【案例揭秘】提高口服吸收的卡维地洛自乳化药物传递系统（SEDDS）设计和评价
编者语：我们微信公众号发布了多篇案例揭秘，今天给大家分享一个制剂技术案例，制备和开发稳定的自乳化药物传递系统，以提高难溶性药物卡维地洛的溶解度、释放速率和口服吸收。通过本文大家不仅可以了解下自乳化药物传递系统的作用，同时也可以了解提高难溶性药物的一种常用的方法。感谢本群同行的翻译。欢迎各位同行一起来探讨。原文出处见下面截图
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提高口服吸收的卡维地洛自乳化药物传递系统（SEDDS）设计和评价
背景：自乳化药物传递系统是天然或合成油、非离子表面活性剂、或一种或多种亲水溶剂和共溶剂/表面活性剂和聚合物的各向同性混合物，可改善难溶性药物的生物利用度和增加难溶性药物的溶解度。
目标：本研究旨在制备和开发稳定的自乳化药物传递系统，以提高难溶性药物卡维地洛的溶解度、释放速率和口服吸收。
材料和方法：从粒径，折光系数（RI），乳化效率，药物释放和大鼠肠渗透性几个方面评估制备的自乳化药物传递系统制剂。
结果：结果表明，以油酸作为油相，以labrafil作为表面活性剂，Labrafac PG（丙二醇二辛酸钠）作为辅助表面活性剂，用羟丙甲纤维素和泊洛沙姆作为聚合物，制备稳定的乳液，其折光系数高于酸性介质和水。制剂的粒径大小受聚合物类型的影响，如含羟丙甲纤维素的自乳化药物传递系统的制剂，平均粒径要比泊洛沙姆制剂的平均粒径高。泊洛沙姆和羟丙甲纤维素制备的制剂中，药物24 h后释放百分比（R24）分别为61.24-70.61％和74.26-91.11％。药物24 h后释放百分比与聚合物类型之间有显著的相关性。在渗透研究中，P4和表面活性剂/辅助表面活性剂比之间存在显著和直接的相关性。自乳化药物传递系统制剂通过大鼠肠的药物渗透性是对照组的2.76倍以上。
结论：本研究表明，理化性质、体外释放和大鼠肠渗透性依赖于S/C含量及制剂中水相和油相百分比。
关键词：卡维地洛，自乳化药物传递系统，口服吸收
1.背景
口服途径是慢性病药物治疗的最优选的方式之一；但是对于水溶性较差的药物，药物溶出通常是吸收过程的限速步骤（1）。大约有40%的上市药品属于难溶药物或者是亲脂性化合物，其口服生物利用度有限、个体间和个体内变异性较高、且可能需增加给药量（2）。为解决这类问题，采取了大量方法，如固体分散体、脂质体、使用环糊精、纳米颗粒、成盐等（3—5）。
脂性基质制剂（LBF）是提高BCS II类药物口服利用度的有效方法。LBF有多种类型，如乳剂、自乳化药物传递系统（SEDDS）、自微乳化药物传递系统（SMEDDS）、药物在脂质介质中的溶液或者混悬液等（6）。SEDDS是LBF中的一种，被定义为天然或合成油、非离子表面活性剂、或一种或多种亲水溶剂和共溶剂/表面活性剂的各向同性混合物。这类制剂的液滴大小在200 nm-5 μm的范围内，并且该分散体外观浑浊（1）。SEDDS是一种稳定制剂，通过口服给药分散较大界面面积增加药物溶出。SEDDS在胃运动提供的轻度搅拌下于胃肠道内形成精细乳液，为油相和水相之间的药物提供较大的界面面积，这可以增加溶解度和提高吸收。这些系统的潜在优势包括口服生物利用度增加、所需剂量降低、药物控制传递、药物靶向选择（2）、药物肠道淋巴运输增强（可有助于减少药物的首过效应，如卡维地洛和尼莫地平）（8）。SEDDS制剂中通常存在较高水平的表面活性剂，可能导致胃肠道副作用，已经设计并开发出一类新的超饱和制剂，包括超饱和SEDDS（S-SEDDS）制剂，通过在传统的SEDDS制剂中使用聚合物作为沉淀抑制剂降低表面活性剂的副作用（9）。
卡维地洛是一种芳基乙醇胺，是两种对映异构体的外消旋混合物，为非选择性β-肾上腺素能阻断剂和α1-受体阻断剂，用于治疗心绞痛、轻度至中度高血压和慢性心力衰竭。卡维地洛难溶于水，这限制了药物吸收并延缓起效时间（10,11）。SEDDS可有效提高难溶性和亲脂性药物的口服生物利用度和生物等效性。在我们的研究中，评价了卡维地洛SEEDS溶出速率的提高，及口服吸收的增加。
2.目标
本研究的目的是制备并开发一个SEDDS稳定制剂，以增加水难溶性药物——卡维地洛的溶解度、释放速率和口服吸收。
3.材料和方法
3.1材料
卡维地洛来自Dr. ABIDI’s实验室。LabrafilM 1944CS和Labrafac PG来自GATTEFOSSE公司（法国）的馈赠。油酸和Span 20来自Merck公司（德国）。羟丙甲纤维素（HPMC）和泊洛沙姆来自Sigma-Aldrich公司。透析袋购自伊朗德黑兰Toba Azema公司。
3.2动物
共有24只成年雄性Wistar大鼠，四个月龄，体重189±12.1g，伊朗阿瓦兹的AhvazJundishapur医学科学大学实验室动物保护和育种中心提供。使用氯仿处死所有大鼠，取出动物肠道，并分成四等份。所有肠道以冷的林格氏溶液（Ringer’ssolution）洗涤。实验按照AhvazJundishapur医学科学大学的动物使用指南进行。所使用的指南是由国家科学院编写的，由国立卫生研究院出版。
3.3方法
3.3.1三相图的构建
为了获得现有SEDDS边界组分浓度范围，使用滴定法构建假三相图（12）。使用Labrafil M1944CS/Labrafac PG重量比2: 1和4: 1制备两个三相图。然后油相（油酸）和表面活性剂混合物按重量比1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2和9:1混合（7）。在温和的搅动下，这些混合物用双蒸水稀释滴定。
3.3.2 SEDDS制剂
通过混合组分（表1）配制包含不同量的表面活性剂、辅助表面活性剂、油或恒定量的油、HPMC和泊洛沙姆的制剂。然后将占总制剂1％量的卡维地洛加入混合物中，充分摇匀，37oC下保存，直到药物溶解。我们获得Labrafil M1944CS/Labrafac PG重量比为2: 1和4: 1，从而制得两个制剂处方，其表面活性剂和辅助表面活性剂分别为Labrafil和Labrafac PG。
表1.卡维地洛SEDDS制剂中不同量的化合物a
因子设计条件
O, g
S, g
CoS, g
O/s比
S/CoS比
聚合物
聚合物量
药物，%
药物量
1
+++
12
4
1
3.1
4.1
泊洛沙姆
0.15
1
0.17
2
++-
12
4
1
3.1
4.1
HPMC
0.15
1
0.17
3
-++
12
12
3
1.1
4.1
泊洛沙姆
0.15
1
0.27
4
+-+
12
4
2
3.1
2.1
泊洛沙姆
0.15
1
0.18
5
-+-
12
12
3
1.1
4.1
HPMC
0.15
1
0.27
6
+--
12
4
2
3.1
2.1
HPMC
0.15
1
0.18
7
--+
12
12
6
1.1
2.1
泊洛沙姆
0.15
1
0.3
8
---
12
12
6
1.1
2.1
HPMC
0.15
1
0.3
a缩写：CoS，辅助表面活性剂；O，油；S，表面活性剂；O/S比，油/表面活性剂之比；S/CoS，表面活性剂/辅助表面活性剂之比
3.4视觉观察
用于评估制剂的自乳化性质，在37oC持续搅拌下（60 rpm），各取1 mL制剂加入到0.1N HCl(50 mL)中。观察到乳化蔓延的倾向，并进一步形成乳化液滴。制剂分为清澈、不清澈、稳定或不稳定。测量各制剂的折光系数，并与0.1N HCl进行比较。
3.5溶解度研究
卡维地洛在各种油、表面活性剂、辅助表面活性剂中的溶解度测定如下：各取5 mL溶解介质（如表2所示）加入过量的卡维地洛，37oC下搅拌30 min，室温下保存一天（24 h）。然后将溶液在3000 rpm下离心15 min，除去上清液，溶解药物的量以紫外可见分光光度计（UV）在适宜的波长下测定（14）。
3.6卡维地洛含量
使用UV光谱法在246 nm下测定通过大鼠肠的药物释放量和透过量。含量方法的验证，包括线性、重复性、准确度和LOQ。
3.7液滴大小分析
1 mL制剂用100 mL0.1N HCl溶液稀释，通过粒度分析仪和ScatterscopQudix1来测定制剂的粒径大小（12）。
3.8 SEDDS的药物释放研究
使用带有纤维素膜的弗朗兹扩散池（面积3.4618 cm2）测定不同SEDDS制剂中卡维地洛的释放速率。纤维素（分子量12000G）膜首先在25oC下蒸馏水溶液中水合24 h。然后膜在供体室和受体室之间被夹紧。然后向扩散池加入30 mL的0.1N HCl。在检测期间，受体介质不断通过外部驱动的磁性杆以200 rpm持续不断的搅拌。空白SEDDS制剂不含药物。
表2：卡维地洛在各种油中的溶解度（n=3）a
油
溶解度，mg/mL
油酸
12.23±0.56
Labrafa PG
0.46±0.005
蓖麻油
1.14±0.17
a数据形式为为平均值±SD
精密称取含有定量卡维地洛（1 mL）的卡维地洛SEDDS制剂，置于供体室。在0.5、1、2、3、4、5、6、7、8和24 h间隔，从受体室取2 mL样品用于光度法分析，并立即用新鲜配制的等体积的0.1N HCl（类似于胃液）补液。样品用紫外可见分光光度计（BioWave II，WPA）在246 nm处进行测定。
将结果绘制成药物释放累积百分比与时间的散点图。从SEDDS制剂的药物释放利用动力学模型进行拟合，通常使用的模型，例如零阶、一阶、二阶、3/2根质量、线性和对数瓦格纳、HixsonCrowell、Weibull、Korsmeyer-Peppas、Higuchi模型等，选择r2较大的模型。
3.9大鼠肠药物渗透性的评价
为评估渗透性，1 mL制备好的制剂与1 mL 0.1N HCl混合，倒入大肠，并两端封口。然后将大肠置入50 mLHCl (0.1N)，37±0.5oC下，4 h。在0.5、1、2、3、4小时间隔取样、随后每1小时间隔取样，样品用紫外可见分光光度计进行测定。对卡维地洛的饱和悬浮液进行同样的测试，这样可以比较SEDDS和悬浮液药物透过量。研究4h后渗透药物的响应百分比和自变量的影响（13）。
3.10统计分析
本研究使用不配对的双尾t检验，用于统计分析与空白制剂（没有药物）相比，不同制剂药物通过肠渗透的量，也用于比较SEDDS和悬浮液对于渗透药物的量的影响。P <0.05被认为具有统计学意义。使用Levene测试评估方差均匀性。此外，同时应用ANOVA（方差分析）和多重回归评估几个变量之间的关系。使用Minitab16软件生成和评估实验设计以及评估变量对响应的影响。
4.结果
4.1药物测定方法的验证
浓度-吸收的相关系数，r2=0.998，意味着99.8%的吸收值可以通过浓度进行预估。回归分析显示，浓度与吸光度之间存在显著的相关性（P =0.001）。本研究中，预估的吸光度变化，失拟检验不显著（P =0.167）。测量准确度表明这些浓度接近实际值。卡维地洛定量方法在同一天及不同天之间的重复性研究，显示了预期的定量方法重复性，达到几乎相同的操作和无差错的结果。本研究观察到的浓度均高于LOQ（0.000365 mg / mL）。
4.2溶解度研究
药物溶解度中油相的含量是影响SEDDS制剂功效的重要因素。进行溶解性研究以确认对卡维地洛具有良好增溶能力的油。各种油中的溶解度如表2所示。在使用过的油中，油酸和Labrafac PG分别显示卡维地洛的最大和最小溶解度。油酸（HLB = 4）比Labrafac PG（HLB = 2）溶解卡维地洛的量更大。因此，在目前的研究中，随着HLB油相的增加，药物的溶解度增加。因此，在卡维地洛SEDDS制剂中使用油酸作为油相；此外，Labrafil（HLB = 4）和Labrafac PG分别用作表面活性剂和辅助表面活性剂。卡维地洛在0.1N HCl中的饱和溶解度为0.52mg /mL±0.012（n = 3）。
4.3三相图研究
相图系统由油相（油酸），表面活性剂（labrafil）和辅助表面活性剂（labrafac PG）组成。基于药物溶解能力、亲水亲油平衡（HLB）值和乳液形成能力来选择油、表面活性剂和辅助表面活性剂（15）。在S/C为2/1和4/1下获得了两个相图，如图1所示。S/C比或表面活性剂/辅助表面活性剂比例（km = 2-4）的降低导致点数和形成乳液面积的增加。
图1.室温下油-表面活性剂/辅助表面活性剂混合物-水系统的伪三元相图（Labrafil M1944CS/Labrafac PG重量比2: 1和4: 1）
阴影面积代表乳剂区域。
4.4卡维地洛SEDDS制剂的特性鉴定
4.4.1粒径分布
SEDDS制剂的平均粒径在0.248~ 0.910 μm范围内。使用多元回归分析自变量与SEDDS制剂粒径之间的相关性。结果表明，平均粒径与聚合物类型之间的相关性显著（P=0.003）。制剂的粒径受聚合物类型影响，如用HPMC制备的SEDDS制剂与泊洛沙姆制剂中的平均粒径（制剂8除外）相比较高。卡维地洛SEDDS制剂的粒径和多分散指数（PI）如表3所示。
表3.用泊洛沙姆和HPMC制备的SEDDS制剂的多分散性指数（PDI）和粒径（n=3）a
因子设计条件
粒径，μm
多分散性指数，PDI
1
+++
0.299±0.046
0.37±0.009
2
++-
0.638±0.045
0.38±0.008
3
-++
0.248±0.059
0.38±0.01
4
+-+
0.363±0.055
0.38±0.03
5
-+-
0.91±0.076
0.37±0.03
6
+--
0.615±0.143
0.41±0.02
7
--+
0.387±0.231
0.38±0.04
8
---
0.25±0.0363
0.35±0.009
a数据形式为平均值±SD
表4.使用视错觉法的乳液形成强度和SEDDS制剂的折光系数（n=3）a
因子设计条件
折光系数
视错觉
1
+++
0.066667±0.057735
半透明，一相
2
++-
0.033333±0.057735
乳状，一相
3
-++
0.033333±0.057735
半透明，一相
4
+-+
0.06666±0.115470
乳状，一相
5
-+-
0.3±0.1
半透明，一相
6
+--
0.1±0.057735
乳状，一相
7
--+
0.166667±0.057735
半透明，一相
8
---
0.066667±0.057735
乳状，一相
a数据形式为为平均值±SD
4.4.2视觉观察研究
不同制剂加入0.1N HCl后，使用折光系数（RI）和视错法评估乳液形成的情况。加入0.1N HCl后，所有制剂的折光系数与0.1N HCl和水均有差异。
在视错法中，观察制剂用0.1N HCl稀释2 h后，清澈或不清澈，两相或一相（表4）。泊洛沙姆制剂是半透明，一相；HPMC制剂是乳状，一相。因此，在泊洛沙姆和HPMC制剂中，已经产生乳液，并且所使用的油、表面活性剂和辅助表面活性剂的百分比和聚合物类型对乳液形成没有影响。由于SEDDS制剂的作用取决于其在进入胃肠道后乳液形成的量，在将各种制剂加入0.1N HCl后，使用视错觉法和折光系数（RI）作为透明系统模型，评价乳液形成的量。制剂的RI值与水和0.1N HCl的接近程度表明其在HCl介质中的透明性。
在视错觉方法中，从两相点加入0.1N HCl后，立即研究油细胞积累和透明度、处方表观条件等，用0.1N HCl稀释24 h后也进行了研究。用HPMC和泊洛沙姆制备的所有制剂加入0.1N HCl后的RI值与独立变量无显著差异，例如，SEDDS制剂的相行为、使用的油、表面活性剂、辅助表面活性剂和水的百分比形成稳定乳液，但在超出范围的区域内，未能产生稳定的乳液（图1）。
4.5体外药物释放
在泊洛沙姆和HPMC制备的制剂中，药物24 h后释放百分比（R24）分别为61.24-70.61%和74.26-91.11%。HPMC制剂的药物释放百分比（R24）比泊洛沙姆制剂中的更高；8号制剂的R24最大。在卡维地洛SEDDS制剂中，R24与表面活性剂/辅助表面活性剂比（S / C）的相关性（P = 0.817）、R24与油/表面活性剂（O / S）的相关性（P = 0.190）都不显著，但是与聚合物类型相关性显著（P =0.001）。似乎粒径大小与R24之间无显著统计学差异（P> 0.05），因为HPMC制剂的粒径比泊洛沙姆制剂的粒径高。图2为卡维地洛SEDDS制剂的释放曲线。表5为SEDDS制剂中药物释放百分比和释放动力学。
图2.卡维地洛SEDDS制剂体外释放曲线
表5.所选SEDDS制剂的百分比释放和动力学模型释放（n=3）a
因子设计条件
动力学模型
R2
截距
释放，%
1
+++
Log wagner
0.9984
-1.1805
70.61±1.03
2
++-
Log wagner
0.9872
-1.2335
74.26±4.4
3
-++
Log wagner
0.9917
1.0793
70.12±3.24
4
+-+
Log wagner
0.9693
-1.0728
65.93±5.16
5
-+-
Log wagner
0.9856
1.3572
74.83±2.23
6
+--
Weibul
0.9731
1.3207
83.48±0.84
7
--+
Log wagner
0.9550
1.1413
61.24±2.91
8
---
Weibul
0.9562
1.1607
91.11±1.91
表6.不同SEDDS制剂通过大鼠肠渗透药物百分比和控制a
时间，h
因子设计条件
通过大鼠肠渗透药物百分比
0.5
1
2
3
4
1
+++
35.55±6.80
45.05±6.65
53.23±2.70
60.75±5.42
69.68±3.51
2
++-
22.90±6.71
44.59±15.59
55.16±7.39
60.20±7.46
66.44±7.10
3
-++
32.59±4.23
41.13±4.40
53.70±5.33
59.46±5.61
69.78±5.52
4
+-+
22.42±6.78
26.98±6.63
40.05±7.26
44.50±7.64
49.31±8.57
5
-+-
18.60±5.06
23.69±3.90
50.52±2.99
54.81±5.22
61.29±4.95
6
+--
17.25±2.99
28.18±2.59
37.50±4.82
51.49±4.83
56.40±5.51
7
--+
22.31±4.50
26.27±4.80
44.63±2.70
48.63±2.80
54.68±4.34
8
---
26.01±1.02
32.10±1.34
49.18±2.75
54.20±2.29
59.70±2.04
控制
-
7.36±0.72
12.06±0.53
16.23±0.70
20.14±0.56
25.33±0.48
a数据形式为平均值±SD
4.6卡维地洛大鼠肠渗透性
泊洛沙姆制剂在4h后（P4）药物渗透率百分比达到最大，为69.78%（制剂3）。制剂3中的增强比例是卡维地洛饱和水溶液的2.76倍。泊洛沙姆制剂和HPMC制剂中表面活性剂与辅助表面活性剂比（S/C）与P4的关系显著（P = 0.0017），表明S/C的增加与P4的增加相关。SEDDS制剂中O/S比和聚合物类型与P4之间没有显著差异。制剂3粒径最小，因此似乎较小的颗粒物在大鼠肠道渗透性中具有重要作用。图3表示SEDDS制剂卡维地洛通过大鼠肠的体外扩散。各种SEDDS制剂大鼠肠药物渗透性百分比和不同时间控制，如表6所示。
图3. SEDDS制剂卡维地洛通过大鼠肠的体外扩散
5.讨论
有许多潜在的机制可以增加生物利用度，如SEDDS制剂；尤其是卡维地洛溶解度（7,9,10）的情况下。SEDDS被GI流体稀释后，通过胃运动提供轻度搅动，产生精细的水包油乳液，并为油相和水相之间的药物分配提供较大界面面积，增加溶解速率和吸收程度（1）。本研究表明，理化性质、药物释放和渗透取决于聚合物的类型、配方中O/S和S/C的比例。在卡维地洛的溶解度研究中，油酸和Labrafac PG分别显示出卡维地洛最大和最小溶解度。油酸（HLB = 4）于Labrafac PG（HLB = 2）相比，溶解卡维地洛的量更大。因此，在本研究中，随着油相HLB增加，药物的溶解度增加。相图显示S/C比率降低时，乳液区域变宽。
在视错觉方法中，加入0.1N HCl后，观察制剂；泊洛沙姆制剂是半透明、一相，HPMC制剂是乳状、一相。因此，在泊洛沙姆和HPMC制剂中已经产生乳液，并且使用的油、表面活性剂和辅助表面活性剂、泊洛沙姆和HPMC的百分比对乳液形成没有影响。SEDDS制剂的粒径在0.248~0.910μm范围内。制剂的粒径受聚合物类型的影响，与泊洛沙姆制剂相比，用HPMC制备的SEDDS制剂（除了8号制剂）中的平均粒径更高。结果表明，平均粒径与聚合物类型之间的相关性显著（P =0.003）。
泊洛沙姆和HPMC制备的制剂，药物24 h后释放百分比（R24）分别为61.24-70.61%和74.26-91.11%。HPMC制剂的药物释放百分比（R24）比泊洛沙姆制剂中高；8号制剂的R24最大。在卡维地洛SEDDS制剂中，R24与表面活性剂/辅助表面活性剂比（S/C）的相关性（P = 0.817）、R24与油/表面活性剂比（O/S）的相关性（P = 0.190）不显著，但是与聚合物类型相关性显著（P =0.001）。似乎粒径大小与R24之间无显著统计学差异（P> 0.05），因为HPMC制剂的粒径比泊洛沙姆制剂的粒径高。药物释放的动力学模型表明，Weibul和log Wagner提供的模型分别是评估HPMC和泊洛沙姆制剂中药物释放的最佳模型。
泊洛沙姆制剂在4 h后（P4）药物渗透率百分比达到最大，为69.78%（制剂3）。泊洛沙姆制剂和HPMC制剂中表面活性剂/辅助表面活性剂比（S/C）与P4的关系显著（P =0.0017），表明S/C的增加与P4的增加相关。SEDDS制剂中O/S比和聚合物类型与P4之间没有显著差异。制剂3粒径最小，因此似乎较小的颗粒物在大鼠肠道渗透中具有重要作用。
致谢
本文由Pharm D论文（Akbari Birgani，S）发行，财务支持由Ahvaz Jundishapur医学科学大学纳米技术研究中心提供。作者非常感谢Faratin公司的经理（Taheri，M，伊朗）为GATTEFOSSE（法国）和GATTEFOSSE公司（法国）免费提供Labrafil，labrafac PG样品。
作者贡献
所有作者都参与了手稿准备的所有步骤。
财务披露
所有与会者都充分了解本刊物。
资金/支持
这项工作得到了伊朗阿瓦兹的AhvazJundishapur医学科学大学纳米技术研究中心的财政支持。
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