壳聚糖药膜及其制备工艺研究
作者：孙秀珍 贾建东 张碧珍 孔繁智 黄飞华 柴秀娟
单位：孙秀珍 贾建东 张碧珍 孔繁智 黄飞华 柴秀娟(浙江省中医药研究院，杭州 310012)
关键词：
中国海洋药物000412 药膜作为一种剂型又称之为膜剂，是将药物溶解或均匀分散于成膜材料的溶液中，加工成型为薄膜状的药物剂型。膜剂具有独特的优点，可选择血管丰富的部分给药达到局部用药而作用全身的效果，克服了口服用药和注射用药产生的多种不良作用。因此，自40年代开始研究以来，其进展迅速，尤其近十几年来更被普遍重视。目前，美国药典(20版)已收载了膜剂[1]。我国于1975年后亦开始了这方面的研究，特别在海洋药物膜剂的开发研究上已取得了令人注目的成果。
杭州水处理中心在研究开发海洋产物甲壳素、壳聚糖为新膜材料的基础上，现与浙江省中医药研究协作将壳聚糖成功地研制成药用辅料的同时[2]，研制出壳聚糖药膜，为一种以新型辅料制成的新药，经初步临床试用，效果良好。目前，国内外尚未见有报道。
, http://www.100md.com
由于壳聚糖无毒性，与生物体有良好的相容性、可降解等生物医学功能，故将其作为药用膜材质以替代现行由人工合成材料为材质作成的药膜，具有无可比拟的优越性。
口腔溃疡为临床常见病、多发病，尚缺乏理想药物。本文述及的药膜为冰硼口腔溃疡膜，其主药为古代名方冰硼散，《中国药典》(95年版)，具有清热解毒、消肿止痛的功效，一直为临床治疗口腔溃疡的首选药物之一。但这种传统的剂型有许多缺点，如用量难以控制，作用时间短，外敷不方便等，经制成膜剂后不仅克服了上述缺点，而且提高了药物作用的定向性及疗效，并能控制溃疡面组织液的渗出，加速了创面的愈合。
1 实 验
1.1 仪器和材料
UV-752紫外分光光计(上海分析仪器厂)
H.H.S型电热恒温水浴锅(上海医疗器械五厂)
, 百拇医药
实验室用小型超净制膜机(杭州水处理中心研制)
生物粘附性(粘贴力)测定器，根据万能材料试验机原理自行设计的拉力器
冰硼散，浙卫药准字(1996)第020902号(震元东方制药有限公司)
壳聚糖，脱乙酰度>95%，动力粘度小于50mPa*s(杭州水处理中心生产)
明胶，一级食用(上海明胶厂)
HCl，分析纯(杭州化学试剂厂)
2 制备方法
2.1 药膜的制备
首先称取适量的壳聚糖粉末溶于1%左右的HCI水溶液中，配成适宜浓度(1%～3%)的铸膜液，过滤，备用。
, http://www.100md.com
其次，根据上述铸液中壳聚糖的用量称取1～1.6倍的明胶加适量水使其溶解，并入上述铸膜液中，搅拌、静置脱泡，待上述混合液脱泡完毕，滴加冰硼散的水混悬液，(冰硼散含量为6%～8%)，慢速搅拌，用流涎法于聚丙烯板上制膜，室温下自然干燥，起膜、按质检标准抽检后包装。
2.2 制备工艺优选的试验方法、数据
冰硼药膜由于首次采用新型药用辅料壳聚糖作为成膜材料，为寻求最佳配方，我们采用正交试验设计对本制剂处方、制备工艺进行了优选。
2.2.1 初选
首先通过下述各种影响因素试验，探索适宜于各因子的最佳范围。
2.2.1.1 壳聚糖制膜液浓度的选择
壳聚糖溶液成膜浓度对控制膜厚度、成膜外观及其强度有一定影响，因此需通过实际试验选择合适的制膜液浓度。
, 百拇医药
2.2.1.2 药膜中壳聚糖与明胶用量比对生物粘贴力的影响
粘贴力或者粘附性是粘贴制剂的一项重要指标，只有具有适当大小的粘贴力，并在粘贴处保持一定时间，药物才能达到预期的释放效果。冰硼膜作为口腔用膜，必须使其具有较好的生物粘附性，但过高的粘贴力可能又会造成粘膜损伤，过低则易于脱落，膜材料壳聚糖虽有无毒等优点，但其属阳离子型聚合物，也即在其溶解于稀酸后，由于氨基与氢离子结合而质子化，具有阳离子性质。研究表明唯带有较多阴离子的电解质，特别是带有较多的-COOH或-OH这样强电荷基团的多聚电解质，其生物粘合性优于阳离子型或中性电解质[3]，因此，为了增强冰硼膜的生物粘附性，我们选取分子中含有-NH2基与-COOH基，且能与壳聚糖混容的明胶以提高其生物粘贴力。实验证实，含有不同比例明胶的膜径生物粘贴力，随其含量增加粘贴力有上升趋势，如图1所示在其比例较小(<1.6)时升高幅度大，而大于1.6时升高幅度成线性，试验显示粘贴力大于80g/cm2，小于140g/cm2为宜，明胶与壳聚糖用量比在1.2～2.6之间为好(图1)。
, http://www.100md.com
2.2.1.3 冰硼膜含药量对生物粘贴力的影响试验
在适宜人体皮肤pH5.5～6.5的范围内，固定明胶/壳聚糖的比例(1.6)，加入冰硼散的量由2%～10%制膜，测定在该含药量情况下药膜的生物粘贴力(图2)。由图2可知药膜含药量对其生物粘贴力的影响显著。随含药量增加，粘贴力下降，含药量取5%～8%之间为宜。
图1 明胶/壳聚糖之比对药膜生物粘附力的影响
图2 药膜含药量对其生物粘附力的影响
2.2.1.4 铸膜液的pH与明胶/壳聚糖用量比对药膜溶解性的影响
, http://www.100md.com 冰硼药膜用于治疗,要体现其显效性，除必需具有适当大小的粘贴力外，还需在粘膜处能保持一定溶散时间，以利于药物的释放与吸收。因此药膜的溶解时间太短(例如几秒钟)则药物浓度过于集中，太长(如大于1h)药力过于分散，两种情况均不可取。据口腔科专家意见认为，药膜能在30min左右溶解为好。有关影响药膜溶解时间的因素，主要考察了溶液的pH值、含药量以及明胶/壳聚糖的用量。
铸膜液的pH值药膜溶解性的影响
铸膜液的pH对于药膜的溶解时间或者溶散时限的影响，根据人体皮肤适宜的pH值5.5～6.5范围进行了试验，结果列于表1。
表1 制膜液的pH值对药膜溶解时间的影响 膜号
1
2
3
, 百拇医药
4
5
6
pH
5.5
5.7
5.8
6.0
6.3
6.4
溶解时间
(min)
15.9
, http://www.100md.com 18.4
20.0
22.4
24.1
26.7
铸液含药量7%，Ge/cs＝1.6
药膜含药量对其溶解度的影响
含药量对药膜溶解性的影响列于表2
该表显示在适宜的pH(5.5～6.5)范围内，含药量对药膜的溶解性基本无影响。表2 含药量对药膜溶解性的影响 膜号
1
2
, 百拇医药
3
4
5
6
含药量(%)
6.0
7.0
8.0
8.7
9.3
10.8
溶解时间(min)
22.5
, http://www.100md.com
18.4
20.9
22.0
20.8
24.7
铸膜液pH5.5～6.5,Ge/cs=1.6
铸膜液中明胶与壳聚糖用量比对药膜溶解性的影响
明胶/壳聚糖用量比对药膜溶解性的影响见图3。由图3知，两者的用量比显著影响着药膜的溶解性，随着用量比提高溶解性成线性增加。
图3 明胶/壳聚糖用量比对药膜溶解性的影响
, 百拇医药
铸膜液pH5.5～6.5,含药量7%
2.2.2 精选
根据上述各种影响因素的试验可以得出如下的结果。
2.2.2.1 药膜中明胶与壳聚糖的用量比及其含药量对药膜的生物粘贴力具有重要影响(图1、图2)，试验表明生物粘贴力80～140g/cm2时为宜，明胶与壳聚糖用量比范围为1.2～2.6。其含药量为5%～8%。
2.2.2.2 药膜中明胶与壳聚糖用量比增加药膜的溶解性成线性增加(图3)，由于溶解时间太短与太长均为不妥，取20～30min为宜。
铸膜液的pH值对药膜的溶解性具有一定影响在pH值为5.5～6.4变化范围内，溶解时间增加大约10min，此值尚可接受。因此，在pH范围内含药量基本不影响药膜的溶解性，但在含药量过高>10%时，铸液中部分壳聚糖与药物絮凝产生的沉淀不易打碎，影响膜面外观，因此，含药量取6%～8%为宜。根据上述实际试验的结果，进一步试验。
, 百拇医药
2.2.3 正交试验
2.2.3.1 因素及水平
选用正交表L9(34)进行试验，同时考察明胶用量比与薄膜含药量及pH值对生物粘贴力及溶解时间的影响(见表3)。
表3 冰硼药膜的因素水平表 因素
A(pH值)
B(冰硼散用量%)
C(Ge/cs)
1
5.5
6
, 百拇医药 1.6
2
6.0
7
1.8
3
6.5
8
2.0
注：Ge/cs:明胶用量(g)壳聚糖用量(g)
2.2.3.2 考察指标：膜的生物粘贴力与膜在0.1g*L-1溶菌酶生理盐水中完全溶解时间。
2.2.3.3 考察方法：对以上各指标采用综合评分法选择各因素最佳水平，结果见表4。
, 百拇医药
表4 正交试验结果表L9(34) 试验号
A
pH
B
(冰硼散用量)
C
(Ge/Cs)
粘贴力
g/cm2
评
分
时间
, 百拇医药
(min)
评
分
综
合
1
2
3
4
5
6
7
8
9
, 百拇医药
1.0
1.0
1.0
2.0
2.0
2.0
3.0
3.0
3.0
1.0
2.0
3.0
2.0
, http://www.100md.com
3.0
1.0
3.0
1.0
2.0
1.0
2.0
3.0
3.0
1.0
2.0
2.0
3.0
, 百拇医药
1.0
138
118
63
100
80
130
55
93
125
10
7
1
5
, 百拇医药
3
9
0
4
8
12
14
15
28
18
16
38
30
28
, http://www.100md.com
1
1
2
3
2
2
2
3
3
11
8
3
8
5
, http://www.100md.com
11
2
7
11
T1
T2
T3
22
24
20
29
27
10
27
, 百拇医药
21
18
K1
K2
K3
R
7.3
8.0
6.7
1.3
9.7
9.0
3.3
, 百拇医药 6.0
9.0
7.0
6.0
3.0
2.2.3.4 结 果
根据综合评分进行极差分析，各因素的主次顺序为B、C、A且最佳条件为A2、B2、C1。即pH值为6.0；冰硼散用量为7%，Ge/Cs为1.6。为验证上述结果的准确性，重复最佳条件A2、B2、C1实验，得出粘附力为125g/cm2，完全溶化时间为24min。
3 初步应用考察
, 百拇医药
以上述条件制备的药膜，初步在中医药研究院口腔科应用临床观察，冰硼口腔溃疡膜疗效良好，极为患者接受。目前正准备进行进一步临床验证。
：处死20g左右的小鼠，剥取腹部皮肤，去毛，置生理盐水中冷冻保存，使用有，取出室温解冻。取2cm×2cm的二块皮肤用胶粘剂贴于有机玻璃板上于拉力计上测定拉开药膜与粘膜粘贴所需的力，以g/cm2计。
参考文献
[1]孙伟著.膜剂及其在海洋药物开发中的应用中国海洋药物杂志,1998,17.47
[2]Sun Xiuzhen. International symposium on progress and prospect of marine biotechnology(ISPPMB，98),241
[3]Conger MA.生物粘合的基本原理.国外医学药学分册,1986,6：367
(收稿日期：2000-02-08), 百拇医药
单位：孙秀珍 贾建东 张碧珍 孔繁智 黄飞华 柴秀娟(浙江省中医药研究院，杭州 310012)
关键词：
中国海洋药物000412 药膜作为一种剂型又称之为膜剂，是将药物溶解或均匀分散于成膜材料的溶液中，加工成型为薄膜状的药物剂型。膜剂具有独特的优点，可选择血管丰富的部分给药达到局部用药而作用全身的效果，克服了口服用药和注射用药产生的多种不良作用。因此，自40年代开始研究以来，其进展迅速，尤其近十几年来更被普遍重视。目前，美国药典(20版)已收载了膜剂[1]。我国于1975年后亦开始了这方面的研究，特别在海洋药物膜剂的开发研究上已取得了令人注目的成果。
杭州水处理中心在研究开发海洋产物甲壳素、壳聚糖为新膜材料的基础上，现与浙江省中医药研究协作将壳聚糖成功地研制成药用辅料的同时[2]，研制出壳聚糖药膜，为一种以新型辅料制成的新药，经初步临床试用，效果良好。目前，国内外尚未见有报道。
, http://www.100md.com
由于壳聚糖无毒性，与生物体有良好的相容性、可降解等生物医学功能，故将其作为药用膜材质以替代现行由人工合成材料为材质作成的药膜，具有无可比拟的优越性。
口腔溃疡为临床常见病、多发病，尚缺乏理想药物。本文述及的药膜为冰硼口腔溃疡膜，其主药为古代名方冰硼散，《中国药典》(95年版)，具有清热解毒、消肿止痛的功效，一直为临床治疗口腔溃疡的首选药物之一。但这种传统的剂型有许多缺点，如用量难以控制，作用时间短，外敷不方便等，经制成膜剂后不仅克服了上述缺点，而且提高了药物作用的定向性及疗效，并能控制溃疡面组织液的渗出，加速了创面的愈合。
1 实 验
1.1 仪器和材料
UV-752紫外分光光计(上海分析仪器厂)
H.H.S型电热恒温水浴锅(上海医疗器械五厂)
, 百拇医药
实验室用小型超净制膜机(杭州水处理中心研制)
生物粘附性(粘贴力)测定器，根据万能材料试验机原理自行设计的拉力器
冰硼散，浙卫药准字(1996)第020902号(震元东方制药有限公司)
壳聚糖，脱乙酰度>95%，动力粘度小于50mPa*s(杭州水处理中心生产)
明胶，一级食用(上海明胶厂)
HCl，分析纯(杭州化学试剂厂)
2 制备方法
2.1 药膜的制备
首先称取适量的壳聚糖粉末溶于1%左右的HCI水溶液中，配成适宜浓度(1%～3%)的铸膜液，过滤，备用。
, http://www.100md.com
其次，根据上述铸液中壳聚糖的用量称取1～1.6倍的明胶加适量水使其溶解，并入上述铸膜液中，搅拌、静置脱泡，待上述混合液脱泡完毕，滴加冰硼散的水混悬液，(冰硼散含量为6%～8%)，慢速搅拌，用流涎法于聚丙烯板上制膜，室温下自然干燥，起膜、按质检标准抽检后包装。
2.2 制备工艺优选的试验方法、数据
冰硼药膜由于首次采用新型药用辅料壳聚糖作为成膜材料，为寻求最佳配方，我们采用正交试验设计对本制剂处方、制备工艺进行了优选。
2.2.1 初选
首先通过下述各种影响因素试验，探索适宜于各因子的最佳范围。
2.2.1.1 壳聚糖制膜液浓度的选择
壳聚糖溶液成膜浓度对控制膜厚度、成膜外观及其强度有一定影响，因此需通过实际试验选择合适的制膜液浓度。
, 百拇医药
2.2.1.2 药膜中壳聚糖与明胶用量比对生物粘贴力的影响
粘贴力或者粘附性是粘贴制剂的一项重要指标，只有具有适当大小的粘贴力，并在粘贴处保持一定时间，药物才能达到预期的释放效果。冰硼膜作为口腔用膜，必须使其具有较好的生物粘附性，但过高的粘贴力可能又会造成粘膜损伤，过低则易于脱落，膜材料壳聚糖虽有无毒等优点，但其属阳离子型聚合物，也即在其溶解于稀酸后，由于氨基与氢离子结合而质子化，具有阳离子性质。研究表明唯带有较多阴离子的电解质，特别是带有较多的-COOH或-OH这样强电荷基团的多聚电解质，其生物粘合性优于阳离子型或中性电解质[3]，因此，为了增强冰硼膜的生物粘附性，我们选取分子中含有-NH2基与-COOH基，且能与壳聚糖混容的明胶以提高其生物粘贴力。实验证实，含有不同比例明胶的膜径生物粘贴力，随其含量增加粘贴力有上升趋势，如图1所示在其比例较小(<1.6)时升高幅度大，而大于1.6时升高幅度成线性，试验显示粘贴力大于80g/cm2，小于140g/cm2为宜，明胶与壳聚糖用量比在1.2～2.6之间为好(图1)。
, http://www.100md.com
2.2.1.3 冰硼膜含药量对生物粘贴力的影响试验
在适宜人体皮肤pH5.5～6.5的范围内，固定明胶/壳聚糖的比例(1.6)，加入冰硼散的量由2%～10%制膜，测定在该含药量情况下药膜的生物粘贴力(图2)。由图2可知药膜含药量对其生物粘贴力的影响显著。随含药量增加，粘贴力下降，含药量取5%～8%之间为宜。
图1 明胶/壳聚糖之比对药膜生物粘附力的影响
图2 药膜含药量对其生物粘附力的影响
2.2.1.4 铸膜液的pH与明胶/壳聚糖用量比对药膜溶解性的影响
, http://www.100md.com 冰硼药膜用于治疗,要体现其显效性，除必需具有适当大小的粘贴力外，还需在粘膜处能保持一定溶散时间，以利于药物的释放与吸收。因此药膜的溶解时间太短(例如几秒钟)则药物浓度过于集中，太长(如大于1h)药力过于分散，两种情况均不可取。据口腔科专家意见认为，药膜能在30min左右溶解为好。有关影响药膜溶解时间的因素，主要考察了溶液的pH值、含药量以及明胶/壳聚糖的用量。
铸膜液的pH值药膜溶解性的影响
铸膜液的pH对于药膜的溶解时间或者溶散时限的影响，根据人体皮肤适宜的pH值5.5～6.5范围进行了试验，结果列于表1。
表1 制膜液的pH值对药膜溶解时间的影响 膜号
1
2
3
, 百拇医药
4
5
6
pH
5.5
5.7
5.8
6.0
6.3
6.4
溶解时间
(min)
15.9
, http://www.100md.com 18.4
20.0
22.4
24.1
26.7
铸液含药量7%，Ge/cs＝1.6
药膜含药量对其溶解度的影响
含药量对药膜溶解性的影响列于表2
该表显示在适宜的pH(5.5～6.5)范围内，含药量对药膜的溶解性基本无影响。表2 含药量对药膜溶解性的影响 膜号
1
2
, 百拇医药
3
4
5
6
含药量(%)
6.0
7.0
8.0
8.7
9.3
10.8
溶解时间(min)
22.5
, http://www.100md.com
18.4
20.9
22.0
20.8
24.7
铸膜液pH5.5～6.5,Ge/cs=1.6
铸膜液中明胶与壳聚糖用量比对药膜溶解性的影响
明胶/壳聚糖用量比对药膜溶解性的影响见图3。由图3知，两者的用量比显著影响着药膜的溶解性，随着用量比提高溶解性成线性增加。
图3 明胶/壳聚糖用量比对药膜溶解性的影响
, 百拇医药
铸膜液pH5.5～6.5,含药量7%
2.2.2 精选
根据上述各种影响因素的试验可以得出如下的结果。
2.2.2.1 药膜中明胶与壳聚糖的用量比及其含药量对药膜的生物粘贴力具有重要影响(图1、图2)，试验表明生物粘贴力80～140g/cm2时为宜，明胶与壳聚糖用量比范围为1.2～2.6。其含药量为5%～8%。
2.2.2.2 药膜中明胶与壳聚糖用量比增加药膜的溶解性成线性增加(图3)，由于溶解时间太短与太长均为不妥，取20～30min为宜。
铸膜液的pH值对药膜的溶解性具有一定影响在pH值为5.5～6.4变化范围内，溶解时间增加大约10min，此值尚可接受。因此，在pH范围内含药量基本不影响药膜的溶解性，但在含药量过高>10%时，铸液中部分壳聚糖与药物絮凝产生的沉淀不易打碎，影响膜面外观，因此，含药量取6%～8%为宜。根据上述实际试验的结果，进一步试验。
, 百拇医药
2.2.3 正交试验
2.2.3.1 因素及水平
选用正交表L9(34)进行试验，同时考察明胶用量比与薄膜含药量及pH值对生物粘贴力及溶解时间的影响(见表3)。
表3 冰硼药膜的因素水平表 因素
A(pH值)
B(冰硼散用量%)
C(Ge/cs)
1
5.5
6
, 百拇医药 1.6
2
6.0
7
1.8
3
6.5
8
2.0
注：Ge/cs:明胶用量(g)壳聚糖用量(g)
2.2.3.2 考察指标：膜的生物粘贴力与膜在0.1g*L-1溶菌酶生理盐水中完全溶解时间。
2.2.3.3 考察方法：对以上各指标采用综合评分法选择各因素最佳水平，结果见表4。
, 百拇医药
表4 正交试验结果表L9(34) 试验号
A
pH
B
(冰硼散用量)
C
(Ge/Cs)
粘贴力
g/cm2
评
分
时间
, 百拇医药
(min)
评
分
综
合
1
2
3
4
5
6
7
8
9
, 百拇医药
1.0
1.0
1.0
2.0
2.0
2.0
3.0
3.0
3.0
1.0
2.0
3.0
2.0
, http://www.100md.com
3.0
1.0
3.0
1.0
2.0
1.0
2.0
3.0
3.0
1.0
2.0
2.0
3.0
, 百拇医药
1.0
138
118
63
100
80
130
55
93
125
10
7
1
5
, 百拇医药
3
9
0
4
8
12
14
15
28
18
16
38
30
28
, http://www.100md.com
1
1
2
3
2
2
2
3
3
11
8
3
8
5
, http://www.100md.com
11
2
7
11
T1
T2
T3
22
24
20
29
27
10
27
, 百拇医药
21
18
K1
K2
K3
R
7.3
8.0
6.7
1.3
9.7
9.0
3.3
, 百拇医药 6.0
9.0
7.0
6.0
3.0
2.2.3.4 结 果
根据综合评分进行极差分析，各因素的主次顺序为B、C、A且最佳条件为A2、B2、C1。即pH值为6.0；冰硼散用量为7%，Ge/Cs为1.6。为验证上述结果的准确性，重复最佳条件A2、B2、C1实验，得出粘附力为125g/cm2，完全溶化时间为24min。
3 初步应用考察
, 百拇医药
以上述条件制备的药膜，初步在中医药研究院口腔科应用临床观察，冰硼口腔溃疡膜疗效良好，极为患者接受。目前正准备进行进一步临床验证。
：处死20g左右的小鼠，剥取腹部皮肤，去毛，置生理盐水中冷冻保存，使用有，取出室温解冻。取2cm×2cm的二块皮肤用胶粘剂贴于有机玻璃板上于拉力计上测定拉开药膜与粘膜粘贴所需的力，以g/cm2计。
参考文献
[1]孙伟著.膜剂及其在海洋药物开发中的应用中国海洋药物杂志,1998,17.47
[2]Sun Xiuzhen. International symposium on progress and prospect of marine biotechnology(ISPPMB，98),241
[3]Conger MA.生物粘合的基本原理.国外医学药学分册,1986,6：367
(收稿日期：2000-02-08), 百拇医药