健康油脂的自纳米乳化，提高亲脂性药物的溶解度

摘要

用于给药应用的油会破坏患者的血脂状况，这在心血管疾病中是不可取的。富含 Omega-3 脂肪酸的油是传统油的健康替代品，在自乳化药物输送系统方面具有巨大潜力。

摘要

许多药物的水溶度低，降低了它们在血液中的生物利用度。几个世纪以来，油一直被用来提高药物的溶解度;然而，它们会扰乱患者的血脂状况。在这项研究中，制备并优化了富含 omega-3 脂肪酸的油的自纳米乳化药物递送系统，用于亲脂性药物的递送。瑞舒伐他汀是一种强效降血脂药物，被用作模型亲脂性药物。鱼油显示出瑞舒伐他汀的溶解度比其他油高 7 倍以上，因此它被选为自纳米乳化药物递送系统 （SNEDDS） 的开发。筛选了表面活性剂和助表面活性剂的不同组合，选取了吐温80（表面活性剂）和Capryol PGMC（助表面活性剂）的表面活性剂混合物，以评估与鱼油和瑞舒伐他汀的相容性。设计了油、表面活性剂和助表面活性剂的假三元相图，以识别乳液区域。假三元相图预测，油和表面活性剂的比例为1:3，是乳液系统最稳定的比例。然后，采用响应面法（Box-Behnken设计）计算最优组成。经过17次运行后，选用比例分别为0.399、0.67和0.17的鱼油、吐温80和辛醇PGMC作为优化配方。自纳米乳化给药系统表现出优异的乳化潜力、鲁棒性、稳定性和药物释放特性。在药物释放研究中，SNEDDS 在大约 6 小时内释放了 100% 的有效载荷，而即使在 12 小时后，普通药物的释放也小于 70%。因此，富含 omega-3 脂肪酸的健康脂质在提高亲脂性药物的溶解度方面具有巨大的潜力，而自乳化可以作为一种简单可行的方法来利用这种潜力。

引言

几个世纪以来，脂质一直被用来增加胃肠道对食物和药物中水不溶性成分的吸收¹.乳剂是口服、静脉注射（营养补充剂）和局部使用最广泛的制剂²。多种脂质（脂肪和油）用于制造药用乳剂和基于脂质的自纳米乳化药物输送系统 （SNEDDS）。自乳化技术在制药科学中被广泛用于经粘膜给药。与乳液不同，SNEDDS 由油和表面活性剂混合物组成，表面活性剂混合物在胃的水性介质中自乳化形成乳液滴³。它们可以在油相中装载亲脂性药物，并防止它们在胃环境中降解⁴.SNEDDS 已被证明可以通过提高溶解度和渗透性来有效提高亲脂性药物的生物利用度（四到六倍）^5,6。与乳液相比，SNEDDS 中没有水相，在易制造性和稳定性方面具有显着优势，乳液是易化学降解的亚稳态分散体⁷。许多脂质赋形剂组合因其理想的特性而在市场上可用 ^8,9。

心血管疾病是全世界死亡的主要原因¹⁰ ，高脂血症会导致血管因血管增厚而阻塞血液流动¹¹。膳食脂质摄取增加和久坐不动的生活方式是发生高脂血症的主要危险因素。除此之外，脂质还被证明会直接损害心脏心肌，导致非缺血性心力衰竭¹²。瑞舒伐他汀是一种有效的降血脂药物，属于他汀类药物，可抑制胆固醇合成，导致血脂水平降低，用于治疗高脂血症/血脂异常¹³。瑞舒伐他汀是一种生物制药分类系统 （BCS） II 类，水溶性差 （0.01796 mg/mL）¹⁴。药物研究的最新进展已经认识到，用于给药的脂质会扰乱患者的血脂状况。乳剂在增加低密度和高密度脂蛋白和游离胆固醇方面的作用在 20 世纪后期得到证实¹⁵.除此之外，基于脂质的药物输送系统已被证明可以增加血液中的甘油三酯¹⁶ 和其他脂质代谢物¹⁷。因此，迫切需要开发不能干扰心血管和高脂血症患者血脂状况的油的药物制剂。

鱼油是 omega-3 脂肪酸的丰富来源，例如二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸。鱼油已显示出许多健康影响，大量证据表明其对心血管和神经系统的有益作用¹⁸.该研究的目的是利用鱼油作为传统油的替代品来配制 SNEDDS，用于递送亲脂性药物瑞舒伐他汀。以前没有研究使用鱼油作为载体来制定药物输送系统。选择适当的配方和加工参数，并使用设计专家软件进行优化。

研究方案

1. 油类、表面活性剂和助表面活性剂的筛选

1. 油、表面活性剂和辅助表面活性剂的药物溶解度筛选
   1. 将 100 mg 瑞舒伐他汀分别混合在 1 mL 富含 omega-3 脂肪酸的不同油（鱼油、橄榄油、芝麻油和亚麻籽油）和 1 mL 表面活性剂和助表面活性剂（吐温 80、辛醇 PGMC、PEG 400 和乙醇）中，以 2,500 rpm 的固定速度涡旋 5 分钟。然后，置于50°C的振荡水浴中48小时。
   2. 摇动后，让混合物在室温下沉淀至少6小时，以便沉淀未溶解的药物。使用微量移液管取 0.1 mL 上清液，并用甲醇稀释至 1 mL。
   3. 使用242nm的紫外可见分光光度计进行分析，并通过将吸收与校准曲线^19,20的直线方程相加来计算浓度。
      注:通过制备 100 μg/mL 的储备溶液并进行高达 0.5 μg/mL 的连续稀释来建立校准曲线。对所有稀释度进行吸光度，并在电子表格中绘制吸光度和浓度之间的图表。重新排列图的直线方程 （y = mx + b），以便可以使用吸光度 （y） 的值来计算未知浓度 （x）^19,20。
2. 筛选表面活性剂和辅助表面活性剂与油的混溶性
   1. 将表面活性剂和辅助表面活性剂 （Smix） 以 3:1 的比例混合。按不同比例加入Smix和油;混合并加热至50°C，以确保均质化。
   2. 从每种混合物中取出 0.1 mL，并在玻璃试管中用 25 mL 蒸馏水稀释。
   3. 倒置试管;形成乳液的转化次数代表了乳化效果和乳化难易程度。通过使用蒸馏水作为空白²¹ 用紫外可见分光光度计测量 650 nm 处的乳液来测量透明度 （T%）。

2. 伪三元相图的构建

1. 将表面活性剂和助表面活性剂以各种体积比（1:0、1:1、1:2、1:3、1:4 和 1:5）混合，形成表面活性剂混合物 （Smix）。以 1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2 和 9:1 的各种体积比向 Smix 中加入油，并通过涡旋混合。
2. 在 10 mL 玻璃小瓶中加入油和 Smix 混合物，并在 300 rpm 的持续搅拌下加热至 50 °C，以获得最佳混合效果。
3. 将混合物冷却至 37 °C，然后将 1 mL 从中转移到 250 mL 水烧杯中，并在 50 rpm 的温和搅拌下滴加预热的蒸馏水 （37 °C）。目视检查分散体，形成蓝透明纳米乳液的混合物被视为SNEDDS²¹。
4. 通过软件（例如，Triplot）构建不同Smix比率（补充表1）的伪三元图。

3. 使用响应面法 （RSM） 通过 软件进行优化

1. 选择油（A）、表面活性剂（B）和辅助表面活性剂三个自变量，并运行软件进行优化和筛选。然后，通过在难以更改的选择中选择"否"来选择灵活的设计。
   1. 如 表2所示，严格观察这些因素对因变量的影响，如粒径（Y1，nm），zeta电位（Y2，mV），乳化时间（Y3，s）以及捕获效率（Y4，%）。
      注意:运行次数增加，直到警告标志消失，软件本身选择了 Box-Benhken 设计进行优化。
2. 选择较高和较低的值为 -1 表示最小变量值，而 +1 表示最高值。中间值表示中间值。Box-Benhken 设计建议总共运行 17 次，其中有 5 个中心点作为减少误差的措施。
3. 记录对单个游程的响应，并拟合线性、2F1 和二次模型，以确保最佳拟合模型。生成多项式方程，并利用相应的数值符号根据系数的大小进行推断。
4. 将多项式回归数据显示为 3-D 图。通过比较调整后的 R² 和预测的 R² 值 ²² 来评估最佳拟合数据模型。
   注:制剂所需的选择标准基于最大捕获效率、更小的颗粒尺寸、更高的 zeta 电位和最短的乳化时间框架。
   Y = β₀ + β₁A + β₂B + β₃C + β₁₂AB + β₁₃AC + β₂₃BC + β₁₁A₂ + β₂₂B₂ + β₃₃C₂ 式 （1）
   在这里，β₀ 显示为截距，Y 显示为响应，β₁、β₂ 和 β₃ 显示为线性系数。Β₁₁、β₂₂ 和 β₃₃ 为二次项和平方系数，β₁₂、β₁₃ 和 β₂₃ 为交互作用系数。A、B 和 C 作为自变量，选自初步研究结果。

4. 表征

1. 热力学稳定性研究
   1. 将稀释的SNEDDS在4°C下储存在冰箱中，然后将其转移到50°C培养箱中。执行六个这样的循环，每个循环等于或大于 48 小时。
   2. 检查相分离的配方²³.
2. 离心试验
   1. 将稀释的SNEDDS在-4°C下以3,500rpm离心30分钟。
   2. 在室温下检查 SNEDDS 以进行药物²⁴ 的相分离或沉淀。
3. 自乳化功效的分散性试验
   1. 将 1 mL 制剂滴加到 500 mL 保持在 37 °C 和 50 rpm 的双蒸水中。注意通过目视检查形成透明均质乳液的时间。
   2. 根据以下评分系统进行视觉评估²⁵.
      1 级:透明蓝色乳液，乳化时间为 <1 min
      2级:蓝白色乳液，乳化时间为<1分钟
      3 级:乳白色外观，乳化时间 <2 分钟
      4级:灰色、白色外观油在上面，乳化时间>2分钟
      5 级:乳化失败，顶部有较大的油滴。
      注:乳化所需的时间或乳化速率对乳化效果至关重要。该测试在 USP II 型溶出度装置中进行。
4. 对稀释的稳定性
   1. 用蒸馏水、0.1 N HCl （pH 1.0） 等不同载体将优化的 SNEDDS 制剂稀释 50、100 和 1,000 倍以模拟胃 pH 值和磷酸盐缓冲液 （pH 6.8） 以模拟肠道 pH 值。
   2. 彻底混合稀释的混合物，并将它们放在一边12小时。
   3. 目视检查制剂中的药物沉淀、相分离和任何其他稳定性问题^26,27。

5. 体外 溶出度研究

1. 通过使用保持在37°C和50rpm的水振荡浴进行SNEDDS和纯药物悬浮液的药物释放。
2. 在药物溶出测定之前，将透析膜浸泡在相应的培养基溶液中24小时，以获得良好的完整性和活化。在透析膜中填充药物悬浮液（在水中）和相当于10mg瑞舒伐他汀的SNEDDS;系带并放入单独的烧杯 （50 mL） 中。
3. 按特定时间间隔取 1 mL 样品，并在每次样品后用新鲜培养基 （1 mL） 补充烧杯。
4. 过滤抽取的样品并使用 242 nm 21,28,29,30 的紫外可见分光光度计进行分析。

结果

本文通过与不同表面活性剂和辅助表面活性剂进行自乳化反应，制备和优化了富含omega-3脂肪酸的鱼油纳米制剂。 图1 显示了瑞舒伐他汀在不同油品、表面活性剂和辅助表面活性剂中的溶解度。根据溶解度，在接下来的研究中，选择鱼油作为油，吐温80作为表面活性剂，辛醇PGMC作为辅助表面活性剂。 表1 显示了在不同比例下筛选Smix以乳化鱼油的方法。

讨论

本研究旨在探索富含 omega-3 脂肪酸的油（如鱼油、芝麻油、橄榄油和亚麻籽油）作为药物载体的潜力。自纳米乳化被选为制造缺水输送系统的首选技术，使其比经典乳液系统更稳定³²。富含 Omega-3 脂肪酸的油以其有益的健康影响而闻名¹⁸.它们已被用作各种疾病的补充剂，例如高脂血症相关的心血管疾病³³.Omega-3脂肪酸通常被添加到营养乳液中，?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ammonium acetate	Sigma-Aldrich, Germany	A1542	Analytical grade
Capryol PGMC	Gattefossé, France	RT9P9S09QI	Analytical grade
Design Expert Software	StatEase, United States	Version 12.0.3.0	Analytical software (freely available for subscription)
Dialysis tubing (12,000 Daltons MWCO)	Visking, UK	12000.02.30	Pure regenerated natural cellulose membranes with 12,000 Daltons MWCO
Dissolution apparatus	Memmert, Germany	SV 1422	USP type II dissolution apparatus
Ethanol	Honeywell, Germany	24194	Analytical grade
Fish oil	Wilshire Labs Pvt(Ltd), Pakistan	not applicable	Received as gift sample.
Hydrochloric acid	BDH Laboratories Ltd, UK	BDH3036-54L	Analytical grade
Methanol	Honeywell, Germany	34966	Analytical grade
Refrigerator (Pharmaceutical)	Panasonic, Pakistan	MPR-161 DH-PE	Refrigerator for storage at 4 °C
Rosuvastatin calcium	Searle Pharmaceuticals Pvt(Ltd) Pakistan	not applicable	Received as gift sample.
Sodium Hydroxide	Honeywell, Germany	38215	Analytical grade
Span 80	BDH Laboratories Ltd, UK	MFCD00082107	Analytical grade
Triplot Software	MS Excel spreadsheet developed by Tod Thompson	Triplot Ver. 4.1.2	Analytical software (freely available)
Tween-80	Sigma-Aldrich, Germany	P1754-500ML	Analytical grade
UV-Vis spectrophotometer	Dynamica, UK	Halo DB-20	Double beam spectrophotometer
Water Bath	Memmert, Germany	WNB 7	Water batch for heating up to 70 °C