CN108159001B - 一种超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法 - Google Patents

一种超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法，属于制药工程领域。该方法具体步骤是：使用高压泵将CO2不断泵入高压反应釜，直到达到规定的超临界状态，打开CO2出口阀调节CO2流量，将雷公藤红素溶液通过毛细喷嘴由恒流泵泵入高压反应釜，此时釜内会形成雾化液滴，由于超临界流体的特殊性质导致溶液一旦喷入釜内便立刻被超临界流体萃取带走，而溶液液滴瞬间形成过饱和状态，形成无数细小晶核继而结晶成核生成纳米颗粒，溶剂随着CO2不断排出可以在分离釜实现溶剂回收。本方法是一种绿色环保高效的雷公藤红素纳米颗粒制备方法，可以通过工艺调节实现不同粒度范围纳米颗粒的制备，从而应用在不同粒度要求的给药方式中。

Description

一种超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法
技术领域
本发明属于制药工程领域，具体涉及一种在超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法。
背景技术
超临界压缩流体沉淀技术是一种新型绿色可控的药物微粒制备技术。通过超临界压缩流体沉淀技术制备的球形微粒一般在0.25～20μm之间，针状颗粒在0.3-30μm，而无定型纳米颗粒的平均粒径可达到30～200nm之间的水平。通常由超临界压缩流体沉淀技术制备得到的药物微粒具有粒度分布均匀、生物组分不易失活等优点，因此该技术在药物微粒制备领域中的研究日益时兴。
药物粒径是决定药物的给药途径的一个重要参数，一般来说，静脉注射类药物要求药物粒径在0.1～0.3μm之间，吸入给药药物要求粒径在1～5μm之间，而口服类药物对粒径的要求较宽，在0.1～100μm之间。通过超临界压缩流体沉淀技术制备得到的药物微粒粒径通常为几微米甚至为纳米级别，粒度分度窄，形貌合适，可有效调控药物的溶解度和溶出度，拓宽药物的给药方式。通过改变超临界抗溶剂体系中的一些参数如温度、压力、浓度、喷嘴直径等因素可以达到对微粒进行调控的目的，从而得到不同粒度、不同晶型的药物微粒。
雷公藤红素分子式为C29H38O4，红色针状晶体，其难溶于水，溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿等有机溶剂，具有多种生物活性，它来源于中药雷公藤的根皮部位，研究表明雷公藤红素有很强的抗氧化作用，抗癌症新生血管生成作用以及抗类风湿作用等。大量文献报道雷公藤红素是一种潜在的抗肿瘤药物，对胶质瘤、结肠癌、卵巢癌、乳腺癌等具有一定的抗肿瘤作用，为了拓宽雷公藤红素的临床应用，充分发挥其药理药效作用，采用制剂技术提高其溶解度以及溶出度是目前的重要研究方向之一。而采用超临界流体技术制备得到的药物颗粒粒度范围可以达到纳米级别，且粒度分布较均匀，适用于新型药物传递系统对于药物粒度的要求。
药物制剂领域中常用到有机溶剂来溶解药物，但是传统方法如喷雾干燥法、乳化挥发法以及真空干燥法等制备药物传递系统容易带来溶剂残留问题。在超临界流体技术中常使用的溶剂油丙酮、乙醇、二甲基亚砜以及二氯甲烷等，发明人研究了多种有机溶剂以及不同溶剂的混溶剂在雷公藤红素的超临界流体结晶制备过程，结果发现，应用绝大多数有机溶剂制备得到雷公藤红素粒度分布不均匀、产品形貌不规则且产率低甚至是得不到成型的雷公藤红素纳米颗粒。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素的应用，将卤代烷烃作为雷公藤红素的溶剂制备样品溶液，以提供一种更为绿色环保、高效的超临界压缩流体制粒工艺，并克服粒度分布不均匀、产品形貌不规则、产率低的缺点。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法，包括如下步骤：
(1)将钢瓶中的CO2泵入高压反应釜，待釜内压力为1～50MPa，温度为30～80℃时，打开气体出口阀，并调节CO2的流量为1～20LPM；
(2)将雷公藤红素用卤代烷烃类溶剂溶解，得到质量浓度为1～20mg/mL的溶液；由恒流泵将溶液经由毛细喷嘴喷入上述高压反应釜中；通过可视化窗口观察喷入的溶液状态，待其结晶成核落在釜壁和釜底时，打开反应釜取出固体颗粒，即为：雷公藤红素纳米颗粒。
进一步的，所述的卤代烷烃类溶剂选自二氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷以及氯仿中的一种或多种。
进一步的，所述的毛细喷嘴内径为20～100μm。根据毛细喷嘴内径的不同，雷公藤红素粒径范围在80～500nm。
本发明的科学原理：
使用高压泵将CO2不断泵入高压反应釜，直到达到规定的超临界状态，开始打开CO2出口阀调节CO2流量在一定范围，此时将事先预热到一定温度的雷公藤红素溶液通过毛细喷嘴由恒流泵泵入高压反应釜，此时反应釜内会形成雾化液滴，由于超临界流体的特殊性质导致溶液一旦喷入釜内便立刻被超临界流体萃取带走，而溶液液滴瞬间形成过饱和状态，形成无数细小晶核继而结晶成核生成纳米颗粒，溶剂随着CO2不断排出可以在分离釜实现溶剂回收。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明提供的超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒方法中，以卤代烷烃作为溶剂，可以制备得到纳米级别的雷公藤红素颗粒，且产品粒度分布较均匀，完全符合现代药剂对于药物粒度的要求，对应所得产品可应用于静脉注射给药。
2、本方法是一种绿色环保高效的雷公藤红素纳米颗粒制备方法，可以通过工艺调节实现不同粒度范围纳米颗粒的制备，从而应用在不同粒度要求的给药方式中。
3、本发明提供的方法以卤代烷烃作为溶剂，产率极高，优于其他类型的有机溶剂。
4、本发明卤代烷烃在雷公藤红素纳米颗粒中的残留极低，远小于中国药典的规定的溶剂残留规定，显著优于其他类型的有机溶剂。
附图说明
图1为本发明制备的雷公藤红素纳米颗粒的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体介绍本发明实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。
实验中未详述的试验操作均为本领域技术人员所熟知的常规试验操作。
实施例1
一种超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法，包括如下步骤：
检查超临界制粒装置的气密性，打开高压反应釜的气体进口阀，通过温度控制模块设置反应釜温度，通过压力控制模块设置反应釜温度，启动反应釜加热装置，待达到设定的反应釜压温度，维持该温度一定时间后启动高压泵将钢瓶中的CO2泵入高压反应釜，待釜内温度和压力稳定后，打开气体出口阀，并调节至一定体积流量。
将雷公藤红素用适当溶剂溶解至一定浓度，由恒流泵将溶液经由毛细喷嘴喷入反应釜，通过可视化窗口可观察喷嘴在超临界流体中初始状态是以雾化的细小液滴状态存在，随之均匀的分布在釜内部，最后结晶成核落在釜壁和釜底中，打开反应釜取出雷公藤红素纳米颗粒。
其中，样品溶剂为二氯甲烷，雷公藤红素溶液质量浓度为10mg/mL，毛细管喷嘴的内径为200μm。
高压反应釜的预定压力为18MPa，温度为40℃，待系统稳定后，打开CO2出口阀，调节CO2流量至5LPM，时间2h。
待样品泵入结束后，继续维持CO2流量5LPM 2h。
实施例2
一种超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法，包括如下步骤：
检查超临界制粒装置的气密性，打开高压反应釜的气体进口阀，通过温度控制模块设置反应釜温度，通过压力控制模块设置反应釜温度，启动反应釜加热装置，待达到设定的反应釜压温度，维持该温度一定时间后启动高压泵将钢瓶中的CO2泵入高压反应釜，待釜内温度和压力稳定后，打开气体出口阀，并调节至一定体积流量。
将雷公藤红素用适当溶剂溶解至一定浓度，由恒流泵将溶液经由毛细喷嘴喷入反应釜，通过可视化窗口可观察喷嘴在超临界流体中初始状态是以雾化的细小液滴状态存在，随之均匀的分布在釜内部，最后结晶成核落在釜壁和釜底中，打开反应釜取出雷公藤红素纳米颗粒。
其中，样品溶剂为1,1,1-三氯乙烷，雷公藤红素溶液质量浓度为5mg/mL，毛细管喷嘴的内径为100μm。
高压反应釜的预定压力为12MPa，温度为35℃，待系统稳定后，打开CO2出口阀，调节CO2流量至6LPM。
待样品泵入结束后，继续维持CO2流量6LPM，时间2h。
实施例3
一种超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法，包括如下步骤：
检查超临界制粒装置的气密性，打开高压反应釜的气体进口阀，通过温度控制模块设置反应釜温度，通过压力控制模块设置反应釜温度，启动反应釜加热装置，待达到设定的反应釜压温度，维持该温度一定时间后启动高压泵将钢瓶中的CO2泵入高压反应釜，待釜内温度和压力稳定后，打开气体出口阀，并调节至一定体积流量。
将雷公藤红素用适当溶剂溶解至一定浓度，由恒流泵将溶液经由毛细喷嘴喷入反应釜，通过可视化窗口可观察喷嘴在超临界流体中初始状态是以雾化的细小液滴状态存在，随之均匀的分布在釜内部，最后结晶成核落在釜壁和釜底中，打开反应釜取出雷公藤红素纳米颗粒。
其中，样品溶剂为1,1,2-三氯乙烷，雷公藤红素溶液质量浓度为15mg/mL，毛细管喷嘴的内径为75μm。
高压反应釜的预定压力为11MPa，温度为45℃，待系统稳定后，打开CO2出口阀，调节CO2流量至8LPM，持续时间2h。
待样品泵入结束后，继续维持CO2流量8LPM，持续时间2h。
实施例4
一种超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法，包括如下步骤：
检查超临界制粒装置的气密性，打开高压反应釜的气体进口阀，通过温度控制模块设置反应釜温度，通过压力控制模块设置反应釜温度，启动反应釜加热装置，待达到设定的反应釜压温度，维持该温度一定时间后启动高压泵将钢瓶中的CO2泵入高压反应釜，待釜内温度和压力稳定后，打开气体出口阀，并调节至一定体积流量。
将雷公藤红素用适当溶剂溶解至一定浓度，由恒流泵将溶液经由毛细喷嘴喷入反应釜，通过可视化窗口可观察喷嘴在超临界流体中初始状态是以雾化的细小液滴状态存在，随之均匀的分布在釜内部，最后结晶成核落在釜壁和釜底中，打开反应釜取出雷公藤红素纳米颗粒。
其中，样品溶剂为氯仿，雷公藤红素溶液质量浓度为20mg/mL，毛细管喷嘴的内径为150μm。
高压反应釜的预定压力为8MPa，温度为40℃，待系统稳定后，打开CO2出口阀，调节CO2流量至12LPM。
待样品泵入结束后，继续维持CO2流量12LPM，时间2h。
实施例5
一种超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法，包括如下步骤：
检查超临界制粒装置的气密性，打开高压反应釜的气体进口阀，通过温度控制模块设置反应釜温度，通过压力控制模块设置反应釜温度，启动反应釜加热装置，待达到设定的反应釜压温度，维持该温度一定时间后启动高压泵将钢瓶中的CO2泵入高压反应釜，待釜内温度和压力稳定后，打开气体出口阀，并调节至一定体积流量。
将雷公藤红素用适当溶剂溶解至一定浓度，由恒流泵将溶液经由毛细喷嘴喷入反应釜，通过可视化窗口可观察喷嘴在超临界流体中初始状态是以雾化的细小液滴状态存在，随之均匀的分布在釜内部，最后结晶成核落在釜壁和釜底中，打开反应釜取出雷公藤红素纳米颗粒。
其中，样品溶剂为氯仿和二氯甲烷的混溶剂，雷公藤红素溶液质量浓度为5mg/mL，毛细管喷嘴的内径为100μm。
高压反应釜的预定压力为20MPa，温度为50℃，待系统稳定后，打开CO2出口阀，调节CO2流量至14LPM。
待样品泵入结束后，继续维持CO2流量2LPM，时间2h。
分别对实施例1～5制备的雷公藤红素纳米颗粒进行分析和表征。
1、扫描电子显微镜(SEM)表征微粒形貌
取少量样品分散于导电胶并粘于电子显微镜SEM样品台表面，在真空状态下喷金2min，然后进行测试。
结果表明，实施例1-5制备的雷公藤红素纳米颗粒的粒径在100～400nm之间，微胶囊表面光滑，粒径分布均匀，微粒呈细小薄片状，如图1所示。
2、收率测定
用最终收集的纳米颗粒总质量除以投入高压反应釜雷公藤红素原料总质量计算得到收率。
如表1所示，实施例1-5工艺的收率均在95％以上，收率非常高。
3、粒度测定
采用马尔文粒度仪(MS-3000)干法测定雷公藤红素纳米颗粒粒径。实施例1-5雷公藤红素纳米颗粒粒度如表1所示：
表1样品粒径及产率
样品 粒径(nm) 收率(％)
实施例1 123.28 97.32
实施例2 208.39 98.27
实施例3 339.81 96.19
实施例4 294.49 95.86
实施例5 329.79 96.49
实施例1-5的制备工艺所得产品粒度分布较均匀，产品外观较蓬松。
4、溶剂残留量测定
取少量实施例1-5制备的雷公藤红素纳米颗粒，测定溶剂残留量，检测结果表明，实施例1-5微粒有机溶剂残留量均低于1ppm。
实施例6(对比实施例)
表2列出了发明人研究过程中的失败案例，基本都存在收率低、溶剂残留、粒径大或者团聚等现象。下表中，使用每种溶剂所得到的最高收率(％)、最低残留(ppm)以及颗粒粒径均指通过调节样品溶液浓度、喷嘴大小、样品溶液喷入流速、高压反应釜釜内温度和压力等工艺参数所得到的最优值，这是本领域技术人员的常规本领，同时，本领域技术人员应当知道，每种溶剂最高收率、最低残留以及颗粒粒径的工艺参数通常不同。这些最优值体现了不同类型溶剂在该指标方面的最大优化潜能，也只有这样，不同类型溶剂应用价值的比较才有意义。各最优值对应的工艺参数未列出。
表2不同溶剂应用于超临界制粒所得产品性能

Claims (2)

1.一种超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将钢瓶中的CO2泵入高压反应釜，待釜内压力为1～50MPa，温度为30～80℃时，打开气体出口阀，并调节CO2的流量为1～20LPM；
(2)将雷公藤红素用卤代烷烃类溶剂溶解，得到质量浓度为1～20mg/mL的溶液；由恒流泵将溶液经由毛细喷嘴喷入上述高压反应釜中；通过可视化窗口观察喷入的溶液状态，待其结晶成核落在釜壁和釜底时，打开反应釜取出固体颗粒，即为：雷公藤红素纳米颗粒；
所述卤代烷烃类溶剂选自二氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷以及氯仿中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的超临界压缩流体沉淀法制备雷公藤红素纳米颗粒的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的毛细喷嘴内径为20～100μm。
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