王 培，牛丽丽

(衡水学院 应用化学系,河北 衡水 053000)

聚乙烯醇(PVA)作为一种亲水性高分子，因其良好的成膜性、生物降解性和生物相容性在医药领域得到了重视[1-2]。羧甲基纤维素钠(CMC)是一种纤维素醚，含有活性官能团，可溶于水，溶液呈现中性或碱性，因其制备工艺简单，原材料易得，且具有很好的生物相容性，抑制伤口粘连、发炎的作用，较好的pH敏感性，被广泛应用在伤口敷料等生物医药领域[3]。但是单独选用一种原料为药物载体，则功能性单一，应用范围受到限制，因此为制备多功能化的优异药物载体，选用可降解的PVA和pH敏感性的CMC为原料。

姜黄素(CUR)因其显著的抗肿瘤、抗菌等多种生物活性在医药卫生领域有巨大应用市场[4-7]，但其水溶性较差，生物利用度较低等缺陷，限制了其广泛应用。因此，本实验以PVA和CMC为载药材料，以CUR为原药模型，拓宽PVA和CMC在药物载体的应用范围，同时改善姜黄素的成药性[8-9]，为拓宽药物薄膜体系的研究提供参考。

1 实验部分

1.1 主要原料和仪器

主要药品如表1所示。

主要仪器如表2所示。

表1 主要原料

表2 主要仪器

1.2 PVA/CMC复合薄膜的制备

称取适量PVA于烧瓶中，加入 10 mL 蒸馏水，磁力搅拌，加热到 95 ℃，大约 30 min，至PVA完全溶解；磁力搅拌下加 3 mL CUR的乙醇溶液和 7 mL CMC的水溶液，混合均匀；将所得溶液倒入培养皿中，室温干燥 48 h，60 ℃ 干燥 48 h，得到淡黄色复合薄膜，备用。

1.2.1 偏光显微镜观察

用乙醇清洁干净载玻片置于工作面上，裁取一定大小的样品，放在载玻片上，然后盖上盖玻片。用镊子轻轻按压载玻片，调节检偏镜和起偏镜使其偏振方向处于正交状态。用(10×)低倍物镜先观察样品，并调节显微镜的光源亮度以获得更加清晰的结晶图像，然后换用(25×)高倍镜观察，保存图像。

1.2.2 包封率

1)标准曲线的绘制

分析天平称取 50 mg CUR，溶于乙醇-PBS缓冲液(pH7.4，乙醇体积分数30%)中，稀释至 100 mL。分别取0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL 溶液，稀释至 50 mL。取适量，采用紫外分光光度计在 426 nm 处测定其吸光度A。标准曲线如图1所示，标准曲线回归方程：y=5.52658x+0.02523，R2=0.99179。 (其中x为药物在介质中的浓度，y为吸光度。)

图1 标准曲线

从回归方程可知，姜黄素质量浓度与吸光度成良好的线性关系。

2)包封率的测定

分析天平称取适量薄膜溶于乙醇中，溶解充分后，用缓冲溶液稀释，在 426 nm 处测吸光度，再通过标准曲线找到对应姜黄素的质量浓度，载药量表示为：

包封率=溶解出的姜黄素的质量/添加姜黄素的质量×100%

1.2.3 体外缓释测试

将一定质量的复合薄膜置于盛有 20 mL 磷酸盐缓冲液(pH7.4，PBS)的锥形瓶之中，恒温(37±0.5)℃下超声；每间隔 2 h 取出 2 mL，同时补充同温同pH等量的介质，保持稀释介质的恒定。用紫外分光光度计在 426 nm 处测定复合薄膜的吸光度，再通过标准曲线回归方程计算姜黄素质量浓度，平行测定3组样品，取平均值，计算累计释药率。

累计释药率=释放量/薄膜的包封量×100%

1.2.4 降解性能测试

将不同配比的复合薄膜样品裁成 2 cm×2 cm 大小的小薄片，烘干到恒重。然后置于 37 ℃ 的缓冲溶液中，进行降解实验，每过一定时间，测量一下样品质量。测量样品的质量之前，用蒸馏水冲洗数次，再用滤纸吸干多余的水分，最后测量样品的质量。

降解率=(降解前的质量-降解后的质量)/降解前的质量×100%

2 结果与讨论

2.1 偏光显微镜分析

图2为无CUR添加的PVA/CMC复合薄膜，且质量比为1∶1。由图2可知，在共混膜中结晶相和连续相分布均匀，这可能是因为CMC上的羟基和PVA链上的羟基之间结合，形成分子间氢键。

图2 PVA/CMC复合薄膜25倍的偏光显微镜图像

图3为CUR添加量为5%(质量分数)，m(PVA)∶m(CMC)不同时，复合药物薄膜25倍的偏光显微镜照片。由图3可知，随着PVA添加比例的增大，薄膜的结晶度明显增大，这可能是因为随着PVA比例增大，两者间形成较多氢键，体系内的分子活动被限制，表现出结晶程度增大，薄膜宏观表现更硬。因此，尝试通过调整PVA和CMC的比例，可调节复合薄膜的成膜性和结晶性，从而制备适应不同环境的薄膜。

(a)m(PVA)∶m(CMC)=1∶5 (b)m(PVA)∶m(CMC)=1∶2 (c)m(PVA)∶m(CMC)=2∶1

2.2 包封率的影响因素分析

2.2.1 PVA/CMC比例对包封率的影响

由图4可知，姜黄素质量分数一定时，随着PVA比例增大，包封率有增大趋势。当m(PVA)∶m(CMC)比例增大到1∶1时，包封率达到最大值11.45%，这可能是因为此时PVA和CMC之间形成的氢键最多，体系中分子链活动受限，导致同时限制了姜黄素分子向体系外扩散的运动，从而提升了姜黄素的包封率；随着PVA比例的进一步增大，载药量开始缓慢降低，一直到m(PVA)∶m(CMC)比例增大到5∶1时，包封率仍可达到11%以上，但是随着CMC添加量的大幅降低，材料吸水后的黏性会增大。因此，当m(PVA)∶m(CMC)添加比例为1∶1时，包封率达到最大值，而在1∶1到5∶1范围内，包封率变化缓慢，可根据材料的黏度需求进行选择。

图4 包封率与PVA/CMC比例的关系

2.2.2 姜黄素浓度对包封率的影响

图5为m(PVA)∶m(CMC)=1∶1时，不同姜黄素质量浓度对薄膜包封率的影响。

图5 包封率与姜黄素质量浓度的关系

由图5可知，当加入姜黄素的质量浓度为 0.00025 g/mL 时，包封率为5.1%。姜黄素质量浓度为 0.0005 g/mL 时，包封率达到11.45%，提高了6.35%，而且随着姜黄素质量浓度增到 0.00075 g/mL，包封率达到最大值16.3%，这说明了在一定质量浓度范围内，可以通过提高姜黄素质量浓度，提高药膜中姜黄素含量。当姜黄素质量浓度继续增大到 0.001 g/mL 时，包封率降低到11.45%，这可能是因为添加姜黄素较多时，破坏了薄膜的致密结构，降低了薄膜对姜黄素的包封效率。

2.3 体外缓释分析

2.3.1 不同PVA∶CMC对缓释性能的影响

图6为姜黄素含量一定、PVA质量浓度不同时，复合薄膜进行药物缓释的实验结果。由图6可知，薄膜均具有一定的药物缓释性能，在 160 min 时，累计释放率在68.2%～89.1%；实验过程中不同比例薄膜的药物缓释趋势基本一致，都是在开始 1 h 内姜黄素释放速率较快，之后缓释速率放缓，这可能是因为在初始阶段薄膜表层的姜黄素快速向介质中扩散，后期薄膜内部的姜黄素由于PVA和CMC分子间氢键的阻碍，向外扩散缓慢。当m(PVA)∶m(CMC)比例为1∶1时，在相同条件下，表现出缓释曲线最低，薄膜的缓释性能较为显著，且在 60～160 min 这个阶段，缓释曲线平缓，这可能与薄膜的结构有关，在m(PVA)∶m(CMC)为1∶1时， PVA和CMC形成了较多的氢键，薄膜体系中分子链限制姜黄素分子运动。薄膜中m(PVA)∶m(CMC)比例依次为1∶1、2∶1、5∶1、1∶2、1∶5时，累计释放率曲线依次升高，该顺序和包封率随PVA/CMC变化规律基本一致，说明薄膜结构对材料做药物载体有较大影响，可通过调整薄膜结构制作出性能适宜的药物载体。

图6 不同m(PVA)∶m(CMC)比例值对累计释放率的影响

2.3.2 姜黄素质量浓度对缓释性能的影响

由图7可知，随着姜黄素质量浓度增高，曲线越高，即累计释放率越高，这可能是因为姜黄素质量浓度大时，薄膜的单位体积内姜黄素含量较多，姜黄素药物可以更加容易地扩散溶解到释放介质中。随着药物的释放还会留下释放药物孔道，因此在前期一段时间内药物释放速率较快。在 0.0005～0.00075 g/mL 范围内，160 min 时姜黄素累计释放率在65%～72%，该体系表现出较好的药物缓释性。

图7 累计释放率与姜黄素质量浓度的关系

2.4 降解性能分析

由图8可知，第28天，m(PVA)∶m(CMC)=1∶2时，薄膜的降解率最大，达到了79.8%；m(PVA)∶m(CMC)=5∶1时，降解率最低，但是也达到了70%以上，表明该薄膜具有较好的降解性。根据图8发现，在 14 d 之前，曲线较平缓，说明降解速率较慢，14～21 d 这段时间降解速率明显加快，这可能是因为在初期薄膜致密度较高，降解较缓慢。随着降解率增大，薄膜结构出现缺陷，液体介质更容易进入体系侵蚀薄膜，表现出降解速率开始变大；在21～28 d 这个阶段，降解速率又开始变慢，这可能是因为在此阶段薄膜结构缺陷对降解率影响变小，薄膜本体材料降解性在降解过程中起主要作用。

图8 降解率与m(PVA)∶m(CMC)比值的关系

m(PVA)∶m(CMC)=1∶5时，前 14 d 的降解率明显高于其比例的薄膜，可能是由于PVA含量较少，CMC破坏PVA连续相，在初期就表现出降解速率较高，在第14天，降解率即达到了47%。随着m(PVA)∶m(CMC)提高，达到1∶1时，降解率降低到33%，继续提高PVA比例，降解率变化不大。根据该结果，可以根据薄膜降解需求和药物释放速率需求调整PVA和CMC比例。

3 结论及展望

性能优异的药物载体可以通过减少给药频率、增加释放时间、减少副作用、易于制备等优势，达到更好治疗的效果。因此，制备具有药物缓释功能的优异药物载体显得尤为重要，已成为药物给药方面的研究热点。本文制备了具有一定缓释效果的CUR-PVA/CMC薄膜，在m(PVA)∶m(CMC)=1∶1时，医用CUR-PVA/CMC薄膜具有较好的缓释性和较高的包封率。其中，PVA和CMC的添加比例对医用薄膜的缓释性和包封率有较大影响，在制备该类医用薄膜时可采用调整其比例的策略得到理想的载药薄膜，为姜黄素、聚乙烯醇和羧甲基纤维素在药物载体领域的应用提供数据参考。