包合物(inclusion compound)系指一種分子(客分子)被包嵌于另一種分子(主分子)的空穴結(jié)構(gòu)內(nèi)形成的復(fù)合物。主分子具有較大的空穴結(jié)構(gòu),將客分子容納在內(nèi),形成分子囊(molecule capsule)。包合物可使藥物溶解度增大,穩(wěn)定性提高;將液體藥物粉末化,可防止揮發(fā)性成分揮發(fā);掩蓋藥物的不良?xì)馕痘蛭兜,降低藥物的刺激性與毒副作用;調(diào)節(jié)釋藥速率,提高藥物的生物利用度等。
一、包合物的形成
制劑中最常見(jiàn)的主分子物質(zhì)為環(huán)糊精(cyclodextrin,cyd)及其衍生物。環(huán)糊精系淀粉用嗜堿性芽胞桿菌經(jīng)培養(yǎng)得到的環(huán)糊精葡萄糖轉(zhuǎn)位酶作用后形成的產(chǎn)物,是由6~12個(gè)d-葡萄糖分子以1,4-糖苷鍵連接的環(huán)狀低聚糖化合物,為水溶性白色結(jié)晶狀粉末。cyd對(duì)酸較不穩(wěn)定,但比淀粉和非環(huán)狀小分子糖類耐酸;對(duì)堿、熱和機(jī)械作用都相當(dāng)穩(wěn)定。cyd與某些有機(jī)溶劑能形成復(fù)合物而沉淀,可以利用各種cyd在溶劑中溶解度不同而進(jìn)行分離環(huán)糊精衍生物。常見(jiàn)的環(huán)糊精是由6、7、8個(gè)葡萄糖分子、通過(guò)α-1,4苷鍵連接而成的環(huán)狀化合物,分別稱之為α‑cyd、β-cyd和γ-cyd。其中以β-cyd 的空洞大小為適中,因此最為常用。
cyd的立體結(jié)構(gòu)是上窄下寬兩端開(kāi)口環(huán)狀中空?qǐng)A筒形狀,空洞外部分和入口處為椅式構(gòu)象的葡萄糖分子上的伯醇羥基,具有親水性,空洞內(nèi)部由碳—?dú)滏I和醚鍵構(gòu)成,呈疏水性,故具有某些特殊性質(zhì),能與一些小分子藥物形成包合物(見(jiàn)圖11-1)。藥物與cyd所形成的包合物通常都是單分子包合物,藥物在單分子空穴內(nèi)包入,而不是在材料晶格中嵌入。大多數(shù)cyd與藥物可以達(dá)到摩爾比1∶1包合。無(wú)機(jī)藥物大多不宜用cyd包合,分子量在100~400之間的有機(jī)藥物則宜用cyd包合。包合物在水溶液中與藥物呈平衡狀態(tài),如加入其他藥物有機(jī)溶劑,可將原包合物中的藥物取代出來(lái),即具有競(jìng)爭(zhēng)性。
環(huán)糊精包封藥物結(jié)構(gòu)示意。
β-環(huán)糊精衍生物
β-cyd在水中溶解度較低,所形成的包合物最大溶解度僅為1.85%,使其在藥劑中的應(yīng)用受到一定的限制。如將甲基、乙基、羥丙基、羥乙基等基團(tuán)引入β-cyd分子中與羥基進(jìn)行烷基化反應(yīng),可改變?chǔ)?cyd的理化性質(zhì)。親水性β-cyd衍生物能與多種藥物起包合作用,使難溶性藥物的溶解度增加,毒性與刺激性下降。疏水性β-環(huán)糊精衍生物主要為乙基化β-環(huán)糊精(e-β-cyd),將水溶性藥物包合后降低其溶解度,可用作水溶性藥物的緩釋載體。
二、包合物的制備
1.飽和水溶液法
飽和水溶液法亦稱為重結(jié)晶法或共沉淀法。是將cyd制成飽和水溶液,加入客分子藥物,對(duì)于那些水中不溶的藥物,可加少量適當(dāng)溶劑(如丙酮等)溶解后,攪拌混合30min以上,使客分子藥物被包合,但水中溶解度大的客分子有一部分包合物仍溶解在溶液中,可加一種有機(jī)溶劑,使析出沉淀。將析出的固體包合物過(guò)濾,根據(jù)客分子的性質(zhì),再用適當(dāng)?shù)娜軇┫磧、干燥,即得穩(wěn)定的包合物。
例如吲哚美辛β-cyd包合物的制備:稱取吲哚美辛1.25g,加25ml乙醇,使其溶解,滴入500ml75℃的β-cyd飽和水溶液中,攪拌30min,停止加熱再繼續(xù)攪拌5h,得白色沉淀,室溫靜置12h,濾過(guò),將沉淀在60℃干燥,過(guò)80目篩,經(jīng)真空干燥,即得包合率在98%以上的包合物。
由水蒸氣蒸餾法制備的揮發(fā)油,可將蒸餾液直接加入β-cyd中,制成飽和溶液,再攪拌混合制成包合物。