CN108042511A - 含紫草素的微胶囊及制备方法和用途 - Google Patents

含紫草素的微胶囊及制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含紫草素成分的微胶囊及制备方法和用途。该微胶囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯由紫草素成分和麻油形成，所述囊壁包括明胶和海藻酸钠。本发明将紫草素成分进行微胶囊化，包封率高。

Description

含紫草素的微胶囊及制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种含药物的微胶囊及制备方法和用途，尤其是一种含紫草素成分的微胶囊及制备方法和用途。
背景技术
紫草素(Shikonin)是紫草的主要药效成分。紫草素具有抗炎、抗氧化、促进伤口愈合、解毒透疹、抗病毒、抗肿瘤等作用。紫草素在皮肤外用制剂方面具有非常显著的疗效。但是，紫草素为萘醌类化合物，其水溶性差，对pH极为敏感，在碱性条件下不稳定，且见光易分解。这些因素限制了紫草素的新剂型的开发。
紫草素的脂溶性好，其外用制剂以油性为主，容易弄脏衣物。将紫草素制成微胶囊，可以将其与外部环境相隔，避免碱性环境以及光照影响，从而可以提高其稳定性。微胶囊(也称为“微囊”)是利用高分子材料作为囊壁将作为囊芯的固态或者液态药物包封形成的微型胶囊(microcapsule)。
CN102579401A公开了一种紫草红素微囊的制备方法：将1重量份乙基纤维素完全溶解于4～30体积份二氯甲烷中，后加入紫草红素提取物振摇溶解，放置30min，所得溶液加入到搅拌中的质量百分含量为0.01～0.04％的十二烷基硫酸钠的水溶液中，在温度为10～30℃下搅拌2h，减压抽滤，所得固体用水洗涤3次，抽干后置干燥箱干燥即得微囊。CN1634001A公开了一种紫草素纳米颗粒的制备方法，将聚酯(PCL-PEG2000-PCL)和紫草素一起溶于丙酮中，再将所得溶液缓慢滴加到高速搅拌的水中，微微加热，冷却后过滤即可形成紫草素纳米颗粒溶液。该紫草素纳米颗粒溶液在体外有缓慢释放的特性，可应用于制备抗肿瘤和保肝护肝的药物。上述方法均采用有机溶剂丙酮或二氯甲烷，微胶囊中残留的有机溶剂对于人体是有害的。因此，上述方法仅适合理论研究，并不适合用于实际生产。
CN107041876A公开了一种用于抗癌作用的乙酰紫草素纳米粒子制备的新方法：将乙酰紫草素载入到石墨烯/介孔硅纳米复合材料中，并用透明质酸进行堵孔。该方法需要首先制备石墨烯/介孔硅纳米复合材料，还需要采用透明质酸的堵孔，因而制备工艺复杂，可控性差，包封率低，因而工业化难度很大。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种含紫草素成分的微胶囊，其不含有对人体有害的有机溶剂。本发明的另一个目的在于提供一种含紫草素成分的微胶囊的制备方法，其不使用对人体有害的有机溶剂，且包封率高。本发明的又一个目的在于提供上述含紫草素成分的微胶囊的用途。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种含紫草素成分的微胶囊，该微胶囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯由紫草素成分和麻油形成，所述囊壁包括明胶和海藻酸钠。
根据本发明的微胶囊，优选地，所述囊芯和所述囊壁的重量比为 1～3:1，且明胶和海藻酸钠的重量比为3～8:1。
根据本发明的微胶囊，优选地，所述囊壁由单宁酸作为固化剂进行固化得到。
根据本发明的微胶囊，优选地，所述微胶囊的粒径为100～ 300nm。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种上述微胶囊的制备方法，包括如下步骤：
(1)将明胶水溶液、海藻酸钠水溶液、含紫草素成分的麻油溶液和乳化剂混合，并加热至51～58℃，然后在5000～15000rpm下乳化1～5min，得第一液体；
(2)在持续搅拌的作用下将第一液体分散在水中，并缓慢调节 pH值至4.0～4.2，继续搅拌，从而形成第二液体；
(3)将第二液体降温至0～5℃，在持续搅拌的作用下缓慢滴加作为固化剂的单宁酸，继续搅拌1～5h，冷冻干燥得到所述微胶囊。
根据本发明的制备方法，优选地，在步骤(1)中，所述明胶水溶液的重量体积百分浓度为1～5％(m/v)，所述海藻酸钠水溶液的重量体积百分浓度为1～5％(m/v)，明胶水溶液的明胶与海藻酸钠水溶液的海藻酸钠的重量比为3～8:1。
根据本发明的制备方法，优选地，在步骤(1)中，所述乳化剂为重量比为1～3:1～3的吐温和司盘。
根据本发明的制备方法，优选地，在步骤(2)中，采用重量体积百分浓度为5～10％(m/v)的醋酸水溶液调节pH值，继续搅拌的时间为15～60min。
根据本发明的制备方法，优选地，包括如下具体步骤：
(1)将明胶水溶液、海藻酸钠水溶液、含紫草素成分的麻油溶液和乳化剂混合，并加热至55℃，然后在10000rpm下乳化2min，得第一液体；其中，所述明胶水溶液的重量体积百分浓度为 1.5％(m/v)，所述海藻酸钠水溶液的重量体积百分浓度为1.5％(m/v)，明胶水溶液的明胶与海藻酸钠水溶液的海藻酸钠的重量比为5:1，且所述乳化剂为重量比为1:1的吐温和司盘；
(2)在持续搅拌的作用下将该第一液体分散在水中，并采用重量体积百分浓度为10％(m/v)的醋酸水溶液缓慢调节pH值至4.0～ 4.2，继续搅拌30min，从而形成第二液体；
(3)将第二液体降温至5℃，在持续搅拌的作用下缓慢滴加作为固化剂的单宁酸，继续搅拌2h，冷冻干燥得到所述微胶囊。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种紫草外用制剂，其包括上述微胶囊或上述制备方法获得的微胶囊，还包括药学上可接受的辅料。
根据本发明的再一个方面，本发明提供上述微胶囊或上述制备方法获得的微胶囊在制备治疗皮肤病的外用药中的用途。
本发明将紫草素成分进行微胶囊化，包封率高。此外，本发明的微胶囊能够有效地将紫草素成分与外部环境相隔，避免碱性环境以及光照影响，提高其稳定性。本发明采用麻油作为紫草素成分的溶剂，这样可以避免使用对人体有害的有机溶剂，例如丙酮和二氯甲烷等。本发明采用酸性条件下对紫草素成分进行包封，避免了紫草素成分的活性被破坏。此外，根据本发明优选的技术方案，本发明将脂溶性紫草素成分制备成水包油型微囊，使其容易在水性基质中分散，且紫草素成分与胶原蛋白结合后，在治疗皮肤病中可以起到更好的治疗效果。
附图说明
图1为对比实验1的乳液照片，在图1A～1D中，乳化剂分别为硬脂酸钾、十二烷基硫酸钠、吐温、吐温-司盘(1:1)。
图2为对比实验2的乳液照片，在图2A～2D中，乳化稳定分别为50℃、55℃、60℃、65℃。
图3为实施例1和对比例1的微胶囊的红外光谱图。图3A、 3B、3C、3D和3E分别为海藻酸钠、明胶、紫草素、对比例1所得微胶囊和实施例1所得微胶囊的红外光谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
在本发明中，“％(m/v)”表示质量体积百分浓度。m为溶质质量，单位为kg；v为溶剂体积，单位为L。例如，10％(m/v)表示 100g/L。
<微胶囊>
本发明的含紫草素的微胶囊包括囊芯和囊壁。所谓微胶囊表示粒径在几百纳米至几百微米的微小颗粒物，囊芯被囊壁包裹，从而将囊芯与外界环境隔绝开。此外，由于囊芯从囊壁释放需要一定的时间，因而微胶囊具有一定的缓释作用。本发明的囊芯由紫草素成分和麻油形成；囊壁包括明胶和海藻酸钠。鉴于制备过程存在乳化剂，囊壁中可能会残留一部分乳化剂。
在本发明中，紫草素成分系由天然植物紫草根中所提取的紫红色萘醌类天然色素，主要成分是紫草醌及其衍生物。本发明的紫草素成分包括紫草素(Shikonin)、乙酰紫草素(acetylshikonin)、β,β’-二甲基丙烯酰紫草素(β,β’-dimethylacrylShikonin)、β-羟基异戊酰紫草素(β- hydaroxyisovalerylshikonin)、异戊酰紫草素(isovalerylshikonin)和/或去氧紫草素(deoxyshikonim)。优选地，本发明的紫草素成分为紫草素。
在本发明中，麻油为胡麻科植物的干燥成熟种子榨取的油脂。明胶和海藻酸钠可以采用本领域常规的那些，这里不再赘述。
在本发明中，所述囊芯和所述囊壁的重量比可以为1～3:1，优选为1～2:1，例如2:1。这样可以兼顾包封率和微胶囊稳定性。明胶和海藻酸钠的重量比可以为3～8:1，优选为5～6:1。这样可以保证明胶和海藻酸钠通过复凝聚反应获得稳定的囊壁。
在本发明中，所述囊壁由单宁酸作为固化剂进行固化得到。微胶囊固化时，海藻酸钠可以与氯化钙交联络合；明胶可以与醛类、酶类、鞣酸类等交联络合。本发明发现，单宁酸做固化剂时，可以将紫草素成分包裹的更加完全，且包封率更高。本发明的微胶囊能够容易地透过皮肤角质层，并将紫草素成分滞留在皮肤内，且紫草素成分入血量低，从而有效发挥紫草素成分对皮肤的作用。
在本发明中，所述微胶囊的粒径可以为100～300nm，优选为 200～250nm。本发明发现，所述微胶囊的粒径在100～300nm之间时，能够更有效地增加药物在皮肤内的滞留量，提高皮肤靶向性以提高治疗效果，减少紫草素成分进入血液循环的量从而避免药物入血产生的副作用。
<制备方法>
本发明的微胶囊通过复凝聚反应获得，具体包括溶液制备步骤、乳化步骤、复凝聚步骤和固化步骤等。
在溶液制备步骤中，将明胶和海藻酸钠分别溶于水中，可以获得明胶水溶液和海藻酸钠水溶液。可以采用蒸馏水、去离子水等作为溶剂。将紫草素成分溶于麻油中，从而形成含紫草素成分的麻油溶液。上述制备步骤不分先后顺序，只要能够获得相应溶液即可。
在乳化步骤中，将明胶水溶液、海藻酸钠水溶液、含紫草素成分的麻油溶液和乳化剂混合，并加热至51～58℃，然后在5000～ 15000rpm下乳化1～5min，得第一液体(乳液)。混合顺序并没有特别限制。作为优选，将明胶水溶液、海藻酸钠水溶液和含紫草素成分的麻油溶液混合均匀，然后向其中加入乳化剂，并混合均匀。这样有利于快速获得稳定的乳液。本发明发现，明胶和海藻酸钠特别适合用于包封紫草素成分，从而保证紫草素的稳定性。
在乳化步骤中，乳化温度的选择尤为重要。乳化温度过高会破坏紫草素成分的活性，乳化温度过低则制成的乳剂均一性和稳定性差。本发明中，乳化温度优选为51～58℃，更优选为53～57℃，再优选为55～56℃。在本发明的乳化温度下，制备的乳液液滴大小均匀，稳定性良好，且紫草素成分保持良好的活性。
在乳化步骤中，剪切速率和时间对乳液的形成也具有一定的影响。本发明发现5000～15000rpm下乳化1～5min，优选为8000～ 12000rpm下乳化1～5min，更优选为9000～10000rpm下乳化2～ 5min可以获得稳定的乳液。
在乳化步骤中，所述明胶水溶液的重量体积百分浓度为1～ 5％(m/v)，优选为1.5～2％(m/v)；所述海藻酸钠水溶液的重量体积百分浓度为1～5％(m/v)，优选为1.5～2％(m/v)；明胶水溶液的明胶与海藻酸钠水溶液的海藻酸钠的重量比为3～8:1；优选为5～6:1。将上述参数控制在该范围内，有利于改善乳液稳定性，并提高包封效果。
在乳化步骤中，乳化剂的选择也是重要的。乳化剂为重量比为 1～3:1～3的吐温和司盘。本发明分别考察了硬脂酸钾、十二烷基硫酸钠、吐温、吐温-司盘几种乳化剂对形成乳液液滴的大小及稳定性的影响。实验结果表明，采用吐温-司盘作为乳化剂所制备的乳液液滴大小均匀，合并速度最慢，稳定性良好。吐温又称为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯。吐温的实例包括但不限于吐温-80、吐温-65、吐温- 60、吐温-40、吐温-20；优选为吐温-80。司盘也可以称为山梨醇酐单油酸酯。司盘的实例包括但不限于司盘-85、司盘-80、司盘-60、司盘 -40、司盘-20；优选为司盘-80。
在复凝聚步骤中，在持续搅拌的作用下将第一液体分散在水中，并缓慢调节pH值至4.0～4.2，继续搅拌，从而形成第二液体。持续搅拌可以采用电动搅拌器，搅拌速度可以为100～200rpm，例如150rpm。明胶和海藻酸钠在pH值为4.0～4.2时发生复凝聚反应，从而保持紫草素成分的稳定性。可以采用常规的酸性水溶液调节pH 值，并优选采用醋酸水溶液。作为优选，采用重量体积百分浓度为 5～10％(m/v)、优选为8～10％(m/v)的醋酸水溶液调节pH值。继续搅拌的时间可以为15～60min，优选为30～35min。将上述参数控制在此范围，有利于紫草素成分的稳定性，并保证包封效果良好。
在固化步骤中，将第二液体降温至0～5℃，在持续搅拌的作用下缓慢滴加作为固化剂的单宁酸，继续搅拌1～5h，例如2～3h，冷冻干燥得到所述微胶囊。将上述参数控制在这些范围，有利于紫草素成分的稳定性，并保证包封效果良好。单宁酸的重量百分浓度可以为0.2～1％(m/v)，优选为0.3～0.8％(m/v)，例如0.44％(m/v)。这样可以保证微胶囊的固化效果和节约固化剂用量。可以采用本领域常规的冷冻干燥条件，这里不再赘述。
整体上采用本发明的制备方法，能够获得合格的微胶囊，且包封率高，稳定性好。当采用上述优选的制备方法时，则能够获得粒径范围在100～300nm的微胶囊。
根据本发明的一个实施方式，包括如下具体步骤：
(1)将明胶水溶液、海藻酸钠水溶液、含紫草素成分的麻油溶液和乳化剂混合，并加热至55℃，然后在10000rpm下乳化2min，得第一液体；其中，所述明胶水溶液的重量体积百分浓度为 1.5％(m/v)，所述海藻酸钠水溶液的重量体积百分浓度为1.5％(m/v)，明胶水溶液的明胶与海藻酸钠水溶液的海藻酸钠的重量比为5:1，且所述乳化剂为重量比为1:1的吐温和司盘；
(2)在持续搅拌的作用下将该第一液体分散在水中，并采用重量体积百分浓度为10％(m/v)的醋酸水溶液缓慢调节pH值至4.0～ 4.2，继续搅拌30min，从而形成第二液体；
(3)将第二液体降温至5℃，在持续搅拌的作用下缓慢滴加作为固化剂的单宁酸，继续搅拌2h，冷冻干燥得到所述微胶囊。
该实施方式能够获得高于90％的包封率，且制得的微胶囊的粒径为250nm，效果更佳。
<用途>
将上述微胶囊或上述制备方法获得的微胶囊与必要的辅料结合，可以制备治疗皮肤病的外用药。当将其作为皮肤外用剂时，可以使用本领域已知的那些辅料，这里不再赘述。鉴于紫草素本身具有治疗扁平疣等皮肤病功效，明胶具有修复皮肤组织功能，因而上述微胶囊具有治疗皮肤病的功效。
以下介绍实施例和对比例中所用测试方法：
红外光谱：采用Nexus傅里叶变换红外光谱仪(美国Thermo- Nicolet公司)进行测定。采用积分球漫反射模式对样品进行中红外光谱采集，选择溴化钾压片法进行样品制备，检测范围为400- 4000cm-1，扫描次数64次，分辨率为4cm-1，以空气为背景，室温 25℃，湿度35％。
电镜照片：采用DMi1 11526200倒置生物显微镜(徕卡显微系统 (上海)有限公司)进行测试。样品图片采集放大倍数为目镜倍率 (16X)×物镜放大倍率(40X)。
包封率：采用LC-20AT高效液相色谱仪(日本岛津公司)进行测定。外标法进行定量。色谱柱：Extend C18 (250mm×4.6mm,5μm)；流动相：乙腈-水(70:30)；检测波长：516nm；流速：1.0mL/min；进样量：20μL；柱温：室温。
粒径测定：采用Nano-ZS90纳米粒度及电位分析仪(英国马尔文)进行测定。测试条件:SOP Name:Generic latex measurement.sop；测量次数：Automatic；测量循环次数：1次；测量温度：25℃。
以下介绍实施例和对比例中所用原料：
吐温：吐温-80(天津市福晨化学试剂厂)，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯。
司盘：司盘-80(天津市光复精细化工研究所)，山梨醇酐油酸酯。
其他均为市售产品。
实施例1
(1)将重量体积百分浓度为1.5％(m/v)的明胶水溶液、重量体积百分浓度为1.5％(m/v)的海藻酸钠水溶液和含紫草素的麻油溶液混合，明胶与海藻酸钠的重量比为5:1。然后加入重量比为1:1的吐温和司盘[吐温-司盘(1:1)]作为乳化剂，采用水浴加热至55℃，然后用高速剪切机在10000rpm下乳化2min，得第一液体。
(2)采用电动搅拌器在150rpm的持续搅拌作用下将该第一液体分散在水中，并采用重量体积百分浓度为10％(m/v)的醋酸水溶液缓慢调节pH值至4.0，继续搅拌30min，从而形成第二液体；
(3)采用冰浴将第二液体降温至5℃以下，在持续搅拌的作用下缓慢滴加作为固化剂的单宁酸(浓度为0.44％(m/v))，继续搅拌 2h，冷冻干燥得到微胶囊。该微胶囊的囊芯和囊壁的重量比为 1.96:1。
该微胶囊的粒径为250nm。海藻酸钠、明胶、紫草素和所得微胶囊的红外光谱参见图3A、3B、3C和3E。
对比实验1
分别选择硬脂酸钾、十二烷基硫酸钠、吐温、吐温-司盘(1:1) 作为实施例1的步骤(1)的乳化剂，其余条件与实施例1相同，所得第一液体的照片参见图1A～1D。实验结果表明，采用吐温-司盘 (1:1)作为乳化剂所制备的乳液液滴大小均匀，合并速度最慢，稳定性良好。
对比实验2
分别选择50℃、55℃、60℃、65℃作为实施例1的步骤(1)的乳化温度，其余条件与实施例1相同，观察乳化温度对乳液稳定性的影响，所得第一液体的照片参见图2A～2D。实验结果表明，乳化温度为55℃，制备的乳液液滴大小均匀，稳定性良好。
对比例1
将单宁酸替换为氯化钙，其余条件与实施例1相同。所得微胶囊的红外光谱参见图3D。由图可知，单宁酸做固化剂时，能将紫草素包裹更加完全。
包封率实验结果表明，在其他实验条件相同时，单宁酸做固化剂制备的微囊包封率明显高于以氯化钙做固化剂时制备的微囊。
表1
编号 实施例1 对比例1
包封率 90％ 70％
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种含紫草素成分的微胶囊，其特征在于，该微胶囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯由紫草素成分和麻油形成，所述囊壁包括明胶和海藻酸钠。
2.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，所述囊芯和所述囊壁的重量比为1～3:1，且明胶和海藻酸钠的重量比为3～8:1。
3.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于，所述囊壁由单宁酸作为固化剂进行固化得到。
4.根据权利要求1～3任一项所述的微胶囊，其特征在于，所述微胶囊的粒径为100～300nm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的微胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将明胶水溶液、海藻酸钠水溶液、含紫草素成分的麻油溶液和乳化剂混合，并加热至51～58℃，然后在5000～15000rpm下乳化1～5min，得第一液体；
(2)在持续搅拌的作用下将第一液体分散在水中，并缓慢调节pH值至4.0～4.2，继续搅拌，从而形成第二液体；
(3)将第二液体降温至0～5℃，在持续搅拌的作用下缓慢滴加作为固化剂的单宁酸，继续搅拌1～5h，冷冻干燥得到所述微胶囊。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述明胶水溶液的重量体积百分浓度为1～5％(m/v)，所述海藻酸钠水溶液的重量体积百分浓度为1～5％(m/v)，明胶水溶液的明胶与海藻酸钠水溶液的海藻酸钠的重量比为3～8:1。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述乳化剂为重量比为1～3:1～3的吐温和司盘。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，采用重量体积百分浓度为5～10％(m/v)的醋酸水溶液调节pH值，继续搅拌的时间为15～60min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
(1)将明胶水溶液、海藻酸钠水溶液、含紫草素成分的麻油溶液和乳化剂混合，并加热至55℃，然后在10000rpm下乳化2min，得第一液体；其中，所述明胶水溶液的重量体积百分浓度为1.5％(m/v)，所述海藻酸钠水溶液的重量体积百分浓度为1.5％(m/v)，明胶水溶液的明胶与海藻酸钠水溶液的海藻酸钠的重量比为5:1，且所述乳化剂为重量比为1:1的吐温和司盘；
(2)在持续搅拌的作用下将该第一液体分散在水中，并采用重量体积百分浓度为10％(m/v)的醋酸水溶液缓慢调节pH值至4.0～4.2，继续搅拌30min，从而形成第二液体；
(3)将第二液体降温至5℃，在持续搅拌的作用下缓慢滴加作为固化剂的单宁酸，继续搅拌2h，冷冻干燥得到所述微胶囊。
10.根据权利要求1～4任一项所述的微胶囊或权利要求5～9任一项所述的制备方法获得的微胶囊在制备治疗皮肤病的外用药中的用途。
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