星點設(shè)計-效應(yīng)面法優(yōu)化五酯緩釋片處方

肖 莉，張慧（1.湖州師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，湖州市 313000；.天津大學(xué)藥物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，天津市30007）

星點設(shè)計-效應(yīng)面法優(yōu)化五酯緩釋片處方

肖 莉1＊，張慧2（1.湖州師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，湖州市 313000；2.天津大學(xué)藥物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，天津市300072）

目的：優(yōu)化五酯緩釋片的處方。方法：以羥丙甲基纖維素、磷酸氫鈣的用量為考察因素，分別以3、8、14、22 h取樣時間點的體外累積釋放度為考察指標，選用星點設(shè)計-效應(yīng)面法優(yōu)化處方，并對該結(jié)果進行驗證。結(jié)果：優(yōu)化的處方為羥丙甲基纖維素、磷酸氫鈣的用量分別為13.30%～30.00%、14.14%～17.07%。結(jié)論：通過星點設(shè)計-效應(yīng)面法建立的模型可用于五酯緩釋片處方的優(yōu)化，所建立的數(shù)學(xué)模型具有準確的預(yù)測性。

五酯緩釋片；星點設(shè)計-效應(yīng)面優(yōu)化法；處方優(yōu)化

由于本制劑為24 h緩釋制劑，而一般固體制劑在胃腸道有效吸收部位的滯留時間為8～12 h，因此有必要提高制劑在胃腸道的滯留時間，從而增加藥物的吸收。故本研究應(yīng)用親水凝膠骨架材料HPMC具有漂浮性能的特點，使藥物在腸道有效部位的滯留時間達到24 h。

星點設(shè)計是在析因設(shè)計的基礎(chǔ)上，加上星點及中心點而形成的試驗次數(shù)較少、并可進行線性或非線性擬合的試驗設(shè)計方法，已經(jīng)在制劑處方和工藝的優(yōu)化中得到了一定范圍的應(yīng)用[2～5]。本研究以五味子甲素為指標成分，采用星點設(shè)計優(yōu)化五酯緩釋片處方。

1 儀器與材料

LC-6A型高效液相色譜（HPLC）儀，包括SPD-6AV紫外檢測器、LC-6A輸液泵、ANASTAR色譜工作站（日本島津公司）；ZRS-4型智能溶出試驗儀（天津大學(xué)無線電廠）；DP30型單沖壓片機（北京國藥龍立科技有限公司）。

五酯浸膏（天津大學(xué)藥物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院藥劑實驗室自制）；五味子甲素對照品（中國藥品生物制品檢定所，批號：0764200107）；HPMC K15M（美國陶氏公司，批號：20070812）；微晶纖維素（美國Avicel公司，批號：20070321）；乳糖（上海華茂乳品有限公司，批號：20061214）；磷酸氫鈣（天津大學(xué)科威公司，批號：20070423）；水為蒸餾水，其余試劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 五酯緩釋片的制備

將所有輔料粉碎過80目篩，分別精密稱取處方量的浸膏及輔料，采用等量遞加法先將浸膏與HPMC、微晶纖維素或乳糖混合，再將該混合物與適量磷酸氫鈣混合改善其黏稠性，最后加入適量黏合劑，研磨混勻制軟材，過16目篩制粒，于50～60℃干燥5 h，過14目篩整粒，加入1%硬脂酸鎂壓片，即得五酯緩釋片。

2.2 五酯緩釋片累積釋放度的測定

2.2.1 對照品溶液的制備 精密稱取五味子甲素對照品7.10 mg，用甲醇定容于10 mL容量瓶中，搖勻，備用。

2.2.2 供試品溶液的制備 將五酯緩釋片研磨后過40目篩，取細粉約0.1 g，精密稱定，置于具塞錐形瓶中，精密加入甲醇20 mL，稱重，超聲提取30 min，放冷，補足失重。將提取液過0.45μm微孔濾膜，取續(xù)濾液，備用；取五酯浸膏約0.2 g，精密稱定，同法制得供試品溶液。

2.2.3色譜條件色譜柱：Spherisorb ODS C18（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：甲醇-水（75∶25）；流速：1.0 mL·min-1；檢測波長：254 nm；柱溫：室溫；進樣量：10 μL。

（四）茶藝人才不多。目前，區(qū)農(nóng)委只有一名茶葉專業(yè)技術(shù)人才，鎮(zhèn)街農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心則更是缺乏技術(shù)人才，全區(qū)各大茶園從事種茶、采茶、制茶的多是中老年人，主要靠老經(jīng)驗、老辦法進行粗放式種植管理，沒有像漸江、福建等產(chǎn)茶地實行茶園精細化管理，分層定級意識不強，導(dǎo)致精品茶偏少，種茶制茶的手藝傳承也面臨斷代。另一方面一些茶藝師的培養(yǎng)上側(cè)重于技術(shù)性的培訓(xùn)，而對茶文化的理解不深、只注重表演上的花哨而缺乏一種文化傳承的厚重。各類茶藝人才的匱乏和茶文化的后繼無力，與我區(qū)把茶葉作為農(nóng)業(yè)特色主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的定位遠不相符。

2.2.4 標準曲線的制備 精密吸取對照品溶液，按不同比例稀釋，得到濃度分別為7.10、17.75、35.50、71.00、142.00、284.00 μg·mL-1的溶液，按上述色譜條件分別進樣10 μL，測定，記錄色譜圖。以五味子甲素檢測濃度（X）為橫坐標，峰面積積分值（Y）為縱坐標，制備標準曲線，得回歸方程為Y＝5 015.5X+8 526.8（r＝0.999 9）。結(jié)果表明，五味子甲素檢測濃度在7.10～284.00 μg·mL-1范圍內(nèi)與峰面積積分值呈良好線性關(guān)系。

2.2.5 精密度試驗 將五酯緩釋片研磨后過40目篩，取細粉約0.1 g，精密稱定，按“2.2.2”項下方法制備供試品溶液，照上述色譜條件重復(fù)進樣5次，測定峰面積。結(jié)果，RSD＝1.51%（n＝5），表明方法精密度良好。

2.2.6 穩(wěn)定性試驗 將五酯緩釋片研磨后過40目篩，取細粉約0.1 g，精密稱定，按“2.2.2”項下方法制備供試品溶液，照上述色譜條件分別于0、2、4、8、12、24 h進樣10 μL，測定峰面積。結(jié)果，RSD＝1.74%（n＝6），表明供試品溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定。

2.2.7 重復(fù)性試驗 將五酯緩釋片研磨后過40目篩，取細粉約0.1 g，精密稱定6份，按“2.2.2”項下方法制備供試品溶液，照上述色譜條件測定。結(jié)果，RSD＝1.59%（n＝6），表明方法重復(fù)性良好。

2.2.8 加樣回收率試驗 精密稱取已知含量的五酯緩釋片粉末6份（每份約含五味子甲素74.82 μg），分別加入80%、100%、120%五味子甲素對照品，按“2.2.2”項下方法制備供試品溶液，照上述色譜條件測定，計算加樣回收率。結(jié)果，平均回收率為99.21%，RSD＝1.3%（n＝6）

2.2.9 體外累積釋放度測定 按照2005年版《中國藥典》（二部）釋放度測定法第一法[6]有關(guān)規(guī)定，轉(zhuǎn)速為100 r·min-1，溫度為（37±0.5）℃，釋放介質(zhì)為0.5%十二烷基硫酸鈉水溶液500 mL，分別于規(guī)定時間點取樣4 mL（同時補液4 mL），0.45 μm微孔濾膜濾過，取續(xù)濾液，按上述色譜條件測定，計算不同時間的累積釋放度[7]。為保證24 h緩釋，在處方篩選過程中，根據(jù)實際情況并參考相關(guān)文獻報道[8]，設(shè)計4個取樣時間點分別是3、8、14、22 h。

2.3 處方優(yōu)選

2.3.1 試驗設(shè)計 由預(yù)試驗可知，HPMC K15M和磷酸氫鈣的用量是影響緩釋片釋放性能的主要因素，故選為考察因素，每個因素按照其在預(yù)試驗處方中的用量劃分出用量范圍，以乳糖為填充劑使片重保持400 mg，按照制備工藝制備。因素水平見表1。

表1 因素水平Tab 1 Factors and levels

2.3.2 試驗結(jié)果 按表1中各因素水平安排13組試驗，按“2.1”項下方法制備五酯緩釋片，按“2.2”項下方法考察其釋放度。星點設(shè)計試驗結(jié)果見表2。

2.4 模型擬合

用Designer-Expert7.0軟件包，以各時間點釋放度作為評價指標，分別采用3種數(shù)學(xué)模性對試驗數(shù)據(jù)進行回歸擬合分析，3種回歸模型分別為線型模型：Y＝b1X1+b2X2+b3X3；二次式模型：Y＝b1X1+b2X2+b3X3+b12X1X2+b13X1X3+b23X2X3；不完全三次式 模 型 ：Y＝b1X1+b2X2+b3X3+b12X1X2+b13X1X3+b23X2X3+b123X1X2X3。本試驗以HPMC K15M、磷酸氫鈣用量為自變量，3、8、14、22 h的累積釋放度為因變量，以3種數(shù)學(xué)模型進行逐步回歸擬合與分析，對各項系數(shù)進行t檢驗，剔除P＞0.05的項。以回歸模型的標準方差、復(fù)相關(guān)系數(shù)、調(diào)整復(fù)相關(guān)系數(shù)、預(yù)測復(fù)相關(guān)系數(shù)、殘差平方和為綜合指標，判斷并選取3種數(shù)學(xué)模型中最佳的回歸模型，結(jié)果見表3。

表2 星點設(shè)計試驗結(jié)果Tab 2 Results of central composite design/response surface methodology

從表3可知，4個時間點的最佳回歸方程擬合效果均較好；由回歸方程可知，HPMC K15M在整個釋放過程中始終起到阻滯劑的作用，可延緩藥物的釋放；磷酸氫鈣起到促進釋放介質(zhì)滲入骨架片、加快骨架基質(zhì)溶脹和溶蝕的作用；在釋放過程中，2種輔料存在交互作用。

2.5 效應(yīng)面優(yōu)化和評估

本研究預(yù)期目標為研制24 h給藥1次的五酯緩釋片，并且盡可能減少突釋。根據(jù)最佳回歸方程，應(yīng)用Design-Expert 7.0軟件分別繪制3、8、14、22 h時間點的累積釋放度對2種輔料因素的效應(yīng)面圖和等高線疊加圖。等高線疊加圖可直觀地描繪出符合4個時間點釋放度指標的輔料配比最佳區(qū)域，其中4個取樣時間點的范圍分別定為10%～20%、30%～40%、60%～70%、85%～95%，最優(yōu)區(qū)域的處方可以同時滿足上述4個時間點的釋放要求。結(jié)果，根據(jù)等高線疊加圖優(yōu)選出2個因素的最佳處方范圍為A：13.30%～30.00%；B：14.14%～17.07%。五酯緩釋片釋放度效應(yīng)面預(yù)測見圖1；二維等高線疊加見圖2。

表3 累積釋放度的回歸分析結(jié)果Tab 3 Regression analysis of accumulative release rate

圖1 五酯緩釋片釋放度效應(yīng)面預(yù)測圖A.3 h；B.8 h；C.14 h；D.22 hFig 1 Predicted response surface of Wuzhi sustained-release tabletsA.3 h；B.8 h；C.14 h；D.22 h

2.6 最優(yōu)區(qū)域處方驗證

在最優(yōu)處方區(qū)域內(nèi)任意選取5個處方，按照“2.1”項下方法制備五酯緩釋片，按照“2.2”項下方法考察其累積釋放度，并計算指標的偏差值。結(jié)果，驗證處方在各個時間點的累積釋放度的實際值均接近預(yù)測值，說明星點設(shè)計-效應(yīng)面優(yōu)化方法對緩釋骨架片的輔料配比具有良好的優(yōu)化效果和預(yù)測性。最優(yōu)化驗證處方的實測值與預(yù)測值比較見表4。

2.7 五酯緩釋片體外漂浮性能考察

應(yīng)用轉(zhuǎn)籃法，分別以人工胃液、人工腸液及0.5%十二烷基硫酸鈉（SDS）水溶液為介質(zhì)，將自制的片劑放入介質(zhì)中，觀察片劑的漂浮性能。結(jié)果，片劑在3種介質(zhì)中均在2 min內(nèi)起漂且表面很快形成一層凝膠屏障，并保持片劑形狀，持續(xù)漂浮時間可達12 h以上，表明所制的緩釋片體外漂浮性能良好。

圖2 二維等高線疊加圖（白色區(qū)域為最優(yōu)區(qū)）Fig 2 overlay contour diagrame（optimized area is marked with white）

表4 最優(yōu)化驗證處方的實測值與預(yù)測值比較Tab 4 Comparison of measured value and predicted value of optimal validation prescription

3 討論

通過對五酯緩釋片4個釋放時間點的三維效應(yīng)面圖進行分析可知，當HPMC的用量增加時，藥物的釋放速率減慢。這是由于隨著HPMC用量增加，片劑的水化速率增加，在片劑表面迅速形成凝膠層，且逐漸增厚，從而使藥物釋放速率減慢。前期預(yù)試驗結(jié)果顯示，當HPMC黏度增大時，藥物的釋放亦減慢。這主要是由于藥用成分木脂素類化合物水溶性小，藥物的釋放主要受骨架溶蝕的影響。當HPMC黏度增高，水化速度加快，吸水能力變強，形成的凝膠層強度大，溶蝕速度減慢，因此藥物釋放減慢[9]。

由于五酯緩釋片是采用浸膏直接入藥，因此處方設(shè)計中選用磷酸氫鈣作為吸收劑。從試驗結(jié)果可知，隨著磷酸氫鈣的用量增加，藥物的釋放減慢。這是由于磷酸氫鈣的水不溶性阻礙了HPMC吸水膨脹形成水凝膠層，從而抑制了藥物釋放的主要渠道所導(dǎo)致的。

本試驗中采用HPMC K15M、磷酸氫鈣和乳糖配合使用，所制得的凝膠骨架片可在24 h維持釋放。體外漂浮性能試驗顯示，片劑持續(xù)漂浮時間可達12 h以上，由此可見，所制的緩釋片體外漂浮性能良好。用Ritger-Peppas方程擬合最優(yōu)處方的累積釋放度數(shù)據(jù)，擬合結(jié)果為logP＝1.070 3logt+0.562 7（r＝0.994 2）。結(jié)果表明，藥物的釋放速率僅取決于聚合物的溶漲速率，溶蝕釋藥是主要的釋藥方式。這主要是由于五酯緩釋片中的有效成分木脂素類化合物難溶于水所導(dǎo)致的。

采用星點設(shè)計-效應(yīng)面法進行處方工藝的優(yōu)化和篩選，根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型繪制等高線疊加圖，直觀的描繪出最佳區(qū)域。結(jié)果，驗證處方在各個時間點的累積釋放度的實際值均接近預(yù)測值，表明星點設(shè)計-效應(yīng)面法對緩釋片的輔料配比具有良好的優(yōu)化效果和預(yù)測，為該優(yōu)化方法應(yīng)用于中藥制劑的研究提供了可借鑒的思路。

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Optimization of the Formulation of Wuzhi Sustained-release Tablets by Central Composite Design/Response Surface Methodology

XIAO Li（College of Life Science，Huzhou Normal University，Huzhou 313000，China）
ZHANG Yun-hui（College of Pharmaceutical Science and Technology，Tianjin Univeristy，Tianjin 300072，China）

OBJECTIVE：To optimize the formulation of Wuzhi sustained-release tablets.METHODS：The formulation of Wuzhi sustained-release tablets was optimized by central composite design/response surface methodology using the amount of hydroxypropylmethylcellulose and calcium monohydrogen phosphate as factors and with accumulative release rate at sampling time of 3 h，8 h，14 h and 22 h as index.Optimized results were validated.RESULTS：Optimized formulation was 13.30%～30.00%hydroxypropylmethylcellulose and 14.14%～17.07%calcium monohydrogen phosphate.CONCLUSION：Model developed by central composite design/response surface methodology can be used for the optimization of Wuzhi sustained-release tablets formulation.Established model deliver predictive accuracy.

Wuzhi sustained-release tablets；Central composite design/response surface methodology；Formulation optimization

R283.64；R943

A

1001-0408（2010）39-3683-04

2009-10-24

2010-02-04）