薄荷油β-环糊精聚合物的制备及性能研究*

杨黎燕，张雪娇，章栩铖，余丽丽，李 立，谢婷婷，邢壮壮

(1.西安医学院 药学院，陕西 西安710021；2.东北林业大学 生命科学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

薄荷油(mint oil)为唇形科植物薄荷或家薄荷的鲜茎叶经蒸馏而得的芳香油。清热散风，治头风，目赤，咽痛，牙疼，皮肤风热[1]，为疏散风热常用之品。薄荷油可以制成各种剂型，例如肠衣制剂、口含片、芳香水剂、软膏和微囊。含有挥发性物质的固体应该有适当保护措施以免由于受热和长期储存遭受损失。环糊精包合物技术可以用于固化挥发性物质。利用环糊精聚合物载药可以实现药物的缓释控释，增加其稳定性和生物利用度[2]。作者以β-环糊精为原料，反相乳液法制备β-环糊精聚合物微球，饱和水溶液法得到薄荷油聚β-CDP包合物，考察单因素对其制备方法的影响及其缓释性能。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

β-CDP聚合物：自制；薄荷油：中国医药集团上海化学试剂公司；环氧氯丙烷、Tween20、Span80等试剂均为分析纯，市售；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：江苏金坛市正基仪器有限公司；VECTOR-22傅里叶红外光谱仪：德国BRUKER公司；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聚合物的制备[3]

向带有机械搅拌的三口瓶中加入20 mL的质量分数为40%的氢氧化钠溶液和10 gβ-环糊精，使其在40 ℃下完全溶解。再降温至30 ℃，控制搅拌速度约为800 r/min，缓慢滴加11 g环氧氯丙烷(ECH)，交联1.5 h。高速搅拌下，加入1.5 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，升温至70 ℃，反应6 h。反应结束后，静置，离心，倒去上层油相，并依次用质量分数5%稀盐酸、无水乙醇、蒸馏水和丙酮充分洗涤。将产品置于通风橱内，真空干燥箱60 ℃干燥至质量恒定，研钵研磨至粉状，即得。

1.2.2 薄荷油聚环糊精包合物的制备

取一定量合成的β-CDP聚合物，放入烧杯里，加蒸馏水溶解，制成饱和溶液，放凉至所需温度，加1 mL薄荷油混合，密封，超声震荡，恒温电磁搅拌一定时间后，从溶液中移出，室温放凉，-5 ℃放置24 h，离心，无水乙醇洗涤包合物，在40 ℃下真空干燥6 h，即得薄荷油聚β-CDP包合物。

1.3 评价指标

1.3.1 挥发油空白回收率的测定

按照《中国药典》2010版附录第一部挥发油测定法(甲法)[4]，量取1 mL薄荷油置于烧瓶中，加入300～500 mL蒸馏水与玻璃珠数粒(防止暴沸)，振摇混合后，连接挥发油测定器与回流冷凝管。自冷凝管上端加水使之充满挥发油测定器的刻度部分，并溢流入烧瓶。置电热套中缓慢加热至沸，保持微沸5 h至挥发油测定器中油量不再增加，冷却后读取，测得薄荷油空白回收率。

1.3.2 产率和包封率的计算

按照《中国药典》2010版附录第一部挥发油测定法(甲法)，将所制包合物置于烧瓶中，同上测定、读数，按下列公式计算产率Y1和包封率Y2、综合评分Y。

(1)

(2)

按照综合评分计算方法，分别将产率、包封率最高记为10，最低记为1，按照比例关系计算出其它得分，然后将产率得分和包封率得分相加，即得其综合评分值Y，考察因素对制备工艺的影响。

1.4 薄荷油聚合物的释香性能

准确称取若干份在最佳工艺条件下制备的薄荷油聚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 d拿出其中的一份检测出薄荷油的含量，考察其释香性能。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验

在查阅文献及前期研究的基础上，考察水与β-CDP聚合物质量比，β-CDP聚合物与薄荷油的投料比、包合温度以及包合时间对包合效果的影响。

2.1.1 β-CDP聚合物与水之比

按照1.2.2的制备方法，加入1 mL薄荷油，取水与4 g聚合物比例分别为5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1 mL/g时，即水的体积分别为20、40、60、80、100 mL，于40 ℃电磁搅拌3 h制备包合物，按公式(1)、公式(2)计算其产率和包封率，并按照综合评分计算方法，得出综合评分值Y,见图1。

V(水)∶m(β-COP聚合物)/(mL·g-1)a

V(水)∶m(β-COP聚合物)/(mL·g-1)b图1 β-CDP聚合物与水之比的影响

由图1a可知，随着水的体积增加，包封率逐渐增加，当达到15∶1时，包封率增加达到较大值，随后有所降低，而产率增加均较为平缓且有下降趋势。其原因可能是加水较多时，聚合物分散越好，水加的过多时，薄荷油浓度有所降低，包合效果下降。

根据综合评分计算方法得出综合评分Y=1.622Y1+0.277Y2-117.514，以综合评分值为评价指标，由图1b可知，V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g时包合效果最好。综合包封率、产率和综合评分，实验选择V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g较为合适。

2.1.2 反应时间的影响

按照1.2.2的制备方法，加入1 mL薄荷油，取4 g聚合物微球，60 mL蒸馏水，在40 ℃下分别电磁搅拌1、2、3、4、5 h制备包合物，计算其产率和包封率。并按照综合评分计算方法，得出综合评分值Y,见图2。

t/ha

t/hb图2 包合时间的影响

由图2a可知聚合物产率随反应时间的增加先减小后趋势变化平缓，增大趋势不明显，包封率随反应时间的增加在3 h时最佳。

以综合评分值为评价指标，结合图2b综合评分Y=0.666Y1+1.200Y2-75.718的结果，包合时间选取3 h较好。

2.1.3 包合温度的影响

取4 g聚合物微球，60 mL蒸馏水，加入1 mL薄荷油，分别于30、40、50、60、70 ℃电磁搅拌3 h制备包合物，计算其产率和包封率。按公式(1)、公式(2)计算其产率和包封率。并按照综合评分计算方法，得出综合评分值Y,见图3。

t/℃a

t/℃b图3 包合温度的影响

由图3a可知包合物产率随反应温度的变化不大，包封率随反应温度的增大先升高后降低，在温度约为50 ℃时包封率最大。可能是温度过低时分子运动不够剧烈，油和微球接触不够充分导致包合效果不理想，而温度过高可能引起薄荷油因挥发而损失，不利于包合。

结合综合评分Y=1.349Y1+0.900Y2-123.592，由图3b可知，50 ℃时综合评分最高，因此确定温度为50 ℃较为适宜。

2.1.4 薄荷油与聚合物配比的影响

按照1.2.2的制备方法，加入1 mL薄荷油，聚合物微球与油比例分别为2∶1、4∶1、6∶1、8∶1、10∶1 g/mL，即聚合物质量分别为2、4、6、8、10 g，水与聚合物比例为15∶1，于50 ℃电磁搅拌3 h制备包合物，计算其产率和包封率。按公式(1)、公式(2)计算其产率和包封率。并按照综合评分计算方法，得出综合评分值Y,见图4。

m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)/(g·mL-1)a

m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)/(g·mL-1)b图4 β-CDP聚合物与薄荷油的投料比的影响

由图4a可知，包合物产率和包封率均随油与聚合物配比的增大呈现缓慢上升状态包封率呈现波动上升状态，考据能耗等实际情况，当m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL包封率和产率均为合适。

结合综合评分Y=0.325Y1+0.218Y2-18.832 2，由图4b可知，m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL时综合评分较高，因此确定m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL。

通过对这4个因素的考查，确定m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL，V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g，反应温度为50 ℃，反应时间为3 h所制备的包合物效果最好。在该条件下进行3次平行实验。3次实验的平均产率为91.66%，平均包封率为51.20%.

2.2 红外光谱表征

薄荷油、β-环糊精微球及薄荷油β-环糊精微球的红外光谱图见图5。

σ/cm-1图5 薄荷油、β-环糊精聚合物及薄荷油聚β-环糊精包合物的红外光谱图

2.3 薄荷油环糊精聚合物的释药性能

等量称取数份在最佳制备条件下制得的薄荷油β-环糊精聚合物，分别放在不同培养皿中，暴露于空气中。室温下保存，在第0、1、2、4、6、8、10、12 d等各拿出一份检测其薄荷油含量，计算各自包封率，绘制释药曲线图见图6。

t/d图6 薄荷油β-CDP聚合物缓释性能

从图6可知薄荷油β-环糊精微球包合物的释药过程比较平缓。0～1 d变化非常微小，2～8 d缓慢释放，8～10 d几乎无变化，10～12 d变化较大。挥发油被包合在微球空腔中不易挥发，整个释药过程缓慢而持久，到第10 d挥发油保留率仍为80.15%，第12 d挥发油保留率还为64.37%，说明β-环糊精微球是很好的薄荷油包载体系。

3 结 论

(1) 实验单因素考察了β-CDP聚合物与水之比、包合时间、包合温度以及薄荷油与聚合物配比的影响，最终得出，V(水)∶m(β-CDP聚合物)=15∶1 mL/g，m(β-CDP聚合物)∶V(薄荷油)=8∶1 g/mL，在温度50 ℃条件下，反应时间3 h所制备的包合物效果最好。在该条件下进行3次平行实验。3次实验的平均产率为91.66%，平均包封率为51.20%.

(2) 薄荷油聚β-环糊精包合物的释药过程比较平缓，在第10 d时挥发油保留率仍为80.15%。和β-环糊精包合挥发油文献相比，该薄荷油β-环糊精微球大大增加了挥发油的缓释性能，说明β-环糊精聚合物是很好的薄荷油载体。

参 考 文 献：

[1] 徐国钧．生药学:第2 版[M].北京:人民卫生出版社,1996:290-291.

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

[3] 杨黎燕,杨威,刘春叶,等.茶碱β-环糊精聚合物微球的制备与缓释性能[J].中国实验方剂学杂志,2011,17(16)：10-14.

[4] 国家药典委员会.中国药典:2010版一部[M].北京:化学工业出版社，2010:附录.