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)的空穴結構內形成的復合物。主分子具有較大的空穴結構,將客分子容納在內,形成分子囊(molecule capsule)。包合物可使藥物溶解度增大,穩定性提高;將液體藥物粉末化,可防止揮發性成分揮發;掩蓋藥物的不良氣味或味道,降低藥物的刺激性與毒副作用;調節釋藥速率,提高藥物的生物利用度等。
一、包合物的形成
制劑中最常見的主分子物質為環糊精(cyclodextrin,CYD)及其衍生物。環糊精系淀粉用嗜堿性芽胞桿菌經培養得到的環糊精葡萄糖轉位酶作用后形成的產物,是由6~12個D-葡萄糖分子以1,4-糖苷鍵連接的環狀低聚糖化合物,為水溶性白色結晶狀粉末。CYD對酸較不穩定,但比淀粉和非環狀小分子糖類耐酸;對堿、熱和機械作用都相當穩定。CYD與某些有機溶劑能形成復合物而沉淀,可以利用各種CYD在溶劑中溶解度不同而進行分離環糊精衍生物。常見的環糊精是由6、7、8個葡萄糖分子、通過α-1,4苷鍵連接而成的環狀化合物,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的立體結構是上窄下寬兩端開口環狀中空圓筒形狀,空洞外部分和入口處為椅式構象的葡萄糖分子上的伯醇羥基,具有親水性,空洞內部由碳—氫鍵和醚鍵構成,呈疏水性,故具有某些特殊性質,能與一些小分子藥物形成包合物(見圖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包入,而不是在材料晶格中嵌入。大多數CYD與藥物可以達到摩爾比1∶1包合。無機藥物大多不宜用CYD包合,分子量在100~400之間的有機藥物則宜用CYD包合。包合物在水溶液中與藥物呈平衡狀態,如加入其他藥物有機溶劑,可將原包合物中的藥物取代出來,即具有競爭性。
環糊精包封藥物結構示意。
β-環糊精衍生物
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%,使其在藥劑中的應用受到一定的限制。如將甲基、乙基、羥丙基、羥乙基等基團引入β-CYD分子中與羥基進行烷基化反應,可改變β-CYD的理化性質。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-環糊精衍生物主要為乙基化β-環糊精(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,對于那些水中不溶的藥物,可加少量適當溶劑(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,可加一種有機溶劑,使析出沉淀。將析出的固體包合物過濾,根據客分子的性質,再用適當的溶劑洗凈、干燥,即得穩定的包合物。
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,停止加熱再繼續攪拌5h,得白色沉淀,室溫靜置12h,濾過,將沉淀在60℃干燥,過80目篩,經真空干燥,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。