西雅图是什么意思学报
Journal of China Pharmaceutical University2022，53（1）：54-59
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姜黄素纳米晶注射液的制备及体内外性质评价
王荣荣1，2，孙文军2，刘江伟3，郑爱萍2，张慧2*，吕立勋1**
（1华北理工大学，唐山063210；2军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所，北京100850；
3新疆军区总医院，乌鲁木齐830000）consulting
摘要通过优化姜黄素纳米晶注射液（curcumin nanocrystalline injection）处方及制备工艺，进而提高姜黄素溶出速率及体
内生物利用度。采用介质研磨法制备姜黄素纳米晶，以粒径为评价指标，采用Box-Behnken实验设计优化其处方及制备工
艺，并对其进行理化性质表征。此外，通过桨法对不同粒径药物溶出进行考察，并研究大鼠体内药代
动力学研究。实验结
果表明，通过Box-Behnken实验设计得到最优处方和工艺，获得平均粒径为223.1nm且均一的姜黄素纳米晶。X射线衍射
分析和差示扫描量热法测定结果表明，其制备过程中晶型稳定。不同粒径体外溶出实验表明其粒径越小溶出速率越快，溶
出程度越高。大鼠体内药代动力学研究显示，姜黄素纳米晶注射液c max和AUC0-∞分别是姜黄素原料药的4.9和4.1倍。综上，本研究所开发的姜黄素纳米晶注射液，制备工艺稳定，并且能够显著提高药物溶出速率和生物利用度，为姜黄素制剂研
究提供了新的思路。
better什么意思翻译关键词姜黄素；纳米晶；工艺优化；Box-Behnken设计；药代动力学
中图分类号R944文献标志码A文章编号1000-5048（2022）01-0054-06
doi：10.11665/j.issn.1000-5048.20220108
引用本文王荣荣，孙文军，刘江伟，等.姜黄素纳米晶注射液的制备及体内外性质评价［J］.中国药科大学学报，2022，53（1）：54–59. Cite this article as：WANG Rongrong，SUN Wenjun，LIU Jiangwei，et al.Preparation of curcumin nanocrystalline injection and evaluation of its in vivo and in vitro properties［J］.J China Pharm Univ，2022，53（1）：54–59.
Preparation of curcumin nanocrystalline injection and evaluation of its in vivo and in vitro properties
WANG Rongrong1,2,SUN Wenjun2,LIU Jiangwei3,ZHENG Aiping2,ZHANG Hui2*,LYU Lixun1**
1North China University of Science and Technology,Tangshan063210;2China Institute of Pharmacology and Toxicology,Academy of Military Medical Sciences,Academy of Military Sciences,Beijing100850;3General Hospital of Xinjiang Military Region,Urumqi 830000,China
Abstract In this study,the formulation and preparation process of curcumin nanocrystalline injection were optimized to improve curcumin dissolution rate and bioavailability in vivo.Media grinding method was ud to prepare curcumin nanocrystals,and the particle size was ud as the evaluation index.The Box-Behnken experimental design was ud to optimize its formulation and preparation process,and to characterize its physical and chemical properties.In addition,the dissolution of nanocrystal with different particle sizes was investigated by the paddle method,and the pharmacokin
etics in rats were studied.The experimental results showed that the optimal formula and process were obtained through Box-Behnken experimental design,and that uniform curcumin nanocrystals with an average particle size of223.1nm were obtained.The results of X-ray diffraction and differential scanning calorimetry analysis showed that the crystal form was stable during the preparation of nanocrystals.In vitro dissolution experiments with different particle sizes showed that the dissolution rate and the degree of dissolution would increa if the particle size was smaller.Pharmacokinetic studies in rats showed
收稿日期2021-09-13通信作者*Tel：************E-mail：
**Tel：************E-mail：
基金项目国家自然科学基金资助项目（No.81573357）；国家“重大新药创制”科技重大专项资助项目（No.2018ZX09721003-007）
第53卷第1期王荣荣，等：姜黄素纳米晶注射液的制备及体内外性质评价
that c max and AUC0-∞of curcumin nanocrystal injection were4.9and4.1times that of curcumin raw materials, respectively.In summary,the curcumin nanocrystal injection developed in this rearch hav
jinxede a stable preparation process and can significantly improve the dissolution rate and bioavailability of the drug,which provides some ideas for the rearch on curcumin preparation.
Key words curcumin;nanocrystalline;process optimization;Box-Behnken design;pharmacokinetics
This study was supported by the National Natural Science Foundation of China(No.81573357);and China National Key Hi-Tech Innovation Project for the R&D of Novel Drugs(No.2018ZX09721003-007)
热射病是一种致命性急症，以高热和意识障碍为特征［1］，主要临床表现为体温过高、皮肤干热及中枢神经系统异常，如注意力不集中、谵妄、惊厥、昏迷以及记忆力减退等，严重时可出现多器官功能障碍综合征［2］。而目前国内外还没有热射病的特效防治药物。
姜黄素是一种从姜黄中提取的色素［3］，具有抗炎、抗肿瘤、抗氧化和心肌保护等作用［4］，且毒性低，不良反应小。有研究表明，姜黄素能够防护热射病导致的多种器官和系统功能损伤［5-6］，在热射病防治方面具有良好的效果。但姜黄素水溶性差且生物利用度低，限制了其在临床上的应用［7］。纳米晶是一种有效的改善难溶性药物溶解度的方法［8］，通过减小粒径至纳米级，极大增加与介质的接触表面积，从而显著提高药物的溶出速率及溶解度。纳米晶药物具有载药量高，改善生物利用度，减少副作用，提高对生物膜和组织的黏附性等优点［9］。制备纳米晶有两种基本方法，即
自上而下技术（Top-Down）和自下而上技术（Bottom-Up）。
Top-Down法是通过机械力将药物粉末粉碎至纳米级，包括介质研磨法及高压均质法等。Bottom up 法是将药物在一种溶液中被析出，形成均匀细小的沉淀或结晶，包括沉淀法和乳化法等。介质研磨法是Top-Down法常用的制备技术［10］，通过研磨珠运动的冲击、碰撞和剪切力来减小药物混悬液的粒径［11-12］。
为了提高难溶性药物姜黄素的溶解度及生物利用度，提高其成药性，本研究研制姜黄素纳米晶注射液以实现热射病的紧急救治。本研究采用介质研磨法制备姜黄素纳米晶注射液，并采用Box-Behnken设计法优化处方和工艺参数，进一步研究姜黄素纳米晶注射液的理化性质、体外释放速率和体内药代动力学行为，为姜黄素纳米晶注射液
的新药研发奠定基础。
revert1材料
1.1药品与试剂
姜黄素（批号JHS20200901；纯度：98.0%，陕西益康龙生物技术有限公司）；吐温80（上海源叶生物科技有限公司）；聚乙二醇4000（PEG4000，鞍山市恒泰药用辅料制造有限公司）；泊洛沙姆188
（P188）、聚乙烯醇（PVA）（日本株式会社可乐丽）；普萘洛尔（常州天华制药有限公司）；β-葡萄糖醛酸苷酶（美国Sigma公司）；其他试剂均为市售分析纯。
1.2仪器
HJ-3磁力搅拌器（常州市金坛晨阳电子仪器厂）；C25分散乳化均质机（上海恒川机械设备有限公司）；Nano-ZS90粒度仪（英国Malvern公司）；ECM-AP05研磨机（华尔宝机械有限公司）；SQP电子天平（德国Sartorius公司）；透射电镜（日本Hita⁃chi公司）；D8Advance X射线粉末衍射仪（德国布鲁克公司）；DSC200F3差示扫描量热仪（德国Netzsch 公司）；1200液相色谱-G6460质谱联用仪（美国安捷伦公司）；涡旋振荡器（美国Scientific Industries公司）；高速冷冻离心机（美国Sigma公司）；水浴恒温磁力搅拌器（常州高德仪器制造有限公司）。1.3动物
雄性SD大鼠（约220g），北京科宇动物养殖中心，动物合格证号：SCXK（京）2018-0010。所有动物实验均符合动物伦理委员会标准。
2方法
here comes santa claus
2.1姜黄素纳米晶注射液的制备
称取一定量的稳定剂于250mL烧杯中，加入纯化水100mL搅拌溶解，再加入姜黄素20g，再加入纯化
水至200mL，搅拌成均匀混悬液（即为物理
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学报Journal of China Pharmaceutical University 2022，53（1）：54-59第53卷
混悬液）。将上述药液倒入湿磨机进行介质研磨，研磨介质为直径0.3mm 的氧化锆珠，研磨转速从1500r/min 提升至3000r/min ，然后维持不同时
间，于相应时间点取样测定其粒径。2.2
稳定剂的筛选
稳定剂用量在符合注射剂的要求下，分别使
用吐温80（2g ）、PVA （0.4g ）、P188（2g ）、PEG4000（2g ）作为稳定剂，按照“2.1”项下方法制备姜黄素纳米晶，以粒径及多分散系数（PDI ）为考察指标，筛选合适处方，并进行稳定性实验。2.3
工艺优化
分别以稳定剂与原料药比例（A ）、固含量（B ，%）、转速（C ，r/min ）为考察因子，进行工艺优化。稳定剂与原料药比例设最小0.1，最大0.5。固含量是根据前期摸索的实验定的可行的范围最小10%，最大30%。转速设最小为1500r/min ，最大3000r/min 。以粒径为评价指标进行Box -Behnken 实验。2.4
粒径及其分布
应用动态光散射法测定，激光粒度仪设置参
数：仪器测定温度为25℃；平衡时间为120s ；吸收系数为0.010；折射系数为1.590；循环次数为3；平行3次测量平均粒径和PDI 。2.5
纳米晶的形态
将姜黄素纳米晶稀释到100μg/mL ，将一滴稀释后的姜黄素纳米晶滴于专用铜网上，用少量2%磷钨酸溶液负染，自然挥干后用透射电镜在加速电压为80kV 下观察纳米晶体的形态。2.6
晶
型
将姜黄素、吐温80、姜黄素与吐温80的物理混合物、姜黄素纳米晶冻干粉于样品皿中用X 射线衍射仪分析（管电压40kV ，管电流40mA ，在5~50°范围以0.02°/s 扫描步长扫描）；并用差示扫描量热仪检测（氮气流速20mL/min ，以10℃/min 的
速度由25℃升至250℃）。2.7
体外溶出评价
对不同粒径（200，300，500，750nm ）的姜黄素纳米晶进行溶出度的测定。精密称取不同粒径的姜黄素纳米晶（相当于姜黄素10mg ），加入到1%SDS 水溶液900mL 中，桨法，转速50r/min ，温度37℃，经5，10，20，30，45，60min ，取样5mL ，经
0.22μm 微孔滤膜过滤2mL ，取续滤液1mL ，
HPLC 测定，计算药物的累积溶出度。采用悬浮颗粒法［13］测定单位时间内姜黄素溶出的质量，用微米激光粒度仪测量悬浮液的粒径，计算得到颗粒总表面积，从而计算姜黄素的固有溶出速率（intrinsic dissolution rate ，IDR ）。采用HPLC 法测定姜黄素浓度：色谱柱Aglient TC -C 18（250mm ×4.6mm ，5μm ）；流动相为乙腈：4%冰醋酸溶液
（55∶45）；流速为1.0mL/min ；柱温为30℃；波长为430nm ；进样量为15μL 。2.8
体内药代动力学研究
实验前将SD 大鼠禁食12h ，随机分为2组，每
组各6只，给药剂量100mg/kg ，肌肉注射姜黄素纳米晶或姜黄素与吐温80的物理混合物，在给药0.083，0.25，0.5，1，2，4，6，8，12，24，48，72，96h 后，眼眶取血约0.5mL 于抗凝管中，5000r/min 离心10min ，分离血浆精密吸取上清液。建立的分析方法按照CFDA 颁布的《生物样品定量分析方法验证指导原则》进行验证。采用经过方法学考察合格的HPLC -MS 法测定血浆中姜黄素的浓度。2.8.1
血浆样品处理
精密吸取大鼠血浆样品
50μL 加β-葡糖糖醛酸苷酶5μL ，涡旋30s ，在
37℃孵育1h ，加入内标普萘洛尔（50ng/mL ）30μL ，最后加入210μL 乙腈，涡旋1min ，离心10min （4℃，14000r/min ），取上清液100μL 进样分析。计算各时间点血药浓度，绘制血药浓度-时间曲线。2.8.2
色谱条件
国际音标发音表采用HPLC -MS 法测定血浆中
姜黄素浓度，采用Agilent Kromasil 100-5-C 18色谱
柱（2.1mm ×50mm ，5μm ）；流动相为0.1%甲酸甲醇溶液-含10mmol 乙酸铵和0.1%甲酸的水溶液（80∶20）；流速为0.3mL/min ；柱温为40℃；进样量为5μL 。3结
果
3.1
稳定剂的筛选
以PVA 、P188、PEG4000为稳定剂，分别在研
磨30、10和16min 时粒径出现明显增长，且黏度增大，即发生聚集现象。以吐温80为稳定剂，研磨35min 时平均粒径为209.3nm ，且PDI 在0.3以下，未发生聚集，说明吐温80作为稳定剂可得到粒
径小且均一的纳米晶混悬液。以吐温80为稳定剂制备姜黄素纳米晶，放置在室温避光条件下，考察60
d 的粒径及PDI 变化。如图1可知姜黄素纳米
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第53卷第1期王荣荣，等：姜黄素纳米晶注射液的制备及体内外性质评价
晶在60d 的稳定性较好，表明该处方稳定。3.2
Box -Behnken 实验
3.2.1
Box -Behnken 设计及结果将稳定剂与原
料药比例（A ）、固含量（B ，%）、转速（C ，r/min ）3个影响各因素分为3个层次进行变化，共进行17次
实验，5个中心点。利用Design Expert.V8.0.61软件进行数据分析，方差分析结果显示模型的F =34.78、P <0.0001，表明回归方程拟合度良好。失拟误差P =0.1283（P >0.05），失拟项不显著，
表明差异无统计学意义，说明数据中没有异常点，可用于姜黄素纳米晶的处方湿磨工艺优化。以粒径180~230nm 为目标，预测研磨45min 的最优处方为：稳定剂与原料药比例为0.3、固含量为10%、转速为2000r/min ，可得到姜黄素纳米晶粒径为221.6nm 。按照最优处方工艺制备一批纳米晶，实测粒径为（223.10±3.78）nm ，与预测值接近，
说明通过Box -Behnken 实验确定的工艺条件稳定可靠，也说明建立的回归模型合理。3.2.2
响应面分析
利用等高线图将得到的数
学模型可视化，评估各参数及他们之间的相互作用对响应值的影响。等高线图（图2）表明，转速对粒径的影响最为显著，转速越大，粒径越小。
3.3
纳米晶表征
长征七律诗
3.3.1粒径及其分布经测定，稳定剂为吐温80
的姜黄素纳米晶的粒径范围为127~460nm ，PDI 为0.25±0.02，粒径的分布均匀。
3.3.2纳米晶的形态TEM 扫描结果见图3，纳
米晶呈不规则形状，可以看出多数姜黄素纳米晶粒径在100~500nm ，与测定的粒径范围相符。
3.3.3
晶型
由X 射线衍射图谱（图4）可知，姜
黄素是具有多个衍射峰的结晶性药物［14］。姜黄素研磨前后特征衍射峰没有发生位置改变，说明姜黄素、姜黄素纳米晶、姜黄素与吐温80的物理混合物中姜黄素都以结晶型存在且稳定剂不影响结晶
状态。姜黄素纳米晶的衍射峰强度有明显减少，这是因为药物粒径减小，所以结晶度降低。已有研究表明，粒径小、结晶度低的药物更有利于溶出和吸收［15］
。
Figure 1Particle size and polydispersity index (PDI)of curcumin
nanocrystalline during storage(x
ˉ±s ,n =3
)Figure 2Two -dimensional contour plots for curcumin nanocrystalline
A:Contour plot of ratio of Tween 80to curcumin and solid content with respect to particle size when the rotating speed is 2250r/min;B:Contour plot of ratio of Tween 80to curcumin and rotating speed with respect to particle size when the solid content is
20%
Figure 3
TEM of curcumin nanocrystals
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学报Journal of China Pharmaceutical University 2022，53（1）：54-59第53卷
由差示扫描量热曲线（图5）所示，吸热峰在
182~188℃，表明制备成纳米晶前后的姜黄素晶型没有发生改变，且稳定剂在考察范围没有明显吸热峰，不干扰药物晶型分析［16］。但姜黄素与吐温80的物理混合物和纳米晶相比原料药吸热峰强度有明显减小，这与PXRD 曲线结果相符。
3.4
体外溶出实验
不同粒径的纳米晶释药情况如图6所示，在
10min 时，200nm 的姜黄素纳米晶已经完全溶出，而300，500，750nm 姜黄素纳米晶以及姜黄素与吐温80的物理混合物的累积溶出率分别为86.82%、
67.62%、59.95%和8.41%。表明姜黄素纳米晶粒径越小体外溶出越快，粒径越小比表面积越大，溶出速度越快。通过计算得出姜黄素的IDR 为0.01（mg/cm 2）/min ，表明姜黄素是难溶性药物。故形成不同粒径纳米晶后，姜黄素的溶出特性均得到不
同程度的改善。
3.5
体内药代动力学实验3.5.1专属性考察
专属性考察结果显示，姜黄
素的峰形良好，专属性强，内源性物质未影响药物测定，证明该方法适用于姜黄素血样的测定。
3.5.2
线性关系考察
取空白大鼠血浆制备成
系列浓度的姜黄素标准样本。以测定姜黄素峰面积与内标峰面积比（y ）为纵坐标，待测质量浓度
（x ）为横坐标进行线性回归，得到y =0.0023x +0.0013（r =0.9984），表明在浓度范围内线性关系良好。3.5.3
永远爱你的英语怎么说药代动力学研究
使用DAS 2.0药代动力
学软件统计距法计算药代动力学参数，结果见表1；采用SPSS 21.0软件对数据进行统计分析，组间比较t 检验，P <0.05有显著性差异。由药代动力
学参数可知，与姜黄素与吐温80的物理混合物组相比，姜黄素纳米晶组的c max 和AUC 0-∞均显著提
高，
MRT 显著降低，AUC 0-∞差异均有统计学意义，其中
姜黄素纳米晶组的c max 和AUC 0-∞分别是姜黄素与吐温80的物理混合物组的4.9和4.1倍。由图7可知，姜黄素纳米晶组的药物释放量明显高于姜黄素与吐温80的物理混合物组，姜黄素纳米晶能快速释放，可见姜黄素纳米晶组的大鼠肌肉注射生物利用度更高，滞留时间更短。4
结
论
虽然口服给药仍然是纳米晶的主要给药途径，但当需要快速发挥药效用于急救或者存在其他不宜口服给药的情况时，肌肉注射的给药途径具有很好的优势。在此基础上，
本研究开发了姜
广州西点培训Figure 5DSC diagrams of physical mixture of curcumin and Tween
80,Tween 80,curcumin and curcumin
nanocrystals
Figure 6Dissolution curves of 200,300,500,750nm curcumin nano⁃
crystals and physical mixture of curcumin and Tween 80（x
ˉ±s ,n =6
）Figure 4PXRD diagrams of physical mixture of curcumin and Tween
80,Tween 80,curcumin and curcumin nanocrystals
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