周瑶 ，陈岗 ，詹永，杨勇，吴振 ，谭红军*

1.重庆市中药研究院（重庆 400065）；2.重庆市中药健康学重点实验室（重庆 400065）

艾叶为菊科蒿属植物艾（Artemisia argyi Lévt. et Vant）的干燥叶，可入药[1]。艾的生长适应能力强，常见于荒野、荒坡草地和丘陵地带，也可人工种植。在世界上主要分布于亚洲东部，我国的东北、华北、西南、陕西及甘肃等地均有分布。从艾叶中提取出的挥发油是一种具有挥发性且气味浓郁的物质，其成分以小分子挥发性的桉叶素、樟脑、龙脑、柠檬烯等萜类化合物为主，主要是单萜类、单萜类衍生物、倍半萜类及其衍生物三类有效物质，艾叶挥发油具有多种药理作用，包括平喘止咳、镇静、消炎、利胆、抗过敏、抗癌，止血等[2-5]。体外研究发现，艾叶挥发油能使酪氨酸酶活性下调，挥发油浓度越高，黑色素下降越多，具有美白肌肤的功效[6]。因此艾叶挥发油在医药、保健品、化妆品等方面的应用和开发越来越受重视，但由于其具有水溶性差，易挥发，遇光、热、氧化易降解等特点，极大限制了在各个方面的深度开发应用。为扩大其在药物及其他领域的应用，通常采用环糊精包合技术，以克服其在各个领域应用上的局限。

环糊精（CD）是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称，通常含有6～12个D-吡喃葡萄糖单元，其中最常见的自然形成的环糊精包括α-、β-、γ-这3种构型，值得注意的是，葡萄糖单位的数量决定CDs的空腔直径（图1）[7]。环糊精包合物又称分子胶囊，是指具有空间结构的主体分子全部或部分包裹另一个客体分子。环糊精包合技术有许多优点：挥发油被环糊精包合后，可以增加挥发油溶解度和溶出度，降低刺激性；环糊精疏水腔可以避免挥发油的挥发，可明显提高有效成分的保留率，增加储存过程中的稳定性；挥发油被嵌入环糊精分子中，可控制和延缓挥发油的释放，达到缓释、靶向的目的；组成的挥发油包合物还可以提高制剂的生物利用度，减少服药剂量，改善药物在体内的吸收，减轻毒副作用；同时，包合技术还能将性状进行转变，如通过合理加工，能够将液态的中药转化成为粉末状，可掩盖中药比较特殊的一些气味，在防止药性挥发基础上，大幅提高药物的纯度及治疗效果[8]。国内外对艾叶挥发油环糊精包合物的研究仍不多，由于青蒿素是从青蒿中提取的一种天然倍半萜类化合物，因此综述青蒿素环糊精包合物的部分研究，以期为艾叶挥发油环糊精包合物的深入研究和实际应用提供思路。

图1 α-，β-和γ-环糊精几何结构及尺寸

1 艾叶挥发油-环糊精包合物的制备方法

环糊精包合物的制备方法有饱和水溶液法（重结晶或共沉淀法）、微波法、超声波法、研磨法、冷冻干燥法、喷雾干燥法等。

1.1 饱和水溶液法

艾叶挥发油研究中采用最多的制备方法是饱和水溶液法（图2）[9]，即称取一定量环糊精，溶于适当温度蒸馏水，磁力搅拌一段时间，配制成饱和溶液，再将挥发油滴加到饱和环糊精溶液中，包合、过滤、干燥，即得包合物。沈德凤等[10]使用饱和水溶液法，从艾叶挥发油利用率、包合物得率和含油率3个指标优化试验，结果表明，在环糊精和油比例8∶1、包合温度60 ℃、包合时间2 h条件下，艾叶挥发油利用率和包合物收得率为最佳。方法方便简捷，包合率较高，是实验室常用的包合物制备方法，且适用于工业化生产，但是此法可能会因仪器和个人的试验差异造成试验误差，且存在溶剂残留的问题。包合过程中的包合温度、包合时间等均对包合率的影响较大。对温度的控制尤为重要，温度过高，包合物溶解度增大，挥发油易从分子中逸出，过低则环糊精易析出，包合机会减少，造成包合率较低，艾叶挥发油的包合温度一般以60 ℃为佳。

图2 使用共沉淀法制备环糊精包合物

1.2 超声波法

将挥发油的有机溶剂（如乙醇）溶液加入环糊精的饱和水溶液中，用超声仪在优化的超声强度和时间下进行包合，包合完成后冷藏，将析出的沉淀过滤、洗涤、干燥，即得包合物。超声法较饱和水溶液法简单快捷，适用于大量生产。邹新城[11]对艾叶挥发油用β-环糊精进行包合，超声法制备的最佳包合工艺条件是：β-环糊精与挥发油比率6∶1、超声时间30 min、超声温度40 ℃。

1.3 冷冻干燥法

在环糊精饱和溶液中加入挥发油，混合搅拌使药物包合，再通过冷冻干燥技术挥去溶剂，可制成粉针剂。对于某些在低温加热干燥时容易分解、挥发或变色的包合物，可以使用冷冻干燥法对包合物进行干燥。詹国平等[12]在羟丙基-β-环糊精的水溶液中加入乙醇溶解的艾叶挥发油，搅拌2 h后过滤，-35 ℃下冷冻干燥48 h，研磨后得疏松、溶解性能好的淡黄色粉末。张志等[13]将艾叶挥发油滴加到羟丙基-β-环糊精饱和水溶液中，搅拌至规定时间后用少量乙酸乙酯萃取未包合的挥发油，水相冷冻干燥36 h，即得溶解性好的冻干粉。

1.4 研磨法

在环糊精中加入一定量的水混合均匀，加入挥发油的有机溶剂溶液，充分研磨，干燥后得包合物。由于此方法实验室手工操作较费时费力，不适用于大量生产，但采用工业胶体磨等制备环糊精包合物较快速、简便。邹新城[11]通过研磨法制备β-环糊精艾叶挥发油的包合物，发现影响环糊精包合的主要因素是加水倍数、环糊精与挥发油比例以及研磨时间。加水倍数100，环糊精与挥发油比例8∶1、研磨时间30 min是最佳工艺条件。

艾叶挥发油环糊精包合物的制备方法的选择取决于包合率、包合速度、简便性及产品最终的特性。传统常见的环糊精包合物制备方法耗时都比较长，难以满足工业及商业化制备要求，且存在溶剂残留问题。为解决上述问题，一些新型的技术手段也被应用于制备环糊精包合物。如微波法反应速率比传统的加热方法快数倍甚至上千倍，具有操作简单、收率高、后处理方便等特点。超临界CO2法由于其包合温度低，适用于对湿热敏感的物质，且有效解决溶剂残留问题，与饱和水溶液法相比，客体分子在CO2中比在水中有更高的溶解度，这种技术最大的优势能扩大商业应用。高压均质包合法，可使处理样品在高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，使液态的挥发油呈现超微细化状态，将微细化状态的挥发油包合到环糊精所提供的空穴结构中，可提高包合率和增加稳定性。

2 环糊精包合技术对艾叶挥发油理化及生物学特性的影响

2.1 环糊精包合技术对艾叶挥发油理化特性的影响

2.1.1 增强溶解性和生物利用度

艾叶挥发油被环糊精包合后，能增加其在水中的溶解度和溶出速率，进而改善挥发油的生物利用度。一般通过相溶解度来评估环糊精对客体溶解度的影响，相溶解度以客体分子浓度为纵坐标，环糊精浓度为横坐标，获得环糊精包合物的相溶解度的线性函数曲线。此法不仅用于测定包合常数，同时还有助于了解包合物的溶解行为和环糊精对客体分子的增溶效果。Zime-diawara等[14]通过测定青蒿素在不同浓度β-环糊精、γ-环糊精、羟丙基-β-环糊精、羟丙基-γ-环糊精等的溶解度，绘制相溶解度曲线，试验结果表明所有类型的环糊精都可以增强青蒿素的溶解度。Balducci等[15]制备的β-环糊精包合的青蒿素口服粉剂与未包合的粉剂相比，大鼠血液中青蒿素水平增加约3.2倍，极大提高了青蒿素的生物利用度。

2.1.2 保留

艾叶挥发油制成药物制剂可能有不良气味及苦涩味，轻微低毒性让其有一些刺激性，影响制剂应用。环糊精包合后可掩盖不良气味，降低刺激性，控制和降低其有效成分的挥发，并延缓药物的释放。沈德凤等[16]制备一种艾叶挥发油β-环糊精包合物口含片，口中含化时间达15 min以上，口感较好。Balducci等[15]通过喷雾干燥制备一种青蒿素/β-环糊精口服粉剂，经体外溶出度测定显示，10 min内约70%的药物从粉剂中释放出来，而空白粉剂释放出来的青蒿素低于10%。

2.1.3 增强稳定性

艾叶挥发油易挥发，遇光、热、氧化易降解等特点，严重影响了其在生产中的应用和实际的疗效。挥发油可以通过包封来防止其逸散，环糊精将挥发油包入其空腔能避免其直接与光、氧气等不利环境接触，能提高制剂的稳定性。如羟丙基-β-环糊精（HP-β-CD）对罗勒和龙蒿挥发油的包合，改善其在紫外线照射下的稳定性。李丽华等[17]对艾叶-连翘挥发油环糊精包合物和混合物进行热稳定性试验、抗光解试验、湿稳定性试验。结果表明，包合物含量均无明显的变化，而混合物含量下降，证明艾叶-连翘挥发油包合物在光热湿等因素下稳定性能良好。邹新城[11]对艾叶挥发油-β-环糊精包合物和混合物进行强光照射、高温、高湿试验，结果发现艾叶挥发油-β-环糊精包合物具有一定抗光解性，热稳定性和湿稳定性明显优于单纯艾叶挥发油。孙艳等[18]研究艾叶挥发油和艾叶挥发油-β-环糊精包合物的反应时间，后者相比前者提高111.8%，说明艾叶挥发油经β-环糊精包合后，其有效期得到延长。

2.2 环糊精包合技术对艾叶挥发油生物学特性的影响

环糊精包合挥发油不会干扰其生物活性，能充当渗透促进剂，增加活性剂的溶解和透过生物膜浓度，通常认为其促进药物吸收的机理是由增溶作用引起的。沈德凤等[19]结合透皮给药系统，以左氧氟沙星为模型药物，研究艾叶挥发油β-环糊精包合物对左氧氟沙星透皮吸收的促进作用。透皮给药系统是20世纪80年代发展起来的第三代制剂，但由于其透皮吸收率低的缺点限制其广泛应用，因此提高药物的透皮吸收率是研究透皮系统的关键。该试验结果表明艾叶挥发油的β-环糊精包合物对左氧氟沙星有显著的透皮吸收促进作用。高金波等[20]考察艾叶挥发油的β-环糊精包合物对盐酸环丙沙星透皮吸收的影响，显示0.8%的艾叶挥发油的β-环糊精包合物对盐酸环丙沙星有显著的透皮吸收促进作用。

3 影响艾叶挥发油-环糊精包合物的因素

制备艾叶挥发油或其活性成分的环糊精包合物，了解包合过程中各种可能的影响因素是很有必要的。影响环糊精包合的因素主要有以下几方面。

3.1 环糊精类型

环糊精的类型可能会影响环糊精艾叶挥发油包合物的包合。环糊精有各种类型，其中β-环糊精是研究较多的类型，但因β-环糊精存在的空腔内径小，水溶性差，非胃肠道给药有肾毒性的缺点，导致其使用范围的局限。因此有学者在β-环糊精基础上对其进行结构改造和化学修饰，获得一些性能优良的环糊精衍生物。如一氯均三嗪-β-环糊精（MCT-β-CD）是β-CD的醚化衍生物，具有和β-CD类似的分子结构，基本不溶于有机溶剂，可溶于水，其溶解度随着温度的升高而增大，稳定性好，无毒，可生物降解，也可被人体所吸收。此外还有甲基-β-环糊精（Me-β-CD）、羟丙基-β-环糊精（HP-β-CD）、磺丁基醚环糊精[21]。Jiang等[22]研究β-环糊精、2,6二甲基-O-β-环糊精及羟丙基-β-环糊精对艾蒿挥发油的包合，使用荧光光谱法评估β-环糊精及其衍生物的包合作用，结果表明微胶囊形成能力β-环糊精＞2,6二甲基-O-β-环糊精＞羟丙基-β-环糊精。在青蒿素研究中，由于β-环糊精水溶性较差的特性，导致它对青蒿素的增溶能力有限，它的衍生物羟丙基-β-环糊精能更好地增溶青蒿素，且比甲基化衍生物的增溶效果强。环糊精类型的选择前提条件是要求客体分子几何形状、尺寸、极性与环糊精的空腔尺寸和性质相匹配。

3.2 主客体比率

主客体比率可能会影响包合率，包合率是制备包合物的一个重要参数，大部分研究挥发油或其有效成分被包合时，都会优化挥发油环糊精主客体比例对包合率的影响。李冬梅等[23]制备的艾叶挥发油β-环糊精包合物，当环糊精用量超过挥发油的10倍以上时，包含率不再有明显增加，试验中最优主客体比例8∶1。主客体包合比例过小，艾蒿提取液不能充分被包合；比例过大，不能充分发挥环糊精的包合作用。

3.3 制备技术

艾叶挥发油环糊精包合物可使用不同技术制备，选择的制备方法会直接影响环糊精对挥发油的包合率。邹新城[11]考察3种包合技术对艾叶挥发油环糊精包合物的包合作用，研磨法、饱和水溶液法、超声法的平均包合率分别为50%，93%和55%，在此试验中饱和水溶液搅拌法在包合挥发油上显示出更好的结果。

4 新兴的以环糊精为基础的技术对挥发油的包合

环糊精包合技术还能与其他新兴的技术结合创造出新的技术形式，如微胶囊技术、纳米技术、脂质体装载的环糊精包合物等。葛玲艳等[24]以艾叶挥发油和甘油为芯材，以多孔淀粉和β-环糊精为壁材，利用艾叶挥发油微囊化研制出艾叶挥发油粮食防虫剂，针对玉米象和杂拟谷盗进行防治。王辉[25]以明胶和阿拉伯树胶为壁材，艾草挥发油为芯材，通过复合凝聚法制备的艾草挥发油微胶囊呈圆球形，表面较粗糙，没有裂缝和空隙，表面连续、多空，囊壁具有半透性，艾草挥发油可以通过囊壁缓慢释放，不致在较短时间内释放完毕，从而达到缓慢释放、抗菌持久的效果。

5 结语

艾叶挥发油的不稳定性、刺激性、低毒性、溶解性差以及生物利用度低等问题阻碍其在临床上的应用，使用环糊精包合艾叶挥发油则有望解决这些问题，环糊精自发现以来，不仅适用于食品行业，也适用于制药及化妆品等行业，随着更多环糊精衍生物的出现，包合技术将会有更大发展空间。国内外对艾叶挥发油环糊精包合技术的研究还处于初级阶段，尚有很多问题需要深入研究，环糊精类型、主客体比例、制备方法是获得最大包合率的最重要的参数，需要更系统地进行研究，以β-环糊精研究为主，对其衍生物的研究很少。包合物的制备方法只是单一研究，没有进行更多的比较研究以寻找到更适当的制备方法。环糊精空腔包合客体分子主要依赖于其与空腔的匹配度，客体分子的尺寸、结构及特性均会影响空腔包合作用，因此需要对挥发油与环糊精的作用机制进行研究，艾叶挥发油环糊精包合物的作用机制几乎未得到研究。某些测定包合率及挥发油使用率的技术还有缺陷，实际应用中可能需要几种表针方法共同验证。