中药挥发油透皮促渗布洛芬的药动学及体内外相关性研究

蒋秋冬++吴叶鸣++张会

[摘要]考察不同中药挥发油透皮促渗布洛芬的药动学及体内外相关性。以经典促渗剂氮酮为对照，分别制备含不同中药挥发油（川芎挥发油、当归挥发油和肉桂挥发油）的布洛芬凝胶剂，大鼠腹部给药，考察不同挥发油对布洛芬的透皮促渗效果。与不加促渗剂的对照组相比，川芎挥发油、当归挥发油、肉桂挥发油和氮酮促渗布洛芬的相对生物利用度分别为16187%，17105%，15137%，14866%。采用反卷积法分别对3种中药挥发油促渗下布洛芬凝胶体内外透皮的数据进行相关性分析，结果表明含川芎挥发油、当归挥发油和肉桂挥发油的3种布洛芬凝胶剂体内外透皮吸收结果相关性良好（r分别为0999 7，0995 2，0999 4）。川芎挥发油、当归挥发油和肉桂挥发油能够显著提高布洛芬经皮给药的生物利用度，以凝胶剂为剂型的中药挥发油透皮促渗研究具有良好的体内外相关性。

[关键词]中药挥发油； 透皮吸收促进剂； 凝胶； 布洛芬； 体内外相关性

Evaluation of pharmacokinetics and in vitro/in vivo correlation of

ibuprofen with essential oils as penetration enhancer

following transdermal administration

JIANG Qiudong1，2， WU Yeming1，2， ZHANG Hui1，2， LIU Pei1， CHEN Jun1，2*， DUAN Jinao1*

（1Jiangsu Collaborative Innovation Center of Chinese Medicinal Resources Industrialization， Nanjing University

of Chinese Medicine， Nanjing 210023， China；

2 Pharmaceutial Research Laboratory， School of Pharmacy， Nanjing University of Chinese Medicine， Nanjing 210023， China）

[Abstract]The study was carried out to investigate the pharmacokinetics and in vitro/in vivo correlation of ibuprofen with essential oils as penetration enhancers （PE） following transdermal administration With Azone as the positive control， ibuprofen hydrogels containing Chuanxiong oil， Angelica oil or Cinnamon oil as PE were prepared and administered to the rat abdominal skin Then the pharmacokinetics of ibuprofen following transdermal administration were investigated and compared In comparison with negative control （no PE was added）， the relative bioavailability values with the addition of Chuanxiong oil， Angelica oil， Cinnamon oil and Azone as PE were determined to be 16187%， 17105%， 15137% and 14866%， respectively In vitro/in vivo correlation analysis was performed by deconvolution method and the results demonstrated a good correlation between in vitro and in vivo percutaneous absorption studies The correlation coefficients were measured to be 0999 7， 0995 2 and 0999 4 for Chuanxiong oil， Angelica oil and Cinnamon oil respectively In summary， Chuanxiong oil， Angelica oil and Cinnamon oil as PE could significantly enhance the bioavailability of ibuprofen following transdermal administration A satisfactory in vitro/in vivo correlation could be obtained by using hydrogel as the dosage form

[Key words]essential oils； penetration enhancers； hydrogel； ibuprofen； in vitro/in vivo correlation

doi：10.4268/cjcmm20162312

經皮给药制剂由于给药方便，已经逐渐发展成为继口服、注射之后的主要给药途径之一。由于皮肤的屏障作用，经皮给药制剂一般生物利用度受到限制，应用透皮吸收促进剂（透皮促渗剂，penetration enhancers）是解决这一问题的最常用方法。

中药挥发油是一大类性质优良的透皮吸收促进剂[12]，具有透皮促渗效果好、安全性高并且药效协同三大优势。前期研究发现[3]，单萜、单萜氧、倍半萜及倍半萜氧类成分是中药挥发油中主要成分，而透皮促渗效果往往优于单一的萜类成分[4]。含有挥发油的中药约有300种，而目前已经应用的中药挥发油透皮吸收促进剂有34种[5]，因此中药挥发油作为透皮吸收促进剂还有非常大的研究空间。采用体外透皮扩散研究是目前评价挥发油透皮促渗效果的最常用方法，但还存在2个问题，第一，常应用高浓度的有机溶剂制备给药溶液剂以同时溶解药物和挥发油，例如80%丙二醇[4] 、60%乙醇[6]或70%乙醇[7]，而这些高浓度的有机溶剂本身就可以破坏皮肤屏障，并且溶液剂也不适合在体给药；第二，在体药动学研究较少，尤其缺乏体内外相关性研究，因此体外研究的可靠性还有待验证。

川芎、当归和肉桂是治疗妇科痛经常用中药，其挥发油均有显著的体外促渗效果和镇痛活性[89]。对于中药挥发油而言，凝胶剂是一种适合挥发油成分透皮的剂型[10]，因此本文以布洛芬为模型药物，制备了含有不同中药挥发油的布洛芬凝胶，考察了其经皮给药的药动学，并且比较了其体内外透皮促渗的相关性。

1材料

LC20AT高效液相色谱仪（日本岛津），包括SPD20A检测器和SIL20A自动进样器；BS124S电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）；TGL16G高速离心机（上海安亭科学仪器厂）；Micro CL21R高速冷冻离心机（美国Thermo公司）；XW80A微型涡旋混合仪（上海沪西分析仪器厂有限公司）；DKZ2恒温振荡水槽（上海精宏实验设备有限公司）；TK12D型透皮扩散仪（上海锴凯科技贸易有限公司）；i1000数字电子秤（深圳佰仕得电子有限公司）。

川芎、当归和肉桂挥发油（采用水蒸气蒸馏法制备[3]），布洛芬对照品（纯度≥98%，美国SIGMA公司，批号MKBQ4505V），吲哚美辛对照品（纯度≥97%， 中国食品药品检定研究所，批号100258200904），卡波姆940（美国诺誉化工，批号0101320985），氨基甲酸乙酯（乌拉坦）（国药集团化学试剂有限公司，批号20121016）。乙腈（美国Tedia公司）、甲醇（美国Merck公司）为色谱纯，超纯水（实验室自制），其他试剂均为分析纯（南京化学试剂有限公司）。

雄性SD大鼠，体重（200±20） g，购于上海杰思捷实验动物有限公司，合格证号SCXK（沪）20130006。

2方法与结果

21凝胶剂的制备

称取 04 g 卡波姆细粉，均匀撒于30 mL纯水中，充分溶胀后，加三乙醇胺调节pH 至66，加纯水至400 g，搅拌均匀，作为空白凝胶基质。

精密称取60 mg布洛芬溶于400 μL无水乙醇，精密称取180 mg挥发油溶于200 μL无水乙醇，将上述2种溶液混合后再加入空白凝胶中混合均匀，使总质量为60 g，即制得分别含有3%川芎、当归、肉桂挥发油以及1%布洛芬的凝胶剂。同法制备含3%氮酮的布洛芬凝胶作为阳性对照，以空白凝胶基质代替挥发油制备得到的不含促渗剂的布洛芬凝胶作为阴性对照。

22药动学评价

221色谱条件

色谱柱为Inertsil ODS3 柱（46 mm×250 mm，5 μm），流动相为58%乙腈（磷酸调节pH 300±005），检测波长为220 nm，柱温25 ℃，流速为10 mL·min-1，进样量10 μL。

222血样的处理

大鼠全血5 000 r·min-1离心10 min，吸取200 μL上层血浆，加入100 mg·L-1吲哚美辛無水乙醇溶液10 μL作为内标，涡旋1 min，加入800 μL沉淀试剂（甲醇乙腈为1∶1），涡旋1 min，于4 ℃条件下12 000 r·min-1离心10 min，吸取上清液，按221项下色谱条件进行测定。

223方法学考察

2231体内线性关系考察取适量布洛芬对照品，精密称定，用40%乙醇PBS溶解配制得到布洛芬系列浓度的对照品溶液。按照222项处理得到空白血浆，分别加上述布洛芬系列对照品溶液，配制成相当于布洛芬质量浓度为2016，5040，1008，2016，5040，1008 mg·L-1的标准血浆样品，按222项下自“加入100 mg·L-1吲哚美辛无水乙醇溶液10 μL作为内标”起同法操作。以血浆样品中布洛芬浓度为横坐标，布洛芬与吲哚美辛的峰面积比值为纵坐标，计算布洛芬的线性回归方程。布洛芬质量浓度在2016～1008 mg·L-1与内标峰面积的比值Y线性关系良好，标准曲线为Y=0011 96X-0027 09，r=0998 6，定量限为1008 mg·L-1。

2232专属性考察取2231项下制备得到的空白血浆样品、布洛芬的含内标血浆样品，以及药动学试验血浆样品，按222项处理分析，色谱图见图1。可见，布洛芬和内标（吲哚美辛）的峰形良好，分离完全，血浆内源性物质对测定无干扰。

2233精密度考察取2231项下制备得到的布洛芬质量浓度为5040，2016，1008 mg·L-1低、中、高浓度（含内标）血浆样品，按222项处理分析，于1 d内进样5次，计算日内精密度值。5 d内进样5次，计算日间精密度值。日内RSD分别为40%，32%，35%，日间RSD分别为63%，10%，68%。

2234体内回收率取2231项下制备得到的布洛芬质量浓度为2016，5040，2016 mg·L-1的低、中、高浓度（含内标）血浆样品，按222项处理分析，其与2016，5040，2016 mg·L-1标准血浆样品的测得值之比为相对回收率，其与相应对照品溶液测得值之比为绝对回收率。布洛芬低、中、高浓度（2016，5040，2016 mg·L-1）的血浆样品相对回收率分别为（10992±041）%，（10142±343）%，（10350±490）%，绝对回收率分别为（8740±638）%，（8504±331）%，（8970±416）%。

2235稳定性考察取2231项下制备得到的布洛芬质量浓度为5040，2016，1008 mg·L-1低、中、高浓度（含内标）血浆样品，4 ℃储存，于0，

2，4，8，12，24 h分别取出，按222项处理分析。布洛芬低、中、高浓度（含内标）血浆样品4 ℃下24 h内的稳定性均RSD≤42%。

224在体透皮试验

取SD大鼠，实验前12 h刮净腹部毛，禁食，可自由饮水。20%乌拉坦65 mL·kg-1麻醉后，以100 mg·kg-1的剂量给每组大鼠腹部分别涂抹5组布洛芬凝胶供试品，包括川芎挥发油组、肉桂挥发油组、当归挥发油组、氮酮组和空白对照组，给药面积为4 cm×4 cm。于给药后05，1，2，3，4，6，9，12，24，48 h 眼后丛静脉取全血05 mL，置肝素钠抗凝离心管中。

225数据处理

根据标准曲线计算布洛芬血药浓度，以大鼠体内不同时间点布洛芬的血药浓度C（mg·L-1）对时间t （ h ）作图，得到不同中药挥发油促渗的布洛芬凝胶透皮药时曲线，见图2。采用DAS 30软件进行处理，拟合方法选择非房室模型，求算药动学参数，血药峰浓度Cmax，达峰时间Tmax，药时曲线下面积AUC，半衰期t1/2，平均滞留时间MRT，结果见表1。

从AUC048可见，3种中药挥发油促渗下布洛芬在体透皮药时曲线下面积均显著大于空白对照组，各组AUC048排序为：川芎挥发油组≈当归挥发油组>肉桂挥发油组>氮酮组>空白对照组；川芎挥发油、当归挥发油、肉桂挥发油以及氮酮组与空白对照组相比的相对生物利用度分别为16187%，17105%，15137%，14866%。可见，3种中药挥发油对布洛芬在体透皮均有显著促渗效果，且都优于氮酮，凝胶剂作为经皮给药系统的常用剂型之一，适用于中药挥发油在体透皮促渗研究。

23 体外透皮促渗研究

231方法学考察

色谱条件同221项下。该色谱条件下布洛芬质量浓度在101～4024 mg·L-1线性关系良好，所得标准曲线方程为：Y=24 298X-1 091，r=0999 8，定量限为010 mg·L-1。取布洛芬透皮6 h接收液1 mL，加入相当于其布洛芬含量80%，100%，120%的对照品溶液，进行加样回收率实验，结果分别为（9976±154）%，（9636±361）%，（9845±267）%（n=3）。日内和日间精密度RSD均小于30%。

232体外透皮促渗试验

取大鼠腹部离体皮肤，PBS水合1 h，固定于改良的Franz扩散池上，角质层朝上，有效扩散面积为314 cm2，接收液为40%乙醇生理盐水8 mL，37 ℃超声脱气30 min后加入，并加入转子，转速为200 r·min-1，恒温37 ℃。供给室分别加入不同布洛芬凝胶供试品各060 g，包括川芎挥发油组、当归挥发油组、肉桂挥发油组、氮酮组和空白对照组，每组平行5份。实验过程中注意避光。分别于不同时间点取样02 mL，并立即补充等温等体积的空白接收液。取出的样品适当稀释，12 000 r·min-1离心10 min，取上清液按照231项下相关方法测定布洛芬的浓度。按下式计算单位面积累积透过量（Qn）。结果见图3。

Qn=（VCn+Σn-1i=1Ci×02）÷A

式中，V为接收液体积（mL），Cn为第n个取样点测得的药物质量浓度（mg·L-1），Ci为第i个取样点测得的药物质量浓度（mg·L-1），A为扩散池有效渗透面积（cm2）。

24体内外相关性研究

选取05，1，2，3，4，6，9，12，24 h的数据，体外透皮试验结果以累积渗透量Q表示，体内药动学研究结果以各个时间点的AUC表示，各个时间点的

AUC 占 AUClast的比值用Fraction Input （R）表示，以體外累积透皮量占总透皮量的百分数Q′为因变量Y，Fraction Input （R） 为自变量X，进行线性回归[11]。结果见表2～6。

各组布洛芬体内外透皮相关性依次为川芎挥发油组Y=1037 4X-4764（r=0999 7），当归挥发油组Y=1018 6X-6826 6（r=0995 2），肉桂挥发油组Y=1049 9X-3940 5（r=0999 4），氮酮组Y=0926 9X+12220 （r=0987 8），空白对照组Y=0946 1X+12260（r=0985 3）。

当自由度df = 7时，临界值r7，001=0898 2，各组的回归方程相关系数r值均大于r7，001，表明5组凝胶剂中的布洛芬体内外经皮吸收相关性良好。

以上结果说明，体外透皮试验可作为中药挥发油在体促渗效果的参考，用于评价或预测制剂经皮给药后的体内过程。凝胶剂作为经皮给药系统常用剂型之一，适用于以中药挥发油作为透皮促渗剂的透皮吸收研究。

3讨论

体内外相关性 （in vivo / in vitro correlation， IVIVC） 研究的目的是寻找药物体外特性 （in vitro characteristics） 与体内行为 （in vivo performance ） 之间的相关性，以体外实验预测体内行为，从而减少体内研究数量以降低新药研发成本。本研究在国内首次对中药挥发油体内外促渗相关性进行研究，通过体内外相关性分析，发现川芎、当归和肉桂挥发油体内外透皮促渗结果具有高度相关性，证明了体外促渗试验可用于评价或预测中药挥发油在体促渗效果，从而为中药挥发油体外促渗效果代替其在体效果提供依据。

本研究中血药浓度偏高，原因是给药剂量大。前期研究发现[12]，布洛芬凝胶剂对小鼠痛经模型的有效镇痛剂量为140 mg·kg-1，折算得到大鼠的有效给药剂量应为98 mg·kg-1，因此本研究给药剂量为100 mg·kg-1。哈娜等[13]在布洛芬颗粒剂在大鼠体内的时间药动学研究中，线性范围为0503 8～8060 mg·L-1，布洛芬的质量浓度为5946 mg·L-1，与本研究相当。

川芎、当归、肉桂挥发油均具有镇痛作用，同时也是良好的透皮吸收促进剂，在透皮促渗布洛芬的同时，还能够与布洛芬发挥镇痛的药效协同作用，因此有望用于布洛芬镇痛外用制剂的开发。3%的川芎油与氟比洛芬一起制成凝胶剂，经皮给药于兔背部，AUC为（245±816） mg·h-1·L-1，而不含促渗剂的对照组AUC为（172±393） mg·h-1·L-1，即相对生物利用度为14244%[14]，与本研究的结果相当。对角质层的红外研究结果表明，川芎、当归、肉桂挥发油透皮促渗的主要机制在于干扰皮肤角质层的脂质排列，提高脂质的流动性[12]。

凝胶剂主要采用亲水性基质，对于皮肤正常功能基本没有干扰，非常适合经皮给药，本文验证了其可以作为中药挥发油透皮促渗的给药剂型。为了进一步提高透皮效果和挥发油的稳定性，未来的研究还可以考虑采用挥发油作为油相制备微乳型凝胶剂[15]。

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[责任编辑孔晶晶]