医药级蒙脱石, 由山东寿光中联精细蒙脱石有限公司提供; 钠基蒙脱石, 由河北张家口市清河化工厂提供; 头孢拉定, 由浙江昂利康制药有限公司提供. 去离子水, 由实验室提供. 氯化钠, 分析纯, 天津市博迪化工有限公司生产.

取一定质量的医药级蒙脱石分别在去离子水和质量体积分数为0.9%的生理盐水中搅拌1 h, 超声分散, 制得混悬液, 按一定比例加入头孢拉定药物, 继续搅拌. 将制备的混合液进行离心, 对离心得到的上层清液进行定容, 然后稀释. 在头孢拉定的最大吸收波长处测定其吸光度, 计算载药量. 将下层的沉淀进行干燥处理, 用于X射线衍射测试和傅立叶红外光谱测试.

采用钠基蒙脱石在去离子水中以同样的方法制备头孢拉定/钠基蒙脱石插层化合物, 与之前试样作对比.

按照一定的质量比称取头孢拉定和蒙脱石, 混合均匀, 过筛, 制得二者的简单混合物.

分别采用水和质量体积分数为0.9%的生理盐水作溶剂, 配置合适浓度(约50 μg/mL)的头孢拉定溶液, 利用760CRT双光束紫外分光光度计来对其最大吸收波长进行扫描. 然后配置成5、10、15、20、25、30、35、40 μg/mL浓度的溶液, 测定其吸光度, 最后进行线性拟合, 确定出头孢拉定的标准曲线公式. 然后计算出插层反应后上清液中药物残留量, 最终确定载药量, 公式如下:

(1)

X射线衍射(XRD)测试采用日本理学公司(Rigaku)生产的Dmax2200pc型X-Ray Diffractometer,以0.02°/min的速度在2°~30°范围内进行扫描(Cu Kα λ= 0.15406 nm).

傅里叶红外光谱(FT-IR)测试采用美国布鲁克公司生产的Verte 70, 其分辨率为4 cm^-1, 采用KBr压片, 波长范围400~4000 cm^-1.

图1为医药级蒙脱石、钠基蒙脱石和医药级蒙脱石在不同溶剂中处理后的XRD图谱. 根据布拉格公式可以计算出医药级蒙脱石和钠基蒙脱石(001)晶面的层间距值 d分别为1.538 nm和1.429 nm. 医药级蒙脱石经过H₂O、NaOH溶液、NaCl溶液处理后主晶面(001)的层间距变化情况不同, 分别为1.555、1.284、1.306 nm. 分析原因: 在水中处理后, 水分子进入蒙脱石层间, 使其发生溶胀反应, 层间距变大^{[ 13]}; 在NaOH和NaCl溶液中处理后, Na⁺进入蒙脱石层间, 与蒙脱石层间的OH^- 发生静电吸引, 层间距不断变小. 考虑到插层客体是头孢拉定药物, NaOH溶液的碱性太强, 不宜作蒙脱石的钠化改性剂, 选用生物相容性较好的生理盐水, 即0.9%的NaCl溶液.

图1

Fig. 1

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	图1 钠基蒙脱石、医药级蒙脱石和医药级蒙脱石在不同溶剂中处理后的XRD图谱Fig. 1 XRD patterns of pharmaceutical MMT, Na-MMT and pharmaceutical MMT after different solution treatments

插层化合物的载药量可通过公式(1)计算得出. 头孢拉定在水中和0.9%的生理盐水中的最大吸收波长均为262 nm. 头孢拉定在水中的回归方程为: C=48.566 A-0.6154; 相关系数: r=0.9997. 头孢拉定在质量体积分数为0.9%的生理盐水的回归方程为: C=47.252 A+0.7466; 相关系数: r=0.9999. 这说明, 在10~40 μg/mL范围内, 头孢拉定在水中和0.9%的生理盐水的浓度与吸光度的线性关系均良好. 通过紫外分光光度测定吸光度, 定量计算插层反应后上层清液中的药物残留量, 进一步计算出载药量.

采用医药级蒙脱石为载体制备的简单混合物和插层化合物的XRD图谱如图2所示. 图2(a)中3种不同比例的简单混合物的XRD图谱兼有蒙脱石和头孢拉定的特征峰, 这说明简单物理混合后, 头孢拉定并未进入到蒙脱石的层间, 只是简单物理吸附在蒙脱石的表面.

图2

Fig. 2

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	图2 采用医药级蒙脱石为载体制备的简单混合物(a)和插层化合物(b)的XRD图谱Fig. 2 XRD patterns of simple mixtures and intercalation compounds prepared by pharmaceutical MMT

图2(b)是医药级蒙脱石和头孢拉定在不同浓度下制备的插层化合物的XRD图谱. 从图谱可以观察到, 在不同的药物初始浓度下, 通过定量计算得出蒙脱石的载药量呈现出先增大后减小的变化(如表1所示), 蒙脱石的层间距变化与载药量相关, 但均比医药级蒙脱石的层间距小. 这是由于进入蒙脱石层间的药物分子量与蒙脱石层间的反应位点有关, 但医药级蒙脱石层间域足够大, 在实验范围内, 插层进入蒙脱石层间的头孢拉定分子还不足以充分占据蒙脱石层间. 但是载药量大时, 插层反应的药物分子多, 药物分子之吸引力大, 层间距缩小; 反之, 载药量小时, 层间距反而变大.

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 医药级蒙脱石制备插层化合物的载药量和层间距比较 Table 1 Drug load and basal spacing of intercalation compounds prepared by pharmaceutical MMT Samples Mass ratio (MMT to cefradine) Drugload/ (mg·g-1) Basal spacing /nm Compound (Fig.2(b)) 1:1 50.4 1.533 1.00:1.5 82.1 1.533 1:2 238.0 1.492 1:3 108.0 1.497 1:4 95.0 1.522

表1 医药级蒙脱石制备插层化合物的载药量和层间距比较 Table 1 Drug load and basal spacing of intercalation compounds prepared by pharmaceutical MMT

图3是钠基蒙脱石和医药级蒙脱石经过钠化改性制备头孢拉定/蒙脱石插层化合物的XRD图谱. 对于钠基蒙脱石, 见图3(a), 随着药物初始浓度的增大, 离子交换作用越充分, 插入到钠基蒙脱石层间的药物分子也越多, 蒙脱石的层间距也随之增大, 当蒙脱石中的反应位点被药物分子充分占据后, 载药量不再增大, 层间距也随之减小(见表2). 其层间距最大为1.533 nm, 这与医药级蒙脱石未进行改性时的层间距很接近.

图3

Fig. 3

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	图3 钠基蒙脱石(a)和医药级蒙脱石钠化改性后(b)制备头孢拉定/蒙脱石插层化合物的XRD图谱Fig. 3 XRD patterns of cefradine/Na-MMT and compounds prepared by pharmaceutical MMT in NaCl solution

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 钠基蒙脱石和医药级蒙脱石钠化制备插层化合物的载药量和层间距比较 Table 2 Drug load and basal spacing of intercalation compounds prepared by Na-MMT and pharmaceutical MMT after sodium modification Samples Mass ratio (MMT to cefradine) Drugload /(mg·g-1) Basal spacing /nm Compound (Fig.3(a)) 1.0:0.5 34 1.462 1:2 231 1.517 1:3 300 1.533 1:4 480 1.507 Compound (Fig.3(b)) 1:1 59 1.334 1:4 175 1.481

表2 钠基蒙脱石和医药级蒙脱石钠化制备插层化合物的载药量和层间距比较 Table 2 Drug load and basal spacing of intercalation compounds prepared by Na-MMT and pharmaceutical MMT after sodium modification

医药级蒙脱石进行钠化改性后, Na⁺进入蒙脱石层间, 其层间距减小. 改性后, 蒙脱石变成钠基蒙脱石, 此时, 头孢拉定药物再与其进行插层反应制备插层化合物. 图3(b)中, 蒙脱石和头孢拉定的质量比为1:1和1:4时, 制备的插层化合物的层间距分别为1.334和1.481 nm. 这是由于医药级蒙脱石在NaCl溶剂中反应后, Na⁺进入到蒙脱石层间, 与吸附在层间的OH^-相互吸引, 这种静电吸引力使得蒙脱石层间变小. 接着头孢拉定药物分子进入蒙脱石层间与层间的Na⁺进行离子交换, 头孢拉定分子上的羧基与OH^-的作用力比Na⁺和OH^-的作用力强, 最终药物分子不断进入蒙脱石层间, 载药量越大时, 层间距也不断增大. 这说明, 医药级蒙脱石经过钠化改性后比未改性的医药级蒙脱石在去离子水中制备插层化合物的稳定性要好.

图4是医药级蒙脱石、头孢拉定、简单混合物及制备的插层化合物的FT-IR图谱. 医药级蒙脱石的特征峰主要表现在519、466 cm^-1处, 是由于 v(Al-O-Si)引起的; 794、625 cm^-1处是由于 v (Si-O-Si)所致; 1088、1036 cm^-1则是Si-O的面内振动引起; 1638、3436 cm^-1处的波带是吸附水中的羟基振动所致; 3622 cm^-1处是Al-OH中的羟基振动引起. 头孢拉定的特征峰主要是由有机官能团所引起, 而简单混合物表现出蒙脱石和头孢拉定的特征峰, 这说明头孢拉定并没有和蒙脱石发生反应, 只是简单的物理吸附在蒙脱石表面, 这与简单混合物的XRD分析结果一致. 插层化合物除了保持蒙脱石的ν(Al-O-Si)、ν(Si-O-Si)、Si-O、吸附水中的羟基及Al-OH中的羟基等的振动波带外, 在1757 cm^-1处出现了异于蒙脱石和头孢拉定的波带, 推测是由于头孢拉定分子结构中COOH与蒙脱石层间的OH^-发生反应形成的新基团上的C=O振动引起的.

图4

Fig. 4

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	图4 医药级蒙脱石、头孢拉定、简单混合物及头孢拉定/蒙脱石插层化合物的红外图谱Fig. 4 FT-IR spectra of pharmaceutical MMT, cefradine, simple mixture and intercalation compound

头孢拉定与蒙脱石分别在去离子水中和0.9%的生理盐水钠化改性后通过溶液插层法制备的化合物的FT-IR无明显差别. 这充分说明, 对蒙脱石进行钠化改性并不会引起蒙脱石和头孢拉定性质变化, 但其结构却更加稳定.