基于电导率-含水量曲线法制备、优化广藿香挥发油微乳的研究.pdf
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1、2023 年8月第29卷第8期August.2023 Vol.29 No.8基于电导率-含水量曲线法制备、优化广藿香挥发油微乳的研究*钟文嘉,黄益穗,刘灼波(广州中医药大学第一附属医院,广东广州510405)摘要目的:探讨电导率-含水量曲线法的可靠性,并使用该方法确定O/W型微乳成型临界点,制备及优化广藿香挥发油微乳。方法:比较目测法和电导率-含水量曲线法确定O/W型微乳成型临界点的精确性;伪三元相图筛选油相、表面活性剂、助表面活性剂的类型、Km值;以微乳的平均粒径、多分散系数(PDI)作为评价指标,响应面法优化广藿香挥发油微乳的配制条件;优化后的微乳分别遮光、不遮光、高速离心等方法考察其稳定
2、性。结果:电导率-含水量曲线法确定的O/W型微乳成型临界点更为精确;伪三元相图筛选出的微乳处方为m广藿香挥发油/mIPM=(1:1)、TW80、PEG400;响应面法筛选出的最优处方为:广藿香挥发油为10.07%,IPM为10.07%,TW80为60.43%,PEG400为19.43%,Km值为3.11,搅拌速率为622r/min,该工艺下制得的微乳的平均粒径为(17.68依0.47)nm、PDI为(0.074依0.003);优化后的微乳稳定性较好。结论:电导率-含水量曲线法确定的O/W型微乳成型临界点精确性高,使用该方法筛选、优化微乳后,获得的广藿香挥发油微乳稳定性好。关键词广藿香挥发油;电
3、导率-含水量曲线法;目测法;渗滤电导模型;单因素试验;响应面试验中图分类号R283.6文献标识码A文章编号1672-951X(2023)08-0030-05DOI:10.13862/43-1446/r.2023.08.006Study on Preparation and Optimization of Pogostemon Cablin Volatile OilMicroemulsion Based on Conductivity-Water Content Curve MethodAbstractObjective:To explore the reliability of the con
4、ductivity-water content curve method,and use thismethodtodeterminethecriticalpointofO/W microemulsionformation,preparationandoptimizationofpogostemon cablin volatile oil microemulsion.Methods:The accuracy of visual method and conductivity-watercontent curve method for determining the critical point
5、of O/W microemulsion forming was compared.Thepseudo-ternary phase diagram was used to screen the type and Km value of oil phase,surfactant andcosurfactant.The average particle size and polydispersity index(PDI)of microemulsion were used as evaluationindexes,and the preparation conditions of pogostem
6、on cablin volatile oil microemulsion were optimized byresponse surface method.The stability of the optimized microemulsion was investigated by shading,non-shadingandhigh-speedcentrifugation.Results:ThecriticalpointofO/Wmicroemulsionformingdeterminedbyconductivity-water content curve method was more
7、accurate.The microemulsion prescription screened by pseudo-ternary phase diagram was mpogostemon cablin oil/mIPM=(1:1),TW80,PEG400.The optimal prescription screened byresponse surface methodology was as follows:pogostemon cablin volatile oil was 10.07%,IPM was 10.07%,TW80 was 60.43%,PEG400 was 19.43
8、%,Km was 3.11,and the stirring rate was 622 r/min.The averageparticle size of the microemulsion prepared by this process was(17.68依0.47)nm,and the PDI was(0.074依0.003).The optimized microemulsion has good stability.Conclusion:The accuracy of the critical point of O/Wmicroemulsiondeterminedbythecondu
9、ctivity-watercontentcurvemethodishigh.Afterscreeningandoptimizing the microemulsion by this method,the obtained pogostemon cablin volatile oil microemulsion has goodstability.Keywordspogostemoncablinvolatileoil;conductivity-watercontentcurvemethod;visualmethod;percolation conductance model;single fa
10、ctor test;response surface test引用:钟文嘉,黄益穗,刘灼波.基于电导率-含水量曲线法制备、优化广藿香挥发油微乳的研究J.中医药导报,2023,29(8):30-34,52.*基金项目:广东省中医药局科研项目(20222054)302023 年8月第29卷第8期August.2023 Vol.29 No.8广藿香挥发油是广藿香的主要药用有效成分1,具有芳香化浊、解暑的功效2。现代药理学表明,广藿香挥发油具有抗菌、抗炎、调整胃肠运动功能等作用3。由于广藿香挥发油具脂溶性,口服入药难于在胃肠道被吸收,制成微乳制剂(O/W型)可改善其在胃肠道的吸收性,从而提高生物利用度
11、4。微乳制剂是由一定比例的油相、水相、表面活性剂和助表面活性剂配制而成的热力学稳定体系,其粒径一般介于10100 nm之间。要获得稳定性好的O/W型微乳,找准O/W型微乳成型临界点尤为重要。目前的报道5-6多为目测法,即肉眼观察体系由混浊至澄清作为O/W型微乳成型临界点;也有报道7-9提到建立电导率-含水量曲线法,以电导率最大值时对应的含水量值作为O/W型微乳成型临界点,但是没有采用更为直观的指标来证实电导率-含水量曲线法的精确性。本研究基于此背景,分别采用目测法、电导率-含水量曲线法确定微乳的O/W型微乳成型临界点,按各自获得的临界点分别配制微乳,通过比较平均粒径、多分散系数(polydis
12、eperse Index,PDI),证实电导率-含水量曲线法比目测法确定的O/W型微乳成型临界点更为精确,并在此基础上,使用该方法制备并优化广藿香挥发油微乳,以期为中药微乳制剂的工业化发展提供借鉴。1仪器与试药1.1仪器Zetasizer Nano ZS90型纳米粒径电位分析仪(MALVERN公司);HT7700型透射式电子显微镜(HITACHI公司);MS603S型天平(美国梅特勒-托利多公司);二级反渗透纯化水制水机(广州万冠制药设备公司)。1.2试药广藿香挥发油(批号:P905696-23)、肉豆蔻酸异丙酯(IPM)(批号:1811858)均购于上海麦克林生化科技有限公司;油酸(OA)(
13、批号:20220120)、吐温80(TW80)(批号:20211201)、聚乙二醇400(PEG400)(批号:20211215)、1,2-丙二醇(批号:20210901)、无水乙醇(批号:20211201)均购于天津大茂化学试剂厂;聚氧乙烯氢化蓖麻油(RH40)(批号:2022032038R)购于广东翁江试剂公司;所有试剂均为分析纯,药用级别纯化水等。2方法与结果2.1目测法和电导率-含水量曲线法制备空白微乳和广藿香挥发油微乳从预试验筛选出3个稳定的空白微乳处方,分别制备3个空白微乳和3个载药微乳。(见表1)(1)电导率-含水量曲线法:以处方3为例,将助表面活性剂、表面活性剂先混匀,再加入油
14、相,在500 r/min转速下磁力搅拌10 min,获得4 g的微乳原液,然后加入0.2 g的纯化水,搅拌20 s后,测电导率值并记录,重复上述操作步骤,直至测得微乳含水量80%时电导率值,将得到的微乳含水量值、对应的电导率值,使用软件Origin 2021绘制电导率-含水量曲线,将电导率获得最大值时,对应的含水量值作为O/W型微乳成型临界点。(见图1)(2)目测法:将助表面活性剂、表面活性剂先混匀,再加入油相,500 r/min转速下磁力搅拌10 min,获得4 g的微乳原液,然后慢慢加入纯化水,搅拌,观察微乳状态,重复上述操作,直至微乳由混浊状态变为澄清,记录加入纯化水的质量,此时微乳的含
15、水量值即为O/W型微乳成型临界点。上述两种配制方法,由3名操作人员单独进行,将获得的实验结果取平均值,作为目测法和电导率-含水量曲线法的O/W型微乳成型临界点,然后进一步比较两种方法制备的微乳的平均粒径和多分散系数(PDI)。由于单独使用广藿香挥发油作为油相取代处方1、2的OA、处方3的IPM,均不能获得稳定的微乳(出现混浊、分层);将广藿香挥发油与OA、广藿香挥发油与IPM按质量比2颐1混匀后,作为混合油相,按表1处方1、2、3的配比,获得微乳的平均粒径、PDI偏大,稳定性一般;将广藿香挥发油与OA、广藿香挥发油与IPM按质量比1颐1混匀后,获得微乳的平均粒径、PDI均较小,稳定性较好,故选
16、定该比例作为混合油相,备用。表 1空白微乳和载药微乳处方组成、配比处方组成m表面活性剂/m油相/油相表面活性剂助表面活性剂水相m助表面活性剂m总表面活性剂1OATW801,2-丙二醇纯化水2颐11颐202OARH40无水乙醇纯化水3颐11颐103IPMRH40PEG400纯化水1颐11颐94m广藿香挥发油/mOA=1:1TW801,2-丙二醇纯化水2颐11颐205m广藿香挥发油/mOA=1:1RH40无水乙醇纯化水3颐11颐106m广藿香挥发油mIPM=1:1RH40PEG400纯化水1颐11颐9图 1处方 3 空白微乳、处方 6 载药微乳的电导率-含水量曲线图2.2目测法和电导率-含水量曲线
17、法结果对比依据“2.1”项表格的处方单独进行,将获得的实验结果取平均值,作为目测法和电导率-含水量曲线法的O/W型微乳成型临界点。各取两种方法获得的微乳适量,稀释100倍后测量平均粒径、PDI,实验结果见表2。结果表明,目测法测得的O/W型微乳成型临界点普遍靠前,在该临界点下测得微乳的平均粒径、PDI比电导率-含水量曲线法偏大,将处方16微乳各取适量,分别滴入亚甲基蓝试剂和苏丹芋试剂,静置观察,可见上述微乳中,亚甲基蓝试剂的扩散速度均明显大于苏丹芋试剂,表明上述微乳类型均为O/W型。该实验证实了目测法和电导率-含水量曲线法均能对O/W型微乳成型临界点有较准确的判断,但是电导率-含水量曲线法精确
18、度更高,获得的微乳更为稳定,证实了目测法确定的O/W型微乳成型临界点,体系可能处于W/O型和O/W型双连续相转变为O/W型的最后阶段10-11,尚未完全转变为O/W型。该结果也进一步验证了电导率-含水量曲线法确定的临界点比目测法更为精确。序号电导率/(滋s/cm)电导率/(滋s/cm)312023 年8月第29卷第8期August.2023 Vol.29 No.8表 2目测法、电导率-含水量曲线法检测结果目测法电导率-含水量曲线法临界点/%平均粒径/nmPDI临界点/%平均粒径/nmPDI159.1822.680.14169.2318.820.122262.9626.190.15773.332
19、3.810.139356.6227.060.17267.2125.790.153457.4524.290.14565.5222.180.125565.5227.460.13669.2325.160.133654.5528.390.16968.2525.740.1582.3工艺筛选2.3.1电导率-含水量曲线法制备工艺的设定将广藿香挥发油分别与OA、IPM按质量比1颐1的比例混匀,作为油相备用,选取预试验中筛选出的RH40、TW80作为表面活性剂,PEG400、1,2-丙二醇、无水乙醇作为助表面活性剂。选择在室温(25 益)下进行试验,首先使用磁力搅拌器在500 r/min转速下将表面活性剂和助
20、表面活性剂按照固定质量配比Km值(Km值=表面活性剂/助表面活性剂)为2颐1混匀,再按(含药油相/总表面活性剂)质量比分别为1颐9、2颐8、3颐7、4颐6、5颐5、6颐4、7颐3、8颐2、9颐1,在500r/min转速下搅拌10min制成微乳原液4g,然后加入0.2 g纯化水,搅拌20 s,测电导率,再加入0.2 g纯化水,搅拌,测电导率,直至体系含水量为80%时,将获得的含水量、电导率值输入Origin 2021绘图,建立电导率-含水量曲线,将电导率最大时的含水量值作为O/W型微乳成型临界点,对于不能成乳或者成乳后平均粒径未在10100 nm范围的处方予以剔除;此外,部分微乳成乳后,静置24
21、 h又重新出现混浊,这类处方也予以剔除;最后,根据油相、总表面活性剂、水相的占比,使用Origin 2021软件给合格的微乳处方绘制伪三元相图。2.3.1.1油相、表面活性剂、助表面活性剂类型的选定按“2.3.1”项的方法,将不同类型的油相、表面活性剂、助表面活性剂一一组合,按照固定配比Km为2颐1,混合油相、总表面活性剂质量比分别为1颐9、2颐8、3颐7、4颐6、5颐5、6颐4、7颐3、8颐2、9颐1,配制微乳,将合格的微乳处方绘制伪三元相图。结果显示,图2D的微乳成乳区域最大,故选定广藿香挥发油/IPM作为含药油相,TW80作为表面活性剂、PEG400作为助表面活性剂,用于下阶段Km值的筛
22、选。(见图2)2.3.1.2Km值的选定按“2.3.1”项的方法,将微乳处方广藿香挥发油/IPM,TW80、PEG400,选定Km为4颐1、3颐1、2颐1、1颐1,含药油相、总表面活性剂质量比分别为1颐9、2颐8、3颐7、4颐6、6颐4、5颐5、6颐4、7颐3、8颐2、9颐1,配制微乳,筛选Km值。结果显示,当Km值为3颐1时微乳成乳区域最大。(见图3)图 3不同 Km 值的伪三元相图2.3.2单因素试验“2.3.1.1”项和“2.3.1.2”项筛选结果表明,含药油相与总表面活性剂质量比为1颐9、2颐8、3颐7、4颐6、5颐5、6颐4时,可获得合格微乳,含药油相与总表面活性剂质量比为7颐3、8
23、颐2、9颐1时不能配制成乳,故选定含药油相占比最小为10%,最大为60%(即广藿香挥发油占比5%30%)用于下一阶段响应面法工艺筛选;“2.3.1.2”项筛选结果表明,表面活性剂与助表面活性剂质量配比Km值为2颐1、3颐1时可获得较大的微乳成乳区域,当Km值为4颐1或1颐1时微乳成乳区域明显变小,说明上述两种质量配比下,不能获得较大的含药油相占比(微乳载药量)。当Km值跃4颐1或Km值约1颐1时,微乳成乳区域会进一步缩序号图 2不同微乳处方的伪三元相图322023 年8月第29卷第8期August.2023 Vol.29 No.8小,因此选定最大Km值为4颐1,最小Km值为1颐1进行下一阶段响
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