一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法

1.本发明涉及一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法。


背景技术：

2.目前关于工业大麻的研究越来越多，其中解决大麻二酚(cbd)水溶性、稳定性和生物利用度的研究也越来越受到重视。其中cbd市面上所售的cbd水溶性差是影响其广泛应用的主要问题。nathan koch,olivier jennotte等使用三种不同的包合方法，以稳定非晶态的cbd形式。将环糊精、介孔二氧化硅和水溶性聚合物通过冷冻干燥、喷雾干燥、亚临界二氧化碳浸渍或热熔挤出。虽然载药量高度依赖于赋形剂，但所有获得的制剂都提供了完整的无定形cbd。通过冷冻干燥或喷雾干燥处理的cbd-环糊精制剂和通过亚临界co2或大气浸渍处理的cbd-介孔二氧化硅(cbd-alfp)制剂可显著提高水溶性。但该方法操作不便，三种包合方法包合的cbd包合物载药量易受到限制，市售的水溶性大麻二酚载药量为10％，无法达到cbd利用最大化。irina cherniakov,dvora izgelov等开发了一种先进的脂基自乳化药物递送系统，称为先进的前纳米脂球(pnl)预浓缩。这种先进的技术虽然解决了cbd水溶性的问题，但成本太高，不适宜产业化的发展。还有在研制大麻二酚组合物及其用途时，利用表面活性剂对cbd进行组合，表面活性剂选自非离子型表面活性剂。这种组合物虽然提高cbd的水溶性，其中表面活性剂能够使细胞膜的流动性改变，但是高浓度的表面活性剂也可以破坏细胞。cbd具有很强的疏水性、见光易分解、生物利用度低以及难以被人体吸收等问题。因cbd不溶于水，极大的限制cbd添加到食品、化妆品中，也不能作为粉剂或者颗粒状态直接加入到药品中。这些都导致cbd不能充分发挥其生物活性的巨大潜力。现有的水溶性cbd包合效率低，目前市售的水溶性cbd中cbd的载药量大多在10％左右，以cbd计，增溶效果不理想且无法做到按需配置。包合物的包合率和收得率较低，而且具有包合工艺复杂等缺陷。因此既要使cbd的载药量最大化的同时，还能再提高cbd的水溶性也是目前cbd研究的难点。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有大麻二酚包合物的载药量低、水溶性和稳定性差的问题，提供一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法。
4.本发明一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法按以下步骤进行：取大麻二酚粉末与溶剂混合，超声，溶解后，得到大麻二酚溶液；在超声条件下，将环糊精或环糊精衍生物溶解于水中，得到溶液a，在14000-25000rpm高速剪切乳化的条件下，向溶液a中加入大麻二酚溶液，剪切乳化1-9min，抽滤，滤液旋干后进行干燥，最后得到大麻二酚包合物；其中大麻二酚溶液和溶液a的体积比为1:15-40。
5.本发明首次将超声高速高剪切分散乳化这一技术应用于cbd与β-cd及其衍生物分子间纳米包合。较传统方法，能较快实现活性物质的高效负载以及缓控释。超声高速高剪切分散乳化包合技术是一种操作简单，与超临界二氧化碳萃取法、生物转化法、膜分离、色谱
分离等方法对比，是对设备要求较低的制备方法，利用该技术可以制得高包封率的水溶性cbd纳米包合物，能使cbd的水溶性增大，稳定性提高，防止挥发性成分损失，掩盖药物的不良气味或味道，调节释放速率，提高产品的生物利用度，降低药物的刺激性与毒副作用等。此外，纳米的水溶性cbd包合物能提高药物的利用率和疗效，以及降低药物的不良反应。纳米药物的优点：1、生物相容性好；2、降低对细胞的毒性作用；3、实现药物的缓释性；4、延长血液循环时间；5、对人体肠胃的刺激性小。因此，利用β-cd及其衍生物解决cbd水溶性以及稳定性的问题，同时提高包合物中cbd的含量，探索具有纳米级高含量水溶性等技术指标的大麻二酚β-cd及其衍生物在化学及药物领域的应用价值，为化学药物产品的开发提供科学依据和数据基础，对于化学技术领域以及制剂制备技术领域的应用有着重要的意义。
附图说明
6.图1为四种环糊精包合物得率以及cbd含量和水溶性含量图；
7.图2为三种溶剂与cbd溶解的包合物得率以及cbd含量和水溶性含量图；
8.图3为cbd与hp-β-cd不同料液比的得率以及cbd含量和水溶性含量图；
9.图4为超声高剪切不同时间的包合物得率以及cbd含量和水溶性含量图；
10.图5为cbd、hp-β-cd、两者的物理混合以及包合物的红外吸收光谱图；
11.图6为cbd、hp-β-cd、物理混合和cbd/hp-β-cd包合物的xrd曲线；
12.图7为cbd、hp-β-cd、物理混合和cbd/hp-β-cd包合物的dsc曲线；
13.图8为cbd、hp-β-cd物理混合和cbd/hp-β-cd包合物的扫描电镜图；
14.图9为cbd/hp-β-cd包合物不同倍数的扫描电镜图。
具体实施方式
15.具体实施方式一：本实施方式一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法按以下步骤进行：取大麻二酚粉末与溶剂混合，超声，溶解后，得到大麻二酚溶液；在超声条件下，将环糊精或环糊精衍生物溶解于水中，得到溶液a，在14000-25000rpm高速剪切乳化的条件下，向溶液a中加入大麻二酚溶液，剪切乳化1-9min，抽滤，滤液旋干后进行干燥，最后得到大麻二酚包合物；其中大麻二酚溶液和溶液a的体积比为1:15-40。
16.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述溶剂为甲醇、乙醇或石油醚。其他与具体实施方式一相同。
17.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：大麻二酚粉末与溶剂的质量体积比为1g：100ml。其他与具体实施方式一或二相同。
18.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述超声功率均为300w，超声频率均为45khz。其他与具体实施方式一至三之一相同。
19.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述环糊精或环糊精衍生物为β-环糊精及其衍生物。其他与具体实施方式一至四之一相同。
20.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：β-环糊精及其衍生物为羟丙基-β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精、β-环糊精或甲基-β-环糊精。其他与具体实施方式一至五之一相同。
21.具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：大麻二酚溶
液和溶液a的体积比为1：30。其他与具体实施方式一至六之一相同。
22.具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：高速剪切乳化的速率为14000rpm。高速剪切乳化的时间为5min。其他与具体实施方式一至七之一相同。
23.具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：高速剪切乳化的时间为5min。其他与具体实施方式一至八之一相同。
24.具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：旋干后放置恒温鼓风干燥箱50℃进行干燥。其他与具体实施方式一至九之一相同。
25.通过以下实施例验证本发明的效果：
26.实施例1、
27.取1g含量为99％的cbd原粉及100ml的乙醇加入100ml烧杯中，利用300w功率，45khz频率进行超声，使cbd充分溶解在乙醇中，30min后取出，待溶解完全后冷却至室温备用，得到大麻二酚溶液。称取30g环糊精或环糊精衍生物及300ml一级纯化水加入1000ml烧杯中，利用相同条件进行超声，使环糊精或环糊精衍生物充分溶解在纯水中，30min后取出，待溶解完全后冷却至室温备用，得到溶液a。将溶液a放在间歇式高速型高剪切分散乳化机下，14000rpm进行高速剪切乳化5min，高速剪切乳化的过程中要缓慢多次添加大麻二酚溶液，大麻二酚溶液加入总体积和溶液a的体积比为1：30，待溶解冷却至室温。混合液利用循环水式真空泵进行抽滤，滤液旋干后得到的固体放置恒温鼓风干燥箱50℃进行干燥，获得cbd包合物。
28.本实施例分别采用uv对β-cd(β-环糊精)、m-β-cd(甲基-β-cd)、hp-β-cd(羟丙基-β-cd)以及2-hp-β-cd(2-羟丙基-β-cd)四种环糊精对cbd包合所得的不同包合物进行检测，四种环糊精及其衍生包合物中cbd的含量及水溶后包合物中cbd的含量如图1和表1。从中可知，四种环糊精包合的得率和含量相差不大，但在水中溶解后，hp-β-cd含量明显比其他三种环糊精包合物的水溶性高，因此确定hp-β-cd包合效果最佳。
29.表1
[0030][0031]
实施例2、
[0032]
取1g含量为99％的cbd原粉及100ml的乙醇加入100ml烧杯中，利用300w功率，45khz频率进行超声，使cbd充分溶解在溶剂中，30min后取出，待溶解完全后冷却至室温备用，得到大麻二酚溶液。称取30ghp-β-cd及300ml一级纯化水加入1000ml烧杯中，利用相同条件进行超声，使环糊精或环糊精衍生物充分溶解在纯水中，30min后取出，待溶解完全后冷却至室温备用，得到溶液a。将溶液a放在间歇式高速型高剪切分散乳化机下，14000rpm进行高速剪切乳化5min，高速剪切乳化的过程中要缓慢多次添加大麻二酚溶液，大麻二酚溶液和溶液a的体积比为1：30，待溶解冷却至室温。混合液利用循环水式真空泵进行抽滤，滤液旋干后得到的固体放置恒温鼓风干燥箱50℃进行干燥，获得cbd包合物。
[0033]
本实施例溶剂选用甲醇、乙醇或石油醚对cbd进行溶解，cbd的含量及水溶后包合物中cbd的含量利用uv检测后，结果如图2和表2。cbd与三种溶剂溶解后，三项指标都有所提升，其中经过乙醇溶解的cbd包合物得率以及含量较其他两种溶剂提升较明显，得率上升了三倍，水溶性含量已经达到4.8％。
[0034]
表2
[0035][0036][0037]
实施例3、
[0038]
取1g含量为99％的cbd原粉及100ml的乙醇加入100ml烧杯中，利用300w功率，45khz频率进行超声，使cbd充分溶解在溶剂中，30min后取出，待溶解完全后冷却至室温备用，得到大麻二酚溶液。称取30ghp-β-cd及300ml一级纯化水加入1000ml烧杯中，利用相同条件进行超声，使环糊精或环糊精衍生物充分溶解在纯水中，30min后取出，待溶解完全后冷却至室温备用，得到溶液a。将溶液a放在间歇式高速型高剪切分散乳化机下，14000rpm进行高速剪切乳化5min，高速剪切乳化的过程中要缓慢多次添加大麻二酚溶液，大麻二酚溶液和溶液a的体积比分别选取1：15、1：20、1：25、1：30、1：35或1：40，待溶解冷却至室温。混合液利用循环水式真空泵进行抽滤，滤液旋干后得到的固体放置恒温鼓风干燥箱50℃进行干燥，获得cbd包合物。
[0039]
cbd的含量及水溶后包合物中cbd的含量利用uv检测后，结果如图3和表3，图3显示随着添加比例增大，包合物的得率也逐渐升高，但cbd的含量在1：30时达到67.57％，水溶性含量也增加至5.89％，相比于市面上的含量为10％的水溶性cbd已明显的得到提高。
[0040]
表3
[0041][0042]
实施例4、
[0043]
取1g含量为99％的cbd原粉及100ml的乙醇加入100ml烧杯中，利用300w功率，45khz频率进行超声，使cbd充分溶解在乙醇中，30min后取出，待溶解完全后冷却至室温备用，得到大麻二酚溶液。称取30g环糊精或环糊精衍生物及300ml一级纯化水加入1000ml烧杯中，利用相同条件进行超声，使环糊精或环糊精衍生物充分溶解在纯水中，30min后取出，待溶解完全后冷却至室温备用，得到溶液a。将溶液a放在间歇式高速型高剪切分散乳化机
下，14000rpm进行高速剪切乳化分别为1min、3min、5min、7min或9min，高速剪切乳化的过程中要缓慢多次添加大麻二酚溶液，大麻二酚溶液和溶液a的体积比为1：30，待溶解冷却至室温。混合液利用循环水式真空泵进行抽滤，滤液旋干后得到的固体放置恒温鼓风干燥箱50℃进行干燥，获得cbd包合物。
[0044]
cbd的含量及水溶后包合物中cbd的含量利用uv检测后，结果如图4和表4，从图4中可以看出超声高速高剪切分散乳化5min时，包合物的得率、cbd含量以及cbd在水中的溶解度最佳。此时得率达到89％，cbd含量也达到68.48％，比市面上所售的水溶性cbd增加六倍还多，水溶性含量相比市面上所售的水溶性cbd从2％增加至7.23％。
[0045]
表4
[0046][0047]
确定后续实施例环糊精选择hp-β-cd，溶剂为乙醇，料液比1：30，高速剪切乳化5min。
[0048]
实施例5
[0049]
取1g含量为99％的cbd原粉及100ml的乙醇加入100ml烧杯中，利用300w功率，45khz频率进行超声，使cbd充分溶解在乙醇中，30min后取出，待溶解完全后冷却至室温备用，得到大麻二酚溶液。准确称取30ghp-β-cd及300ml一级纯化水加入1000ml烧杯中，利用相同条件进行超声，使hp-β-cd充分溶解在纯水中，30min后取出，待溶解完全后冷却至室温备用。将溶解后的hp-β-cd溶液放在间歇式高速型高剪切分散乳化机下，14000rpm进行高速剪切乳化5min，高速剪切乳化的过程中要缓慢多次添加大麻二酚溶液，大麻二酚溶液和溶液a的体积比为1：30，待溶解冷却至室温。混合液利用循环水式真空泵进行抽滤，滤液旋干后得到的固体放置恒温鼓风干燥箱50℃进行干燥，获得cbd包合物，包合物得率≥89％，包合物中大麻二酚含量≥68％，包合物水溶性≥7％。
[0050]
红外光谱分析(ftir)：设cbd、cbd与hp-β-cd两者物理混合的混合物以及本实施例制备的包合物为样品，将烘干的kbr研磨成粉末，压片后制作成基底，再在干燥的实验环境中将样品与kbr粉末碾磨均匀(质量比约为1∶100)，压成半透明的薄片，在500～4500cm-1
内进行扫描，得到cbd、hp-β-cd、cbd/hp-β-cd的物理混合以及包合物的红外吸收光谱图(见图5)。其中a为cbd原粉、b为hp-β-cd、c为cbd/hp-β-cd物理混合的混合物和d为cbd/hp-β-cd包合物，a的主要特征吸收峰出现在3357、2949、1616-972cm-1
处，b的主要特征吸收峰出现在3365、1002cm-1
处，cbd/hp-β-cd包合物(d)的特征吸收峰中和了以上两种物质的特征吸收峰，两种物质的吸收峰大致相同，峰的强度有所差异，原因是所处环境不同，吸收强度不同。由此证明，cbd与hp-β-cd已经形成了包合物。
[0051]
上述实施例1-5中超声和乳化过程中会产生一定的温度，因此在反应过后，应使溶液冷却至室温后再进行下一步。
[0052]
x-射线衍射分析(xrd)：对样品进行x-射线衍射分析，结果如图6，其中a为cbd原粉、b为hp-β-cd、c为物理混合的混合物和d为cbd/hp-β-cd包合物，通过xrd光谱确定了纯cbd晶体(a)的特征峰在10
°
至40
°
之间(2θ＝10.24
°
,11.78
°
,12.53
°
,13.08
°
,15.34
°
,19.85
°
,19.03
°
,21.66
°
,22.73
°
,23.79
°
,25.29
°
,26.42
°
,29.19
°
,32.98
°
)。hp-β-cd(b)为无定形态，因此xrd衍射图中没有观察到尖峰。含有等量相同成分的物理混合物在较小的强度下显示出与纯cbd晶体相似的峰。在嵌入纳米颗粒后，cbd在5
°
至40
°
之间的主要特征峰消失。包封后cbd的峰消失可能是与cbd加入量低有关。其次，通过与分子的结合，cbd的结晶倾向被抑制，形成无定形的复合物(d)。
[0053]
差式扫描热量分析(dsc)：研究样品的热力学性质如相转变温度等，以识别鉴定包合物的形成。客体分子由于被包封在hp-β-cd的空腔中，因此，它们的熔化、沸腾或升华点将转移到不同的温度或消失。hp-β-cd、cbd/hp-β-cd包合物和cbd的dsc曲线如图7所示。其中a为cbd原粉、b为hp-β-cd、c为物理混合的混合物和d为cbd/hp-β-cd包合物，b显示hp-β-cd出现单一的吸热峰，这可能与hp-β-cd分子中结合的水的氧化或挥发有关。cbd(a)的dsc曲线在68℃和265.2℃处显示出两个吸热峰，可能与cbd的氧化相关。cbd/hp-β-cd包合物的dsc曲线(d)中在298℃出现了吸热峰，比hp-β-cd的吸热峰温度高，这可能是由于客体分子与hp-β-cd之间存在主要相互作用力的原因。cbd/hp-β-cd包合物的dsc曲线中cbd的两个放热峰消失，表明cbd被包封后相转变温度发生了变化，这是由于cbd的分子与hp-β-cd之间热力学相互作用的结果，使cbd受到壁材的保护免受氧化这些结果可以证实cbd被包封在hp-β-cd的空腔内。
[0054]
扫描电镜与粒径分析：通过扫描电镜分析表征了样品的形貌结构。hp-β-cd的内腔是疏水的，可以嵌入客体分子形成包合物。图8(a)是cbd/hp-β-cd物理混合的扫描电镜图，显示了hp-β-cd是具有不同尺寸的几何晶体，颗粒较大。此外，一些小颗粒附着在晶体表面。如图8(b)所示，与hp-β-cd的表面形貌相比，cbd/hp-β-cd包合物样品的外观不规则，颗粒表面相对平滑，并且团聚现象比较明显。cbd/hp-β-cd物理混合和cbd/hp-β-cd包合物之间的差异表明可能形成了包合物。
[0055]
包合物的粒径大小通常采用粒径分析仪进行测量决定，将最佳制备工艺条件下制备的cbd/hp-β-cd包合物置于样品池中测定平均粒度大小和平均粒度分布。cbd/hp-β-cd包合物的数量密度-粒度分级分布如图9(c)(d)(e)显示。从图中可以得知cbd/hp-β-cd包合物的粒径尺寸分布在500nm时，实际单个平均粒径大小为20nm以下，药物粒度大小可以直接影响药物溶解度、溶解速度，进而影响到临床疗效。在固体制剂研发中，减小药物颗粒的粒径可以明显提高难溶性药物的溶出速率。药物粒径缩小到一定细度可以增加药物的表面积，促进药物的溶解。药物的粒径降低时其表面积增大，药物与介质的有效接触面积增加，降低粒径也是降低难溶性药物的生物利用度、增强药物疗效和实现药物的靶向作用。cbd/hp-β-cd包合物的粒径分布呈正态分布趋势，该cbd/hp-β-cd包合物的粒径大小均一。说明该实验条件下的cbd/hp-β-cd包合物颗粒规整性比较好。
[0056]
溶解度实验：精密称取过量的cbd(10mg)和内含同等质量cbd的cbd-hp-β-cd置于5ml试管中，分别加入2ml蒸馏水，25℃下避光搅拌48h达到平衡。达到平衡后，对混悬液抽滤，对抽滤后的溶液蒸干，蒸干后固体加入10ml无水乙醇，运用紫外测定滤液中cbd的峰面积，入回归方程计算cbd和cbd-hp-β-cd在乙醇中的溶解度，分别为58.47％和45.33％。说明
在水中包合物的饱和溶解度大于cbd在水中的饱和溶解度。表明cbd通过与hp-β-cd形成包合物后明显提升了cbd在水中的溶解度。
[0057]
溶出度实验：对固体药物制剂而言，溶出速度是影响药物吸收的关键因素之一，是考察固体制剂重要的参考指标，也是影响吸收的重要因素。取cbd、cbd和hp-β-cd按照摩尔比1:1的混合物和cbd-hp-β-cd适量，溶出介质为0.01mol
·
l-1
甲醇溶液，温度为37℃，转速为100rpm/min。分别于5、10、15、20、25、30、60、90、120、240min取样2ml，并补充等体积的溶出液。样品经0.45μm微孔滤膜过滤，稀释合适的倍数后，采用紫外检测方法测定溶液中药物含量，并计算药物的累积溶出量，结果如表5所示：
[0058]
表5
[0059][0060][0061]
结果表明，随着时间的变化，cbd-hp-β-cd的累积溶出速率处于缓慢减少的状态，而cbd的溶出速率与物理混合的累积溶出速率很快。说明cbd与hp-β-cd通过包合作用使cbd达到缓释效果，物理混合物的溶出速率稍低于cbd，这说明hp-β-cd似乎可以作为表面活性剂，略微改善cbd的溶出速率。

技术特征：
1.一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：取大麻二酚粉末与溶剂混合，超声，溶解后，得到大麻二酚溶液；在超声条件下，将环糊精或环糊精衍生物溶解于水中，得到溶液a，在14000-25000rpm高速剪切乳化的条件下，向溶液a中加入大麻二酚溶液，剪切乳化1-9min，抽滤，滤液旋干后进行干燥，最后得到大麻二酚包合物；其中大麻二酚溶液和溶液a的体积比为1:15-40。2.根据权利要求1所述的一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，其特征在于所述溶剂为甲醇、乙醇或石油醚。3.根据权利要求1所述的一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，其特征在于大麻二酚粉末与溶剂的质量体积比为1g：100ml。4.根据权利要求1所述的一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，其特征在于所述超声功率均为300w，超声频率均为45khz。5.根据权利要求1所述的一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，其特征在于所述环糊精或环糊精衍生物为β-环糊精及其衍生物。6.根据权利要求5所述的一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，其特征在于β-环糊精及其衍生物为羟丙基-β-环糊精、2-羟丙基-β-环糊精、β-环糊精或甲基-β-环糊精。7.根据权利要求1所述的一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，其特征在于大麻二酚溶液和溶液a的体积比为1：30。8.根据权利要求1所述的一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，其特征在于高速剪切乳化的速率为14000rpm。9.根据权利要求1所述的一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，其特征在于剪切乳化的时间为5min。10.根据权利要求1所述的一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，其特征在于旋干后放置恒温鼓风干燥箱50℃进行干燥。

技术总结
一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，本发明涉及一种水溶性大麻二酚包合物的制备方法，本发明的目的是为了解决现有大麻二酚包合物的载药量低、水溶性和稳定性差的问题，本发明以大麻二酚为基础，选用适合的β-环糊精及其衍生物，采用超声高速高剪切分散乳化包合技术对大麻二酚进行纳米级包合，形成具有纳米级高含量水溶性的大麻二酚β-环糊精及其衍生物包合物；利用β-CD及其衍生物解决CBD水溶性以及稳定性的问题，同时提高包合物中CBD的含量。本发明应用于大麻二酚包合物的制备领域。本发明应用于大麻二酚包合物的制备领域。本发明应用于大麻二酚包合物的制备领域。


技术研发人员：刘佳莹
受保护的技术使用者：黑龙江省科学院高技术研究院
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/9/14