人衛(wèi)藥劑學(xué)第七 包合物PPT課件

1、一、概述1.定義： 包合物（inclusion compound/complex）： 一種分子被全部或部分包合于另一種分子的空穴結(jié)構(gòu)內(nèi)而形成的特殊的復(fù)合物。（a）整個(gè)分子包合）整個(gè)分子包合 （b）部分包合）部分包合包合物示意圖包合物示意圖第1頁/共38頁包合技術(shù)： 一種主體分子（具有空穴結(jié)構(gòu)）包合另一客體分子（藥物）形成包合物（分子膠囊）的技術(shù)。第2頁/共38頁2.組成：主分子（主分子（host moleculehost molecule）客分子（客分子（guest moleculeguest molecule）v 具有包合作用的外層分子稱為主分子具有包合作用的外層分子稱為主分子; ;被包合到

2、主分子空被包合到主分子空間中的小分子物質(zhì)，稱為客分子。間中的小分子物質(zhì)，稱為客分子。v 主分子為包合材料，具有較大的空穴結(jié)構(gòu)，足以將客分子主分子為包合材料，具有較大的空穴結(jié)構(gòu)，足以將客分子( (藥物藥物) )容納在內(nèi)，形成分子囊。容納在內(nèi)，形成分子囊。第3頁/共38頁3.特點(diǎn)：1）調(diào)節(jié)釋放速率、提高溶解度、生物利用度2）液體藥物固體化（增加穩(wěn)定性）、 防止揮發(fā)性成分揮發(fā)3）掩蓋不良?xì)馕?、降低藥物的刺激性與毒副作用第4頁/共38頁第5頁/共38頁二、包合材料(環(huán)糊精及其衍生物) ( (一一) )環(huán)糊精環(huán)糊精（cyclodextrincyclodextrin，CDCD） 淀粉用嗜堿性芽孢桿菌經(jīng)培養(yǎng)

3、得到的環(huán)糊精葡萄糖淀粉用嗜堿性芽孢桿菌經(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。為環(huán)狀低聚糖化合物，具水轉(zhuǎn)位酶作用后形成的產(chǎn)物。為環(huán)狀低聚糖化合物，具水溶性白色結(jié)晶粉末。溶性白色結(jié)晶粉末。 結(jié)構(gòu)為中空?qǐng)A筒形，空穴開口處為親水性，內(nèi)部為結(jié)構(gòu)為中空?qǐng)A筒形，空穴開口處為親水性，內(nèi)部為疏水性。有疏水性。有、三中三中CDCD，最常用的為，最常用的為-CD-CD。第6頁/共38頁1.1.環(huán)糊精的分子結(jié)構(gòu)環(huán)糊精的分子結(jié)構(gòu)第7頁/共38頁項(xiàng)項(xiàng) 目目-CD-CD-CD-CD-CD-CD葡萄糖單體數(shù)葡萄糖單體數(shù)6 67 78 8M Mr r9729721135113512971297分子空洞內(nèi)徑分子空洞內(nèi)徑

4、0.47-0.53nm0.47-0.53nm0.60-0.65nm0.60-0.65nm0.75-0.83nm0.75-0.83nm空隙深度空隙深度0.79nm0.79nm0.79nm0.79nm0.79nm0.79nm空洞體積空洞體積17.6nm17.6nm34.6nm34.6nm51.0nm51.0nm2525D D（H H2 2O O）+150.5+150.5+162.5+162.5+177.4+177.4溶解度（溶解度（g/L,20g/L,20）14514518.518.5232232結(jié)晶形狀（從水中得到）結(jié)晶形狀（從水中得到）針狀針狀棱柱狀棱柱狀梭柱狀梭柱狀2.2.三種三種CDCD的

5、基本性質(zhì)的基本性質(zhì)第8頁/共38頁3.-CD的特征：空穴內(nèi)徑適合藥物包合4.-CD包合優(yōu)勢：1）包合性好（空間結(jié)構(gòu)決定）2）毒性?。伤獬善咸烟牵?）隨溫度升高溶解度增加（80達(dá)18.3%）4）易代謝、吸收（有表面活性物質(zhì)作用）第9頁/共38頁5.5.環(huán)糊精包合物的結(jié)構(gòu)環(huán)糊精包合物的結(jié)構(gòu) 環(huán)糊精包合物可能主要有如下兩種形式，即1:1分子比包合和1：2分子比包合，見下圖。第10頁/共38頁第11頁/共38頁(二) -CD衍生物（親水性衍生物） 羥丙基（HP-CD）： 呈無定形，極易溶于水。 甲基（M-CD）： 葡萄糖基 降低溶血性，可注射。第12頁/共38頁三三、包合、包合作用影響因素作用影響

6、因素1 1. .包合原理：包合原理： 物理過程：物理過程：主、客分子之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。不存在主、客分子之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。不存在離子鍵、共價(jià)鍵或配位鍵等化學(xué)鍵的作用，主要是一離子鍵、共價(jià)鍵或配位鍵等化學(xué)鍵的作用，主要是一種物理過程。種物理過程。 形成條件：形成條件：主要取決于主分子和客分子的主要取決于主分子和客分子的立體結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)和和兩者的兩者的極性極性。包合物的穩(wěn)定性，依賴于兩種分子間的。包合物的穩(wěn)定性，依賴于兩種分子間的van der Waalsvan der Waals引力的強(qiáng)弱；如分散力、偶極子間引引力的強(qiáng)弱；如分散力、偶極子間引力、氫鍵、電荷遷移力等，有時(shí)單一作用力起作用，力、氫

7、鍵、電荷遷移力等，有時(shí)單一作用力起作用，多數(shù)為幾種作用力的協(xié)同作用。多數(shù)為幾種作用力的協(xié)同作用。第13頁/共38頁2 2. .影響因素：影響因素：l主客分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)主客分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 主客分子的大小、客分子極性的影響主客分子的大小、客分子極性的影響l主客分子的比例主客分子的比例( (非化學(xué)劑量關(guān)系非化學(xué)劑量關(guān)系) )l包合條件包合條件 包合方法、包合溫度、攪拌速率及時(shí)間、干燥包合方法、包合溫度、攪拌速率及時(shí)間、干燥過程的工藝參數(shù)均可影響包合效率。過程的工藝參數(shù)均可影響包合效率。第14頁/共38頁四、常用包合技術(shù) 包合包合干燥干燥分離分離包合物的制備過程包合物的制備過程飽和水溶液法飽和水溶

8、液法研磨法研磨法超聲波法超聲波法冷凍干燥法冷凍干燥法噴霧干燥法噴霧干燥法第15頁/共38頁1）飽和水溶液法（重結(jié)晶、沉淀法）-CD飽和溶液drug（or 其溶液）攪拌適當(dāng)方法使包合物析出（降溫、濃縮等）沉淀洗滌干燥 （t30min；T：3060） 注：a.如難溶性藥物，可加適當(dāng)有機(jī)溶劑溶解。 b.可能有部分藥物殘留在溶液中，使包合率偏低。第16頁/共38頁2）研磨法（多小試，工業(yè)生產(chǎn)采用膠體磨） 工藝：-CD+水（25倍）+藥物（或溶液）研磨（至糊狀）低溫干燥洗滌干燥。3）超聲法 工藝：-CD飽和水溶液+藥物（或溶液）超聲過濾洗滌干燥。第17頁/共38頁4）冷凍干燥和噴霧干燥法 工藝: 包合冷

9、凍干燥或噴霧干燥適于易溶于水、熱敏藥物；適于易溶于水、熱敏藥物；包合物溶解性好，可注射包合物溶解性好，可注射適于難溶、疏水性、對(duì)熱適于難溶、疏水性、對(duì)熱穩(wěn)定性藥物穩(wěn)定性藥物u洗滌過程作用：除去未包合藥物洗滌過程作用：除去未包合藥物u洗滌溶劑應(yīng)合適，否則包合率下降洗滌溶劑應(yīng)合適，否則包合率下降第18頁/共38頁五、固體分散體、包合物物相鑒定藥劑學(xué)方法藥劑學(xué)方法: : 溶解度、溶出速率法等溶解度、溶出速率法等物理學(xué)方法物理學(xué)方法: : 熱分析法熱分析法(DAT(DAT和和DSCDSC )、X-X-射線衍射、紅外光譜法、核射線衍射、紅外光譜法、核磁共振波譜法等磁共振波譜法等第19頁/共38頁水飛薊素

10、藥物和水飛薊素藥物和PVPPVP物理混合物及固體分散體溶出度曲線物理混合物及固體分散體溶出度曲線 1. .溶解度及溶出速率測定溶解度及溶出速率測定01020304050607080901000102030405060Cumulative percent dissoluted %t/min水飛薊素固體分散體水飛薊素固體分散體物理混合物物理混合物原料藥原料藥第20頁/共38頁相溶解度法 一定溫度下，測定藥物在不同濃度的CD溶液中的溶解度繪制溶解度曲線，判斷包合物是否形成。第21頁/共38頁 2. 2.熱分析法熱分析法（結(jié)晶性分析結(jié)晶性分析） u熱分析法是基于結(jié)晶性藥物在熔化過程中吸熱來對(duì)其結(jié)晶程度

11、進(jìn)行定性或定量分析。u經(jīng)環(huán)糊精包合（固體分散體）后，藥物結(jié)晶度下降或消失，其熔點(diǎn)處的結(jié)晶吸熱峰在熱分析圖譜上消失或減弱。u常用差示熱分析法和差示掃描量熱法兩種 第22頁/共38頁a差熱分析1）定義 差熱分析（DTA differential thermal analysis）是使試樣和參比物在程序升溫或降溫的相同環(huán)境中，測試兩者的溫度差（T）隨溫度（或時(shí)間）的變化關(guān)系。2）原理 在DTA曲線中，縱坐標(biāo)為試樣與參比物之溫差T，橫坐標(biāo)為溫度T或控溫時(shí)間（t）。因參比物在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)不發(fā)生任何物理或化學(xué)變化，故溫度與系統(tǒng)溫度一致，樣品的放熱或吸熱產(chǎn)生溫度的上升或下降，與參比物之間的溫差改變導(dǎo)致DT

12、A曲線偏離基線而形成峰。一般沿坐標(biāo)軸向下表示吸熱，向上表示放熱。峰的面積與樣品量和熱量的變化成比例。 第23頁/共38頁第24頁/共38頁 3）應(yīng)用 在相轉(zhuǎn)變、熔融、晶型轉(zhuǎn)換、升華等物理過程和脫氫、降解、氧化還原等化學(xué)反應(yīng)過程均引起溫差變化，從而可以通過差示方法來檢測。 用于固體分散體時(shí)，主要測試其有否藥物晶體的吸收峰，或測量其吸收峰面積的大小并與物理混合物比較，可考察其藥物在載體中的分散程度。第25頁/共38頁 舉例：硝苯地平NFP固分散體的DTA測試 如圖，曲線(c)上，176有吸收峰，是NFP熔融峰；曲線(d)上，65處有吸收峰為水溶性材料的熔融峰;曲線(e)上，200內(nèi)沒有銳峰；曲線(

13、a), (b)均在65處出現(xiàn)熔融峰，而沒有NFP在176處的特征峰，其原因可能是在固體分散體中NFP結(jié)晶被抑制；顯示水溶性材料的熔融峰，而不顯示NFP的熔融熱效應(yīng)過程。第26頁/共38頁 b差示掃描量熱法 差示掃描量熱法（differential scanning calorimetery，DSC）是使試樣和參比物在程序升溫或降溫的相同環(huán)境中，用補(bǔ)償器測量使兩者的溫度差保持為零所必須的熱量對(duì)溫度或時(shí)間的依賴關(guān)系。DSC的熱譜圖的橫坐標(biāo)為溫度T，縱坐標(biāo)為熱量變化率dH/dt，得到的dH/dtT曲線中出現(xiàn)的熱量變化峰或基線突變的溫度與測試物的轉(zhuǎn)變溫度相對(duì)應(yīng)。第27頁/共38頁第28頁/共38頁 由

14、DSC曲線可知，布洛芬有兩處吸熱峰，第一個(gè)吸熱峰在75.5，為布洛芬的熔點(diǎn)峰。第二個(gè)吸熱峰在209，為布洛芬的蒸發(fā)峰，PVP的DSC曲線只顯示一個(gè)吸熱峰，為PVP中水分的蒸發(fā)，布洛芬PVP共沉淀物的DSC圖中，藥物原來兩個(gè)吸熱峰已完全消失，表明共沉淀物中不存在藥物結(jié)晶，藥物可能與PVP形成絡(luò)合物。第29頁/共38頁間尼索地平固體分散體間尼索地平固體分散體DSCDSC圖圖原料藥原料藥泊洛沙姆泊洛沙姆固體分散體固體分散體物理混合物物理混合物第30頁/共38頁圖 丙硫米唑HPCD包合物的DSC圖譜a 為丙硫米唑原料；b 為HP-CD；c 為丙硫米唑與HP-CD物理混合物；d 為丙硫米唑與HP-CD

15、1：1投料、經(jīng)共沉淀法制備的包合物；e 為丙硫米唑與HP-CD1：1投料、經(jīng)冷凍干燥法制備的包合物。第31頁/共38頁 3.X3.X射線衍射法射線衍射法晶體特征衍射峰消失，晶體特征衍射峰消失， 生成無定形或非晶態(tài)生成無定形或非晶態(tài)物物 鑒別固體分散體時(shí)，比較藥物、載體、藥物與載體物理混合物和固體分散體的X-射線衍射圖譜，可確切了解藥物的結(jié)晶性質(zhì)及結(jié)晶度大小。若有藥物晶體存在，則在衍射圖上就有這種藥物晶體的衍射特征峰存在。 物理混合物的衍射圖譜是各組分衍射圖譜的簡單疊加，衍射峰位置及強(qiáng)度無改變。藥物在包合物（固體分散體）中以無定形狀態(tài)存在，藥物的結(jié)晶衍射峰消失。第32頁/共38頁吲哚美辛固體分散體吲哚美辛固體分散體X X射線衍射圖射線衍射圖( (載體材料為載體材料為Eudragit E-100)Eudragit E-100)Eudragit E-100Eudragit E-100SDSD（1:31:3）原料藥原料藥物理混合物物理混合物SDSD（1:11:1）第33頁/共38頁第34頁/共38頁4.紅外 比較藥物包合前后在紅外區(qū)吸收的特征，根據(jù)吸收峰的變化情況，如果吸收峰降低，位移或消失，說明藥物與環(huán)糊精產(chǎn)生了包合作用，并有助于確定包合物的結(jié)構(gòu)。主要應(yīng)用于含碳基藥物的包合物檢測。5.核磁共振法6.紫外分光光度法7