石芎挥发油亚微乳的制备工艺和稳定性研究

刘玉红， 刘倩伶， 黄志芳， 刘云华， 易进海

(四川省中医药科学院，四川成都610041)

石菖蒲为天南星科植物石菖蒲Acorus tatarinowii Schott．的干燥根茎，川芎为伞形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort．的干燥根茎。石菖蒲芳香走窜、开窍醒神，广泛用于神昏闭证的治疗［1］，临床疗效确切;川芎活血行气，祛风止痛［2］。二者常相须为用，有协同增效作用，其主要化学成分为α-细辛醚、藁本内酯、榄香烯、甲基丁香酚等脂溶性挥发成分［3］，均能透过血脑屏障发挥醒脑开窍作用，对缺血性脑损伤疗效确切［4-8］。对脑缺血患者来说，研制一种稳定性好，高效、速效的制剂十分必要。根据石菖蒲、川芎挥发油亲脂性强，亲水性差，口服生物利用率低的理化性质及作用特点，本研究将其研制成挥发油亚微乳的鼻腔喷雾剂，以改善药物吸收和分布特征，提高用药顺应性和生物有效性，降低毒副作用及不良反应。本实验分别采用正交试验、单因素试验对处方和制备工艺进行优化研究，并对其稳定性进行了考察。

1 仪器与试药

NS1001L2k型高压均质机 (意大利 Niro-Soavis．P．A．公司)，IKA高剪切分散乳化机(最高转速30 000 r/min，广州仪科实验室技术有限公司)，Zetasizer Nano Zen3600粒度仪 (英国马尔文公司)，恒温水浴锅 (北京医用仪器设备厂)、DNP-9052型电热恒温培养箱 (北京医用设备厂)。

石菖蒲挥发油和川芎挥发油分别由本实验室采用水蒸气蒸馏和超临界二氧化碳提取;注射用蛋黄卵磷脂E-80(德国Lipoid公司)，注射用油酸 (德国Lipoid公司)，泊洛沙姆188(F-68，德国BASF公司)，甘油 (成都科龙化工试剂厂，分析纯)，注射用油 (铁岭北亚药用油有限公司)，其他所用试剂均为分析纯。

2 方法与结果

2.1 石芎亚微乳处方及制备方法的初步确定 参照脂肪乳注射液的处方［9］，初步确定本品处方为石芎挥发油100 g/L、大豆油0～100 g/L、磷脂12～18 g/L、泊洛沙姆188为0～12 g/L、油酸5 g/L，甘油22 g/L。

通过预实验确定本品制备工艺为:将磷脂、甘油、泊洛沙姆188(F-68)，加适量水，高速剪切分散均匀;石芎挥发油、大豆油、油酸、混合均匀;油相、水相分别水浴加热至70℃，以5 mL/min的流量往水相中滴加油相，边滴加边搅拌，转速20 000 r/min滴加完毕后继续搅拌5 min，加水至100 mL，调节pH值至9，以85 MPa的压力高压乳匀7次，测定 pH值，流通蒸汽灭菌1 h，即得。

2.2 石芎亚微乳的质量评价指标及稳定性考察

2.2.1 外观性状［10］分为四等:一等为微黄白色乳剂，无油滴，静止时不分层，摇动时不挂壁;二等为微黄白色乳剂，无油滴，静止时不分层，摇动时液体从内壁快速滑落;三等为淡黄色乳剂，静止时略有分层，表面没有或略有少量油滴，摇动时液体滑落较慢，有挂壁;四等为淡黄色乳剂，静止时表面有明显油滴，有分层，甚或有油水分层。给各等级乳剂打分，分值为M，一等乳M=0，二等乳M=10，三等乳M=20，四等乳M=30。权重系数为1。

2.2.2 粒径 取灭菌后的乳剂50μL至10 mL量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，用动态光散射法，测定其平均粒径和粒径分散系数PDI。粒径分布均匀，平均粒径100～300 nm，PDI 0.20以下为0分;粒径分布较均匀，平均粒径100～500 nm，有5%以下1～5μm的大粒子，PDI 0.20～0.30得分10;粒径分布呈多重峰，PDI大于0.30得20分。分值越低，表明乳剂质量越好。权重系数为1。

2.2.3 离心稳定性［11］取灭菌后的乳剂，置10 mL离心试管中，以4 000 r/min转速离心15 min，精密量取离心后样品50μL，置10 mL量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度;离心前样品稀释相同倍数后分别于500 nm处测定吸光度 (离心前样品为A0，离心后样品为A)。计算稳定性常数K e=│A0—A│/A0，K e值越小，表明乳剂越稳定。权重系数为100。

2.3 石芎亚微乳的处方优化

2.3.1 pH值对乳剂成型的影响 本试验采用高剪切分散乳化法制备初乳。经过预实验发现，本品初乳pH值对产品能否成型起到决定性作用，故考察了初乳调节pH值方式和pH值对稳定性的影响。结果见表1。

由表1结果可知，调节pH值对本品的成型至关重要，初乳制备完成后，立即用2%NaOH溶液调pH9左右，高压均质后pH值下降至8左右，能保持乳剂的稳定性。

2.3.2 处方优化 根据初步筛选的处方，采用正交试验，以外观得分M、粒径得分N、离心稳定性常数K e为评价指标，采用综合评分方法进行评价，综合评价指标L=M+N+K e×100，对大豆油、乳化剂磷脂、助乳化剂泊洛沙姆188的用量进行筛选。结果见表2～4。

用方差分析法和直观分析法对数据进行分析可知，各因素对乳剂成型的影响为:C(泊洛沙姆188用量)＞A(大豆油用量) ＞B(磷脂用量)，泊洛沙姆188的用量对乳剂的成型有极显著影响，以12 g/L为最佳;A因素有显著影响，以50 g/L为最佳;B因素无显著影响，根据极差结果，磷脂用量选用12 g/L即可。

表1 初乳pH值及调节方式对成品的影响Tab．1 Effect of primary emulsion's pH and accommodation way with the end product

表2 因素水平Tab．2 Factors and levels

表3 正交试验设计及结果Tab．3 Orthogonal experiments design and the results of the experiments

表4 正交试验方差分析Tab．4 Results of orthogonal experiments and analysis of variance

2.4 石芎亚微乳的制备工艺优化

2.4.1 影响初乳成型的各种因素的筛选 本品初乳采用高剪切分散法制备，影响初乳成型的主要因素有剪切的温度、剪切的转数和剪切时间。本研究采用单因素试验进行考察。

2.4.1.1 剪切温度的考察 在室温 (25℃)、70℃、80℃条件下，以20 000 r/min的旋转频率搅拌10 min，考察初乳的外观形态。结果室温条件下，油水相分离;70℃、80℃条件下制得初乳外观为微黄白色均匀，表面无浮油，可行。较高温度可降低油水相的黏度，使二者更好的融合，有利于初乳的成型。考虑到本品主药为挥发油类成分，含有较多的烯、醚等不饱和成分，易氧化变质和挥发的原因，采用稍低的温度更为恰当，故选择70℃为剪切温度。

2.4.1.2 剪切旋转频率的考察 在70℃条件下，分别以16 000、20 000、22 000 r/min的旋转频率搅拌10 min，考察初乳的外观形态。结果16 000 r/min搅拌的初乳外观为微黄白色乳剂，表面有少量浮油，另两个样品外观均为微黄白色乳剂，表面无浮油，故搅拌旋转频率以20 000 r/min即可。

2.4.1.3 剪切时间的考察 在70℃条件下，滴加完油相后，以20 000 r/min分别继续剪切5、10、15 min，观察初乳的外观形态，结果3种初乳外观均为微黄白色均匀乳剂，表面没有或有极少浮油，故剪切5 min即可。

2.4.2 均质压力和次数的确定 均质压力一般为50～100 MPa，经过多次实验确定均质压力为80 MPa。又对均质次数进行了考察，每均质1次取样，进行7次均质。结果见图1。可见随着均质次数的增加，粒径减小，粒径分布更加均匀，离心稳定性增加，均质5次后粒径和粒径分布变化趋于稳定，故均质6次即可。

图1 均质次数对粒径分布的影响Fig．1 The effect of homogenize times with particle size distribution

2.5 石芎亚微乳的制备 按照拟定的处方和工艺条件，制备石芎挥发油亚微乳。将磷脂1.2 g、甘油2.2 g、泊洛沙姆188(F-68)1.2 g，加适量水，高速剪切分散均匀;石芎挥发油10 g、大豆油5 g、油酸0.7 mL、混合均匀;油相、水相分别水浴加热至70℃，以5 mL/min的流量往水相中滴加油相，边滴加边搅拌，旋转频率20 000 r/min滴加完毕后继续剪切5 min，加水至100 mL，调节pH值至9，以80MPa的压力高压乳匀6次，测定pH值约8.5，蒸汽灭菌1h，即得。

2.6 石芎亚微乳的物理稳定性考察 按照拟定的处方和制备工艺，制得石芎亚微乳 (批号:20081224，20090115，20090118)，由于亚微乳是热力学不稳定体系，对热敏感，故在考察室温和40℃加速试验的同时进行 (6±2)℃长期留样试验，考察物理稳定性的变化。将样品分别于 (6±2)℃冷藏、室温和40℃孵箱中放置，对样品的外观性状、粒径、离心稳定性等指标进行考察，试验结果见表5。结果表明本品较为稳定。

3 讨论

3.1 助乳化剂的选择 本品单独采用磷脂为乳化剂时，粒径分布不均匀，为多重峰，很快有油相析出，单纯增加磷脂的用量不能得到改善。非离子表面活性剂泊洛沙姆188(F-68)乳化能力强，可以提高乳化效率，减小乳滴粒径;同时泊洛沙姆188的昙点较高，热灭菌的稳定性较好。根据界面膜理论［12］，磷脂可以形成较高的界面电荷，有利于阻止乳滴的聚集，泊洛沙姆188主要是形成空间稳定位阻，防止乳滴的合并，两种类型乳化剂的混合使用，可提高表面膜的强度。

表5 石芎挥发油亚微乳的稳定性试验结果Tab．5 Stability experiment results of Shixiong volatile oil subm icron emulsion

3.2 pH值的影响 亚微乳界面上，主要由于磷脂的离解，使乳滴带有负电荷，带相同电荷的乳滴互相靠近时，由于电场的排斥作用而难以聚集，提高乳液的稳定性［13］。卵磷脂中某些磷脂的离解与体系pH值密切相关，在酸性条件下，磷脂易发生水解，不稳定。乳剂的pH值会影响ζ电势，进而影响亚微乳系统的稳定性。石芎挥发油中含有较多的烯醇、醚、酮等类化学成分，会降低体系的pH值，不调节pH值不能成型。初乳调pH9以后高压均质，成型性良好，各项指标优良，体系ζ电位值－26.5 mV。

3.3 油相的用量 油相用量过高或过低，都会影响乳剂的成型，本试验也验证了这一结果，大豆油的用量以50 g/L为最佳，不加或多加，都会影响本品的成型。

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