《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》:Contact Angle Guided Interfacial Engineering of Baicalin Solid Dispersions via Hydroxypropyl methylcellulose: Enhanced Wettability, Permeation, and Antimicrobial Activity
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•使用了Eudragit EPO和HPMC E5来制备黄芩素的固体分散体。•黄芩素的固体分散体通过改善界面润湿性提高了吸收效果。•黄芩素的固体分散体通过释放更多的黄芩素增强了抗菌效果。引言黄芩素(BA)是黄芩(Scutellaria baicalensis)中的主要黄酮类化合物,
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使用了Eudragit EPO和HPMC E5来制备黄芩素的固体分散体。
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黄芩素的固体分散体通过改善界面润湿性提高了吸收效果。
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黄芩素的固体分散体通过释放更多的黄芩素增强了抗菌效果。
引言
黄芩素(BA)是黄芩(Scutellaria baicalensis)中的主要黄酮类化合物,具有抗氧化、抗菌和广谱抗肿瘤活性 [1], [2], [3]。然而,由于其BCS IV类特性——即极低的水溶性和脂溶性——导致溶解度有限,系统吸收较差,严重限制了其临床应用 [4], [5]。固体分散技术是一种成熟的策略,通过将药物以非晶态或分子态分散在载体中来提高溶解度 [6], [7],从而增加表面积和润湿性 [8]。固体分散体的效能很大程度上取决于载体的选择 [9],理想的载体不仅应能溶解药物,还应通过分子间相互作用抑制再结晶,以保持过饱和状态并确保体内吸收 [10]。
在各种载体中,羟丙基甲基纤维素(HPMC)——一种由纤维素衍生来的半合成多糖——因其两亲结构而脱颖而出 [11], [12]。这种结构使HPMC能够通过疏水作用与药物结合,抑制分子迁移和结晶形成 [13],同时其丰富的羟基可以形成氢键网络,减少对水敏感药物的水解风险 [14]。最新研究表明,纤维素衍生物,特别是HPMC,与其他聚合物相比,在抑制结晶方面表现更优,能够通过有效吸附药物晶体、调节晶体生长方向(利用氢键和范德华力)、延长过饱和状态以及显著降低接触角来提高润湿性,从而从晶体性质和界面两个方面协同促进药物的溶解 [15], [16]。
虽然Eudragit EPO(一种胃溶性阳离子聚合物)可以通过离子-偶极相互作用与黄芩素形成非晶态分散体并提高其溶解度 [17], [18], [19],但单独使用时往往缺乏长期的抗结晶效果,且无法控制释放速度。相比之下,HPMC具有出色的抗结晶能力,可以形成亲水凝胶网络,延缓释放并减少局部刺激 [20], [21]。基于这些互补特性,通过溶剂蒸发制备了BA-EPO/E5固体分散体。固态表征证实了非晶态转化和分子间相互作用。我们全面评估了体外溶解度、渗透性、平衡溶解度和掩味性能。通过原位肠灌流、组织病理学和抗菌测试研究了肠道吸收和生物安全性。接触角测量和分子对接揭示了界面分子相互作用,双线性子空间识别模型量化了HPMC对体系相关性的调节作用。HPMC优化了制剂性能,带来了良好的经济效益,为其工业化应用奠定了基础。这种基于HPMC的复合载体策略为开发黄芩素及其他难溶性中药活性成分的高效制剂提供了理论支持和技术支持,并为纤维素大分子的多功能应用提供了新的见解。
章节摘要
材料
黄芩素(BA)(纯度>90%)购自Rhawn Co., Ltd.。Eudragit EPO(EPO)由Evonik Co., Ltd.(德国)提供。羟丙基甲基纤维素E5(E5)由安徽山河药用辅料有限公司提供。其他化学试剂购自天津博迪化工有限公司。所有动物实验均获得了锦州医科大学实验动物伦理委员会的批准(批准编号:290056-6)。
固体分散体的形态和分子间相互作用
图1A显示黄芩素的熔点为210℃。在所有固体分散体配方中,黄芩素在约210℃时均未观察到特征峰,表明药物以非晶态存在 [28]。可以通过红外光谱(IR)分析药物与聚合物之间的相互作用 [29]。图1B中,黄芩素的羟基峰(3450.1 cm-1)减弱并变宽,而羰基(1725.9 cm-1、苯环(1498.4 cm-1)等峰则保持不变。
结论
本研究关注的核心问题是黄芩素因溶解度低而在体内吸收效果差的问题。通过结合使用EPO和HPMC,实现了协同调节作用,使其以非晶态分散形式存在。HPMC形成的亲水凝胶促进了药物的分散,解决了黄芩素溶解度低和溶解缓慢的问题,克服了单一载体分散效果不佳或易再结晶的缺点。
动物实验
本研究遵循了ARRIVE(动物研究:体内实验报告)指南进行。
本研究获得了锦州医科大学实验动物伦理委员会的批准(批准编号:290056-6)。
写作过程中人工智能和AI辅助技术的声明
作者声明未使用任何人工智能辅助工具。
利益冲突声明
作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能会影响本文所报告的研究工作。
作者贡献声明
李国杰:软件支持。沈文文:指导。王璐:指导。广宇曦:软件支持、方法学设计。史先保:写作、审稿与编辑、指导、方法学设计。李静:写作、审稿与编辑、指导、方法学设计。刘倩:软件支持、实验研究、数据分析。王宇:写作、审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、数据分析。白梦梦:软件支持、方法学设计。吴晓龙:软件支持、方法学设计。李玉婷:软件支持、数据分析。孙越:
致谢
本研究得到了辽宁省委员会组织部门(项目编号:XLYC2503090)的“兴辽人才计划”和辽宁省科技应用基础研究项目(项目编号:2023JH2/101700072)的支持。
作者列表:王宇 | 刘倩 | 孙越 | 李玉婷 | 吴晓龙 | 白梦梦 | 广宇曦 | 王璐 | 沈文文 | 李国杰 | 李静 | 史先保