地高辛与β-环糊精在水溶液中的包合作用及包合物制剂的稳定性
作者：李方 唐跃年 卜书红 肖斌
单位：上海第二医科大学附属新华医院药剂科，上海 200092
关键词：地高辛；β-环糊精；包合物；稳定常数；热 力学参数；稳定性
中国新药杂志000414
摘要 目的：研究地高辛在不同温度、不同浓度β-环糊精水溶液中的溶解度、热力学参数以及包 合物制剂的稳定性。方法：采用溶解度法和经典恒温法；含量测定用UV和HPLC。结果：相溶解度曲线呈AN型。温度升高，包合物的稳定常数减小，包合物的生成能增大，反 应热为-9.104(kJ/mol)。4℃时DIGτ0.9=2.73年。结论：包合过程为放热过程,包合物在制剂中稳定。
STUDY ON INCLUSION ACTION OF DIGOXIN AND β-CYCLODEXTRIN
, http://www.100md.com
IN AQUEOUS SOLUTION AND STABILITY OF THE RESULTANT COMPOUND
Li Fang Tang Yuenian Bu Shuhong et al.
(Department of Pharmacy, Xinhua Hospital Affiliated to
Shanghai Second Medical University,Shanghai 200092)
ABSTRACT OBJECTIVE:To study the inclusion action of digoxin with β-cyclodextrin in aqueous solution and stability of the resultant compound.METHODS:The complexing behavior of β-cyclodextrin in aqueous solution with digitoxin was studied through determintion of solubility at differ ent temperatures,stability at constant temperature and their contents by use of UV and HPL C.RESULTS:An AN-type phase solubility curve was obtained. With increase of temp erature, the stability constant of the complex decreased and its energy of forma tion increased. The reaction heat was -9.104(kJ/mol). At 4℃ DIGτ0.9 =2.73 years. CONCLUSION:The process of inclusion is an exothermic reaction and the inclusion complex is stable in aqueous solution.
, 百拇医药
KEY WORDS Digoxin; β-cyclodextrin; Inclusion complex; Stabili ty constant; Thermodynamic parameter; Stability
地高辛(Digoxin，DIG)为毛花洋地黄中提纯制得的中效强心苷，临床适用于各种急性 和慢 性心功能不全以及室上性心动过速、心房颤动和搏动等[1]。由于地高辛在水溶液 中的溶解度极小，其制剂稳定性差，影响临床疗效。用β-环糊精(β-CD)包合药物后， 可以增加药物的溶解度，调节药物的释放速度，并提高药物的生物利用度[2], 减 少其不良反应。根据此特点，我们研制了DIG-β-CD包合物制剂 ，并对DIG与β-CD在水溶液中的包合作用及制剂稳定性进行了研究。
材料与仪器
1 试剂与试药
, 百拇医药
DIG标准品(Sigma公司)，β-CD(苏州味精厂，含量在95%以上)，DIG原料( 浙江民生制药厂)；DIG-β-CD包合物(自制),水(自制去离子双蒸水),化学试剂( 市售)。
2 仪器
HP1-100型高效液相色谱仪(美国惠普公司)，HP-8453紫外分光光度仪(美国惠普公司 )， TSHZ-A台式水浴恒温振荡器(上海跃进医疗器械厂)，TGL-16G高速台式离心机(上海医 用分析仪器厂)。
实验方法
1 DIG与β-CD在水溶液中的包合实验
1.1 紫外标准曲线的制备 精密称取DIG标准品，于少量乙醇溶解，加水稀释配制成浓度为9.8～118μg/ml的系列 溶液，于波长221nm处测定吸收值，绘制标准曲线，计算回归方程：A=0.020132C-0.018 62 ，r=0.9999。结果表明，在9.8～118μg/ml浓度范围内，线性关系良好。
, 百拇医药
1.2 溶解度曲线测定 称取过量DIG样品，加入精密配制的β-CD系列浓度溶液(0，1×10-3 ，2.5×1 0-3 ，5×10-3，7.5×10-3，10×10- 3，12.5×10-3mol/L)2ml，分置具塞小试管中，分别于25，35 ，45℃的恒温水浴中振摇，使其达到平衡(6d)。取出试管，离心，11 000r/min×6min。 精密吸取上清液1 ml，定量稀释，于221nm测吸收值。根据回归方程计算浓度，以β-CD 浓度为横坐标，DIG浓度为纵坐标，作不同温度的溶解度曲线。
2 DIG包合物制剂稳定性实验
2.1 DIG制剂的制备 取本院自制DIG-β-CD包合物加入适量赋形剂 ，制得DIG溶液(每100ml中含DIG 5mg)。
2.2 HPLC标准曲线的制备 取DIG标准品，精密称量，配制成浓度为8.4～84 μg/ml的系 列溶液，用高效液相色谱仪测定。色谱条件为不锈钢柱4.5mm×100mm，填料ODS-Hyper si l(5μm)，流动相为甲醇∶水=55∶45，流速：0.8ml/min,检测波长:221nm,进样2 0μl,DIG保留时间为7.1min,外标法 定量。得DIG浓度与峰面积标准曲线A=-7.6883+29.3281C,r=0.99995。
, http://www.100md.com
2.3 回收率试验 分别配制11.8，23.6，47.2，59，82.6μg/ml DI G标准品溶液，按“2.2”项下操作，测得平均回收率为99%，n=5，RSD=1.3%。
2.4 样品测定 取DIG制剂(5mg/100ml)经提取、过滤，20μl进样，得DIG峰面积，代入 标准曲线即得DIG含量。每次样品测定时，做质控管，以保证每批样品测定的准确性。
2.5 DIG制剂的稳定性 采用经典恒温加速试验与留样观察法相对照。在76，66，56℃3个温度下，不同的时间 采样，用高效液相色谱仪测定DIG含量。
用τ0.9法[3]得方程lnτ0.9=11456.8/T-31.29，r=0.9948。 方程外推，得4℃时DIGτ0.9=2.73年。实测样品(4℃)在半年内药物浓度无变化。
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结果与讨论
1 表观溶解度
包合物的稳定性表现为主客分子间结合的牢固程度，即包合作用的强弱。通常采用 相溶解度图法测定包合物的稳定常数Kc，Kc值大包合物稳定，反之则不稳定。
表观溶解度分析见图1。从图1中可以看出，在各种温度条件下，DIG的溶解度随β-C D浓度的增 加而直线上升，两者呈线形相关，相溶解度曲线为AN型[4]，说明有可溶性包合物 的形成。
图1 不同温度溶解度曲线
DIG-β-CD包合物的Kc值可由相溶解度图开始上升直线部分，按下述方程计算：
, 百拇医药
S为直线斜率，CS为不含β-CD时DIG的溶解度。
根据Kc值及从属温度，可由以下方程计算热力学参数：
ΔGо=ΔHо-T.ΔSо
所得数据见表1：
表1 DIG-β-CD包合物的热力学参数 温度(℃)
Kc(mol/L)-1
ΔG(kJ/mol)
ΔH(kJ/mol)
, http://www.100md.com
ΔS[(J/k.mol)]
25
4505
-20.82
35
3865
-21.21
-9.104
+39.30
45
3578
-21.60
, http://www.100md.com 2 温度对溶解度的影响
见图1。由图1和表1可见，温度升高，DIG溶解度减小，溶解过程为 放热过程。ΔH为负值表明DIG与β-CD包合物形成过程为放热过程。在3种温度下，ΔG均 为负值，表明在恒温恒压下，包合反应可自发进行。在一定温度下，ΔG值越负，K值越大， 反应倾向越大，所以适当降低温度有利于包合物的形成及稳定。
3 紫外扫描
对β-CD水溶液进行紫外扫描，在200～250nm范围内无吸收，而DIG及其包合物在221nm 处有最大吸收，故选择此波长为检测波长。且DIG与包合物的紫外吸收峰无变化，表明包合 物只是物理的包合，β-CD对其含量测定无影响。
4 DIG-β-CD包合物制剂的制备
DIG-β-CD包合物溶液剂具有以下优点：① 生物利用度提高， 由于DIG被环糊精包合后，肠道内酶对DIG破坏减少，肠道对DIG吸收增加可达4～5倍[5 ]；② 便于儿科患者小剂量的使用；③ 由于不用酏剂，减少了制剂中辅料的药理作用。
, 百拇医药
5 DIG含量测定
DIG标准色谱图见图2。由于DIG紫外吸收系数较低，灵敏度不高，制剂中加入赋形剂后，严 重干扰DIG测定，所以只能采用HPLC分离其干扰后，作其制剂的含量测定，色谱图见图3。
图2 DIG标准色谱图 图3 DIG制剂色谱图
6 DIG稳定性
表2 DIG加速实验数据 温度(℃)
1/T(K-1)
时间(h)
, 百拇医药
药物浓度(%)
回归方程
τ0.9(h)
76
349-1
0
100
r=-0.9905
4.37
2
96.83
y=103.27-3.04x
, 百拇医药
4
94.32
8
81.46
10
72.62
12
68.68
14
57.44
16
54.32
66
, http://www.100md.com
339-1
0
100
r=-0.9837
13.75
2
102.84
y=103.42-0.9757x
4
99.68
11
93.38
, 百拇医药 14
93.51
24
77.62
28
76.28
32
71.84
56
329-1
0
100
r=-0.9984
, 百拇医药
32.26
8
96.63
y=99.90-0.3069x
28
91.71
32
90.95
52
83.86
56
82.34
72
, 百拇医药
77.73
80
75.32
见表2。在76，66，56℃ 3个温度下，得到药物浓度与时间的直线方程。方程表明， 3个方程截距基本无变化，而其斜率呈现了3.1～3.2倍的变化，证明该反应符合Arrhenius公 式。 参考文献
1，陈新谦, 金有豫主编. 新编药物学. 第14版. 北京: 人民卫生出版社, 1997.250～254
2，罗明生, 高天惠主编. 药剂辅料大全. 成都: 四川科技出版社, 1993.504～50 8
3，庞贻慧，鲁纯素编. 药物稳定性预测方法. 北京：人民卫生出版社，1984.53 ～58
, 百拇医药
4，Yasuyo Okada，Yoko Kubota, Kyoko Koizumi, et al. Some properties and the inclusion behavior of branched cyclodextrins. Chem Pharm Bull, 1988, 36(6)∶2184.
5，Kaneto Uekama, Toshio Fujinaga, Fumiyoshi Hirayama, et al. Improv ement of the oral bioavailability of digitalis glycosides by cyclodextrin complexation. J Pharm Sci, 1983,72(11)∶1338
收稿：1999-06-21
修回：2000-01-22, 百拇医药
单位：上海第二医科大学附属新华医院药剂科，上海 200092
关键词：地高辛；β-环糊精；包合物；稳定常数；热 力学参数；稳定性
中国新药杂志000414
摘要 目的：研究地高辛在不同温度、不同浓度β-环糊精水溶液中的溶解度、热力学参数以及包 合物制剂的稳定性。方法：采用溶解度法和经典恒温法；含量测定用UV和HPLC。结果：相溶解度曲线呈AN型。温度升高，包合物的稳定常数减小，包合物的生成能增大，反 应热为-9.104(kJ/mol)。4℃时DIGτ0.9=2.73年。结论：包合过程为放热过程,包合物在制剂中稳定。
STUDY ON INCLUSION ACTION OF DIGOXIN AND β-CYCLODEXTRIN
, http://www.100md.com
IN AQUEOUS SOLUTION AND STABILITY OF THE RESULTANT COMPOUND
Li Fang Tang Yuenian Bu Shuhong et al.
(Department of Pharmacy, Xinhua Hospital Affiliated to
Shanghai Second Medical University,Shanghai 200092)
ABSTRACT OBJECTIVE:To study the inclusion action of digoxin with β-cyclodextrin in aqueous solution and stability of the resultant compound.METHODS:The complexing behavior of β-cyclodextrin in aqueous solution with digitoxin was studied through determintion of solubility at differ ent temperatures,stability at constant temperature and their contents by use of UV and HPL C.RESULTS:An AN-type phase solubility curve was obtained. With increase of temp erature, the stability constant of the complex decreased and its energy of forma tion increased. The reaction heat was -9.104(kJ/mol). At 4℃ DIGτ0.9 =2.73 years. CONCLUSION:The process of inclusion is an exothermic reaction and the inclusion complex is stable in aqueous solution.
, 百拇医药
KEY WORDS Digoxin; β-cyclodextrin; Inclusion complex; Stabili ty constant; Thermodynamic parameter; Stability
地高辛(Digoxin，DIG)为毛花洋地黄中提纯制得的中效强心苷，临床适用于各种急性 和慢 性心功能不全以及室上性心动过速、心房颤动和搏动等[1]。由于地高辛在水溶液 中的溶解度极小，其制剂稳定性差，影响临床疗效。用β-环糊精(β-CD)包合药物后， 可以增加药物的溶解度，调节药物的释放速度，并提高药物的生物利用度[2], 减 少其不良反应。根据此特点，我们研制了DIG-β-CD包合物制剂 ，并对DIG与β-CD在水溶液中的包合作用及制剂稳定性进行了研究。
材料与仪器
1 试剂与试药
, 百拇医药
DIG标准品(Sigma公司)，β-CD(苏州味精厂，含量在95%以上)，DIG原料( 浙江民生制药厂)；DIG-β-CD包合物(自制),水(自制去离子双蒸水),化学试剂( 市售)。
2 仪器
HP1-100型高效液相色谱仪(美国惠普公司)，HP-8453紫外分光光度仪(美国惠普公司 )， TSHZ-A台式水浴恒温振荡器(上海跃进医疗器械厂)，TGL-16G高速台式离心机(上海医 用分析仪器厂)。
实验方法
1 DIG与β-CD在水溶液中的包合实验
1.1 紫外标准曲线的制备 精密称取DIG标准品，于少量乙醇溶解，加水稀释配制成浓度为9.8～118μg/ml的系列 溶液，于波长221nm处测定吸收值，绘制标准曲线，计算回归方程：A=0.020132C-0.018 62 ，r=0.9999。结果表明，在9.8～118μg/ml浓度范围内，线性关系良好。
, 百拇医药
1.2 溶解度曲线测定 称取过量DIG样品，加入精密配制的β-CD系列浓度溶液(0，1×10-3 ，2.5×1 0-3 ，5×10-3，7.5×10-3，10×10- 3，12.5×10-3mol/L)2ml，分置具塞小试管中，分别于25，35 ，45℃的恒温水浴中振摇，使其达到平衡(6d)。取出试管，离心，11 000r/min×6min。 精密吸取上清液1 ml，定量稀释，于221nm测吸收值。根据回归方程计算浓度，以β-CD 浓度为横坐标，DIG浓度为纵坐标，作不同温度的溶解度曲线。
2 DIG包合物制剂稳定性实验
2.1 DIG制剂的制备 取本院自制DIG-β-CD包合物加入适量赋形剂 ，制得DIG溶液(每100ml中含DIG 5mg)。
2.2 HPLC标准曲线的制备 取DIG标准品，精密称量，配制成浓度为8.4～84 μg/ml的系 列溶液，用高效液相色谱仪测定。色谱条件为不锈钢柱4.5mm×100mm，填料ODS-Hyper si l(5μm)，流动相为甲醇∶水=55∶45，流速：0.8ml/min,检测波长:221nm,进样2 0μl,DIG保留时间为7.1min,外标法 定量。得DIG浓度与峰面积标准曲线A=-7.6883+29.3281C,r=0.99995。
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2.3 回收率试验 分别配制11.8，23.6，47.2，59，82.6μg/ml DI G标准品溶液，按“2.2”项下操作，测得平均回收率为99%，n=5，RSD=1.3%。
2.4 样品测定 取DIG制剂(5mg/100ml)经提取、过滤，20μl进样，得DIG峰面积，代入 标准曲线即得DIG含量。每次样品测定时，做质控管，以保证每批样品测定的准确性。
2.5 DIG制剂的稳定性 采用经典恒温加速试验与留样观察法相对照。在76，66，56℃3个温度下，不同的时间 采样，用高效液相色谱仪测定DIG含量。
用τ0.9法[3]得方程lnτ0.9=11456.8/T-31.29，r=0.9948。 方程外推，得4℃时DIGτ0.9=2.73年。实测样品(4℃)在半年内药物浓度无变化。
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结果与讨论
1 表观溶解度
包合物的稳定性表现为主客分子间结合的牢固程度，即包合作用的强弱。通常采用 相溶解度图法测定包合物的稳定常数Kc，Kc值大包合物稳定，反之则不稳定。
表观溶解度分析见图1。从图1中可以看出，在各种温度条件下，DIG的溶解度随β-C D浓度的增 加而直线上升，两者呈线形相关，相溶解度曲线为AN型[4]，说明有可溶性包合物 的形成。
图1 不同温度溶解度曲线
DIG-β-CD包合物的Kc值可由相溶解度图开始上升直线部分，按下述方程计算：
, 百拇医药
S为直线斜率，CS为不含β-CD时DIG的溶解度。
根据Kc值及从属温度，可由以下方程计算热力学参数：
ΔGо=ΔHо-T.ΔSо
所得数据见表1：
表1 DIG-β-CD包合物的热力学参数 温度(℃)
Kc(mol/L)-1
ΔG(kJ/mol)
ΔH(kJ/mol)
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ΔS[(J/k.mol)]
25
4505
-20.82
35
3865
-21.21
-9.104
+39.30
45
3578
-21.60
, http://www.100md.com 2 温度对溶解度的影响
见图1。由图1和表1可见，温度升高，DIG溶解度减小，溶解过程为 放热过程。ΔH为负值表明DIG与β-CD包合物形成过程为放热过程。在3种温度下，ΔG均 为负值，表明在恒温恒压下，包合反应可自发进行。在一定温度下，ΔG值越负，K值越大， 反应倾向越大，所以适当降低温度有利于包合物的形成及稳定。
3 紫外扫描
对β-CD水溶液进行紫外扫描，在200～250nm范围内无吸收，而DIG及其包合物在221nm 处有最大吸收，故选择此波长为检测波长。且DIG与包合物的紫外吸收峰无变化，表明包合 物只是物理的包合，β-CD对其含量测定无影响。
4 DIG-β-CD包合物制剂的制备
DIG-β-CD包合物溶液剂具有以下优点：① 生物利用度提高， 由于DIG被环糊精包合后，肠道内酶对DIG破坏减少，肠道对DIG吸收增加可达4～5倍[5 ]；② 便于儿科患者小剂量的使用；③ 由于不用酏剂，减少了制剂中辅料的药理作用。
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5 DIG含量测定
DIG标准色谱图见图2。由于DIG紫外吸收系数较低，灵敏度不高，制剂中加入赋形剂后，严 重干扰DIG测定，所以只能采用HPLC分离其干扰后，作其制剂的含量测定，色谱图见图3。
图2 DIG标准色谱图 图3 DIG制剂色谱图
6 DIG稳定性
表2 DIG加速实验数据 温度(℃)
1/T(K-1)
时间(h)
, 百拇医药
药物浓度(%)
回归方程
τ0.9(h)
76
349-1
0
100
r=-0.9905
4.37
2
96.83
y=103.27-3.04x
, 百拇医药
4
94.32
8
81.46
10
72.62
12
68.68
14
57.44
16
54.32
66
, http://www.100md.com
339-1
0
100
r=-0.9837
13.75
2
102.84
y=103.42-0.9757x
4
99.68
11
93.38
, 百拇医药 14
93.51
24
77.62
28
76.28
32
71.84
56
329-1
0
100
r=-0.9984
, 百拇医药
32.26
8
96.63
y=99.90-0.3069x
28
91.71
32
90.95
52
83.86
56
82.34
72
, 百拇医药
77.73
80
75.32
见表2。在76，66，56℃ 3个温度下，得到药物浓度与时间的直线方程。方程表明， 3个方程截距基本无变化，而其斜率呈现了3.1～3.2倍的变化，证明该反应符合Arrhenius公 式。 参考文献
1，陈新谦, 金有豫主编. 新编药物学. 第14版. 北京: 人民卫生出版社, 1997.250～254
2，罗明生, 高天惠主编. 药剂辅料大全. 成都: 四川科技出版社, 1993.504～50 8
3，庞贻慧，鲁纯素编. 药物稳定性预测方法. 北京：人民卫生出版社，1984.53 ～58
, 百拇医药
4，Yasuyo Okada，Yoko Kubota, Kyoko Koizumi, et al. Some properties and the inclusion behavior of branched cyclodextrins. Chem Pharm Bull, 1988, 36(6)∶2184.
5，Kaneto Uekama, Toshio Fujinaga, Fumiyoshi Hirayama, et al. Improv ement of the oral bioavailability of digitalis glycosides by cyclodextrin complexation. J Pharm Sci, 1983,72(11)∶1338
收稿：1999-06-21
修回：2000-01-22, 百拇医药