中藥作為中華民族傳統文化的瑰寶,通過粉碎藥用植物、動物、礦物及其提取物后制得,因此含有生物活性部位或活性化學組分,對維護人類健康做出了不可磨滅的貢獻。不過中藥粉體理化性 質復雜,常以無定形粉末的形式存在,導致黏性、流動性及壓縮性等物理性質表現出與化學原料藥的顯著差異性,以往都是采用煎煮的方式服用,難以滿足人們更高效、更便捷的使用需求,因此在粒子或分子水平上對中藥粉體進行功能改性,成為了如今中藥制劑研究的重點方向。
(來源:網絡)
從中藥制劑的制備過程來看,中藥復方制劑的組成成分較為復雜,如果再添加冗余的輔料來對其進行改性,有可能會造成藥性的降低,甚至增加患者代謝的負擔,因此目前中藥的改性技術往往是基于粒子設計原理進行的,即需要在不改變物質基礎的前提下,根據組方藥物粉體性質的差異,通過控制物料的加入順序、制備工藝、工藝過程參數,在微觀層面對組方粉體進行精密的分散與重組,構建分散均勻、性質穩定、具有特定結構與功能的重組粒子。目前,基于粒子設計原理的中藥改性技術主要包括超微粉碎技術、包衣法、結晶法、熱熔擠出法等。
一、超微粉碎技術
在中藥粉體改性中,超微粉碎技術通過使用機械粉碎機、氣流式粉碎機、振動磨、攪拌磨及球磨機等粉碎設備,在機械或流體動力產生的高速旋轉的轉子下,以沖擊、碰撞、研磨、粉碎等作用將普通粉體中大多數完整細胞粉碎成粒徑約10μm,甚至更小的細胞級粉體。
球磨設備(來源:網絡)
在此過程中,由于不涉及化學成分的改變,中藥粉體的原有性質和成分基本都可被保留下來,但中藥的顯微結構發生變化,破壞了中藥原有的組織結構,可以提高原料有效成分、營養物質、微量元素等成分的溶出率,同時也能增強藥物通過胃腸壁的能力,能提高人體對藥物的吸收性,因此該技術廣泛應用于改善難溶性物質的溶出度和生物利用度。
目前,超微粉碎技術通常會與固體分散技術結合,通過將物料和纖維素衍生物(如羥丙基甲基纖維素、羥丙基纖維素等)、聚乙二醇類、甘露醇、乳糖等親水性載體均勻混合后共研磨一定時間,使得物料和載體在氫鍵作用下結合,進一步提高藥物的比表面積、減小結晶度、以及改善潤濕性。
二、包衣法
包衣法是通過在中藥粉體表面形成一層保護膜,不僅可以改善其物理化學性質,如提高穩定性、減少吸濕性、防止團聚、延長保質期、掩蓋不良口感和氣味等,還可以根據需要調節藥物的釋放行為,從而滿足不同的臨床需求。根據制備過程是否有液體參與,包衣法通常可分為干法包衣和濕法包衣。
1、濕法包衣
濕法包衣技術通常是將一種或者多種改性材料溶于水或者有機溶劑中,通過噴霧干燥、流化床底噴包衣、包衣鍋等,將包衣液包覆在需改性的粒子表面,同時通過一定的熱空氣干燥,除去水分,在核粒子表面形成相對均一的殼層,得到結構與性質均顯著改善的復合粒子。
利用濕法包衣技術,通??梢缘玫桨矊泳鶆蛐院芎?、分層風險較小的產品,但以水為溶劑的包衣技術在一些對水敏感或易水解的藥上應用具有局限性,而采用有機溶劑的濕法包衣技術又存在污染及干燥等后處理導致的成本升高問題。
2、干法包衣
干法包衣技術通過利用流能磨、磁輔助沖擊式涂層機、攪拌磨和共研磨機等干法包衣設備給主體粒子(被包覆粒子)和客體粒子(包覆材料)提供一定的機械能,使客體粒子在壓力、靜電或干黏合劑的作用下滲入或者嵌入在另一種顆粒表面,形成包衣層。
干法包衣技術原理(來源:參考文獻3)
相比濕法包衣,采用粉末機械干法包衣工藝能避免使用有機溶劑或水,適用于水不穩定藥物的包衣,避免有機溶劑的污染,同時減少干燥帶來的成本,是目前頗具產業化前景化的意向中藥粉體改性技術。
三、結晶法
中藥粉體主要以無定型狀態存在,溶出度、流動性、吸收性等方面均表現較差,而藥物結晶技術利用物理或化學方法,使藥物從溶液中析出并形成晶體,能夠有效改善這些問題,具有選擇性高、純度高、設備簡單、操作方便等特點。通常基于粒子設計理論的新型結晶粉體改性技術主要包括球形結晶技術、聚晶技術、共晶技術。
1、球形結晶技術
球形結晶技術最為常用的一種結晶技術,主要用于制備水不溶性單一藥物球晶,主要包含球形聚集法和類乳濁液溶劑擴散法,所制備的晶體通常呈球形,具有晶體粒徑大、流動性好、接觸角小等特點,可以減弱晶體在空氣中毛細吸濕現象,具有優異的抗結塊性。
(1)球形聚集法
球形聚集法是一種經典的球形結晶方法,需要采用主藥、良溶劑、不良溶劑、橋接液四種組分,包括四個主要步驟:結晶、相分離、潤濕和粘附。
具體操作是首先將主藥預先溶于良溶劑中,后將形成的主藥溶液倒入某一可以與良溶劑混溶的不良溶劑中。由于兩種溶劑間的親和力強于主藥和良溶劑間的親和力,故可產生藥物結晶。在此過程中,橋接液充當析出粒子之間的橋接物,覆蓋在晶體上,以促進顆粒聚集的持續進行。
球形聚集法原理(來源:參考文獻2)
(2)類乳濁液溶劑擴散法
該方法需要主藥、良溶劑和不良溶劑三種組分。與球形聚集法不同的是,該方法采用的良溶劑與不良溶劑間的作用需要弱于主藥與良溶劑間的作用,以便三者混合后形成類乳濁液。在該類乳濁液中,良溶劑慢慢擴散到外部的不良溶劑中,同時外部的不良溶劑滲透進液滴中,主藥溶解度降低,產生局部的過飽和液滴,析出結晶。而液滴中剩余良溶劑可以充當架橋劑,促進析出的顆粒進一步聚集析出。
類乳濁液溶劑擴散法(來源:參考文獻2)
2、聚晶技術
藥物聚晶技術借助液體架橋劑和機械攪拌作用使得藥物在液相狀態中析出晶體,同時與另外一種輔料的晶體或者微粒聚結成球形顆粒,不僅克服了球形結晶技術局限于制備水不溶性單一藥物球晶的問題,而且還可在結晶過程中加入改性輔料和功能性高分子材料,改善藥物的溶出和釋放速率,提高生物利用度
3、共晶技術
藥物共晶指的是活性藥物成分(API)和共晶形成物(CCF)在氫鍵或其他非共價鍵的作用下結合行成一種可電離的非鹽形式的晶體配合物,由于其形成過程主要通過氫鍵作用力,可在保證藥物不改變藥理性質的前提下,改變或改善藥物的溶解度、溶出速率、穩定性、吸濕性、流動性、壓縮性和光熱敏性。不過值得注意的是藥物實現共晶必須要選擇符合安全規定的藥用輔料、食品添加劑等座位共結晶劑。
茶堿與對乙酰氨基酚共晶(來源:莊沖,馬曉琴,朱寶磊等. 中藥活性成分藥物共晶的研究進展.廣西中醫藥大學)
通常藥物共晶中常用的制備方法分為兩大類:溶液合成法和固態合成法。溶液合成法是活性藥物成分與共晶形成物都為溶液狀態,常用的方法是溶液結晶、超聲。固態合成法是活性藥物成分與共晶形成物以固態的形式相互反應的過程,方法有升華、研磨、熔融等。目前最為常用的是溶液合成法。
四、熱熔擠出技術
熱熔擠出技術最初主要用于塑料和高分子加工行業,隨后被引入制藥行業,在改善藥物溶出等方面得到了廣泛應用。熱熔擠出技術是將原藥和聚合物輔料同時加入擠出機,在單一擠出機中的藥物和輔料進行混合-熔融-成型,實現由原料藥物由多相狀態轉為單相狀態。
該技術可以在強烈的混合和剪切作用下使藥物進行空間位置的彼此交換和相互滲透,使單相藥物以分子、無定形態或亞穩定態等形式分散在載體中,藥物分布更加均勻,對于水溶性較差的藥物溶解度的增加和生物利用度的提高有明顯作用,此外,通過此工藝亦可制備緩釋制劑或對藥物掩味等。
小結
目前超微粉碎技術、干法包衣工藝、濕法包衣工藝等技術均已成功應用到中藥粉體改性中,可在在不改變藥物活性成分的前提下,用于改善中藥粉體的流動性、壓縮性、潤濕性、吸濕行為、崩解行為等,對于中藥固體制劑的發展具有巨大推動作用。未來基于粒子設計理論的中藥粉體改性技術還需要進一步應用性研究的探索,以推動其像中試和大規模生產的方向發展。
參考文獻:
1、朱衛豐,陳富財,劉文君.《基于粒子設計原理的中藥粉體改性研究進展》.江西中醫藥大學
2、《制藥工藝關鍵技術——結晶技術前沿進展有哪些?》.博藥.
3、黃永清,葉英,周良良等.《粉末機械干法包衣研究進展》.江西科技師范大學藥學院.
4、劉傳軍.《通過共晶改善藥物成藥性》.藥源CDMO.
粉體圈 Corange
作者:Corange
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