热熔挤出法联合静电纺丝法制备新型抗炎缓释系统

王连嵩, 殷莉莉, 刘 冬, 郑玉强, 何 伟*

(1.辽宁何氏医学院 药学院，辽宁 沈阳 110163;2.中国中医科学院 眼科医院，北京 110040)

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热熔挤出法联合静电纺丝法制备新型抗炎缓释系统

王连嵩1,2, 殷莉莉1, 刘 冬1, 郑玉强1, 何 伟1*

(1.辽宁何氏医学院 药学院，辽宁 沈阳 110163;2.中国中医科学院 眼科医院，北京 110040)

报道了一种制备具有“核-壳”结构和双重释放过程的可降解抗炎缓释系统(3)的新方法。以聚(乙交酯-丙交酯)(PLGA50)为药物载体，先通过热熔挤出法将绿原酸(CA)与PLGA50共挤出得挤出物(1)；利用静电纺丝法在1表面包裹一层“PLGA50+CA”静电纺丝膜(2)，制得具备“核-壳”结构的材料(3)。采用SEM, TGA, DSC和LC-MS研究了CA的热稳定性，1的热力学性能,3的微观形态和体外药物释放行为。结果表明：3具有“核-壳”结构；引入CA，降低了PLGA50的玻璃化转变温度；3的药物释放为双重释放过程。

聚(乙交酯-丙交酯)； 绿原酸； 热熔挤出法； 静电纺丝法； 核-壳结构； 制备； 双重释放

有效的眼内药物浓度是眼病治疗的关键。然而，由于“血-眼”屏障的存在，口服、局部滴眼、球周注射等传统给药方式往往不能满足临床需要。近年来，研究人员围绕眼内缓释给药系统进行了大量研究，并取得了较大进展。如脂质体[1]、纳米微球[2]、植入体[3]等。目前对眼内植入缓释体系的研究重点在于生物相容性和缓释方法，对药物使用前期需要较大药物浓度以控制炎症反应的问题研究较少。

本文报道了一种制备具有“核-壳”结构和双重释放过程的可降解抗炎缓释系统(3)的新方法。以聚(乙交酯-丙交酯)(PLGA50)为药物载体，先通过热熔挤出法将绿原酸[4-6](CA)与PLGA50共挤出得挤出物(1)；利用静电纺丝法在1表面包裹一层“PLGA50+CA”静电纺丝膜(2)，制得具备“核-壳”结构的(3)。采用SEM, TGA, DSC和HPLC研究了CA的热稳定性，1的热力学性能，3的微观形态和体外药物释放行为。

3的优点在于：以CA为抗炎药物，副作用较小，以聚(乙交酯-丙交酯)(PLGA50)为药物载体，安全性高，2中药物释放速度较快[7-9]，1中药物释放速度较慢[10]。植入3后，可在短时间内先实现部分药物的快速释放过程，有效控制炎症，然后实现药物的缓慢持续释放，达到药物“双重释放”的目的。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

FEI Inspect型扫描电子显微镜；METTLER TOLEDO International Inc型热重分析仪(高纯氮气氛围，升温速度：10 ℃·min-1，升温范围：25～300 ℃)；TA-Instruments-Waters Q20型差式扫描量热仪；SJZS-7AY型微型双锥双螺杆挤出机(螺杆直径7 mm)；UltiMate 3000型高效液相色谱[Hypersil ODS色谱柱(4.6 mm×250 mm， 5 μm)，流动相：V(甲醇) ∶V(水) ∶V(冰醋酸)=15 ∶85 ∶1，流速：1.0 mL·min-1，检测波长327 nm，柱温30 ℃]；静电纺丝机，自制。

CA，分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；PLGA50，济南岱罡生物科技有限公司，η=0.7(一点法)，DPI=2.25(GPC)，LA/GA=50.1/49.9(1HNMR)；冰醋酸，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；PBS缓冲溶液，优耐德引发剂上海有限公司；甲醇，色谱纯，国药集团化学试剂有限公司；其余所用试剂均为分析纯。

1.2 制备

(1) 1的制备

在粉碎机中加入PLGA50 9.0g，粉碎5min；于40 ℃真空干燥100h。将CA粉末1.0g与PLGA50预混，在氮气吹扫(通气速度30mL·min-1)下，利用双螺杆挤出机，于180 ℃, 12r·min-1挤出得1(d=0.5 mm)。

(2) 3的制备

在反应瓶中加入混合溶剂[V(丙酮)∶V(氯仿)=1∶2]100 mL, CA 0.5 g和PLGA50 4.5 g，搅拌使其溶解得混合溶液。快速转动1，利用静电纺丝机，将混合溶液电纺到1表面得3(转速180 r·mL-1,电压40 kV，喷嘴距接收板15 cm)，3表面为电纺膜2。

1.3 性能测试

(1) 1的热力学性能

氮气保护下，将1 5 mg置于DSC样品盘中，先以10 ℃·min-1从室温升温至180 ℃，然后以降温至-20 ℃；最后升温至180 ℃。

(2) 3的微观形态

将3置于液氮中冷冻30 min后脆断，3表面和脆断面真空镀金，利用扫描电镜观察其微观结构，加速电压为25 kV。

(3) 体外药物释放行为

在3只离心管中加入7.8 mg·mL-1PBS缓冲溶液(pH 6.86)10 mL和3 0.50 g，在振荡培养箱中于37 ℃每隔50 min取样0.50 mL，取液后补充相同体积的PBS缓冲溶液，用HPLC测试药物深度并计算药物释放量。

2 结果与讨论

2.1 表征

(1) SEM

图1为3的SEM图片。由图1(A)可见，3表面包覆了一层2, 2主要由PLGA50纤维(d<10 μm)组成。由于在电纺过程中，1始终处于高速旋转状态，故2在平行于1断面方向有一定取向。由图1(B)～(D)可以看出3具有明显的“核-壳”结构特点。

(2) TGA和DSC

图2为CA的TGA(A)和DSC(B)曲线。由图2(A)可见，CA在50～90 ℃有一个明显的失重过程，此部分失重为CA的游离水挥发造成。100～120 ℃未出现明显失重，说明CA中无结晶水。温度超过207.7 ℃，CA出现急剧失重，这个失重过程为CA的热分解过程。此外，由图2(B)可见，CA在热分解之前，其DSC曲线出现了一个尖锐的吸热峰，此吸热峰为CA的熔融峰。综上可知：CA的热分解起始温度为207.7 ℃; CA的熔融温度为203 ℃。即CA的分解过程伴随着熔融。

图1 3的SEM图片[(A)为表面形貌；(B)为脆断面 形貌；(C)和(D)为局部放大图]Figure 1 SEM images of 3[(A)surface morphology; (B)brittle fracture morphology; (C) and (D) partial enlarged detail]

Temperature/℃图2 CA的TGA(A)和DSC(B)曲线Figure 2 TGA(A) and DSC(B) curves of CA

图3为基体PLGA50和1的DSC曲线。由图3可见，PLGA50的Tg为56 ℃，其玻璃化转变过程中有一个明显的吸热峰(可能为热焓松弛所致)。由图3还可见，1因热焓松弛导致的吸热峰明显减弱，Tg降低至49.5 ℃。由此可见，引入CA，对PLGA50的热力学性能有一定影响。其可能原因在于：热熔挤出加工过程中，由于加工温度未达到CA熔点，CA在双螺杆剪切作用下被分散为极细的结晶颗粒，均匀分散于基体PLGA50中。由于CA晶料的粒径较小，在基体中分散性较好，对于PLGA50分子链段的运动可以起到“润滑剂”的作用，促进了链段运动，从而降低了玻璃化温度。

Temperature/℃图3 PLGA50和1的DSC曲线Figure 3 DSC curves of PLGA50 and 1

2.2 体外释放行为

图4为1和3的药物体外释放行为曲线。

Time/h图4 1和3的药物释放行为曲线Figure 4 Releasing behavior curves of 1和3

由图4可见，1的初期药物释放速度很慢，72 h后累积释放量仍<10%。 3的初期药物释放速度较快(2中的药物在5 h内基本释放完全)，随后“核”部分的CA再继续缓慢释放。这种具有“核-壳”结构的缓释体系，一方面可以在植入初期达到一定冲击浓度，另一方面可以实现持续释放。

[1] Chen H, Pan H, Li P,etal. The potential use of novel chitosan-coated deformable liposomes in an ocular drug delivery system[J].Colloid Surface B,2016,143:455-462.

[2] Alexander P, Mireia M, Beatriz C,etal. Design and elaboration of freeze-dried PLGA nanoparticles for the transcorneal permeation of carprofen:Ocular anti-inflammatory applications[J].Colloid Surface B,2015,136:935-943.

[3] Bratton M L, He Y G, Weakley D R. Dexamethasone intravitreal implant(Ozurdex) for the treatment of pediatric uveitis[J].J AAPOS,2014,18(2):110-113.

[4] Jin X H, Ohgami K, Shiratori K,etal. Effects of blue honeysuckle(Lonicera caerulea L) extract on lipopolysaccharide-induced inflammationinvitroandinvivoresearch[J].Exp Eye Res,2006,82(5):860-867.

[5] Santos M D D, Almeida M C, Lopes N P,etal. Evaluation of the anti-inflammatory,analgesic and antipyretic activities of the natural polyphenol chlorogenic acid[J].Biol Pharm Bull, 2006,29(11):2236-2240.

[6] Lee K H, Whang K S, Rhee K H. Effects of lonicera japonica thunb on dextran sulfate sodium-induced experimental colitis in mice[J].J Med Plants Res,2011,5(22):5437-5443.

[7] Nista S V G, D’ávila M A, Martinez E F,etal. Nanostructured membranes based on cellulose acetate obtained by electrospinning. Part II. Controlled release profile and microbiological behavior[J].J Appl Polym Sci,2013,130(4):2772-2779.

[8] Suganya S, Ram T S, Lakshmi B S,etal. Herbal drug incorporated antibacterial nanofibrous mat fabricated by electrospinning:An excellent matrix for wound dressings[J].J Appl Polym Sci,2011,121(5):2893-2899.

[9] Yang Y, Li X H, Cui W G,etal. Structural stability and release profiles of proteins from core-shell poly (DL-lactide) ultrafine fibers prepared by emulsion electrospinning[J].J Biomed Mater Res A, 2008,86A(2):374-385.

[10] Vynckier A K, Dierickx L, Voorspoels J,etal. Hot-melt co-extrusion:Requirements,challenges and opportunities for pharmaceutical applications[J].J Pharm Pharmacol,2013,66(2):167-179.

Preparation of A Novel Degradable Anti-inflammatory Sustain Release System By Combination of Hot Melt Extrusion and Electrospining Method

WANG Lian-song1,2, YIN Li-li1, LIU Dong1, ZHENG Yu-qiang1, HE Wei1*

(1. School of Pharmacy, He University, Shenyang 110163, China;2. Eye Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 110040, China)

A novel method of preparing degradable anti-inflammatory sustain release system with “core-shell” structure and double drug sustain release system(3) was reported. Extrude(1) was prepared by hot melt extrusion method, using PLGA50 and chlorogenic acid(CA) as the co-extrude. 3 was obtained by warping a “PLGA50+CA”layer(2) on the surface of 1viaelectrospining method. Thermostability of CA, thermoproperties of 1, microscopic morphology andinvitrodrug release behavior of 3 were investigated by SEM, TGA, DSC and LC-MS. The results indicated that 3 obtains “core-shell” structure. The Tgof PLGA50 decreased for the introduction of CA. Theinvitrodrug release process of 3 was a double-release process.

PLGA50; chlorogenic acid; hot melt extrusion method; electrospining method; core-shell structure; preparation; double-release

2016-07-08

辽宁省科学技术计划项目“热熔挤出法制备新型眼内植入缓释系统关键技术开发”(2013226064)

王连嵩(1982-)，男，满族，辽宁抚顺人，博士，副教授，主要从事眼科生物材料的研究。

何伟，博士，教授， E-mail: hewei0111@163.com

O63; R944.9

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2017.02.16175