水溶性薄荷脑?羟丙基?β?环糊精包合物长效镇痛注射液的研制

【摘要】  目的 研制安全、低毒的水溶性薄荷脑长效镇痛注射液。方法 选择羟丙基?β?环糊精对薄荷脑进行包合，采用差示扫描量热分析、红外光谱法等方法鉴定包合后的产物;通过不同浓度羟丙基?β?环糊精对薄荷脑的增溶实验来测定增溶效果，采用豚鼠皮内丘疹法检验药效。结果 薄荷脑?羟丙基?β?环糊精包合物已形成，随着羟丙基?β?环糊精浓度从5%增加到30%，薄荷脑在水中溶解度增加172～2631倍。动物实验证明20%以上羟丙基?β?环糊精包合物镇痛时间为7～8 d，并且刺激性小，无水肿现象。结论 水溶性薄荷脑?羟丙基?β?环糊精包合物注射液解决了薄荷脑挥发性强，难溶于水的问题，是安全低毒的长效局部镇痛注射液，同时也为薄荷脑其他剂型的研制提供了参考。

【关键词】  水溶性;薄荷脑;羟丙基?β?环糊精;包合物;长效镇痛注射液

Abstract:Objective To develop inclusion compound of menthol with hydroxypropyl?β?cyclodextrin(HP?β?CD) for water?soluble long?acting analgesic injection.Methods the inclusion compound of menthol was prepared by HP?β?CD. The reaction products were characterized in the solid state with differential scanning calorimetry (DSC),etc. Solubility enhancement of the water?insoluble menthol was studied during the formation of its inclusion compound at various HP?β?CD concentrations. Pharmacodynamic features were tested in intracutaneous wheal model in Guinea pigs.Results The experimental results confirmed the existence of inclusion complex of menthol with HP?β?CD. The solubility of menthol increased from 172 folds to 2631 folds when the drug was included by HP?β?CD with the concentration of HP?β?CD increasing from 5% to 30%. The animal testing showed that effective time of inclusion compound of menthol with HP?β?CD with concentration higher than 20% lasted for 7～8 days. And the inclusion compound was safe with little stimulation,causing no injection site edema.Conclusion The results showed that HP?β?CD was an efficient complexation agent for menthol which was highly volatile and hydrophobic. The research of water?soluble menthol?HP?β?CD injection was the basis for preclinical study of water?soluble menthol?HP?β?CD injection and provided references for the preparation of other dosage form of menthol.

　　Key words:water?solubility; menthol; hydroxypropyl?β?cyclodextrin; inclusion compound; long?acting analgesic injection

　 泯痛尔注射液(商品名)是一种以薄荷脑为主药，辅以利多卡因等制成的长效局部麻醉镇痛剂。已广泛应用于肛肠科手术中麻醉和术后长效止痛。其作为皮下和组织浸润注射应用，镇痛作用强而持久，临床对照观察，其术后止痛作用可持续9 d左右，大致与创面愈合时间相吻合，未发现全身毒性反应，无延迟伤口愈合情况，术后不需(或少需)服一般止痛药。但它也存在一些不足，注射药物过于浅表，局部用药过多可导致水肿或浅表坏死。因采用乙醇溶液，刺激性较强，多数患者有一过性“烧灼刺痛感”[1,2]。

　　薄荷脑(menthol)，是一种白色条状或柱状结晶，易挥发，难溶于水，易溶于乙醇、酯等，制成水溶型制剂存在一定的困难。长期以来，薄荷脑注射液使用乙醇为增溶剂，对患者存在较强的刺激性，且对乙醇过敏的患者不能使用[3]。本文考虑选用羟丙基?β?环糊精(HP?β?CD)[4，5] 做为增溶剂以提高薄荷脑的水溶性，减少薄荷脑的挥发，提高药效，增加药物的稳定性，促进薄荷脑在临床上的进一步应用。

　　HP?β?CD是一种非结晶性粉末，在水中的溶解度大并可溶于醇的水溶液，肾毒性低，可用于非肠道给药途径，几乎不参与生物体内代谢也不蓄积，与药物形成包合物，对药物有促释作用。HP?β?CD表面活性低，基本上没有溶血性和刺激性，是一种毒副作用最小，安全性最好的药用辅料。

　　1 试剂与仪器

　　1.1 试剂

　　薄荷脑：上海新华香料厂;HP?β?CD：西安德立生物化工有限公司;注射用水;复方薄荷脑?HP?β?CD包合物长效镇痛注射液(自制);其他试剂均为分析纯。

　　1.2 仪器

　　莱茨ORTHOPLAN?POL大型偏光显微镜,德国LEITZ公司;Perkin?Elmer Pyris?1 DSC量热仪,美国PE公司;NICOLET 60 SXB型傅立叶变换红外光谱仪,美国NICOLET公司;日本岛津GC?14A气相色谱仪,带有HW?2000色谱工作站;JB?3型定时恒温磁力搅拌器,上海雷磁仪器厂。

　　1.3 实验动物

　　豚鼠，雌雄各半，普通级，体质量300～350 g，湖北省实验动物研究中心提供，动物合格证号: SYXK(鄂)2003?0014。

　　2 方法与结果

　　2.1 薄荷脑?HP?β?CD包合物的制备[6，7]

　　称取HP?β?CD 2、4、6、8、12 g，各加入40 mL蒸馏水中，搅拌至完全溶解，分别配制成5%、10%、15%、20%、30%HP?β?CD水溶液。室温(25 ℃)下，向各HP?β?CD水溶液中缓慢加入过量薄荷脑，用恒温磁力搅拌器搅拌72 h至溶液平衡，用0.45 μm 滤膜过滤，将滤液自然干燥成粉末，即得。

　　2.2 薄荷脑?HP?β?CD包合物的鉴定

　　2.2.1 偏光显微镜试验

　　图1是薄荷脑、HP?β?CD及其包合物的显微镜图像，通过偏光显微镜可以观察各种物相或其剖面的形态及其相互间的关系。由图可见，薄荷脑是棱柱状或针状晶体，HP?β?CD则是一种带空腔的圆形颗粒，包合物的图则显示在HP?β?CD空腔中包入了薄荷脑晶体分子。

　　2.2.2 差示扫描量热分析

　　由图2可知，薄荷脑在163 ℃处出现一吸热峰，HP?β?CD在79 ℃有一脱水的吸热峰，在269.6 ℃处有一物相改变的吸热峰，而薄荷脑?HP?β?CD包合物在110 ℃附近处有一明显的脱水吸热峰而其相变吸热峰则出现在246 ℃附近，说明包合物已构成一种新的物相。
　2.2.3 红外光谱分析

　　采用美国Nicolet公司60SXB型傅立叶变换红外光谱仪分别测定薄荷脑、HP?β?CD、薄荷脑?HP?β?CD包合物的溴化钾压片在室温下的红外光谱，扫描范围为400～4 000 cm-1。结果见图3。

　　从图3可见，薄荷脑及其包合物的红外光谱特征发生了明显变化。在包合物的光谱中，薄荷脑的许多特征峰向高波数方向发生了位移，如：2 956 cm-1→2 969 cm-1，2 923 cm-1→ 2 929cm-1，1 456 cm-1→1 458 cm-1，等;而薄荷脑的另一些特征峰，如2 727 cm-1、1 385 cm-1、1 346 cm-1等峰均已消失。最明显的是在形成包合物后，薄荷脑的羟基特征峰3 345 cm-1， 向高波数方向位移至3 393～

　　3 402 cm-1，增加了几十个波数，其相对强度也明显增强，证明在包合过程中，薄荷脑与HP?β?CD分子间发生了相互作用，形成了分子间氢键。

　　另外，将HP?β?CD的红外光谱及其薄荷脑包合物的红外光谱(图3中2和3)进行对比，可以看出它们之间非常相似，这是由于HP?β?CD将薄荷脑包合后，薄荷脑已嵌入HP?β?CD的疏水空腔中，从而使薄荷脑的许多特征峰被甄没，但两者仍有一些明显的差异。例如：HP?β?CD的羟基特征峰3 406 cm-1 向低波数位移至3 393～3 401 cm-1，HP?β?CD的烷基特征2 971 cm-1、 1 464 cm-1、 1 416 cm-1、

　　1 376 cm-1分别向低波数方向位移至2 969 cm-1、

　　1 458～1 460 cm-1、1 408～1 409 cm-1、1 373 cm-1等，其相对强度亦有所变化。

　　2.3 不同浓度羟丙基?β?环糊精对薄荷脑的增溶实验[8-11]

　　用蒸馏水配制一系列不同浓度的HP?β?CD溶液(0～30%)，将过量的薄荷脑加至上述HP?β?CD溶液中，于室温(25 ℃)水浴恒温搅拌72 h，使溶解度达到平衡，溶液中仍有过量的薄荷脑，取上清液用微孔滤膜(0.45 μm)过滤，将滤液自然干燥成粉末即可制得薄荷脑?羟丙基?β?环糊精包合物，用气相色谱仪测定包合物中薄荷脑的含量。不同浓度HP?β?CD对薄荷脑的增溶结果见表1。表1 不同浓度HP?β?CD对薄荷脑的增溶实验结果

　　参照文献[10]的方法，以薄荷脑溶解度(Y/mol·L-1)对HP?β?CD的浓度(X/mol·L-1)进行线性回归，表观稳定常数(K)由直线的斜率和截距求得：线性回归方程为Y=0.58618 X+0.0084847，r=0.970 34,K=166.95。结果说明包合物中薄荷脑的含量随着HP?β?CD配比从5%增加到30%而逐渐增大。

　　2.4 薄荷脑?羟丙基?β?环糊精包合物在水剂注射液中的应用

　　2.4.1 水溶性复方薄荷脑?羟丙基?β?环糊精包合物长效镇痛注射液的制备

　　分别称取HP?β?CD 4、6、8和12 g，各加入40 mL蒸馏水中，搅拌至完全溶解，分别配制成10%、15%、20%、30%HP?β?CD水溶液。室温(25 ℃)下，向各HP?β?CD水溶液中缓慢加入过量薄荷脑，用电动恒温磁力搅拌器搅拌72 h至溶液平衡，用0.45 μm滤膜过滤。在上述溶液中各取2 mL，按8 mg/mL加入盐酸利多卡因，配制成为水溶性复方薄荷脑?HP?β?CD包合物长效镇痛注射液，编号分别为3号(HP10%)、A号(HP 15%)、4号(HP 20%)、5号(HP 30%)。另取13 mg薄荷脑溶于3 mL无水乙醇后，加入7 mL蒸馏水和80 mg盐酸利多卡因，配制薄荷脑乙醇对照溶液。

　　2.4.2 动物实验方法——皮内丘疹法[12]

　　将上述3～5号及A号注射液用于豚鼠背部的4个不同部位进行试验。选用小号针头注射药液，先刺穿皮肤，再将针尖推至皮肤中层，再斜插入皮内，注入药液0.1 mL。随后用记号笔圈记其大小和位置。注射药液后可用针刺测试丘疹部皮肤的感觉，每次均用丘疹外正常皮肤作对照。每5分钟测试一次，历时30 min共6次，每次刺6下，两次针刺时间间距为3～5 s,记录针刺无反应的总次数。30 min后，每10 min刺1次;1 h后,每30 min刺1次;3 h后每1 h刺1次;8 h后每天刺1次。观察并记录试验结果，直至反应次数为零。同时记录药物注入后的起效时间、是否结痂、是否水肿、失效时间等,实验结果见表2。表2 豚鼠皮内丘疹法试验结果

　　结果表明，薄荷脑乙醇溶液样品对照镇痛时间8～9 d，薄荷脑?羟丙基?β?环糊精长效镇痛注射液注射后5 min起效，镇痛作用保持7～8 d。注射针剂为无色水溶液，刺激性较小，无水肿现象，且避免了乙醇过敏等不良影响。

　　3 讨 论

　　采用HP?β?CD包合增溶薄荷脑的方法显著增加了薄荷脑在水中的溶解度，从而有利于其制成水溶液制剂。动物药效实验证明：薄荷脑?HP?β?CD包合物水剂注射液镇痛效果好，刺激性较小，是一种无色的长效局部镇痛剂。其具有以下特点：(1)增加了薄荷脑的水溶性，减少了它的挥发;(2)注射液采用水剂型，避免了乙醇过敏等副作用;(3)使注射液更为安全、毒副作用更小，克服水肿或组织坏死等现象,使创面愈合更快;(4)镇痛时间可根据需要调控为 4～8 d;(5)剂型可根据需求多样化。

【参考文献】
  　　[1] 黄乃健.中国肛肠病学[M].济南：山东科学技术出版社，1996：407?408.

　　[2] 杨里颖，吴佐周.复方薄荷脑注射液临床观察报告[J].中国肛肠病杂志,1996(3):44.

　　[3] 李强，鲍志华，陈家骥.薄荷脑[J].牙膏工业，2000(1):19-25.

　　[4] 谢伯泰，杨国武，谢薇梅.羟丙基?β?环糊精特性及其在医药领域中的应用与安全性[J].国外医药:合成药生化药制剂分册，2002，23(5):302-306.

　　[5] 陆彬.药物新剂型与新技术[M].北京：人民卫生出版社，2000:24-51.

　　[6] 陈勤，郭鹏. 薄荷脑?羟丙基?β?环糊精包合物的研究[J].中华医学丛刊,2004，4(4):31-32.

　　[7] PITHA J， MILECKI J,FALES H,et al. Hydroxypropyl?β?cyclodextrin: preparation and characterization; effects on solubility of drugs[J]. Inter J Pharmac,1986:29(1):73-82.

　　[8] JARHO P,URTTI A, RVINEN T. Hydroxypropyl?beta?cyclodextrin increases the aqueous solubility and stability of pilocarpine prodrugs[J]. Pharm Res,1995,12(9):1371-1375.

　　[9] ANTONIADOU?VYZA E,BUCKTON G,MICHALEAS S G,et al. The formation of an inclusion complex of methocarbamol with hydroxypropyl?β?cyclodextrin:the effect on chemical stability solubility and dissolution rate[J]. Inter J Pharmaceu,1997,158(2):233-239.

　　[10] 何仲贵，唐星，陈宣福,等.β?环糊精及其衍生物2?羟丙基?β?环糊精对布洛芬的增溶作用[J].沈阳药科大学学报，1998，15(4):235-237.

　　[11] YOSHIDA A,YAMAMOTO M,ITOH T，et al,Utility of 2?hydroxypropyl?beta?cyclodextrin in an intramuscular injectable preparation of nimodipine[J].Chem Pharm Bull(Tokyo)，1990,38(1):176-179.

　　[12] Bülbrin E,WAJDA I. Biological comparison of local anaesthetics[J]. J Pharmacol Exp Ther,1945，85:78-84.