聚维酮和聚乙二醇对吡罗昔康-β-环糊精包合的影响
作者：王齐放 修锐 赵哲 郭晶 苏德森
单位：赵哲 王齐放(沈阳药科大学基础部,沈阳 110015)；修锐 郭晶(沈阳药科大学校药学系1998级学生)；苏德森(沈阳药科大学药学系,沈阳 110015)
关键词：吡罗昔康；β-环糊精包合物；；PVP；PEG
沈阳药科大学学报000403 摘 要 研究了聚乙烯吡咯烷酮(PVPK-30)和聚乙二醇(PEG-4000)对吡罗昔康-β-环糊精包合作用的影响，用热力学的方法求出了包合物在高聚物存在下的热力学函数.结果表明，吡罗昔康-β-环糊精包合物在PVP和PEG的存在下包合反应表观稳定常数(KC)增大，包合反应的自由焓(ΔG)减小.高聚物的最佳浓度为3～5 g /L.
分类号 R913
, 百拇医药
The Influence of PVP and PEG on Piroxicam β-Cyclodextyin Inclusion Action
Wang Qifang, Xiu Rui, Zhao Zhe, Guo Jing, Su Desen
(Department of Basic Courses，Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
Abstract The paper studied the influence of polyvinyl pyrrolidone(PVPK-30) and polyethylene glycol (PEG-4000)on β-cyclodextrin(β-CD)inclusion action, and by the method of thermodynamics, the thermodynamic function of the inclusion compound was obtained in the presence of PVP or PEG existing. It showed, with both PVPK-30 and PEG-4000, the apparent stability constant (KC) of the inclusion compound increased, the Gibbs function (ΔG) of the inclusion action decreased, and the best amount of the polymer was 3～5g/L.
, http://www.100md.com
Key words piroxicam;β-cyclodextyin inclusion; PVP;PEG
吡罗昔康为临床上广泛应用的消炎解热镇痛类药物，其特点是疗效确切，毒副作用小，但由于溶解度低、吸收差，从而影响生物利用率.β-环糊精(β-CD)能与多种难溶性药物进行包合作用，经包合后客体分子的许多理化性质都发生了变化，如能提高溶解度，增加稳定性等.目前，吡罗昔康β-CD包合物已在日本、欧洲上市〔1〕.但是制剂中的某些添加物会对包合作用产生不同的影响，据文献报道〔2〕低浓度乙醇或丙烯乙二醇可降低β-CD包合作用，非离子表面活性剂阻碍包合反应，羟丙基甲基纤维素能增强包合作用等.本实验证明高聚物PVPK-30与PEG-4000能促进难溶性药物与β-CD的包合作用.从而为吡罗昔康β-CD包合制剂选择适宜、适量的辅料提供了依据.
1 仪器与试药
, http://www.100md.com
WFZ800-D2型紫外分光光度仪(北京第二光学仪器厂)；501型超级恒温器(上海实验仪器厂)；791型磁力加热搅拌器(南汇电讯器材厂)；UV-265分光光度计(日本岛津)；吡罗昔康(南通制药厂)；PVPK-30和PEG-4000(进口分装，广东南方化学公司)；其他试剂均为分析纯.
2 实验方法
2.1 标准曲线的绘制
将吡罗昔康、β-CD、PVPK-30、PEG-4000样品在300～400 nm范围内进行扫描，吡罗昔康在352 nm处有最大吸收，其他样品在此区域均无吸收.因此，选定检测波长为352 nm.
精密称取吡罗昔康9.2 mg，用少量乙醇溶解后加水稀释至100 mL.分别取3.5，4.5，5.5，6.5，7.5，8.5 mL加水稀释至50 mL,于352 nm处测定吸收度，结果见表1.
, http://www.100md.com
Tab.1 The standard curve of A-C data(n=3) C/mg.L-1
0.644
0.828
1.012
1.196
1.380
1.530
A
0.244
0.326
0.399
, http://www.100md.com
0.471
0.544
0.616
将A～C数据线性回归得方程为：A=0.412 7C-0.019 43，r=0.999 8.
2.2 加入高聚物后包合物溶解类型的测定
按主客分子为1∶1摩尔比精密称取一定量的吡罗昔康与β-CD，将吡罗昔康置于研钵中加入少量乙醇溶解后，再加入β-CD研磨10 min，移至100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度，超声振荡30 min达平衡，经微孔滤膜过滤后取出一定量的溶液配成不同浓度的样品，分别加入PVPK-30与PEG-4000，测定各样品的吸收度，按上述方程求出浓度，结果见图1.
由图1可见加入高聚物后，包合物的溶解曲线仍属直线型，即高聚物的加入不影响曲线类型.
, http://www.100md.com
2.3 高聚物最佳用量的选择
Fig.1 The solution curve after adding polymer
2.3.1 粘度的测定
在β-CD溶液中加入不同浓度的高聚物PVPK-30与PEG-4000，恒温25°振荡30 min，达平衡后用乌氏粘度计测定粘度以蒸馏水为空白(见图2).
Fig.2 The effect of polymer on relative viscosity
由图2可以看出，高聚物浓度低于6 g/L时对溶液的粘度影响不大.
, 百拇医药
2.3.2 高聚物对药物溶解度的影响
将不同浓度的PVPK-30与PEG-4000分别加到吡罗昔康β-CD包合物中，恒温振荡达平衡后，经微孔滤膜过滤后测定吸收度，用回归曲线求出药物浓度，结果见图3.
Fig.3 The effect of the polymer on dissolution inclusion compound
由“2.3.1”和“2.3.2”2项实验表明对吡罗昔康β-CD包合物来说，高聚物的最佳用量为3～5 g/L.
2.4 高聚物对包合物增溶作用的考察
2.4.1 回收率实验
, 百拇医药
按表2数据分别取不同种类的β-CD、PVPK-30、PEG-4000，加入定量的药物于室温下振荡30 min，微孔滤膜过滤后，以对应的高聚物为空白，测定吸收度，求出药物的含量，结果如表2.
Tab.2 The recovery of piroxicam in the polymer Polymer(mg.L-1)
Piroxicam(mg)
Average recovery(%)
Added
Determined
β-CD
, 百拇医药
(165.3)
30.5
30.7
β-CD
(198.0)
30.5
30.5
30.5
β-CD
(230.5)
30.2
30.3
PVP
, 百拇医药
(388.3)
30.1
30.0
PVP
(322.5)
30.4
30.2
30.2
PVP
(405.2)
30.2
30.3
PEG
, 百拇医药
(350.2)
30.3
30.4
PEG
(380.4)
30.1
29.8
30.2
PEG
(411.4)
30.6
30.3
2.4.2 高聚物对包合物的增溶效果
, 百拇医药
在包合物溶液中分别加入5 g/L的PVPK-30与PEG-4000，于19、25、 30、37℃的恒温条件下振荡30 min，用微孔滤膜过滤后取1.0 mL移至10 mL容量瓶中加水定容至刻度，以同浓度的β-CD、PVPK-30、PEG溶液为空白，测定吸收度，按回归方程求出浓度，结果见表3.
2.5 高聚物对包合作用机制的热力学研究
在包合物中分别加入不同浓度(2.0～5.0 g/L)的PVPK-30与PEG-4000，先将加PVPK-30样品于19、25、37℃的恒温条件下振荡30 min达平衡，经微孔滤膜过滤后，取滤液1.0 mL至10 mL量瓶中加水稀释至刻度，于352 nm处测定吸收度，按回归方程求出浓度，以高聚物浓度为纵坐标，包合物浓度为横坐标，得不同浓度下加入PVPK-30的线性方程 .根据下述方程并参考文献〔4〕，按KC=斜率/截距(1-斜率)计算表观稳定常数.用上述同样的实验方法再求出PEG-4000的线性方程及表观稳定常数.结果见表4.
, http://www.100md.com
19℃ Y=0.019 36 X+1.133×10-5，(r=0.996 5)；
25℃ Y=0.021 05 X+1.285×10-5，(r=0.983 3)；
37℃ Y=0.022 93 X+1.630×10-5，(r=0.998 8).Tab.3 The solubilizer effect of the polymer on the inclusion compound at different temperatures t/℃
C×10-3/moL.L-1
Dissolution multiple C2/C1
, http://www.100md.com
in water
in PVP
in PEG
Adding PVP
Adding PEG
19
7.31
22.29
16.32
3.05
2.23
25
13.44
, http://www.100md.com
33.06
26.20
2.46
1.95
30
14.05
29.64
26.13
2.11
1.86
37
14.97
29.61
, 百拇医药
27.14
1.98
1.81
Tab.4 The effect of the PVP and PEG on thermodynamic function value t/℃
Apparent stability constant(KC)
Gibbs function(ΔG°)/KJ.mol-1
Inclusion compound
Added PVP
Added PEG
, 百拇医药
Inclusion compound
Added PVP
Added PEG
19
1 182
1 933
1 742
-17.17
-18.36
-18.11
25
1 123
, 百拇医药
2 106
1 673
-17.40
-18.95
-18.01
37
889
2 381
1 489
-17.50
-19.92
-18.74
由表4可以看出，在包合物中加入高聚物后，使包合作用的表观稳定常数增大，包合收率增加，同时包合作用的自由焓下降，证明高聚物的存在使包合作用的自发趋势增大，包合反应更易进行.
, http://www.100md.com
3 结果与讨论
在难溶性药物与β-CD形成包合物的过程中，研究各种添加剂对包合的影响很重要.作者证明PVPK-30与PEG-4000能明显促进吡罗昔康与β-CD的包合作用，使主药的溶解度有所增大.对于吡罗昔康β-CD包合物来说，PVPK-30与PEG-4000的最佳用量为3～5 g/L,用量少效果不明显，用量过多会阻碍药物的溶出.
从化学热力学方面考察，加入水溶性高聚物可使包合作用趋势变大，整体能量降低，体系处于更稳定的状态，其中可能有化学稳定的三分子包合体系的形成.本实验提示在制备难溶性药物的β-环糊精包合物时，不能忽视水溶性高聚物对其的影响.
参考文献
1，黎洪珊，王培玉.β-环糊精衍生物的研究进展及在药学上的应用. 中国药学杂志，1994，4(34)：220～223
, http://www.100md.com
2，Loftsson T, Friorisksdottir H, Thorisdottir S,et al. The effect of hydroxypropyl methylcellulose on the release of dexamethasone from aqueous 2-hydorxypropyl β-cyclodextrin formulations. Int J Pharm,1994,104:181～183
3，Higuchi T,Connors KA.Phase-Solubitity techniques.Adv Anal Instr,1965,4:117～118
4，Atsuya Yoshide, Masanobu Yamamoto, Takahiro Itoh, et al. Utility of 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin in an intramuscular injectable preparation of nimodipine. Chem Pharm Bull, 1990,38(1):176～179
收稿日期:1999-12-09, http://www.100md.com
单位：赵哲 王齐放(沈阳药科大学基础部,沈阳 110015)；修锐 郭晶(沈阳药科大学校药学系1998级学生)；苏德森(沈阳药科大学药学系,沈阳 110015)
关键词：吡罗昔康；β-环糊精包合物；；PVP；PEG
沈阳药科大学学报000403 摘 要 研究了聚乙烯吡咯烷酮(PVPK-30)和聚乙二醇(PEG-4000)对吡罗昔康-β-环糊精包合作用的影响，用热力学的方法求出了包合物在高聚物存在下的热力学函数.结果表明，吡罗昔康-β-环糊精包合物在PVP和PEG的存在下包合反应表观稳定常数(KC)增大，包合反应的自由焓(ΔG)减小.高聚物的最佳浓度为3～5 g /L.
分类号 R913
, 百拇医药
The Influence of PVP and PEG on Piroxicam β-Cyclodextyin Inclusion Action
Wang Qifang, Xiu Rui, Zhao Zhe, Guo Jing, Su Desen
(Department of Basic Courses，Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015)
Abstract The paper studied the influence of polyvinyl pyrrolidone(PVPK-30) and polyethylene glycol (PEG-4000)on β-cyclodextrin(β-CD)inclusion action, and by the method of thermodynamics, the thermodynamic function of the inclusion compound was obtained in the presence of PVP or PEG existing. It showed, with both PVPK-30 and PEG-4000, the apparent stability constant (KC) of the inclusion compound increased, the Gibbs function (ΔG) of the inclusion action decreased, and the best amount of the polymer was 3～5g/L.
, http://www.100md.com
Key words piroxicam;β-cyclodextyin inclusion; PVP;PEG
吡罗昔康为临床上广泛应用的消炎解热镇痛类药物，其特点是疗效确切，毒副作用小，但由于溶解度低、吸收差，从而影响生物利用率.β-环糊精(β-CD)能与多种难溶性药物进行包合作用，经包合后客体分子的许多理化性质都发生了变化，如能提高溶解度，增加稳定性等.目前，吡罗昔康β-CD包合物已在日本、欧洲上市〔1〕.但是制剂中的某些添加物会对包合作用产生不同的影响，据文献报道〔2〕低浓度乙醇或丙烯乙二醇可降低β-CD包合作用，非离子表面活性剂阻碍包合反应，羟丙基甲基纤维素能增强包合作用等.本实验证明高聚物PVPK-30与PEG-4000能促进难溶性药物与β-CD的包合作用.从而为吡罗昔康β-CD包合制剂选择适宜、适量的辅料提供了依据.
1 仪器与试药
, http://www.100md.com
WFZ800-D2型紫外分光光度仪(北京第二光学仪器厂)；501型超级恒温器(上海实验仪器厂)；791型磁力加热搅拌器(南汇电讯器材厂)；UV-265分光光度计(日本岛津)；吡罗昔康(南通制药厂)；PVPK-30和PEG-4000(进口分装，广东南方化学公司)；其他试剂均为分析纯.
2 实验方法
2.1 标准曲线的绘制
将吡罗昔康、β-CD、PVPK-30、PEG-4000样品在300～400 nm范围内进行扫描，吡罗昔康在352 nm处有最大吸收，其他样品在此区域均无吸收.因此，选定检测波长为352 nm.
精密称取吡罗昔康9.2 mg，用少量乙醇溶解后加水稀释至100 mL.分别取3.5，4.5，5.5，6.5，7.5，8.5 mL加水稀释至50 mL,于352 nm处测定吸收度，结果见表1.
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Tab.1 The standard curve of A-C data(n=3) C/mg.L-1
0.644
0.828
1.012
1.196
1.380
1.530
A
0.244
0.326
0.399
, http://www.100md.com
0.471
0.544
0.616
将A～C数据线性回归得方程为：A=0.412 7C-0.019 43，r=0.999 8.
2.2 加入高聚物后包合物溶解类型的测定
按主客分子为1∶1摩尔比精密称取一定量的吡罗昔康与β-CD，将吡罗昔康置于研钵中加入少量乙醇溶解后，再加入β-CD研磨10 min，移至100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度，超声振荡30 min达平衡，经微孔滤膜过滤后取出一定量的溶液配成不同浓度的样品，分别加入PVPK-30与PEG-4000，测定各样品的吸收度，按上述方程求出浓度，结果见图1.
由图1可见加入高聚物后，包合物的溶解曲线仍属直线型，即高聚物的加入不影响曲线类型.
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2.3 高聚物最佳用量的选择
Fig.1 The solution curve after adding polymer
2.3.1 粘度的测定
在β-CD溶液中加入不同浓度的高聚物PVPK-30与PEG-4000，恒温25°振荡30 min，达平衡后用乌氏粘度计测定粘度以蒸馏水为空白(见图2).
Fig.2 The effect of polymer on relative viscosity
由图2可以看出，高聚物浓度低于6 g/L时对溶液的粘度影响不大.
, 百拇医药
2.3.2 高聚物对药物溶解度的影响
将不同浓度的PVPK-30与PEG-4000分别加到吡罗昔康β-CD包合物中，恒温振荡达平衡后，经微孔滤膜过滤后测定吸收度，用回归曲线求出药物浓度，结果见图3.
Fig.3 The effect of the polymer on dissolution inclusion compound
由“2.3.1”和“2.3.2”2项实验表明对吡罗昔康β-CD包合物来说，高聚物的最佳用量为3～5 g/L.
2.4 高聚物对包合物增溶作用的考察
2.4.1 回收率实验
, 百拇医药
按表2数据分别取不同种类的β-CD、PVPK-30、PEG-4000，加入定量的药物于室温下振荡30 min，微孔滤膜过滤后，以对应的高聚物为空白，测定吸收度，求出药物的含量，结果如表2.
Tab.2 The recovery of piroxicam in the polymer Polymer(mg.L-1)
Piroxicam(mg)
Average recovery(%)
Added
Determined
β-CD
, 百拇医药
(165.3)
30.5
30.7
β-CD
(198.0)
30.5
30.5
30.5
β-CD
(230.5)
30.2
30.3
PVP
, 百拇医药
(388.3)
30.1
30.0
PVP
(322.5)
30.4
30.2
30.2
PVP
(405.2)
30.2
30.3
PEG
, 百拇医药
(350.2)
30.3
30.4
PEG
(380.4)
30.1
29.8
30.2
PEG
(411.4)
30.6
30.3
2.4.2 高聚物对包合物的增溶效果
, 百拇医药
在包合物溶液中分别加入5 g/L的PVPK-30与PEG-4000，于19、25、 30、37℃的恒温条件下振荡30 min，用微孔滤膜过滤后取1.0 mL移至10 mL容量瓶中加水定容至刻度，以同浓度的β-CD、PVPK-30、PEG溶液为空白，测定吸收度，按回归方程求出浓度，结果见表3.
2.5 高聚物对包合作用机制的热力学研究
在包合物中分别加入不同浓度(2.0～5.0 g/L)的PVPK-30与PEG-4000，先将加PVPK-30样品于19、25、37℃的恒温条件下振荡30 min达平衡，经微孔滤膜过滤后，取滤液1.0 mL至10 mL量瓶中加水稀释至刻度，于352 nm处测定吸收度，按回归方程求出浓度，以高聚物浓度为纵坐标，包合物浓度为横坐标，得不同浓度下加入PVPK-30的线性方程 .根据下述方程并参考文献〔4〕，按KC=斜率/截距(1-斜率)计算表观稳定常数.用上述同样的实验方法再求出PEG-4000的线性方程及表观稳定常数.结果见表4.
, http://www.100md.com
19℃ Y=0.019 36 X+1.133×10-5，(r=0.996 5)；
25℃ Y=0.021 05 X+1.285×10-5，(r=0.983 3)；
37℃ Y=0.022 93 X+1.630×10-5，(r=0.998 8).Tab.3 The solubilizer effect of the polymer on the inclusion compound at different temperatures t/℃
C×10-3/moL.L-1
Dissolution multiple C2/C1
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in water
in PVP
in PEG
Adding PVP
Adding PEG
19
7.31
22.29
16.32
3.05
2.23
25
13.44
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33.06
26.20
2.46
1.95
30
14.05
29.64
26.13
2.11
1.86
37
14.97
29.61
, 百拇医药
27.14
1.98
1.81
Tab.4 The effect of the PVP and PEG on thermodynamic function value t/℃
Apparent stability constant(KC)
Gibbs function(ΔG°)/KJ.mol-1
Inclusion compound
Added PVP
Added PEG
, 百拇医药
Inclusion compound
Added PVP
Added PEG
19
1 182
1 933
1 742
-17.17
-18.36
-18.11
25
1 123
, 百拇医药
2 106
1 673
-17.40
-18.95
-18.01
37
889
2 381
1 489
-17.50
-19.92
-18.74
由表4可以看出，在包合物中加入高聚物后，使包合作用的表观稳定常数增大，包合收率增加，同时包合作用的自由焓下降，证明高聚物的存在使包合作用的自发趋势增大，包合反应更易进行.
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3 结果与讨论
在难溶性药物与β-CD形成包合物的过程中，研究各种添加剂对包合的影响很重要.作者证明PVPK-30与PEG-4000能明显促进吡罗昔康与β-CD的包合作用，使主药的溶解度有所增大.对于吡罗昔康β-CD包合物来说，PVPK-30与PEG-4000的最佳用量为3～5 g/L,用量少效果不明显，用量过多会阻碍药物的溶出.
从化学热力学方面考察，加入水溶性高聚物可使包合作用趋势变大，整体能量降低，体系处于更稳定的状态，其中可能有化学稳定的三分子包合体系的形成.本实验提示在制备难溶性药物的β-环糊精包合物时，不能忽视水溶性高聚物对其的影响.
参考文献
1，黎洪珊，王培玉.β-环糊精衍生物的研究进展及在药学上的应用. 中国药学杂志，1994，4(34)：220～223
, http://www.100md.com
2，Loftsson T, Friorisksdottir H, Thorisdottir S,et al. The effect of hydroxypropyl methylcellulose on the release of dexamethasone from aqueous 2-hydorxypropyl β-cyclodextrin formulations. Int J Pharm,1994,104:181～183
3，Higuchi T,Connors KA.Phase-Solubitity techniques.Adv Anal Instr,1965,4:117～118
4，Atsuya Yoshide, Masanobu Yamamoto, Takahiro Itoh, et al. Utility of 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin in an intramuscular injectable preparation of nimodipine. Chem Pharm Bull, 1990,38(1):176～179
收稿日期:1999-12-09, http://www.100md.com