聚乙二醇400溶解法制备丁香酚颗粒及其吸附率、体外溶出度与粉体学性质的研究

Study on the preparation of eugenol particles by polyethylene glycol 400 dissolution method and their adsorption rate， in vitro dissolution and power properties

摘要

目的 采用聚乙二醇400溶解法制备丁香酚颗粒，系统考察颗粒中丁香酚的吸附率、体外溶出度、稳定性和颗粒的粉体学性质。 方法 建立丁香酚的高效液相色谱含量测定方法，测定颗粒中丁香酚的吸附率，考察其稳定性及体外溶出度，同时检测颗粒的休止角、分散度和振实密度等关键粉体学指标。 结果 所制备的丁香酚颗粒中，丁香酚吸附率达（82.08%±0.94%），稳定性良好，体外溶出度显著高于丁香酚挥发油。颗粒的休止角为（43.52±0.75）°、分散度为（3.17±0.15），振实密度为（0.45±0.01） g·cm^-3。 结论 聚乙二醇400溶解法制备丁香酚颗粒的工艺可行，具有良好的应用潜力，为后续丁香酚制剂的优化与开发提供了重要参考，值得进一步深入研究。

Abstract

Objective To prepare eugenol particles using the polyethylene glycol 400 （PEG400） dissolution method， and systematically investigate the adsorption rate of eugenol in the particles， in vitro dissolution rate， stability， and the powder properties of the particles. Methods A high-performance liquid chromatography （HPLC） method for determining the content of eugenol was established to measure the adsorption rate of eugenol in the particles. The stability and in vitro dissolution rate of eugenol were evaluated， and key powder property indicators of the particles， such as angle of repose，dispersity， and tapped density， were determined. Results For the prepared eugenol particles， the adsorption rate of eugenol reached （82.08%±0.94%）， with good stability. The in vitro dissolution rate of eugenol in the particles was significantly higher than that of eugenol volatile oil. The angle of repose of the particles was （43.52±0.75）°， the dispersity was （3.17±0.15）， and the tapped density was （0.45±0.01） g·cm^-³. Conclusion The process of preparing eugenol particles by the PEG400 dissolution method is feasible and has good application potential. This study provides an important reference for the subsequent optimization and development of eugenol preparations， and is worthy of further in-depth research.

Graphical abstract

关键词

聚乙二醇400 / 丁香酚颗粒 / 溶解法 / 吸附率 / 体外溶出度 / 粉体学性质

Key words

polyethylene glycol 400 （PEG400） / eugenol particles / dissolution method / adsorption rate / in vitro dissolution rate / powder properties

中药挥发油是中药制剂的重要活性部分，可通过水蒸气蒸馏或其他提取技术获得，是具有挥发性的油状液体。从中药“五味”理论来看，含挥发油的中药多归为辛味药，具有芳香化湿、解表散寒、开窍醒神及行气止痛等功效，在治疗呼吸系统、心脑血管系统、神经系统疾病领域应用广泛，且其药理作用具有剂量小、起效快、生物活性强的特点^［1-2］。然而，中药挥发油成分复杂（含几十到几百种化学成分），且理化性质不稳定，易受温度、光照、氧气等因素影响发生氧化、分解或异构化，导致活性降低，从而限制了其在工业化中药制剂中的应用^［3-4］。

《中华人民共和国药典》（2020年版）一部收载的成方制剂和单味制剂中，含中药挥发油的固体制剂共180种^［5］，剂型涵盖颗粒剂、片剂、胶囊、丸剂等；通过分析挥发油的加入方式可知，150种制剂采用喷洒混匀法，其余30种采用环糊精包合法，表明喷洒混匀法仍是目前挥发油在固体制剂中的主要加入形式。但该方法以液体形式加入，存在操作不便、喷洒不均匀及挥发油易挥发损失等缺陷^［6］。因此，实现挥发油的固体粉末化、改善其稳定性，是当前中药制剂学领域关注的关键问题。

吸附技术是改善中药挥发油稳定性的常用技术，其借助吸附材料比表面积大、吸附能力强的特点，可实现挥发油高效吸附与固体化^［7-8］。糊精（dextrin，Dex）是中药固体制剂中常用的辅料，其分子结构含大量羟基，可与多种活性成分形成氢键作用^［9］，故广泛用作药物制剂的吸附剂和分散剂，相较于多孔二氧化硅、多孔淀粉、介孔碳等其他吸附材料，糊精具有生物安全性高、水溶性好、稳定性强、成本低的优势，但目前以糊精为吸附材料开展中药挥发油吸附研究的报道较少。

本研究在前期研究的基础上，以糊精为吸附材料，以丁香挥发油中主要指标性成分丁香酚（eugenol，Eug）为模型药物，开展丁香酚-糊精吸附颗粒的制备研究。经筛选首次选用聚乙二醇400（polyethylene glycol 400，PEG400）为溶解介质，制备得到PEG400-Eug-Dex吸附颗粒，通过考察其外观形态、粉体学特征、体外稳定性及体外溶出度，为糊精作为中药挥发油载体的应用提供实验支撑。

1 仪器与试药

1.1 仪器

Waters-Arc型高效液相色谱仪（美国沃特世公司）；ML304T/02型电子天平（瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司）；KQ220DV型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；TG16-WS型高速台式离心机（长沙维尔康湘鹰离心机有限公司）；Milli-Q型纯水仪（美国Millipore公司）；BT-1000型粉体综合特性测试仪（丹东百特仪器有限公司）；RC-8型溶出仪（天津国铭医药设备有限公司）。

1.2 试药

丁香酚（批号I2202375，上海阿拉丁生物科技有限公司）；聚乙二醇400（批号20210827，上海凌峰化学试剂有限公司）；糊精（批号220121，安徽山河药用辅料股份有限公司）；盐酸（批号10011018，国药集团化学试剂有限公司）。

2 方法与结果

2.1 丁香酚含量测定方法的建立

2.1.1 对照品溶液的制备

取丁香酚对照品约7.5 mg，精密称定，置于25 mL棕色量瓶中，加入适量甲醇超声分散3 min（功率100 W，频率40 kHz）使完全溶解，待冷却至室温后用甲醇定容至刻度，摇匀，即得质量浓度为300.4 μg·mL^-1的丁香酚对照品溶液。

2.1.2 供试品溶液的制备

取丁香酚固化颗粒约0.2 g，精密称定，置于10 mL棕色量瓶中，加入适量甲醇超声溶解3 min（功率100 W，频率40 kHz），放冷后用甲醇定容至刻度线，摇匀；精密量取上述溶液1 mL，置于25 mL棕色量瓶中，加甲醇定容至刻度，超声分散3 min（功率100 W，频率40 kHz），取上清液，以13 000 r·min^-1离心10 min，取续滤液，作为丁香酚供试品溶液。

2.1.3 色谱条件

色谱柱选用Alltima C₁₈色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相为水-甲醇（体积比为35∶65）；流速为1.0 mL·min^-1；柱温为30 ℃；进样量为10 μL；检测波长为280 nm；对照品与供试品溶液的色谱图见图1，由图1可见丁香酚峰形对称，分离度良好，无杂质峰干扰。

2.1.4 线性关系考察

精密量取2.1.1项下制备的丁香酚对照品溶液适量，用甲醇逐级稀释，制备成质量浓度分别为300.40、150.20、75.10、37.55、18.78、9.39、4.69 μg·mL^-1的系列对照品溶液，按照2.1.3项下色谱条件进样测定，以丁香酚质量浓度为横坐标（x），对应的峰面积为纵坐标（y）进行线性回归分析，得回归方程为y=10 300x+1 124.2，相关系数R²=1.000 0。结果表明，丁香酚质量浓度在4.69~300.40 μg·mL^-1范围内与峰面积呈良好的线性关系。

2.1.5 精密度实验

取2.1.4项下质量浓度为 75.10 μg·mL^-1的对照品溶液，按照2.1.3项下色谱条件连续进样6次，测定峰面积。结果显示，丁香酚峰面积的相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）为0.47%，表明仪器的精密度良好。

2.1.6 重复性实验

取同一批丁香酚固化颗粒，按照2.1.2项下方法平行制备6份供试品溶液，按照2.1.3项下色谱条件测定含量。结果显示，丁香酚含量的RSD为0.83%，表明该含量测定方法的重复性良好。

2.1.7 稳定性实验

取同一份供试品溶液，分别于室温下放置0、2、4、6、8、10、12、24 h，按照2.1.3项下色谱条件测定含量。结果显示，不同时间点丁香酚含量的RSD为0.71%，表明供试品溶液在室温条件下24 h内稳定性良好。

2.1.8 加样回收率实验

取已知丁香酚含量的同一批次固化颗粒约0.1 g，精密称定，平行制备6份样品，分别精密加入相当于样品中丁香酚含量100%的对照品，按照2.1.2项下方法制备供试品溶液，按照2.1.3项下色谱条件测定含量并计算加样回收率。结果显示，丁香酚的平均加样回收率为97.92%，RSD为0.81%。

2.2 丁香酚吸附颗粒的制备

2.2.1 喷洒法制备丁香酚吸附颗粒

取适量润湿剂与糊精混合均匀，制备成“手握成团、触之即散”的软材。将软材置于40目筛网挤出制粒，制粒后烘干，得到空白糊精颗粒。精密称取烘干后的空白糊精颗粒9 g，采用喷洒法向其表面均匀喷洒丁香酚乙醇溶液，边喷洒边搅拌至混合均匀，密封放置24 h以确保吸附充分，平行制备3份样品，即得喷洒法丁香酚吸附颗粒。

2.2.2 溶解法制备PEG400-Eug-Dex吸附颗粒

取丁香酚约1 g，精密称定，加入1 g PEG400，充分搅拌使丁香酚分散并完全溶解；再加入糊精9 g，持续搅拌至混合均匀，形成均一物料。将物料置于40目筛网挤出制粒，平行制备3份样品，即得溶解法制备的PEG400-Eug-Dex吸附颗粒。

2.3 丁香酚吸附颗粒形态的表征

取铝制短棒，将一小块双面胶带固定于短棒表面，分别称取空白糊精颗粒、喷洒法丁香酚吸附颗粒、PEG400-Eug-Dex吸附颗粒各5 mg，逐一撒在对应短棒的双面胶带表面，轻轻振荡使颗粒均匀分散。采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）对3种颗粒进行形态观察，设定加速电压为20 kV，分析并比较3种颗粒的外观形状和表面微观特征。见图2。

不同视野下观察结果显示，空白糊精颗粒呈类椭圆形且多不规则，表面粗糙；喷洒法丁香酚颗粒相较于空白颗粒无显著变化；PEG400-Eug-Dex吸附颗粒形态更圆润，表面平滑。其机制可能为：喷洒法以乙醇为溶剂配制丁香酚溶液并喷洒于空白颗粒表面时，由于乙醇快速挥发，丁香酚难以渗入颗粒内部，主要吸附于颗粒表面及缝隙处，因此颗粒仍呈粗糙状态；而PEG400可与丁香酚充分结合并溶解，将丁香酚均匀分散于颗粒内部，同时部分PEG400附着于颗粒表面，使颗粒呈现出更圆润光滑的特征。

2.4 丁香酚吸附颗粒吸附率的考察

分别取喷洒法丁香酚吸附颗粒与PEG400-Eug-Dex吸附颗粒适量，精密称定，分别按照2.1.2项下方法制备供试品溶液，按照2.1.3项下色谱条件进样测定丁香酚峰面积，计算单位质量颗粒中丁香酚的含量。平行制备3份样品，计算丁香酚吸附率。吸附率=（颗粒中丁香酚实际含量/丁香酚理论投入量）×100%。

结果显示，PEG400-Eug-Dex吸附颗粒中的丁香酚吸附率为（82.08%±0.94%），显著高于喷洒法丁香酚颗粒的（41.08%±0.77%）。其差异机制可能为，喷洒法通过乙醇溶解丁香酚后喷洒于糊精颗粒表面，丁香酚易随乙醇挥发而损失，导致吸附率较低；而PEG400溶解丁香酚后与糊精混合制成颗粒，可使丁香酚稳定保留于颗粒内部及表面，从而显著提升吸附率。

2.5 PEG400-Eug-Dex吸附颗粒稳定性的考察

分别取丁香酚挥发油以及PEG400-Eug-Dex吸附颗粒适量，均设置3组平行样本，分别于常温避光与常温不避光条件下储存。分别于储存0、1、6个月时取样，按照2.1.2项下方法制备供试品溶液，按照2.1.3项下色谱条件进样测定丁香酚含量，计算含量保留率及RSD，评估其稳定性。见表1。

稳定性考察结果显示，丁香酚挥发油中丁香酚与PEG400-Eug-Dex吸附颗粒中丁香酚的含量保留率比较，差异无统计学意义。推测其原因可能为，PEG400-Eug-Dex吸附颗粒对丁香酚的负载主要为物理吸附作用，未形成特异性分子间相互作用，因此未能显著改善丁香酚的化学稳定性。

2.6 PEG400-Eug-Dex吸附颗粒粉体性质的考察

2.6.1 颗粒休止角的测定

取PEG400-Eug-Dex吸附颗粒，加入粉体综合特性测试仪的筛网中，使其经出料口自然洒落在样品台上，形成对称圆锥体；当样品铺满样品台且开始掉落时，停止加样。测量锥体高度（H）与底面直径（R），按公式（1）计算休止角（θ），平行测定3份。结果结果，PEG400-Eug-Dex吸附颗粒的休止角为43.52°±0.75°。

\theta =\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{n}\left(H/R\right)（1）

2.6.2 颗粒分散度的测定

精密称取PEG400-Eug-Dex吸附颗粒10 g，通过漏斗将其加入到综合特性测试仪的分散度入料口，瞬间开启卸料阀，使样品经分散桶自由落下，称定接料盘中样品的质量（m），按公式（2）计算分散度（Ds），平行测定3次。结果显示，PEG400-Eug-Dex吸附颗粒的分散度为（3.17%±0.15%）。

Ds=[\left(\mathrm{10}-m\right)/\mathrm{10}]\times \mathrm{100}\mathrm{\%}（2）

2.6.3 颗粒振实密度的测定

取适量PEG400-Eug-Dex吸附颗粒，缓慢加入振实密度测定组件中，抹平后称定质量（G₁）；将组件置于仪器中振动至粉体表面不再下降，取出后用刮板刮平组件口，称定质量（G），按公式（3）计算颗粒的振实密度（ρ），平行测定3次。结果显示，PEG400-Eug-Dex吸附颗粒的振实密度为（0.45±0.01） g·cm^-3。文献报道，制剂生产中振实密度为0.646~0.816 g·cm^-3时更利于成型^［10］。通常振实密度越大、休止角越小，颗粒流动性越好。本研究采用手搓制粒，机械挤压力较小，若后续改用制粒机（机械挤压力大），颗粒流动性和振实密度或可改善。

\rho =(G-G_{\mathrm{1}})/\mathrm{100}（3）

2.7 PEG400-Eug-Dex吸附颗粒体外溶出度的考察

选择pH 1.2盐酸溶液为溶出介质（模拟胃酸环境），考察丁香酚在胃部的溶解与释放行为。取30 mg丁香酚挥发油及等效量的PEG400-Eug-Dex吸附颗粒，分别置于溶出仪中，加入500 mL pH 1.2盐酸溶液，采用桨法（转速为90 r·min^-1，温度为37 ℃）^［11］。分别于5、10、15、30、60、120、180 min取样2 mL，同时补充等量等温度的盐酸溶液，试样经0.45 μm滤膜过滤，取续滤液，按照2.1.3项下色谱条件进样分析，测得丁香酚含量，按公式（4）计算累计溶出率（其中V₁为溶出介质的总体积，V₂为取样后补充体积数）。见图4。由图4可见，PEG400-Eug-Dex吸附颗粒中丁香酚的累计溶出率显著高于丁香酚挥发油。

\mathrm{累计}{X}_n=X_n+\left(X_{\mathrm{1}}+X_{\mathrm{2}}+X_{\mathrm{3}}+X_{n-\mathrm{1}}\right)V_{\mathrm{2}}/V_{\mathrm{1}}（4）

3 讨论

中药挥发油成分复杂且具有多种药理活性，但因挥发性强、水溶性差，不利于固体制剂成型^［3］。聚乙二醇（多元醇的聚合物）因无毒、水溶性良好、生物相容性佳，故常作为药用辅料改善挥发油的溶解性，增加药物分散度；其按相对分子质量可以分为PEG200、PEG400、PEG600、PEG4000、PEG6000等，其中PEG400多用作溶剂、增塑剂等^［12-14］。

本研究采用PEG400溶解法制备丁香酚颗粒，其机制可能为：PEG400含有大量羟基，可作为分散剂溶解丁香酚，且羟基能与丁香酚的酚羟基结合形成氢键^［15］，通过该作用使丁香酚稳定溶解（1g PEG400可溶解等量或更多丁香酚）；后续与糊精混合制粒，使丁香酚均匀分散于颗粒中，从而获得较高吸附率，且常温储存稳定性良好，体外溶出度优于丁香酚挥发油，显示了应用潜力。

需要注意的是，丁香酚为液体挥发油，手搓制粒过程中无法干燥，且挤压力度较小，导致颗粒的休止角与振实密度等粉体性质欠佳。后续若采用制粒机（机械挤压力大），或可以改善颗粒的流动性和振实密度。此外，聚乙二醇种类丰富，未来可进一步研究不同相对分子质量聚乙二醇溶解中药挥发油制备颗粒的特性，推测高相对分子质量的聚乙二醇熔融后负载挥发油可以获得更优的稳定性和粉体学性质。

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基金资助

江苏省中医药科技发展计划项目(MS2021028)