一种石菖蒲挥发油β-环糊精微球的制备方法与流程

本发明属于微球制备方法技术领域，具体涉及一种石菖蒲挥发油β-环糊精微球的制备方法。

背景技术：

中药石菖蒲是天南星科植物石菖蒲的根茎，有开窍醒神的功效，其中含有挥发性成分α-细辛醚(α-asarona)、β-细辛醚(β-asarone)、甲基丁香酚(methy lequens)等物质。现代药理研究表明，石菖蒲挥发油有极强的镇静催眠作用，临床广泛用于治疗神昏癫痫、健忘痴呆等。但由于石菖蒲挥发油不溶于水，并对皮肤与黏膜有刺激性，因此在制剂工艺方面应用困难，尤其是制备成片剂、散剂、胶囊等固体制剂。

环糊精(cyclodextrin，CD)是一类筒状高分子化合物，呈白色，由环糊精葡萄糖基转移酶(cyclodextrin glucosyl transferase enzyme，CGT)催化淀粉所产生的一组环状低聚物。其具有空腔结构，外部亲水，内腔疏水，这种结构可使难溶性药物基团嵌入其空腔中，不但改善药物的分散度，而且借助其本身的亲水性，提高其溶解度和水溶性，使水溶性差的药物得到充分的利用。环糊精的结构是6-8个D-葡萄糖分子进行环状联结生成的化合物。由六个分子所组成的称为α-环糊精(α-CD)，由七个分子所组成的为β-环糊精(β-CD)，由八个分子所组成的是γ环糊精(γ-CD)。α-CD空腔比较小，γ-CD价格比较昂贵，通常用的是β-环糊精。

高分子微球是20世纪末期开始发展起来的一项高分子技术。欧美等国正将这一新型技术应用到制药和化妆品工业中，近年来我国也积极发展微球这一项药物制备技术。应用β-环糊精将石菖蒲挥发油制备成微球，可以掩盖其不良嗅味，降低其刺激性与毒副作用，并提高其稳定性和生物利用率，扩大其在生物医药、食品、环保等领域的应用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种石菖蒲挥发油β-环糊精微球的制备方法，解决了石菖蒲挥发油在亲水性溶液中难溶解且有不良嗅味和刺激性的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种石菖蒲挥发油β-环糊精微球的制备方法,包括以下步骤：

步骤1，制备β-环糊精微球

步骤1.1，将β-环糊精加入氢氧化钠水溶液中，恒温搅拌至完全溶解；

步骤1.2，向步骤1.1的溶液中再加入环氧氯丙烷，恒温搅拌的同时加入煤油，升温反应，然后依次真空抽滤、清洗、烘干、研磨，得到β-环糊精微球；

步骤2，将步骤1的β-环糊精微球加入蒸馏水中，加热溶解成饱和溶液；

步骤3，将步骤2中的饱和溶液降温后加入石菖蒲挥发油，密封后超声震荡，冷却后抽滤，得到滤渣，随后用石油醚洗涤滤渣，干燥至恒重即得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球。

本发明的特征还在于，

步骤1.1中氢氧化钠水溶液的质量浓度为0.1-1.0g/mL，每毫升的氢氧化钠水溶液中β-环糊精质量为0.1-1.0g；

恒温搅拌的搅拌温度为30-40℃。

步骤1.2中环氧氯丙烷与煤油质量比3:2-2:1；

其中煤油为含有乳化剂Span-80、Tween-20的煤油，其中乳化剂Span-80和乳化剂Tween-20的质量比为3:1。

步骤1.2中恒温搅拌温度为20-60℃、搅拌时间为1-5h、转速500-1000r/min；

其中升温反应的温度为20-60℃，反应时间为6-24h。

步骤1.2中清洗具体为：依次使用稀盐酸、无水乙醇、蒸馏水、丙酮清洗；

烘干温度为40-60℃、时间为24-48h。

步骤2中每克β-环糊精微球质量对应的蒸馏水的体积为10-30ml；加热温度为20-60℃。

步骤3中每毫升的石菖蒲挥发油中添加的饱和溶液中β-环糊精微球的质量为4-12g。

步骤3中降温后饱和溶液的温度为10-30℃。

步骤3超声震荡的温度为20-60℃，时间1-5h。

步骤3中冷却后饱和溶液温度为2-10℃；干燥温度为40-60℃。

本发明的有益效果是：本发明一种石菖蒲挥发油β-环糊精微球的制备方法能明显增加石菖蒲挥发油水溶性，遮盖其不良臭味减轻其刺激性，使可作为原料添加到化妆品和药品中，解决了石菖蒲挥发油水溶性差、存在不良嗅味、刺激性大的问题，极大的提高了石菖蒲挥发油的的适用范围，为石菖蒲挥发油在食品、医药及化妆品领域拓宽了应用思路，具有重要的现实意义。

附图说明

图1是β-环糊精的显微镜扫描图；

图2是本发明制备的β-环糊精微球的显微镜扫描图；

图3是本发明制备的石菖蒲挥发油β-环糊精微球的显微镜扫描图；

图4是本发明β-环糊精与β-环糊精微球的红外光谱分析谱图，其中a表示β-环糊精微球，b表示β-环糊精；

图5是本发明β-环糊精微球与石菖蒲挥发油β-环糊精微球的红外光谱分析谱图，其中其中a表示β-环糊精微球，c表示石菖蒲挥发油β-环糊精微球；

图6是本发明制备的石菖蒲挥发油β-环糊精微球与石菖蒲挥发油、β-环糊精、β-环糊精微球、石菖蒲挥发油与β-环糊精的物理混合物五种物质的差示热量扫描分析测定谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种石菖蒲挥发油β-环糊精微球的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备β-环糊精微球

步骤1.1，将β-环糊精加入质量浓度为0.1-1.0g/mL的氢氧化钠水溶液中，30-40℃恒温搅拌至完全溶解，其中每毫升的氢氧化钠水溶液中β-环糊精质量为0.1-1.0g；

步骤1.2，向步骤1.1的溶液中再加入环氧氯丙烷，恒温20-60℃、转速500-1000r/min时搅拌1-5h、同时加入煤油，环氧氯丙烷与煤油质量比3:2-2:1；升温至20-60℃时反应6-24h，然后依次真空抽滤、清洗、烘干、研磨，得到β-环糊精微球；

其中煤油为含有乳化剂Span-80、Tween-20的煤油，其中乳化剂Span-80和乳化剂Tween-20的质量比为3:1；

清洗时依次使用稀盐酸、无水乙醇、蒸馏水、丙酮清洗；烘干温度为40-60℃、时间为24-48h。

步骤2，将步骤1的β-环糊精微球加入蒸馏水中，加热溶解成饱和溶液；其中每克β-环糊精微球质量对应的蒸馏水的体积为10-30ml；，加热温度为20-60℃。

步骤3，将步骤2中的饱和溶液降温至10-30℃后加入石菖蒲挥发油，密封后在温度20-60℃时超声震荡1-5h，冷却至2-10℃后抽滤，得到滤渣，随后用石油醚洗涤滤渣，在温度40-60℃时干燥至恒重即得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球；

其中每毫升的石菖蒲挥发油中添加的饱和溶液中β-环糊精微球的质量为4-12g。

实施例1

(1)制备β-环糊精微球

将6gβ-环糊精加入质量浓度为0.4g/mL的10mL氢氧化钠水溶液中，30℃恒温搅拌至完全溶解；随后控制转速为750r/min，在30℃下搅拌1.5h，边搅拌边加入环氧氯丙烷、同时加入煤油，环氧氯丙烷与煤油质量比3:2；升温至60℃时反应6h，然后依次真空抽滤、清洗、烘干、研磨，得到β-环糊精微球；

其中煤油为含有乳化剂Span-80、Tween-20的煤油，其中乳化剂Span-80和乳化剂Tween-20的质量比为3:1；

清洗时依次使用稀盐酸、无水乙醇、蒸馏水、丙酮清洗；烘干温度为60℃、时间为24h。

(2)得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球

将β-环糊精微球加入蒸馏水中，加热至40℃溶解成饱和溶液；每克β-环糊精微球质量对应的蒸馏水的体积为20ml。

将饱和溶液降温至10℃后加入石菖蒲挥发油，密封后在温度20℃时超声震荡3h，冷却至2℃后抽滤，得到滤渣，随后用石油醚洗涤滤渣，在温度40℃时干燥至恒重即得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球；

其中每毫升的石菖蒲挥发油中添加的饱和溶液中β-环糊精微球的质量为4。

实施例2

(1)制备β-环糊精微球

将1gβ-环糊精加入质量浓度为0.1g/mL的10mL氢氧化钠水溶液中，35℃恒温搅拌至完全溶解；随后控制转速为700r/min，在35℃下搅拌3h，边搅拌边加入环氧氯丙烷、同时加入煤油，环氧氯丙烷与煤油质量比2:1；升温至40℃时反应24h，然后依次真空抽滤、清洗、烘干、研磨，得到β-环糊精微球；

其中煤油为含有乳化剂Span-80、Tween-20的煤油，其中乳化剂Span-80和乳化剂Tween-20的质量比为3:1；

清洗时依次使用稀盐酸、无水乙醇、蒸馏水、丙酮清洗；烘干温度为40℃、时间为48h。

(2)得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球

将β-环糊精微球加入蒸馏水中，加热至20℃溶解成饱和溶液；每克β-环糊精微球质量对应的蒸馏水的体积为10ml。

将饱和溶液降温至10℃后加入石菖蒲挥发油，密封后在温度20℃时超声震荡1h，冷却至2℃后抽滤，得到滤渣，随后用石油醚洗涤滤渣，在温度40℃时干燥至恒重即得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球；

其中每毫升的石菖蒲挥发油中添加的饱和溶液中β-环糊精微球的质量为4g。

实施例3

(1)制备β-环糊精微球

将10gβ-环糊精加入质量浓度为1g/mL的10mL氢氧化钠水溶液中，40℃恒温搅拌至完全溶解；随后控制转速为800r/min，在40℃下搅拌1.5h，边搅拌边加入环氧氯丙烷、同时加入煤油，环氧氯丙烷与煤油质量比3:2；升温50℃时反应20h，然后依次真空抽滤、清洗、烘干、研磨，得到β-环糊精微球；

其中煤油为含有乳化剂Span-80、Tween-20的煤油，其中乳化剂Span-80和乳化剂Tween-20的质量比为3:1；

清洗时依次使用稀盐酸、无水乙醇、蒸馏水、丙酮清洗；烘干温度为50℃、时间为35h。

(2)得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球

将β-环糊精微球加入蒸馏水中，加热至60℃溶解成饱和溶液；每克β-环糊精微球质量对应的蒸馏水的体积为30ml。

将饱和溶液降温至30℃后加入石菖蒲挥发油，密封后在温度60℃时超声震荡5h，冷却至10℃后抽滤，得到滤渣，随后用石油醚洗涤滤渣，在温度60℃时干燥至恒重即得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球；

其中每毫升的石菖蒲挥发油中添加的饱和溶液中β-环糊精微球的质量为12g。

实施例4

(1)制备β-环糊精微球

将3gβ-环糊精加入质量浓度为0.3g/mL的10mL氢氧化钠水溶液中，38℃恒温搅拌至完全溶解；随后控制转速为780r/min，在38℃下搅拌1.5h，边搅拌边加入环氧氯丙烷、同时加入煤油，环氧氯丙烷与煤油质量比3:2；升温60℃时反应10h，然后依次真空抽滤、清洗、烘干、研磨，得到β-环糊精微球；

其中煤油为含有乳化剂Span-80、Tween-20的煤油，其中乳化剂Span-80和乳化剂Tween-20的质量比为3:1；

清洗时依次使用稀盐酸、无水乙醇、蒸馏水、丙酮清洗；烘干温度为45℃、时间为40h。

(2)得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球

将β-环糊精微球加入蒸馏水中，加热至30℃溶解成饱和溶液；每克β-环糊精微球质量对应的蒸馏水的体积为15ml。

将饱和溶液降温至15℃后加入石菖蒲挥发油，密封后在温度30℃时超声震荡2h，冷却至4℃后抽滤，得到滤渣，随后用石油醚洗涤滤渣，在温度45℃时干燥至恒重即得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球；

其中每毫升的石菖蒲挥发油中添加的饱和溶液中β-环糊精微球的质量为9g。

实施例5

(1)制备β-环糊精微球

将8gβ-环糊精加入质量浓度为0.8g/mL的10mL氢氧化钠水溶液中，33℃恒温搅拌至完全溶解；随后控制转速为730r/min，在33℃下搅拌1.5h，边搅拌边加入环氧氯丙烷、同时加入煤油，环氧氯丙烷与煤油质量比2:1；升温至60℃时反应6h，然后依次真空抽滤、清洗、烘干、研磨，得到β-环糊精微球；

其中煤油为含有乳化剂Span-80、Tween-20的煤油，其中乳化剂Span-80和乳化剂Tween-20的质量比为3:1；

清洗时依次使用稀盐酸、无水乙醇、蒸馏水、丙酮清洗；烘干温度为55℃、时间为30h。

(2)得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球

将β-环糊精微球加入蒸馏水中，加热溶解成饱和溶液；每克β-环糊精微球质量对应的蒸馏水的体积为25ml；加热温度为50℃。

将饱和溶液降温至25℃后加入石菖蒲挥发油，密封后在温度50℃时超声震荡4h，冷却至8℃后抽滤，得到滤渣，随后用石油醚洗涤滤渣，在温度55℃时干燥至恒重即得到石菖蒲挥发油β-环糊精微球；

其中每毫升的石菖蒲挥发油中添加的饱和溶液中β-环糊精微球的质量为10g。

在倒置显微镜下观察比较β-环糊精、制备的β-环糊精微球及石菖蒲挥发油β-环糊精微球的形貌特征，结果依次如图1、图2和图3所示，通过比较表明：石菖蒲挥发油β-环糊精微球体积明显比β-环糊精和β-环糊精微球大，且在图3中明显观察到石菖蒲挥发油被包覆在石菖蒲挥发油β-环糊精微球的内腔中。

将实施例制备的β-环糊精微球、石菖蒲挥发油β-环糊精微球与β-环糊精进行红外光谱比较。将β-环糊精、β-环糊精微球和石菖蒲挥发油β-环糊精微球分别KBr压片后，使用傅里叶变换红外光谱仪(BRUKER T-27型，布鲁克德国)，在光谱范围4000～400cm^－1、分辨率4.000cm^－1的条件下扫描10次。

如图4所示，为β-环糊精与β-环糊精微球的红外光谱对比图；如图5所示，为β-环糊精微球与石菖蒲挥发油β-环糊精微球的红外光谱对比图。

红外光谱结果表明：图4中β-环糊精与β-环糊精微球在3300-3500cm^-l、2900cm^-l、1000-1300cm^-l处均出现伸缩振动吸收峰，证明β-环糊精与交联剂有明显的交联。图5中β-环糊精微球的红外谱线与石菖蒲挥发油β-环糊精微球红外谱线比较，发现β-环糊精微球在650～900cm^-l、2100～2400cm^-l处出现很强的伸缩振动峰，说明以酚类、芳香族化合物为主要成分的石菖蒲挥发油已和β-环糊微球中的化学键进行了结合。

如图6所示，石菖蒲挥发油、β-环糊精、β-环糊精微球、β-环糊精微球与石菖蒲挥发油物理混合及石菖蒲挥发油β-环糊精微球的差示热量扫描分析：采用METTLER STAR System型差示热重分析仪测定，N₂气流保护，空铝坩埚作为参比物，扫描范围30～180℃，升温速率10℃/min测定。

DSC测定结果表明：石菖蒲挥发油无特征峰；β-环糊精在112℃附近有一尖锐熔融峰；β-环糊精微球这一固体分散体系无尖锐峰，呈现一宽峰，位移至100℃附近；β-环糊精与β-环糊精微球二者熔融点不同且峰形也不同，说明β-环糊精微球制备成功；与β-环糊精微球峰相比，制备的石菖蒲β-环糊精微球在90℃有一加强宽峰，二者熔融点不同且峰形也不同，说明本实验β-环糊精微球包合石菖蒲挥发油成功。

计算石菖蒲挥发油β-环糊微球的包合率与产率，重复3次制得石菖蒲挥发油β-环糊精微球，记录体积，按照Y₁公式计算包合率，结果见表1，按照Y₂公式计算产率，结果见表2。

表1石菖蒲挥发油β-环糊微球包合率

表2石菖蒲挥发油β-环糊微球产率

结果表明：本发明制备出的石菖蒲挥发油β-环糊微球的包合率与产率均有所提高，有很好的实用价值。