作者:曹双全
β-CD(β-环糊精)是一种新型辅料,近年在医药、食品、化妆品、农业及其它工业中得到广泛应用。β-CD包合物能提高药物稳定性,增加难溶性药物的溶解度和生物利用度,减少药物副作用等。已被日本、美国等政府批准使用,我国自20世纪80年代以来,对β-CD在医药制剂中的应用做了大量研究,β-CD包合技术的应用推动了药物新......
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β-CD(β-环糊精)是新型辅料,近年在医药、食品、化妆品、农业及其它工业中得到广泛应用。β-CD包合物能提高药物稳定性,增加难溶性药物的溶解度和生物利用度,减少药物副作用等。已被日本、美国等政府批准使用,我国自20世纪80年代以来,对β-CD在医药制剂中的应用做了大量研究,β-CD包合技术的应用推动了药物新制剂、新剂型的创新与发展。本文结合制剂工作实践体会,就β-CD及药物-β-CD包合物的相关知识、包合物的制备技术和影响包合工艺的因素进行综述。
1 β-CD的结构
淀粉经水解可得到多葡萄糖分子以α-1,4糖苷键相连的链状化合物,为直链糊精(通称糊精)。淀粉经葡萄糖转移酶作用,产生的糊精两端的葡萄糖分子以α-1,4糖苷键相连,形成立体的闭合的中空筒状结构,成为环糊精(CD)。由于立体阻碍作用,CD分子多由6~12个葡萄糖残基环合而成,常见的CD为α-CD,β-CD,γ-CD三种类型,国内应用的仅为β-CD。β-CD空间构型为上宽下窄中空的环筒状,分子中的伯羟基(6-OH)位于环筒窄边处,仲羟基(2-、3-OH)位于宽边处。环筒外部分布的些羟基为亲水性,内部则是一个具有一定尺寸的手性疏水亲油性空腔。由于这种特殊结构,β-CD作为主体,能将大小和形状适合的疏水性药物分子或官能团作为客体分子嵌入其筒状空腔中而形成一种单分子包合物,所以也称其为“分子微囊”或“超微囊”。
2 β-CD的性质
β-CD具有稳定的晶体结构。熔点介于240~250℃,β-CD有7个葡萄糖残基单位,筒状空腔内径0.6~0.65nm,较利于包合,且25℃时水溶解度低,仅为1.85%(w/v)。β-CD为白色结晶性粉末,对强酸较不稳定,对碱、热和机械作用都相当稳定。
3 β-CD包合原理
由于β-CD独特的环状中空超微结构类似微囊,故又称其为β-CD分子微囊,对药物呈现单分子水平包合。处于包合物外层的β-CD称为主分子,被包合在主分子之内的小分子药物为客分子。由于β-CD是由7个葡萄糖残基以2-1,4-糖苷键连接为环形筒状结构,其羟基分布在筒的两端并在外部,糖苷键氧原子位于筒的中部并在筒内,β-CD的两端和外部,为亲水性,而筒的内部为疏水性,主、客体分子间以范德华力将药物嵌入β-CD环状空腔中,形成超微囊状包合物。
4 β-CD包合物的性质
β-CD主体分子的环形筒状空腔内径与被包合的药物客体分子尺寸大小相当时,可形成稳定的包合物。主、客体分子之间不发生化学反应,不存在化学键的作用。包合物的形成主要取决于主体分子与客体分子两者的立体结构和两者的极性,包合作用主要是一种物理过程。包合物的稳定性依赖于主、客体分子间的范德华力强弱,客体分子全部或部分嵌入β-CD分子空腔内,且不影响β-CD的分子骨架。包合物在水中溶解时,整个包合物被水分子包围并溶剂化,此时包合物的形式仍然十分稳定。利用β-CD包合物的性质,可以增加难溶性药物的溶解度和溶解速率,提高生物利用度,增加药物的稳定性,降低药物的毒副作用及不良刺激,改善剂型等。