天然冰片微乳凝胶的制备及其质量评价

叶小玲 赵 莹 王 楠 张声源,3 赖泽佳 袁丽婷 聂 华,3*

1.嘉应学院医学院，广东 梅州 514031；2.嘉应学院/广东省山区特色农业资源保护与精准利用重点实验室，广东 梅州 514031；3.嘉应学院医学院客家药用生物资源研究所，广东 梅州 514031

天然冰片是一味重要的中药，具有清热止痛、防腐生肌、抗菌消炎的作用[1]，临床上可用于治疗烧烫伤、皮肤瘙痒症[2]等疾病，因此，在外用制剂中应用广泛。但由于天然冰片在水中几乎不溶，且易升华，影响了它的疗效和研究开发。近年来，微乳凝胶以其良好的生物相容性、无毒、增溶和促进药物透皮吸收[3]、对药物分散性好、稳定性高、维持血药浓度[4]等特性引起人们的高度重视。因此，本实验以微乳凝胶为载体包裹天然冰片，以期提高天然冰片的溶解度和生物利用度，增加制剂稳定性，最终提高药物疗效。

1 材料

1.1 仪器 FA2004电子分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；85-2恒温磁力搅拌器，金坛市新航仪器厂；pH酸度计，南京科环分析仪器有限公司； UV-7504单束光紫外可见分光光度计，上海欣茂仪器有限公司；粒径测定仪，美国产；气相色谱仪(日本岛津GC-14B/FID)；Viscolead One 黏度计,纺吉莱博(Fungilab)科技(北京)有限公司；TG16-WS高速离心机，上海赵迪生物科技有限公司；XMTD-8222电热恒温鼓风干燥箱；JP-100S超声波清洁器，深圳市洁盟清洗设备有限公司；HH-6数显恒温水浴锅，金坛市科析仪器有限公司。

1.2 药物与试剂 天然冰片(自制，含右旋龙脑98.0%)；肉豆蔻异丙酯(批号11606023)、聚氧乙烯蓖麻油EL(批号C1812053)、曲拉通X-100(批号D1728071)、油酸乙酯(批号B1626080)均购自阿拉丁试剂有限公司；1,2-丙二醇(批号049795001430)，美国陶氏；卡波姆-940(批号20170625)、蓖麻油(批号20170911)、橄榄油(批号20170501)，河南省龙华药业有限公司；吐温-80(批号20170608)，天津市大茂化学试剂厂；三乙醇胺(批号201810)，天津市广成化学试剂有限公司；甘油(批号20171201)，南昌华鑫医药化工有限公司；乙酸乙酯(批号20190117)，西陇科学股份有限公司；水为超纯水；其他试剂均为市售分析纯。

2 方法与结果

2.1 天然冰片的提取[5-6]称取梅州产香樟树叶150 g，水蒸气蒸馏3.5 h，收集馏出物后，加入过量的无水硫酸钠充分振荡，静置20 min；使用循环水式真空泵抽滤装置，对混合物进行抽滤，所得不含水分透明液体置于蒸发皿中，升华纯化得白色晶体。称量、计算天然冰片的得率。天然冰片平均得率为1.34%。

2.2 天然冰片微乳的处方筛选与优化

2.2.1 微乳的制备[7]称取适量的天然冰片加入到油相中、加入适量的乳化剂和助乳化剂，水浴加热，搅拌均匀至完全溶解，得淡黄色澄清透明的油相混合物，置于恒温磁力搅拌下，采用水滴加入法，缓缓地将水滴入该油相混合物中乳化，即得微乳。

2.2.2 油相、乳化剂、助乳化剂的配伍试验 分别以蓖麻油、油酸乙酯、橄榄油、肉豆蔻酸异丙酯为油相，以聚氧乙烯蓖麻油(EL-35)、曲拉通X-100、吐温-80为乳化剂，以1，2-丙二醇、PEG-400为助乳化剂，将油相、乳化剂与助乳化剂以1∶4∶1的比例混合，在磁力搅拌器搅拌下，加入50 mL的水，以成乳后的溶液状态、色泽等为指标考察乳化情况，结果见表1。经过不同油相和乳化剂、助乳化剂的组合配伍实验得知，以橄榄油和油酸乙酯为油相的组合，所得溶液几乎为白色乳液，并且放置后出现分层现象；以吐温80为乳化剂的组合，所得溶液澄清，微透明，无乳光，放置出现分层现象；而曲拉通X-100为乳化剂的组合，虽能得到澄清透明并带乳光的溶液，但得到的溶液放置易分层；以PEG400为助乳化剂的组合，所得的溶液大多为微澄清，不透明。故这五种辅料的配伍组合不适于作为微乳的辅料。从表1中的数据可知，以蓖麻油、肉豆蔻酸异丙酯为油相，以聚氧乙烯蓖麻油为乳化剂，1,2-丙二醇为助乳化剂组合所得的微乳澄明度较好，有乳光，且15000 r·min-1离心30 min后无分层，常温避光静置1周后微乳稳定。

表1 不同油相和乳化剂、助乳化剂的配伍实验结果

2.2.3 伪三元相图的绘制 根据配伍试验结果，分别称取适量蓖麻油、聚氧乙烯蓖麻油和1,2-丙二醇；IPM、聚氧乙烯蓖麻油和1,2-丙二醇，首先按乳化剂与助乳化剂的质量比(Km)=9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、2∶8、1∶9配制一系列乳化剂与助乳化剂混合物，再将各混合物与油相分别以 9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、2∶8、1∶9的质量比混合，固定体系总质量为1.0 g，30 ℃水浴加热溶解，搅拌均匀得油相混合物。于恒温磁力搅拌下，分别将该油相混合物滴入50 mL水中乳化，并进行外观评价，筛选出外观澄清蓝色溶液或蓝白色溶液的处方。采用Origin 2017版软件绘制蓖麻油、聚氧乙烯蓖麻油和1,2-丙二醇；IPM、聚氧乙烯蓖麻油和1,2-丙二醇伪三元相图，确定微乳区域，如图1所示。由相图结果可知，图1-A微乳区域面积最大，在此区域内乳化效果较好。结合配伍试验与伪三元相图结果，筛选蓖麻油为油相，聚氧乙烯蓖麻油为乳化剂，1,2-丙二醇为助乳化剂，且选择载油量最大、乳化剂用量相对少的处方为最优处方。因此，确定蓖麻油-聚氧乙烯蓖麻油-1,2-丙二醇质量比为2∶5∶1。

图1 香樟挥发油微乳伪三元相图

2.3 天然冰片微乳的制备工艺考察

2.3.1 乳化温度的选择 按质量比为2∶5∶1分别精密称取聚氧乙烯蓖麻油0.3125 g，1,2-丙二醇0.0625 g，蓖麻油0.125 g，总量为0.5 g，加入0.0764 g天然冰片，置于水浴加热充分搅拌至溶解，得淡黄色清澈透明的混合油相，将该油相置于乳化温度分别为30、40、50、60 ℃，转速为150 r·min-1恒温磁力搅拌下，向其逐滴滴入 25 mL 水充分乳化。通过研究比较在不同温度下所制成的微乳液外观，透光率(紫外可见分光光度计法：称取样品0.1 g，加水稀释并定容至10 mL，以水为空白对照，在430 nm处测定)来探究温度对天然冰片微乳制备的影响，结果见表2。随着温度的升高，天然冰片微乳的透光率越来越低，即所得的微乳粒径越来越大，综合评价各评价指标值确定最适宜的乳化温度为30 ℃，在该温度下，所得微乳的粒径最小，澄清透明有蓝光。

表2 乳化温度对乳化效果的影响 (n=3)

2.3.2 稀释倍数的确定 按质量比为2∶5∶1分别精密称取聚氧乙烯蓖麻油0.3125 g，1,2-丙二醇0.0625 g，蓖麻油0.125 g，总量为0.5 g，加入0.0764 g天然冰片，水浴加热，充分搅拌溶解，得到油相混合物，将恒温磁力搅拌器的温度调至2.3.1项下确定的最佳乳化温度，转速为150 r·min-1，分别缓慢滴入1.25、2.5、5、10、15、25 mL水进行乳化，制备形成微乳。通过研究比较所制成的微乳外观性状与透光率(紫外可见分光光度计法：称取样品0.1 g，加水稀释并定容至10 mL，以水为空白对照，在430 nm处测定)两个主要筛选指标，确定适宜的稀释倍数。结果见表3。随稀释倍数的增大，微乳的透光率也随着增大，即粒径也随着变小。当水≥1.25 mL，即稀释倍数≥10倍时，均能形成澄清透明淡蓝色天然冰片微乳，透光率均>80%，常温静置24 h微乳的仍稳定。因此，选择油水的质量比为1∶10。

表3 稀释倍数对乳化效果的影响

2.4 单因素考察空白凝胶处方

2.4.1 凝胶的制备 称取适量卡波姆-940，加入适量甘油润湿，加水至25 g，充分搅拌均匀，静置24 h，使凝胶基质得到充分溶胀，加入体积分数为20%三乙醇胺溶液，对凝胶基质的pH进行调节，于离心机中以5000 r·min-1离心5 min脱气，即得。

2.4.2 卡波姆-940用量的筛选 称取适量卡波姆-940粉末，加水至25 g，搅拌均匀，静置24 h使其充分溶胀，以凝胶基质的的外观性状、黏稠程度、涂抹性能和黏度[(25±2)℃，4号转子，转速为12 r/min]为评价指标，探究卡波姆-940用量分别为0.3%、0.5%、0.8%、1.1%、1.3%、1.5%对凝胶的影响。其中，外观包括凝胶的澄清透明度，有无光泽，有无沉淀等。涂展性分为轻质-快速铺展、中质-慢速铺展与厚质-难以铺展[3]，卡波姆-940用量的筛选结果见表4，当卡波姆的用量范围在0.8%～1.2%时，凝胶的外观澄清透明，均匀细腻，黏稠度适中且涂展性良好。

表4 卡波姆-940用量的筛选结果

2.4.3 甘油用量的筛选 称取卡波姆0.15 g，分别加入5%、8%、10%、12%、15%的甘油润湿，加水至25 g，搅拌均匀，静置24 h使其充分溶胀，以凝胶的外观、粘稠度、油腻感、涂抹性能、黏度与保湿率作为评价指标，考察甘油的用量范围，结果见表5。研究发现凝胶的粘稠度随甘油的用量的增加而增大，当甘油用量≥10%时，油腻性，粘稠度，涂展性越来越强，降低了凝胶的质感，保湿性差异不明显。当甘油用量为5%～8%时，凝胶的粘稠度适中，不油腻，容易涂展。因此，选择甘油的用量范围为5%～8%。

表5 甘油用量的筛选结果

2.4.4 pH值的筛选 称取卡波姆0.15 g，甘油0.95 g润湿，加水至25 g，搅拌均匀，静置24 h，使凝胶基质得到充分溶胀，加入20%三乙醇胺溶液调节凝胶基质的pH分别至4.0、5.0、6.0、7.0、8.0，以凝胶的外观性状、粘稠度、成型效果、涂抹性能和黏度为筛选指标，研究出pH的用量范围，结果见表6。研究发现，凝胶的粘稠度随pH的增大而增大。当调节pH为4.0时，很容易涂展，粘稠度较低，流动性也较强，不符合凝胶剂的要求，当调节pH值为7.0时，过于粘稠，涂展性能较差，出现结团现象，也不符合凝胶剂的要求。因此，确定凝胶的pH范围为5.0～6.0。

表6 pH值的筛选结果

2.4.5 正交设计优化凝胶处方 由单因素筛选结果，初步得出了空白凝胶的配方组成及其各成分的用量范围：卡波姆-940用量X1%～X2%，甘油用量Y1%～Y2%，20%体积分数三乙醇胺溶液调节pH值Z1～Z2。设计卡波姆-940的质量(A)、甘油的质量(B)、pH值(C)为筛选因子，并且为每个因子选择3个水平，采用L9(34)因素水平表进行正交设计试验，以空白凝胶基质外观、粘稠度、油腻性与涂抹性能，保湿率为标准进行评价，每个标准各占20分，计算出综合评分进行比较，筛选空白凝胶最佳组成和比例。正交设计因素水平及结果见表7，方差分析结果见表8。

根据表7结果，选择直观分析方法，通过对正交设计的结果进行极差比较分析，得出空白凝胶的影响因素依次为A(卡波姆-940用量)>C(pH值)>B(甘油用量)，即卡波姆-940用量对凝胶基质的影响最大，其次是pH值的影响，甘油用量对凝胶基质的影响最小。由正交设计结果可以筛选出最优凝胶基质处方为A1B1C1。根据凝胶处方筛选的方差分析可得，卡波姆-940和甘油的处方用量，与pH值三者的F值均<19.00(表8)，表明3者对凝胶基质处方的综合评分都无显著性影响(P>0.05)。因此，可以得出空白凝胶基质的最佳处方为A1B1C1，即0.8%卡波姆、5%甘油、调节pH值为5.1。

表7 凝胶处方筛选的 L9(34) 正交设计结果

表8 凝胶处方筛选方差分析

2.5 天然冰片微乳凝胶的制备 根据配伍试验与伪三元相图筛选并优化处方，结合制备工艺考察及凝胶处方筛选方法，得天然冰片微乳凝胶制备方法如下：称取天然冰片0.3 g加入到0.5 g蓖麻油中、加入聚氧乙烯蓖麻油(EL)1.25 g和1，2-丙二醇0.25 g，于30 ℃水浴加热至完全溶解，搅拌均匀得黄色澄清透明油状混合物，将该油相混合物于30 ℃恒温磁力搅拌下，将其缓缓滴入5 mL水中乳化，制得澄清透明、淡蓝乳光的天然冰片微乳。称取0.084 g卡波姆-940，加入甘油0.525 g润湿，加水至10.8 g，搅拌均匀，静置24 h使其充分溶胀作为凝胶基质。将天然冰片微乳缓慢加至已溶胀好的凝胶基质中，搅拌均匀，滴加体积分数为20%三乙醇胺溶液调pH值至5.43，于4000 r/min离心5 min除去气泡，获得澄清均匀细腻、黏稠度适中，且涂展性良好的天然冰片微乳凝胶。

2.6 微乳凝胶的质量评价

2.6.1 外观性状 所制成的微乳凝胶为外观淡蓝色澄清，均匀细腻、黏稠度适中，无油腻性，且涂展性良好的半固体。

2.6.2 微乳粒径大小测定 取3份微乳液，用水稀释5倍，用0.2 μm的微孔滤膜过滤，滤液采用粒径测定仪测定其粒径，粒径分布图与平均粒径(均数±标准差)及多分散体系数平均值见表10与图2。

由表9与图2的结果表明，天然冰片微乳的平均粒径为(45.28±7.95)nm，多分散系数为(0.258±0.126)，粒度分布均匀。

表9 微乳粒径测定结果

图2 微乳粒径分布图

2.6.3 pH值测定 取3批微乳凝胶中分别称取1 g置于小烧杯中，并加入25 mL的水稀释，用pH计分别测定其pH值。结果得出，微乳凝胶的pH 值分别为5.43、5.45、5.41，所得的pH值符合外用制剂关于pH的要求。

2.6.4 保湿率的测定 取3批天然冰片微乳凝胶适量，精密称重记为(m1)，置于温度为(25±2)℃、相对湿度(RH)为40%(饱和碳酸钾溶液)的恒温恒湿干燥器中。放置24 h后，取出样品，精密称重记为(m2)，根据公式：保湿率=m2/m1，计算样品的保湿率。测得实验结果，微乳凝胶的保湿率平均值为(93.55±0.29)%，表明其有良好的保湿性能，有利于在皮肤上涂布。

2.6.5 黏度的测定 取3批天然冰片微乳凝胶适量，采用Viscolead One黏度计测定微乳凝胶的黏度，结果天然冰片微乳凝胶的黏度分别为41889、41881、41879 mPa·s，RSD为0.01%(n=3)。

2.7 天然冰片微乳凝胶的定量测定

2.7.1 色谱条件 色谱柱：SE-30毛细管柱(30 m×250 μm×0.25 μm)；检测器：氢火焰离子化检测器(FID)；进样口温度：245 ℃；检测器温度：245 ℃；初始柱温80 ℃，程序升温，升温速度：10 ℃/min，最终柱温220 ℃，保温3 min；载气：氮气；流速：0.5 mL/min；进样量：2 μL。

2.7.2 专属性考察 ①天然冰片对照品溶液：精密称取天然冰片对照品15 mg，置于50 mL容量瓶中，加乙酸乙酯使其溶解并稀释至刻度，摇匀即得；②供试品溶液：精密称取天然冰片微乳凝胶2.0 g，乙酸乙酯溶解并定容至100 mL量瓶中，超声混匀，0.45 μm微孔滤膜过滤，精密量取续滤液1.0 mL至10 mL量瓶中，加乙酸乙酯稀释并定容至刻度，摇匀即得；③空白对照品溶液：精密称取不含天然冰片微乳凝胶2.0 g，乙酸乙酯溶解并定容至100 mL量瓶中，超声混匀，0.45 μm微孔滤膜过滤，精密量取续滤液1.0 mL至10 mL量瓶中，加乙酸乙酯稀释并定容至刻度，摇匀即得。按照上述色谱条件测定。结果如图3所示。天然冰片保留时间为9.3 min，供试品中天然冰片色谱峰与其他组分分离良好，且空白对照品无干扰。

图3 天然冰片微乳凝胶含量测定GC色谱图

2.7.3 标准曲线的绘制 精密量取1 mL、2 mL、4 mL、8 mL、10 mL对照品溶液，分别置于10 mL量瓶中，用乙酸乙酯稀释并定容至刻度，按上述色谱条件测定。以天然冰片对照品峰面积为纵坐标，对照品浓度为横坐标，进行线性回归，得回归方程：y=84965x+859.0，r=0.9994。结果天然冰片溶液在0.03～0.3 mg/mL线性关系良好。

2.7.4 精密度试验 精密移取天然冰片对照品溶液 2 μL，重复进样6次，测得天然冰片峰面积RSD为1.8%。

2.7.5 稳定性试验 分别精密移取2μL供试品溶液于0、1、2、3、4、6 h后注入气相色谱仪，测得天然冰片峰面积RSD为1.6%，表明供试品溶液在6 h内稳定性良好。

2.7.6 重复性试验 按2.7.2项下②操作制备6份供试品溶液，依法测得天然冰片平均含量为19.92 mg/g，RSD为2.0%。

2.7.7 加样回收试验 精密称取已知含量天然冰片微乳凝胶样品(19.92 mg/g)9份，每份1g，分别精密加入0.0995 g/mL天然冰片对照液0.16、0.2、0.24 mL各3份，按“供试品溶液”制备项下方法制备9份溶液，依法测得峰面积，并计算含量。结果平均回收率为99.93%，RSD为1.49%(n=9)。见表10。

表10 回收率试验结果

2.7.8 样品测定 分别取3批天然冰片微乳凝胶各2.0 g，乙酸乙酯溶解并定容至100 mL量瓶中，超声混匀，0.45 μm微孔滤膜过滤，精密量取续滤液1.0～10 mL量瓶中，加乙酸乙酯稀释并定容至刻度，摇匀即得。按照上述色谱条件测定。根据标准曲线计算天然冰片微乳凝胶中含天然冰片质量浓度。结果3批次天然冰片微乳凝胶中含天然冰片的质量浓度分别为19.56、20.34、20.15 mg/g。

2.8 稳定性实验

2.8.1 高速离心试验 取3批微乳凝胶适量，分别置于10 mL离心管中， 8000 r·min-1离心 15 min，结果3批天然冰片微乳凝胶离心后外观淡蓝色半透明，均匀细腻，未见分层，无油水分离等不稳定现象，涂布性能良好，表明天然冰片微乳凝胶高速离心后稳定。

2.8.2 耐寒试验 取3批微乳凝胶适量，置于-5 ℃冰箱中放置24 h，取出后恢复至室温，观察样品结果与试验前样品无明显的差别。外观仍旧是淡蓝色半透明，未出现分层，变稀，泛粗、浮油，沉淀物等不稳定现象，均匀细腻，涂布性能良好；3批天然冰片微乳凝胶的pH值分别为5.43、5.45、5.41；黏度分别为41898、41902、41894 mPa·s；含天然冰片分别为21.09、20.35、20.83 mg/g。

2.8.3 耐热试验 取3批微乳凝胶适量，置于 40 ℃ 烘箱中放置12 h，取出恢复至室温，结果外观是淡蓝乳白色半透明，未出现分层，但出现变稀，泛粗等不稳定现象，涂布性能较差；3批天然冰片微乳凝胶黏度分别为41912、41887、41893 mPa·s；含天然冰片分别为19.65、19.73、20.30 mg/g。表明制剂应低温储存。

3 讨论

3.1 伪三元相图的绘制 随着Km的增大，即乳/助比例的增大，研究发现形成的微乳区域有明显的先增大后减小的趋势，其可能原因是乳化剂与助乳化剂在微乳液的形成过程中所发挥的作用不同，乳化剂在微乳的形成过程中，起着决定性作用，随着其用量的增加，微乳越易形成且粒径更加小，而助乳化剂是起着相当于稳定剂的作用，稳定所形成的微乳，其用量的减少会影响微乳的稳定性，不利于微乳的形成与储存。所以在微乳制备过程中，必须确保乳化剂和助乳化剂保持适当的比例，只有这样才能制备出优质稳定的微乳。

3.2 乳化温度的选择 在乳化温度的确定过程中，发现乳化温度影响微乳的外观性状，澄清度，透光率及粒径的大小，天然冰片微乳凝胶的透光率随温度的升高而降低，这从侧面反应微乳的粒径随温度的升高而增大，微乳液的外观由澄清透明有蓝光变得蓝白半透明。这是因为非离子型表面活性剂在充当乳化剂时，随着微乳液温度升高，分子热运动变得越发剧烈，与氧原子结合的水分子发生脱落，分子间形成的氢键遭到破坏，乳化剂的亲水性降低，溶解度下降，使原来澄明的溶液变浑浊，影响其对油相的乳化能力[8]，因此为了保证最大的乳化效果，选择30 ℃作为乳化的稳定。

3.3 天然冰片微乳凝胶的制备 微乳凝胶常规的性状是澄清透明或半透明，有淡蓝光的，微乳与凝胶的加入方式对其有一定的影响，本实验前期采用卡波姆直接加入到微乳中，结果所制成的天然冰片微乳凝胶都是乳白色的，不透明这可能是因为当卡波姆-940粉末溶于微乳的水相时，改变了微乳处方中的油/水比例，破坏天然冰片微乳结构，从而影响微乳的形成与稳定。后期改用微乳缓慢加入凝胶基质中，边加边搅拌，所得的微乳蓝白色半透明，成型性好，粘稠度适中，符合外用制剂的相关要求。