摘要:采用反溶剂重结晶法进行了青篙素超细粉体的制备研究。以乙醇为溶剂，水为反溶剂，系统考察了药用辅料类型、反溶剂溶剂体积比、药物溶液浓度和混合强度对产品颗粒形貌和大小的影响。结果表明，辅料经丙甲纤维素(HPML)与聚乙烯毗咯烷酮<PVP)联用可有效控制颗粒形貌，反溶剂溶剂体积比为20,青篙素乙醇溶液浓度为20 mg " ml-'，搅拌转速为8000 r " min-’时，浆料中可得到平均短径0. 8} um、长径3 pm的钊一状颗粒，此浆料经喷雾十燥可得到粒径为2}-3 pm的类球形粉体颗粒。进一步采用红外光谱、X射线衍射、差热分析、比表面积测试对原料药及产品的特性进行了表征，结果显示，青篙素经反溶剂重结晶过程与辅料HPML间产牛一定的氢键作用，超细粉体产品的结晶度及熔点降低，比表面积增至原料药的26.通倍。体外溶出测试结果表明，青篙素超细粉体的溶出速率远优于原料药，超细药物粉体l} min即可溶出88. 300，而同期原料药的溶出度仅为2. 1000
关键词:青篙素;反溶剂重结晶;超细粉体;溶出速率
引言
疟疾是全球除艾滋病以外有明显上升趋势的传染病，自20世纪60年代柬埔寨边界首次报道出现抗氯喳恶性疟原虫后，抗性迅速蔓延，疟疾治疗面临严峻的抗药性问题。20世纪70年代初，研究人员0〕从植物青篙中分离提取了全新结构的抗疟活性成分青篙素，该药物是目前唯一未被报道产生抗性的抗疟药，由此解决了全球棘手的抗药性恶性疟治疗问题。 青篙素为具有过氧化基团的倍半帖内醋类化合物，主治恶性疟、间日疟，对氯喳抗性的疟原虫具有杀灭作用。作为一种新型的抗疟药，青篙素具有抗疟性强、毒副作用小、依从性好等特点，是世界卫生组织推荐的最安全有效的一线抗疟药团。目前，青篙素类药物主要以片剂上市，但因其几乎不溶于水，导致其日服后难以被人体吸收，生物利用度较低。研究表明，日服难溶性药物的溶出速率是限制其吸收及生物利用度的关键因素。根据Noyes Whitney方程，药物的溶出速率与颗粒大小呈反比，所以通过药物微粉化，降低颗粒粒径可以有效提高药物溶出速率和生物利用度.‘〕。
传统的药物微粉化技术主要包括球磨法、低温气流粉碎法、高压均质等机械粉碎法曰、超临界流体技术及液相沉淀法等。机械粉碎法是目前制药行业广泛使用的微粉化技术，然而存在着能耗大、效率低、产品粒度分布宽、易使热不稳定药物的结构破坏或降解等缺点。超临界流体技术口7〕是制备药物超细颗粒的研究热点之一，Nijlen等川利用超临界流体技术制备了平均粒径约为10 pm的青篙素颗粒，但其制备过程在高压下进行，对设备要求高，且收率较低。液相沉淀法的操作工艺简单，设备投资小，易于规模化生产，在药物微粉化领域具有良好的工业应用前景仁〕。
鉴于此，本文采用液相沉淀法中的反溶剂重结晶法进行了青篙素超细粉体的制备研究。实验以药用辅料作为添加剂，考察了不同操作条件对产品形貌、大小和分散性的影响。
1实验材料与方法
1. 1材料
青篙素原料药(纯度>9800)，西安吴轩生物科技有限公司;无水乙醇，分析纯，北京化工厂;轻丙甲纤维素(HPMC)，化学纯，北京化学试剂有限公司;聚乙烯毗咯烷酮(PVP)、十二烷基硫酸钠(SDS)，化学纯，汕头市西陇化工有限公司;去离子水，自制。
1. 2青篙素超细粉体的制备
精确称取适量青篙素原料药在室温下溶解于溶剂无水乙醇中，定容配制成一定浓度的青篙素乙醇溶液，用孔径为0. 45 pm的滤膜过滤除去可能存在的不溶物。在不同的搅拌速度下将10 ml上述青篙素乙醇溶液与定量去离子水快速充分混合，瞬间有大量晶体析出形成药物浆料，浆料经喷雾干燥得到青篙素超细粉体。喷雾干燥的实验条件为:进料速度为10 ml " min 1，进日温度为1200C，压缩空气压力固定为0. 65 MPa0 SD-Basic型喷雾干燥器，英国I,abPlant公司。
1. 3物理混合物的制备
按照青篙素超细粉体中青篙素与药物辅料的质量比例分别称取青篙素原料与药物辅料，将其研磨粉碎，混合均匀，过孔径为0. 85 mm筛网制备药物及辅料的物理混合物。
1. 4分析测试
扫描电镜(SEM)分析:将适量样品用双面导电胶带粘于观察台上(混悬液滴在玻璃片上室温晾干，干粉直接洒在导电胶上)，喷金，用SEM(JSM-6701, JEOL，日本)观察颗粒形貌和大小。用Image-Pro Plu、软件(Version 5. 1)精确测量电镜照片中至少200个颗粒的粒径，并设定短径长度为颗粒特征粒径，计算颗粒平均粒径。
傅里叶红外光谱(FTIR)分析:采用KBr压片，用Nicolet 8700型傅里叶红外光谱仪(Nicolet，美国)在500^-4000 cm 1范围内对样品进行红外光谱扫描，分析其化学结构。 X射线衍射(XRD)分析:用XRI}6000型射线衍射仪(Shimadzu，日本)在50^}50。范围内以0. 0 5。为步长对样品进行扫描，扫描速率为5(。)?min，分析样品晶体结构。
差热分析(DS(' ):用Q200型同步热分析仪(TA，美国)进行差热分析，测试条件为:100一1700C,氢气气氛保护，升温速率为10 0C?min 1 0 比表面分析(BET):使用ASAP 2010型(Micromeritics，美国)比表面分析仪，利用氮气吸附的方法测定青篙素粉体的比表面积，样品用量不少于29。
体外溶出测试:根据中国药典2005版，采用桨法mo，以去离子水(900 ml)为溶出介质(去离子水需经脱气处理)，搅拌桨恒速100 r " min 1 ,水浴恒温(37士0. 5)0C。分别于投样2, 5, 10,15 } 30 } 45 } 60 } 90 } 120 min定时取样5 ml, }a}时补充等温等量介质，抽取样品用0. 22 pm过滤器过滤。将所得滤液与0. 2 0 o Na()H溶液以1 } 4体积配比混合，将混合液在(50士1)℃的恒温水浴中放置30 min后取出，以流水冷却至室温，在292 nm处测定其紫外吸收值，确定药物浓度。
2实验结果与讨论
2. 1不同实验条件对颗粒形貌和大小的影响
2. 1. 1药物辅料对颗粒形貌的影响药物辅料对药物颗粒的形貌有较显著的影响，结果如图1所示。当青篙素乙醇溶液浓度为15 mg " ml 1，乙醇与水体积比为15，表面活性剂水溶液浓度为1mg " ml 1时，分别考察了聚合物类药物辅料HPMC} PVP及离子型辅料SDS对青篙素药物颗粒形貌的影响。首先，实验考察了不添加辅料的情况，结果发现，浆料严重絮凝，药物颗粒为片状结构，尺寸较大巨图1 (a)]。而对于添加辅料的情况，以PVP或SDS作为表面活性剂，浆料稳定性差，易团聚沉淀;以HPMC'作为添加剂，浆料稳定，可得到短径约为lpm的短针状颗粒巨图1cb」，可见其具有抑制颗粒生长团聚的作用，这可能是由于HPMC'可溶于水中形成高薪度溶液，阻碍晶体运动团聚，且HPMC'同时具有疏水性及亲水性基团，可有效地包覆在药物表面，抑制颗粒生长ys m7。但以单一HPMC为稳定剂时，浆料体系中仍存在少量片状颗粒，因此在此实验基础上考察了SDS} PVP分别与HPMC联用的情况。实验发现，当HPMC和SDS联用作为表面活性剂时，药物颗粒为短径1 ^-2 } m、长径长达几十至几百微米的针状，且相互堆积团聚，晶体的形貌和大小得不到有效控制;当HPMC和PVP联用时，颗粒形貌规整且颗粒粒径小，在ART/HPMC/PVP质量比为1/1/2时，可得到短径约为lpm、长径为3^}5 pm的规整针状颗粒。因此，本实验选择HPMC和PVP联用作为青篙索反溶剂沉淀体系辅料
2.1.2反溶剂溶剂体积比对颗粒大小的影响反溶剂重结晶法是利用青篙素乙醇溶液与水混合后使青篙素在混合溶液中的饱和溶解度快速降低，形成很大的过饱和度，从而结晶析出的过程。过饱和度是结晶过程的推动力，而反溶剂溶剂体积比是影响体系过饱和度的重要因素。
实验考察了反溶剂溶剂体积比对所得产品颗粒粒径的影响，结果如图2所示。颗粒粒径随着反溶齐U溶剂体积比的增大而减小，当反溶剂溶剂体积比增至20后，颗粒粒径趋于稳定。这是由于当反溶齐U溶剂体积比小于20时，体系过饱和度随着反溶剂溶剂比例的增大而快速增大，根据UibbsThomson方程，晶核的临界半径与体系的过饱和度呈反比，从而导致颗粒粒径的降低mo，另外，反溶剂比例的增加使单位体积液体内生成的超细粒子数量减少，颗粒间碰撞团聚生长程度降低，也有利于小颗粒的生成;然而当反溶剂溶剂体积比继续增大超过20时，青篙素在混合溶液中的饱和溶解度变化不大，相应地，过饱和度和粒径的变化也不再显著。综合粒径与能耗两方面因素考虑，选择反溶剂溶剂体积比为20作为本实验的最优条件。
2. 1. 3药物溶液浓度对颗粒大小的影响在保持ART/ HPMC/PVP质量比为1/1/2，反溶剂溶剂体积比为20条件下，考察了青篙素乙醇溶液浓度分别为5, 1U, 15, 2U, 30 mg " ml对颗粒形貌和分散性的影响，其扫描电镜照片如图3所示。
随着药物浓度的增加，青篙素颗粒的形貌和粒径变化可以分为3个阶段:①当浓度低于15 mgml 1时，药物颗粒逐渐由片状向针状转化，且尺寸显著减小;②当浓度在15^-20 mg " ml 1范围内变化时，颗粒为规整短针状结构，粒径小且分散性好，颗粒形貌和大小随浓度变化不明显;③当药物浓度增至30 mg " ml 1时，针状颗粒长度方向尺寸显著增大，且相互团聚。实验结果表明，颗粒平均粒径随着溶液浓度的增加有减小的趋势。这是因为药物浓度的提高，会增加体系的过饱和度，使晶体成核速率大于生长速率，从而产生细小的晶核;但是当浓度过大时，两相混合时，在固、液两相扩散的界面上，迅速生成大量的药物颗粒，从而引起颗粒间团聚并生成较大的粒子。因此，过高的浓度对生成细小颗粒是不利的mo。综合考虑，本文选择较优药物溶液浓度为20 mg?ml 1 0
2. 1. 4混合强度对颗粒大小的影响混合强度是超细颗粒制备过程中影响颗粒大小的重要因素，本本通过高速搅拌乳化机的转速来体现混合强度。图4是不同搅拌转速下的颗粒粒度分布。随着搅拌转速由2000 r " min 1增加至8000 r " min，产品颗粒的粒径显著减小，且粒度分布变窄。理论上，微观混合时间小于晶核成核时间是形成分布均一的超细颗粒的关键因素。高速的搅拌可以有效地加强物质的微观混合，从而快速在体系内部达到均一的过饱和度，促使快速、均匀地成核叫。此外，在高速搅拌下，颗粒之间的团聚受到一定的破坏，因此高转速下制备的产品颗粒粒径小，且粒度分布均匀。
2. 2青篙素超细粉体的表征
喷雾干燥技术因干燥粉体产品分散性好、形貌规整，在药剂学中有着广泛的应用。本文采用喷雾干燥法制备了青篙素超细粉体。如图5所示，原料药颗粒为长柱状结构，粒径大，且分布不均匀，而喷干所得超细粉体为分散性良好、粒度分布均匀的类球形颗粒，其平均粒径为2.,.3 fpm o
2. 2. 1 FTIR分析图6为市售青篙素原料药、超细粉体、物理混合物(ART/ HPMC/PVP质量比为1/1/2)及辅料HPMC} PVP的FTIR谱图。青篙素原料药在1738 cm(内醋C=O伸缩振动)，833 } 883 } 1117 cm(过氧基团)处存在特征吸收峰，辅料HPMC在3455 cm 1 (O-H伸缩振动)有吸收峰，PVP因含有吸收水在3456 cm 1存在吸收带。对比谱图可发现，青篙素物理混合物及超细粉体兼具了青篙素及药物辅料的红外特征吸收峰，但青篙素超细粉体中C=O吸收峰的强度相对于原料明显变弱，()-H的吸收峰位置移至3449 cm 1处，且2800^-3000 cm区间C'- H伸缩振动峰变宽，表明超细粉体中青篙素分子与辅料HPMC'分子间形成了一定的氢键作用口71吕〕。此外，实验采用冷冻干燥制备青篙素超细粉体的红外谱图与喷雾干燥产品完全一致，说明喷雾干燥中的高温过程并未改变青篙素的化学结构。
2. 2. 2 XRD分析图7为青篙素原料药、超细粉体及辅料HPMC} PVP的XRD谱图。青篙素原料在2B为7. 40} 11. 950} 14. 80} 17. 50} 20. 150}20. 70} 22. 2。处均存在强烈的衍射峰，为结晶态物质。对比谱图可发现，超细粉体也存在衍射峰，同为结晶态物质，但衍射峰明显变宽，峰强变弱甚至消失，出峰位置也发生微量的偏移，这可能是由于青篙素经微粉化颗粒尺寸显著减小，导致峰形变宽，结晶度降低，峰强变弱.月，此外，药物超细颗粒被无定形药物辅料HPMC} PVP承载包覆，对青篙素特征衍射峰的出峰位置及峰强产生一定的影响。
2. 2. 3差热分析青篙素原料药、超细粉体及相应物理混合物的差热分析结果如图8所示。青篙素原料药的熔点为155.2℃，超细粉体中药物熔点为149. 1 0C，物理混合物中药物熔点为15 4 5 0C，此外，青篙素超细粉体及物理混合物的吸热烩较原料药均显著降低。对比分析结果可得出，超细粉体及物理混合物中无定形辅料HPMC} PVP的存在使粉体吸热烩显著降低，但其对于药物熔点的降低作用不明显，而超细粉体中青篙素经微粉化，颗粒尺寸显著减小，则是导致药物熔点降低的主要原因o0o
2. 2. 4 }u粒比表面积分析采用低温氮吸附法测定颗粒的比表面积，青篙素原料药比表面积为0.29 m' "g，而超细粉体比表面积为7.67 m'?91，为原料药的2 6. 4倍。根据Noyes Whitney方程，比表面积的增大，有利于青篙素的溶解速率的提高。
2.2.5体外溶出侧试由图9的溶出曲线可看出，青篙素超细粉体的溶出速率明显提高，在15 min时溶出度可达88. 300，而同期原料药仅可溶出2. 1 0 o，物理混合物只溶解8. 900。青篙素超细粉体产品45 min即可溶解完全，而在120 min时，原料药和物理混合物的溶出度仅分别为15. 600和31. 4%。
体外溶出测试结果表明，青篙素超细粉体的溶出速率和溶出度均显著优于原料药及物理混合物。这是由于超细颗粒粒径较小，增加了药物与溶出介质有效接触面积，且超细粉体产品中药物结晶度的降低及水溶性药物辅料的存在，均有利于药物的溶解。因此，制备药物超细复合粉体是提高药物溶解速率和溶出度的有效途径。
3结论
(1)药物辅料是反溶剂沉淀过程中控制颗粒的形貌和大小的关键因素。当采用HPMC'和PVP联用作为药物辅料，在反溶剂溶剂体积比为20，药物溶液浓度为20 mg?ml，搅拌速率为8000:?min时，可得到平均短径为0. 84 pm、长径为3pm的针状颗粒，经喷雾干燥，可获得粒径为2一3pm的类球形超细颗粒，产品形貌规整，粒度分布均匀。
( 2 ) FTIR } XRD和DSC'分析表明，青篙素经反溶剂重结晶过程与HPMC'间产生一定的氢键作用，青篙素超细粉体产品的结晶度及熔点降低。比表面积测试表明，青篙素超细粉体的比表面积增至原料药的2 6. 4倍。
(3)青篙素超细粉体的溶解速率和溶出度远优于原料药，超细粉体在投样后15 min即可溶出88. 300，而同期原料药仅溶解2. 1000
ReferencesResearch Uroup of the Structure of Artemisinin(青篙素结构研究协作组).A new type of sesquiterpene lactoneartemisinin } J }. C.'hinvsv Scivncv Bulletin(科学通报)，1977，22 (3>:142Balint C*人Artemisinin and its derivatives: an importantnew class of antimalarial agents } J〕.Pharmacology 8.Theraj}eutecs, 2001，90 (2/3}:28L-286Mosharral M, Nystrom C'. The effect of particle size andshape on the surface specific dissolution rate of microsizedpractically insoluble drugs }J}. International Journal pfPharmaceutics，1995，122(1>:35-47Douroumis D, Fahr A .Nanc)一and micrcrparticulateformulations of poorly water-soluble drugs by using a noveloptimized technique }J}. Eurojzean Journal of Pharmaceuticsand召ioj}harmaceutics，2006，63 C2):173-175Donsi F, Wang Yuwen, Li Ji, Huang Qingrong.Preparation of curcumin sub-micrometer dispersions by high-pressure homogenization }J}. Journal of八gricultural andFood Chemistry，2010，58 C5):2848-2853Pathak P, Meziani MJ，Desai T, Sun Yaping. Formationand stabilization of ibuprofen nanoparticles in supercriticalfluid processing }J}. The Journal of Sujzercritical Fluids，2006，37 (3>:279-286Reverchon E, Lamberti U, Antonacci人Supercritical fluidassisted production of HPMC' composite microparticles }J}.The Journal of Suj}ercritical Fluids，2008, 46 C2}:185-1 96Nijlen T K, Brennan K, Mooter U V, Blaton N, KingetK, Augustijns Improvement of the dissolution rate ofartemisinin by means of supercritical fluidsolid dispersion254 (2}J}. International Journal of 173-181technology andPharmaceutics，Zhibing, Shen Zhigang, Wang Jiexin, Zhao Hong,Jianfeng. Nanonization of megestrol acetate by liquidprecipitation[J〕.Industrial g. Engineering C.'hemistryResearch，2009，48(18): 8493-8499Matteucci M E, Hotze M A, Johnston K P, Williams R().Drug nanoparticles by antisolvent precipitation; mixingenergy versus surfactant stabilization[J〕.Langmuir,2006，22 C21>:8951-8959Zhang Qianxia(张乾霞)，C;ui Gaijing(崔改静)，ZhouYue(周月)，Lou Jinting(娄金侧)，Wang Jiexin(工洁欣).Preparation of beclomethasone dipropionate nanoparticlesin T-junction microreactor [J〕.LIES(一Journal(化]_学报)，2011，62 (7>:2080-2085China Pharmacopoeia Commission Pharmacopoeia ofPeople' s Republic of China(中I}药典)[M ]. 2nded. Beijing; Chemical Industry Press, 2005:309-310Dalvi S V, Dave R N. Controlling particle size of a poorlywater-soluble drug using ultrasound and stabilizers inantisolvent precipitation } J〕.Industrial g. EngineeringChemistry Research, 2009，48(L8}:7581-7593Terayama H, Inada K, Nakayama H, Yasueda S, EsumiK Preparation of stable aqueous suspension of ahydrophobic drug with polymers[J〕.(一llnids andSurfaces，200"， 39 C"}:159-164Hecq J，Deleers M，Fanara D, Vranckx H，AmighiK Preparation and characterization of nanocrystals forsolubility and dissolution rate enhancement of nifedipine}J}. International Journal of Pharnzacvutics，2005，299(L/2):167-77Zhang Haixia, Wang Jiexin, Zhang Zhibing, Le Yuan,Shen Zhigang, C'hen Jianfeng. Micronization of atorvastatincalcium by antisolvent precipitation process[J〕.Internateonal Journal o f Pharnzaceutecs，2009，374(1厂17一ZJ:106-113Yu Lei, Li Caixia, Le Yuan, Chen Jianleng, Zou HaikuiStabilized amorphous glibenclamide nanoparticles by highgravity technique }J}. Mutvriuls C.'hvmistry and PhysicsLOLL，130(12厂18一Tzeng(、WTzeng WanW ox}dantSYenLin3 61-366F工，、、u T H，Ko H(、C. Enhancement of 一一f1OL||engineeringachvhyprocesskaempferol 了nurnuZusingH, Lee C:、、，dissolution anda nanoparticleFend Chenuestry，LOLL，59(9):X073八griculturul and:i 08()厂19一厂20一Zhong Jie, Shen Zhigang, Yang Yan, Chen Jianfeng.Preparation and characterization of uniform nanosizedcephradine by combination of reactive precipitation and liquidanti-solvent precipitation under high gravity environmentCJ〕.Internateonal Journal of Pharnzaceutecs，Zoos，301(12):286一293Varshosaz J，Talari R, Mostafavi S A, Nokhodchi人Dissolution enhancement of gliclazide using in situmicronization by solvent change method[J〕.P二，derTechnology，2008，187 (3>:222-230
