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研究人员利用真空压缩成型(VCM)技术制备大麻二酚(CBD)固体分散体,显著提高其溶解度,为相关药物研发提供新途径。
# 真空压缩成型制备大麻二酚固体分散体:提升溶解度的新突破
在医疗领域,大麻二酚(Cannabidiol,CBD)近年来备受关注。它是从大麻植物中提取的一种非精神活性、无成瘾性的化合物,具有抗精神病、抗癫痫、抗焦虑、抗氧化和抗炎等多种潜在功效,在治疗癫痫、多发性硬化症相关痉挛等疾病方面展现出良好前景。然而,CBD 的低生物利用度成为了限制其广泛应用的 “拦路虎”。它的水溶性差,口服后难以在胃肠道中溶解和吸收,生物利用度仅约 6% ,这使得药物研发人员不得不寻找新的方法来提升其溶解度和生物利用度。
为了解决这一难题,来自美国密西西比大学药学院药物制剂与药物递送系等机构的研究人员,开展了一项关于利用真空压缩成型(Vacuum Compression Molding,VCM)技术制备 CBD 固体分散体的研究。这项研究成果发表在《AAPS PharmSciTech》上,为 CBD 药物的开发提供了新的方向。
在本次研究中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先是 VCM 技术,这是一种新型的基于熔融的制备技术,能够快速将药物和聚合物的粉末混合物加工成固体分散体。研究人员先将 CBD 与聚合物(聚环氧乙烷 PEO-N80 或羟丙基纤维素 HPCEF)以及表面活性剂泊洛沙姆 188 按特定比例物理混合,再将混合物置于 VCM 设备中,在 130°C 加热 4 分钟,随后冷却得到圆盘状制剂,经研磨制成适合填充胶囊的颗粒(F1V、F2V) 。此外,研究人员还利用热重分析(Thermogravimetric Analysis,TGA)测定 CBD 的降解温度;运用差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)和傅里叶变换红外光谱(Fourier-Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)对制剂进行表征;采用高效液相色谱(High-Performance Liquid Chromatography,HPLC)分析药物含量、进行体外溶出测试。
固体分散体制备
研究人员选择了具有亲水性和适用于速释应用的聚合物 PEO-N80 和 HPCEF,并添加泊洛沙姆 188 作为表面活性剂来增强药物的溶解度。通过 VCM 技术,他们成功制备出了 CBD 固体分散体制剂 F1V 和 F2V。VCM 技术总加工时间较短,每个制剂仅需 9 分钟,效率较高,适合用于制剂开发研究。不过,制备出的圆盘状制剂因形状和直径问题,不适合直接作为口服药物剂型,研究人员便将其研磨成适合填充胶囊的颗粒。
固体分散体表征
- 热重分析:TGA 结果显示,CBD 在 200°C 后开始失重,发生降解。因此,研究人员将 VCM 加工温度控制在 130°C,确保在实验过程中 CBD 不会因加热而降解,保证了 F1V 和 F2V 的质量不受加工温度的影响。
- 傅里叶变换红外光谱:通过对纯 CBD、辅料和制剂的 FTIR 光谱分析发现,F1V 和 F2V 制剂中对应(O-H)和(C=C)拉伸的谱带消失。这可能是由于药物与聚合物之间发生了氢键相互作用和疏水相互作用,也可能是药物从结晶态转变为无定形态,或者是药物含量过低导致。但谱图中没有出现新的干扰谱带,表明药物与聚合物之间不存在化学不相容性。
- 差示扫描量热法:DSC 热分析图显示,纯 CBD 在 69.9°C 出现熔融吸热峰,这与其结晶性质相符。F1V 在 65°C 出现吸热峰,可能表明存在结晶形式的 CBD 或 PEO N80;而 F2V 则没有显示任何热事件峰,这可能是药物转变为无定形态,或者是 CBD 含量过低无法在热分析图上呈现出峰,暗示着 VCM 加工后的制剂可能从结晶态转变为无定形态。
- 扫描电子显微镜:SEM 图像显示,纯 CBD 呈现六边形晶体形态,而 F1V 和 F2V 则呈现不规则表面,有微观裂缝和空隙,且没有晶体存在。这表明在 VCM 加工过程中,CBD 的原始晶体形态消失,转变为无定形态,这种转变可能会提高 CBD 的溶解度和体外药物释放率。
- 药物含量均匀性:HPLC 分析结果显示,F1V 和 F2V 制剂的药物含量均匀,标准偏差小于 1%,分别为 99.68% 和 93.11%。这说明物理混合结合热熔技术有助于制备出相对均匀的制剂,而预处理混合机制在 VCM 加工过程中起到了重要作用,弥补了熔融过程中混合不足的问题。
- 体外药物释放:体外药物释放实验进行了 4 小时,结果显示,与纯 CBD 粉末相比,固体分散体制剂(SD)的 CBD 溶解速率显著提高。4 小时后,制剂的药物释放率高于 56%,而 CBD 粉末仅为 15.62%。其中,F1V 制剂的药物释放速度比 F2V 更快,这是因为 PEO-N80 具有更高的亲水性和高分子量,其长聚合物链能够促进与水形成氢键,从而加快药物的润湿和溶解。此外,PEO-N80 还能维持相对均匀的药物释放。
综合上述研究,研究人员利用 VCM 技术成功制备出了含有 HPC-EF 和 PEO-N80 的 CBD 固体分散体制剂。FTIR 光谱分析表明药物与聚合物之间存在潜在相互作用;DSC 和 SEM 分析则显示药物从结晶态转变为无定形态;体外药物释放研究进一步证实,与纯药物相比,F1V 和 F2V 制剂中 CBD 的溶解度显著提高。这一研究结果表明,VCM 技术在制备小规模剂型和实现 CBD 固体分散方面具有高效性,尽管该技术不适合大规模生产,但对于制备小规模个性化药物和早期药物研发具有重要意义,为未来 CBD 药物的开发和应用提供了新的技术支持和研究思路。