阿托伐他汀钙纳米混悬剂的制备、表征与体外评价：基于反溶剂沉淀技术的溶出度改善策略

《PLOS One》：Preparation, characterization and in vitro evaluation of atorvastatin nanosuspensions

本刊推荐：本研究采用反溶剂沉淀技术成功制备阿托伐他汀钙纳米混悬剂，通过系统筛选稳定剂（如Pluronic F127）和冻干保护剂（如甘露醇），获得粒径低至54.5纳米、多分散指数（PDI）为0.141的优化制剂。X射线衍射（XRD）和差示扫描量热法（DSC）证实纳米化导致药物部分无定形化，傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示药物与辅料间为物理相互作用。体外溶出实验表明，冻干纳米混悬剂在0.1N HCl中的溶出速率显著优于上市制剂Lipitor?，凸显了纳米技术在改善难溶性药物（BCS II类）生物利用度方面的潜力。

　　

1. 引言

制药工业面临的主要挑战之一是高比例难溶性药物的低生物利用度问题。根据生物药剂学分类系统（BCS），阿托伐他汀钙属于II类药物，即低溶解度、高渗透性。其水溶解度仅为0.63 mg/L，口服40 mg剂量后的绝对生物利用度低至12%，这主要归因于溶出度限制性吸收、胃肠道黏膜的首过效应及肝脏代谢。纳米混悬剂技术通过将药物颗粒减小至亚微米级（<1μm），显著增加比表面积，从而依据Noyes-Whitney方程提高溶出速率，是改善此类药物递送效率的有效策略。

2. 材料与方法

2.1. 材料

阿托伐他汀钙由约旦RAM Pharmaceuticals馈赠。实验所用稳定剂包括羟丙甲纤维素（HPMC）、Pluronic系列（F127、F108、F68）、聚乙二醇（PEG400、PEG600、PEG 1k、PEG 8k）、聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP K10、PVP K30、PVP 44K）、十二烷基硫酸钠（SLS）、海藻酸钠、吐温20、吐温80和Cremophor等。冻干保护剂为甘露醇或海藻糖。

2.2. 纳米混悬剂的制备

采用反溶剂沉淀法：将20 mg阿托伐他汀钙溶于1 mL甲醇作为药物溶液，稳定剂溶于去离子水作为反溶剂相（浓度0.5%、1%、2% w/v）。将药物溶液滴加至4 mL稳定剂溶液中，立即使用探头超声仪（振幅80%）在冰浴条件下超声处理（脉冲周期10秒开/5秒关，持续2或3分钟）。随后在通风橱中搅拌1小时使甲醇挥发。

2.3. 冷冻干燥

在挥发性溶剂蒸发后，加入甘露醇或海藻糖（终浓度2%~10% w/v）作为冻干保护剂。样品于-80°C冷冻24小时后，在冻干机中进行初级干燥（-40°C至0°C阶梯升温）和次级干燥（25°C，50 mTorr），得到冻干粉末。

2.4. 表征与分析

使用马尔文Zetasizer测定粒径、多分散指数（PDI）和zeta电位。通过X射线衍射（XRD）分析晶体形态，傅里叶变换红外光谱（FTIR）评估药物与辅料相互作用，差示扫描量热法（DSC）研究热行为。紫外分光光度法在230 nm和240 nm建立标准曲线用于溶出度测定。

2.5. 体外溶出度测试

采用篮法（100 rpm）在900 mL pH 6.8的0.05 M磷酸盐缓冲液和0.1N HCl中比较冻干纳米混悬剂与上市产品Lipitor?的溶出行为。于5、10、15、20、30、45分钟取样，过滤后测定药物累积释放量。

3. 结果

3.1. 纳米混悬剂表征

从多种稳定剂配方中筛选出最优制剂：2% Pluronic F127为稳定剂，80 mg甘露醇为冻干保护剂，超声2分钟。该制剂重构后平均粒径为54.5 nm，zeta电位为-0.809 mV，PDI为0.141，表明颗粒分布均匀。冻干过程使粒径从242.4 nm显著减小，提示冻干保护剂对纳米颗粒的稳定作用。

3.2. 晶体状态分析

XRD图谱显示，原料药阿托伐他汀钙、Pluronic F127和甘露醇均呈现典型晶体衍射峰。物理混合物（PM）中各组分晶体峰保留，而冻干纳米混悬剂样品衍射峰强度减弱、宽化，证实药物部分转化为无定形态，此变化有利于提高溶出速率。

3.3. 分子相互作用

FTIR分析表明：冻干纳米混悬剂中阿托伐他汀钙的O-H（3200–3600 cm^-1）和N-H（3360 cm^-1）伸缩振动峰消失，C=O峰强度增加，并在1130–960 cm^-1出现强吸收带，提示药物与甘露醇、Pluronic F127间通过氢键发生物理相互作用，形成包覆结构。

3.4. 热行为

DSC显示原料药阿托伐他汀钙在153.13°C有熔融吸热峰，Pluronic F127和甘露醇的熔融峰分别位于58.99°C和161.3°C。物理混合物中药物峰被掩盖，而冻干纳米混悬剂在51.41°C（Pluronic F127）、152.09°C（阿托伐他汀钙）和163.21°C（甘露醇）出现三个吸热峰，药物峰温略有偏移，进一步支持部分晶体结构保留但存在无定形转化。

3.5. 体外溶出性能

在pH 6.8磷酸盐缓冲液中，Lipitor?在10分钟内释放完全，而纳米混悬剂释放较慢，20分钟才达到80%以上（p=0.007）。相反，在0.1N HCl中，纳米混悬剂5分钟释放49%，显著高于Lipitor?的18%（p=0.029）。这种介质依赖性溶出行为与药物在不同pH下的溶解度差异（0.1N HCl中为0.0315 mg/mL，pH 6.8下为0.2838 mg/mL）及制剂中辅料对释放的调控作用密切相关。

4. 讨论

本研究成功通过反溶剂沉淀法制备了阿托伐他汀钙纳米混悬剂，并系统探讨了稳定剂类型、浓度及冻干工艺对制剂性质的影响。粒径的减小和部分无定形化是提高溶出速率的关键因素。然而，在pH 6.8介质中纳米混悬剂溶出速率低于上市制剂，提示辅料功能性质（如Pluronic F127的疏水-亲水平衡）可能在某些条件下延缓药物释放。因此，纳米化虽能增强溶出，但辅料选择必须结合目标释放环境进行优化。

5. 结论

阿托伐他汀钙纳米混悬剂的优化配方（2% Pluronic F127 + 80 mg甘露醇）展现出优异的纳米特性（粒径≈54 nm，PDI≈0.14）和酸性环境下的快速溶出性能。晶体学与光谱学表征证实了药物无定形化及辅料包覆作用。本研究强调了在纳米制剂开发中，辅料的功能性对药物释放行为的决定性影响，为难溶性药物的剂型设计提供了重要参考。