瓜环对抗癌药物二甲苯磺酸拉帕替尼溶解度及溶出度的影响研究

席芸芸，唐　青，黄　英*，陶　朱，薛赛凤，祝黔江

(1.贵州大学 西南药用生物资源教育部工程研究中心，贵州 贵阳 550025；2.贵州大学 贵州省大环化学及超分子化学重点实验室，贵州 贵阳 550025)



瓜环对抗癌药物二甲苯磺酸拉帕替尼溶解度及溶出度的影响研究

席芸芸1,2，唐青1，黄英1,2*，陶朱2，薛赛凤2，祝黔江2

(1.贵州大学 西南药用生物资源教育部工程研究中心，贵州 贵阳 550025；2.贵州大学 贵州省大环化学及超分子化学重点实验室，贵州 贵阳 550025)

本文研究了七元瓜环(Q[7])，八元瓜环(Q[8])与抗癌药物二甲苯磺酸拉帕替尼(LD)之间的主客体相互作用，以及瓜环对LD溶解度及溶出度的影响，研究结果表明：Q[7]，Q[8]两种瓜环均可与LD形成稳定的1∶1配合物。其作用平衡常数分别为：2.43×105L·mol-1，1.02×106L·mol-1两种瓜环的加入对LD具有较好的增溶效果，且对LD的溶出度均有一定程度的改善，该实验结果为瓜环促进难溶药物溶解度提供了一定的理论依据。

瓜环；二甲苯磺酸拉帕替尼；溶解度；溶出度

二甲苯磺酸拉帕替尼(Lapatinib ditosylate，LD)是葛兰素史克公司研发的一种新型小分子靶向双重酪氨酸激酶抑制药，是一种抗癌新药，对于癌症的治疗具有重要作用，其作用机制是使乳腺癌癌细胞不能接收到生长所需的信号，从而达到抑制乳腺癌细胞的生长的目的，与抗癌药物卡培他滨联用于治疗晚期或转移性乳腺癌[1,2]。其在水中溶解度小，口服吸收不完全，血药浓度4～6 h达峰值，药物最常见的副作用为恶心、呕吐、腹泻等症状[3,4]。其水溶性都相对较小，这就在一定程度上影响了二甲苯磺酸拉帕替尼的应用。

瓜环是一类由苷脲单元通过亚甲基桥联起来的大环笼状化合物，瓜环两端口分别分布着与其结构单元数相同的羰基氧原子，具有特殊的疏水性笼体和亲水性端口结构[5,6]。作为一种崭新的药物载体，药物与瓜环作用后，能达到增强药物溶解性、稳定性及改善药物毒性等功效[7-10]。本文研究了七，八元瓜环(Q[7]，Q[8])与抗癌药物二甲苯磺酸拉帕替尼之间的超分子相互作用，考察最佳作用的温度，pH范围，计算包结配合物的作用比和稳定常数，研究了Q[7,8]的存在对拉帕替尼的溶解性及溶出度的影响，为改善难溶性抗癌药物的溶解度及生物利用度增加崭新的药物载体。主客体结构如图1所示。

图1　Q[7]，Q[8]及LD结构图

1　实验部分

1.1主要试剂与仪器

Agilent 8453型紫外-可见分光光度计(Agilent, America)，Sarteorius-BS110S电子天平，pH S-3C型pH计。七，八元瓜环由实验室按文献制备[11]，二甲苯磺酸拉帕替尼(LD)购自南京奇可医药化工有限公司，为分析纯，水为二次蒸馏水。

1.2紫外-可见吸收光谱的测定

LD配制成1×10-3mol/L的溶液，Q[7]配制成2×10-4mol/L的溶液，Q[8]配制成1×10-4mol/L的溶液备用。固定客体LD浓度为2.0×10-5mol/L，配制一系列不同pH值的待测液，固定波长为271 nm用紫外-可见吸收光谱法测定当Q[7]，Q[8]与客体LD的物质的量之比分别为1∶1时一系列不同pH值待测液的吸光度。

采用固定加入的客体LD浓度(2×10-5mol/L)，改变瓜环浓度的方法依照摩尔比法配制系列不同主客体物质的量之比的溶液，放置30 min后分别测定各试液的紫外吸收强度。

1.3温度对稳定常数的影响及热力学常数的测定

采用摩尔比法配制一系列不同物质的量之比的主客体溶液，分别在25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃、65 ℃时，测定其溶液的紫外吸收光谱强度。

1.4溶解度影响的测定

1.4.1校正曲线的绘制

精密称取一定质量的LD配成1×10-3mol/L的溶液。分别精密量取0.1、0.2……0.5、0.6 mL 置于25 mL 的量瓶中, 用pH=6的缓冲溶液稀释至刻度，在此pH条件下瓜环的加入对吸光度无影响。在最大吸收波长(271 nm)处测吸光度，以LD浓度(y)为纵坐标，吸光度(x)为横坐标，绘制校正曲线。

1.4.2不同pH条件下二甲苯磺酸拉帕替尼的溶解度曲线

精确称取一定量的LD分别置于8个容量瓶中，分别加入10 mL pH分别为1、2、3、…、7、8的溶液，超声30 min，置于特定温度25 ℃超声2 d，经0.45 μm 微孔滤膜过滤，滤液用水适当稀释后用紫外分光光度计测定其在最大波长处(271 nm)吸光度，计算药物含量。

1.4.3瓜环对二对甲苯磺酸拉帕替尼的增溶

精确称取一定量的二对甲苯磺酸拉帕替尼分别置于16支不同的试管中，分为2组。分别往每组试管中加入8 mg Q[7]、5 mg Q[8]，每组试管加入pH分别为1、2、3、…、7、8的水溶液10 mL，超声30 min，将试管置于特定温度25 ℃的水浴振荡器中振荡2 d，经0.45 μm 微孔滤膜过滤，滤液用水适当稀释后用紫外分光光度计测定其在最大波长处(271 nm)吸光度，计算药物含量。以pH为横坐标，药物含量为纵坐标，绘制溶解曲线。

1.5瓜环对拉帕替尼溶出度的影响

采用中国药典2005版二部附录溶出度测定法中的第三法小杯测定法，分别精确称取一定量客体和瓜环与客体的包合物(CQ[7] or Q[8]∶CLD=1∶1)置于缓冲溶液中，转速为50 rpm/min，温度为37±0.5 ℃。定时取释放液，同时向释放体系补充相同体积的新鲜介质，以维持释放体系的体积不变。释放液经0.45 μm滤膜过滤，适当稀释后测定其紫外吸收强度A，根据各自的标准曲线计算药物的含量。

2　结果与讨论

2.1瓜环与二甲苯磺酸拉帕替尼超分子相互作用研究

与冠醚、环糊精、杯芳烃等大环化合物相比，瓜环因其具有疏水性空腔以及强极性端口的特殊结构，在与有机客体分子，特别是与具有胺基等可以发生质子化作用的客体分子相互作用时，除了空腔对客体的笼体包结作用外，瓜环端口与客体间的离子-偶极作用或氢键作用，使形成的主客体包结配合物表现出特殊的性质，也即体系酸碱度对超分子体系的作用有着重要的影响。本文研究了体系酸碱度对瓜环与二对甲苯磺酸拉帕替尼超分子相互作用的影响，从实验结果可知， LD与Q[7]，Q[8]均在pH 1.0～5.0之间可形成超分子配合物。

为进一步了解Q[7]，Q[8]与LD相互作用的情况，本文选用摩尔比法研究了Q[7]，Q[8]与LD在pH=2.5水溶液中的相互作用情况。

在LD溶液中逐渐增加Q[7]的浓度，体系的紫外-可见吸收光谱图及A-CQ[7]/CLD曲线如图2所示，在紫外吸收波长271 nm处，体系的紫外吸收强度随着Q[7]浓度的增加而降低，表明Q[7]与LD形成主客体配合物。从A-CQ[7]/CLD变化曲线(图2)可看出，当主客体物质的量之比为1∶1时，紫外吸收强度出现转折点，且随Q[7]浓度的增大吸收强度不再改变，提示主客体形成1∶1的配合物，平衡常数为：2.43×105L·mol-1。

图2　LD与Q[7]相互作用的紫外-可见吸收光谱图及A-CQ[7]/CLD曲线

对于空腔较大的Q[8]来说，在紫外吸收波长271 nm及313 nm处，体系的紫外吸收强度随着Q[8]浓度的增加明显降低，吸收峰有明显的红移现象，从313 nm红移到了326 nm，并在λ=328 nm处有一等吸收点。在紫外吸收波长372 nm处随Q[8]的加入吸收峰逐渐红移至396 nm并且吸收强度逐渐增强(图3)。当主客体物质的量之比为1∶1时，随Q[8]浓度的增大吸收强度不再改变，表明Q[8]与LD形成1∶1主客体配合物，平衡常数为：1.02×106L·mol-1。

图3　LD与Q[8]相互作用的紫外-可见吸收光谱图及A-CQ[8]/CLD曲线

2.2温度对稳定常数的影响及热力学常数的测定

利用摩尔比法分别测定Q[7]，Q[8]与LD作用体系在pH=2.5的紫外吸收强度随温度的变化曲线，可得到体系的稳定常数K并列于表1。

根据Van’t Hoff方程, 以lnK为纵坐标y，1/T为横坐标x，将lnK对1/T作图, 可得直线方程(1)y=6.69+1.66x(LD-Q[7])，R=0.9980; (2)y=12.32+1.04x(LD-Q[8])，R=0.9910，由此计算出相应的的热力学参数(ΔH，ΔS，ΔG)。

表1　Q[7]，Q[8]与LD作用体系的平衡常数K及热力学参数

从表1可看出，Q[7]及Q[8]与LD作用体系的ΔG小于零。说明Q[7]及Q[8]与LD之间的相互作用是自发进行的。Q[7]及Q[8]与LD相互作用过程的焓变为负值，表明此反应为放热反应，这也就解释了体系温度升高，主客体作用的稳定常数逐渐减小的实验现象。Q[7]及Q[8]与LD相互作用过程熵变都大于零，有可能是由于瓜环释放位于空腔内水分子和成环形排布羟基去溶剂化综合效应的结果。

2.3瓜环对二甲苯磺酸拉帕替尼溶解度的影响

二甲苯磺酸拉帕替尼溶解度差，25 ℃时，其在水中溶解度为0.007 mg/mL，在0.1 mol/L HCl盐酸中溶解度为0.001 mg/mL[12,13]。为考察瓜环的加入对LD溶解度的影响，在温度25 ℃时，考察在不同pH条件下一定浓度的Q[7]与Q[8]对LD溶解性的影响(表2)。从表2数据中可以看出，在pH=1条件下，加入一定浓度的Q[7]，LD的溶解度可增加12.52倍，加入Q[8]可使LD溶解度提高13.85倍；当体系酸度为pH 2～3范围内时，加入Q[7]，Q[8]对LD溶解度有一定影响，可使LD溶解度增加至5.69～7.79倍之间；在pH 4～5条件下，Q[7]，Q[8]对LD的增溶效果明显增强，Q[7]可将LD溶解度提高至35倍左右，Q[8]可将LD溶解度提高至26倍左右；体系pH=6时，加入瓜环对LD溶解度的影响最大，Q[7]可将LD溶解度提高至46.73倍，Q[8]可将LD溶解度提高至35.41倍；当pH=7时，Q[7]对LD可增溶至40.25倍，Q[8]对LD可增溶至28.23倍，其后，随着pH的不断增大，瓜环对LD的增溶效果逐渐较小，pH=8时，Q[7]对LD的增溶倍数降至36.34倍，Q[8]对LD的增溶倍数降至23.14倍。

从上述实验结果可看出，在pH 1～8以内，Q[7]，Q[8]的加入均对LD有一定的增溶效果，且增溶效果受pH的影响，在pH 1～3时加入瓜环对LD溶解度的影响较小，随着pH的增加，在pH 4～8以内，加入瓜环对提高LD溶解度具有良好效果，且当pH 6～7时，瓜环对改善LD溶解度效果较好，该溶液环境接近生物应用pH范围(pH 6～8)，因此，该实验结果可为改善难溶性抗癌药物的溶解度，为瓜环作为难溶药物载体提供实验依据。

表2　Q[7,8]对LD的增溶效应

2.4瓜环对二甲苯磺酸拉帕替尼溶出度的影响

根据上述研究结果，本论文还考察了LD、LD与Q[7,8]的包合物的溶出度情况，绘制Time(min)-LD累积溶出度(%)曲线，见图4。实验结果显示：LD在pH 6～7的缓冲溶液环境中溶出度很差；而对于LD与Q[7]包合物来说，在相同的介质中，溶出度较单纯药物得到一定改善，从第2 min开始到第120 min其溶出度逐渐提高，第2 min时累计溶出度为3.51%，第40 min时累计溶出度提高至5.06%，然后随时间的变化溶出度不再有明显变化；对于LD与Q[8]包合物来说，其溶出度较单纯药品也有所改善，第2 min时累计溶出度为4.58%，第70 min时累计溶出度提高至5.19%，然后随时间的变化溶出度不再有明显变化。由此可以看出，Q[7]，Q[8]对LD的溶出度均有一定的改善。

(A)LD；(B)LD@Q[7]；(C) LD@Q[8]图4　LD和Q[7，8]与LD的包合物累计溶出度曲线

3　结论

利用紫外-可见吸收光谱法考察了瓜环与抗癌药物拉帕替尼之间的主客体相互作用，实验结果表明：LD与Q[7]，Q[8]均在pH 1.0～5.0之间可形成主客体形成1∶1的配合物，主客体相互作用受体系温度的影响，随着体系温度的升高，主客体作用的稳定常数逐渐减小，在pH 4～8范围内，瓜环的加入对LD具有良好的增溶效果，且当pH 6～7时，瓜环对LD的增溶效果最好，两种瓜环对LD的溶出度均有一定程度的改善，该实验结果可为改善难溶性抗癌药物的溶解度提供实验及理论依据。

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(责任编辑：曾晶)

Encapsulation of Anti-cancer Drug Lapatinib Ditosylate by cucurbit[n]urils: Effects on their solubility and Dissolution Rate

XI Yunyun1,2, QING Tang1, HUANG Ying1,2*, TAO Zhu2, XUE Saifeng2, ZHU Qianjiang2

(1. The Engineering and Research Center for Southwest Bio-Pharmaceutical Resources of Education Ministry of China,Guizhou University, Guiyang 550025, China; 2. Key Laboratory of Macrocyclic and Supramolecular Chemistry of Guizhou Province, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

The interaction of cucurbit[7，8]urils(Q[7，8]) with anti-cancer drug lapatinib ditosylate(LD) was studied and the effects of cucurbit[7，8]urils on solubility and dissolution rate of lapatinib ditosylate were also investigated. The results show that inclusion complex between Q[7，8] and LD informed at molar ratios of 1:1. The formation constant were 2.43×105 L·mol-1 and 1.02×106 L·mol-1 for the Q[7]-LD and Q[8]-LD complex, respectively. Our results indicate that the complexation of lapatinib ditosylate with Q[7，8] could enhance the solubility and dissolution rate of drug in aqueous solution.

cucurbit[n]uril; lapatinib ditosylate; solubility; dissolution rate

1000-5269(2016)02-0035-05

10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2016.02.09

2016-01-15

国家自然科学基金(21562015)；贵州省科学技术基金项目(黔科合JZ字[2014]2005号)

席芸芸(1990-)，女，在读硕士，研究方向：药物分析，Email:871875176@qq.com.

黄英，Email：yinghung128@163.com.

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