油β-CD包合物的热稳定性曲线

丁香油β-CDP香精微球的热稳定性40、60 ℃时释放缓慢，80 ℃+时释放较为明显，100 ℃时更加明显。并且从40 ℃到100 ℃，香精微球的挥发油相对含量降至54.94%，下降了45.06%。

丁香油β-CD包合物的热稳定性40 ℃时除前期突增释放外，其余时间释放较为平缓，而60、80、100 ℃时释放较为明显。从40 ℃到100 ℃，包合物的挥发油相对含量降至5.26%，下降了94.74%。对比可知，丁香油β-CDP香精微球的热稳定性明显优于丁香油β-CD包合物。

2.1.6 丁香油β-CDP微球微球的释香性能

丁香油β-CDP微球缓释性能见图7。

由图7看出，丁香油β-CDP 包合物微球缓释分2个阶段，1～10 d和12～20 d 阶段，第10至12 d 2点最为陡峭，12 d之后下降稍显缓慢。整个释放阶段是微球表面的释放阶段进入空腔内释放阶段的过程，释放较为缓慢持久。10 d时挥发油保留率为82.20%，20 d时还保留约55.60%，所以β-CDP 微球是较好的丁香油载体材料。

t/d图7 丁香油β-CDP微球缓释性能

3 结 论

(1) 实验考察了m(水) ∶m(β-CDP微球)，β-CDP微球与丁香油的投料比、包合温度以及包合时间对包合效果的影响，最终得出当包合温度为40 ℃，微球与丁香油的投料比为2∶1，包合时间为2 h，m(水) ∶m(β-CDP微球)=20∶1时所得包合效果最好。验证得到丁香油微球平均包封率为78.90%，微球的平均收率为90.08%，综合评分为17.79。

(2) 热稳定性实验表明丁香油β-CDP微球的热稳定性明显优于丁香油β-CD包合物。

(3) 释香性能表明丁香油β-CDP微球20 d时还保留 55.60%，所以β-CDP 微球是较好的丁香油载体材料。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 南京中医药大学.中药大辞典[M].上海：上海科学技术出版社，2010：106.

[2] 彭晓霞,李仲,谈春霞,等.丁香挥发油β-环糊精包合物的制备研究[J].甘肃中医学院学报,2001,18(3):10-13.

[3] 韩光,李景华,郭国超,等.14-去氧穿心莲内酯-β-环糊精包合机制的研究[J].中草药,2010,41(2):212-214.

[4] Baille W E,Huang W Q，Nichifor M,et al.Functionalizedβ-cyclodextrin polymers for the sorption of bile salts[J].J Macromol Sci-Pure Appl Chem A，2000，37 (7):677-690.

[5] Liu Y Y，et al.Release of chlorambucil from poly(N-isopropylacrylamide) hydrogels with beta-cyclodextrin moieties[J].Macromolecular Bioscience，2004，4：729-733.