鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的研制

謝英花，胡 易，馬燕山，陳 卉，侯東岳，孫勇軍

(1.河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.石家莊市中醫(yī)院，河北石家莊 050051)

鹽酸二甲雙胍(metformin hydrochloride)為雙胍類降血糖藥，是治療Ⅱ型糖尿病的一線藥物。目前，臨床上使用的鹽酸二甲雙胍主要有普通片、腸溶片和緩釋片[1]。由于鹽酸二甲雙胍的半衰期很短(1.5 h)[2]，服用普通制劑時(shí)藥效在體內(nèi)維持時(shí)間短，血藥濃度波動(dòng)較大。近年來，以微丸制劑為代表的多單元型給藥系統(tǒng)(multiple-unit drug delivery system)以其特有的優(yōu)越性，逐漸成為目前緩控釋制劑的研究熱點(diǎn)之一[3-10]。緩釋微丸與緩釋片相比，具有安全系數(shù)高的特點(diǎn)，不易對(duì)胃空速率慢的患者產(chǎn)生疊加釋放的現(xiàn)象，不易受胃液pH值變化的個(gè)體差異的影響。因此，緩釋微丸比緩釋片發(fā)展前景更為廣闊。為了減少給藥次數(shù)、降低血藥濃度波動(dòng)、提高患者用藥依從性，本研究采用擠出滾圓法制備鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸，同時(shí)考察了藥物體外釋藥特性。

1 儀器與試藥

FA2004電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司提供)；JBZ-300型多功能微丸包衣造粒機(jī)(遼寧醫(yī)聯(lián)新藥技術(shù)研究所提供)；101-2AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司提供)；WBF-ⅡA型多功能流化床(重慶英格造粒包衣技術(shù)有限公司提供)；RCZ-8B 藥物溶出試驗(yàn)儀(天津大學(xué)無線電廠提供)；UV-2100型紫外可見分光光度計(jì)(上海尤尼柯儀器有限公司提供)；CS-2脆碎度測試儀(天津市鑫洲科技有限公司提供)。

鹽酸二甲雙胍(山東科源制藥有限公司提供)；乙基纖維素(山東聊城阿華制藥有限公司提供)；羥丙基甲基纖維素(HPMC K4M，山東聊城阿華制藥有限公司提供)；微晶纖維素(MCC，山東聊城阿華制藥有限公司提供)；硬脂酸(北京化學(xué)試劑廠提供)；鹽酸二甲雙胍緩釋片(重慶科瑞南海制藥有限責(zé)任公司提供)；其他試劑均為分析純，所有用水為純化水。

2 方法與結(jié)果

2.1 含量測定方法[11]

采用紫外分光光度法，于200～400 nm處進(jìn)行紫外掃描，藥物在233 nm處有最大吸收，輔料對(duì)其測定無干擾，因此以233 nm作為檢測波長。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Y=0.076ρ+0.016，r=0.999 5(n=6)。結(jié)果表明在0.4～16.0 mg/L范圍內(nèi)，吸光度(Y)與質(zhì)量濃度(ρ)線性關(guān)系良好。

2.2 體外釋放度測定方法

精密稱取自制的微丸適量，用《中華人民共和國藥典》溶出度測定法第1法( 轉(zhuǎn)籃法)進(jìn)行釋放度實(shí)驗(yàn)：以1 000 mL純化水為溶出介質(zhì)，轉(zhuǎn)速為100 r/min，溫度為(37±0.5)℃，在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)取樣5 mL(同時(shí)補(bǔ)充同溫、同體積的新鮮介質(zhì))，立即用0.8 μm微孔濾膜過濾。取續(xù)濾液以溶出介質(zhì)為空白對(duì)照，在233 nm處測定Y值，按標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求算對(duì)應(yīng)質(zhì)量濃度和累積釋放度。

2.3 鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的制備流程

將過0.18 mm篩的主藥及輔料(微晶纖維素、硬脂酸及乙基纖維素)按處方配比混勻，加適量羥丙基甲基纖維素作為黏合劑制備濕物料，經(jīng)擠出機(jī)篩板(孔徑為0.9 mm)擠出，將條狀物料置滾圓機(jī)內(nèi)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和滾圓時(shí)間，使顆粒完全滾圓。取出微丸烘干，經(jīng)熱處理后，篩分出0.60～1.18 mm微丸，進(jìn)行粉體學(xué)和釋放度的考察。

2.4 處方因素對(duì)微丸制備及藥物釋放的影響[12-14]

擠出-滾圓法制備微丸要求輔料必須有一定的塑性和彈性。微晶纖維素的用量、乙基纖維素(EC)和硬脂酸(SA)的比例及含濕量等直接關(guān)系到微丸的質(zhì)量為減少緩釋微丸中藥物的突釋，假定緩釋微丸在1，6，12h的累積釋放度的目標(biāo)范圍分別為25%～45%，60%～80%，80%～100%，取各范圍的中間點(diǎn)得理想值分別為35%，70%，90%，試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)以釋放度結(jié)果接近理想值為優(yōu)，故選擇累積釋放度為指標(biāo)。以綜合評(píng)分P=|P(1h)-35%|+|P(6h)-70%|+|P(12h)-90%|為指標(biāo)，得分越低，表明與所定的標(biāo)準(zhǔn)越接近，因素的水平數(shù)越佳。結(jié)果見表3。由表3可見，各因素對(duì)釋放影響的順序?yàn)锳>B>C, 各因素最優(yōu)水平組合為A2B2C1, 即微晶纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，乙基纖維素與硬脂酸物質(zhì)的量比為1∶1，黏合劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。

及其緩釋效果[15]。通過單因素試驗(yàn)考察確定了主要輔料種類、用量范圍等,在此基礎(chǔ)上采用正交設(shè)計(jì)篩選處方。選定微晶纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(因素A)、乙基纖維素與硬脂酸物質(zhì)的量比(因素B)和黏合劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(因素C)3個(gè)因素, 每個(gè)因素選定3個(gè)水平,見表1。按L9(34)正交設(shè)計(jì)表安排試驗(yàn)。正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。表1 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)的因素和水平表Tab.1 Factors and levels of orthogonal test水平因素A因素B因素C16%1∶22%210%1∶13%314%2∶14%

表2 正交表設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果

2.5 工藝技術(shù)參數(shù)對(duì)微丸制備的影響[12，16]

擠出-滾圓工藝各環(huán)節(jié)的參數(shù)變化都會(huì)影響微丸的性質(zhì)，其中擠出參數(shù)、滾圓參數(shù)、不同的干燥方式影響較大。本研究考察了各工藝參數(shù)對(duì)鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸粉體學(xué)及體外釋藥的影響。

2.5.1 擠出機(jī)擠出速度的影響

擠出速率過快，條狀物表面粗糙，條狀濕料直徑不等；擠出速率過慢，耗時(shí)長，物料在擠出圓筒中失水干燥，影響微丸圓整度，過長的擠出時(shí)間會(huì)造成同批物料的擠出物前后差異較大。本實(shí)驗(yàn)分別采用20，25，35 r/min的擠出速度制備微丸。當(dāng)擠出速度為20 r/min時(shí)，物料擠出時(shí)間過長，產(chǎn)生摩擦熱量過多，使擠出物的熱塑性過大，呈彎曲狀，幾乎無法進(jìn)行滾圓操作；當(dāng)擠出速度為25，35 r/min時(shí)都可制得微丸，但35 r/min時(shí)微丸粉末相對(duì)較多。因此，選擇擠出速度以25 r/min為宜。

表3 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算和分析

2.5.2 滾圓速度的影響

滾圓速度是影響微丸圓整度和收率的關(guān)鍵因素。速度快則圓整度好且表面光滑，但微丸的粒徑差異也隨之增大。本實(shí)驗(yàn)分別選取830，1 260，1 690 r/min的滾圓速度制備微丸。1 690 r/min時(shí)剪切力太大，物料由于離心力作用，被甩成細(xì)粉，附著于圓筒壁，造成收率太低。未被甩成細(xì)粉的物料，由于強(qiáng)的剪切力，微丸圓整度好，在相同時(shí)間內(nèi)被摩擦次數(shù)多，造成堆密度較大，釋藥較慢；滾圓速度為830 r/min時(shí)，滾圓速度過慢，剪切力不夠，微丸圓整度低，成細(xì)棒狀，釋藥也較快。鑒于以上原因，選取滾圓速度以1 260 r/min為宜。

圖1 滾圓時(shí)間對(duì)釋放度的影響Fig.1 Release profiles of the pellets at different spheronisation time

2.5.3 滾圓時(shí)間的影響

本實(shí)驗(yàn)采用2，6，10 min的滾圓時(shí)間進(jìn)行單因素考察，滾圓時(shí)間對(duì)粒徑和圓整度有明顯影響。滾圓時(shí)間為2 min時(shí)，微丸成啞鈴形，主要因?yàn)闈L圓時(shí)間太短，微丸圓整度不好，堆密度低；時(shí)間延長至6 min時(shí)，微丸的粒徑主要分布在0.60～1.18 mm，且圓整度變好；但當(dāng)滾圓時(shí)間為10 min時(shí)，出現(xiàn)更多的大粒徑微丸，圓整度變化不大。釋放曲線如圖1所示。綜合考慮，選取滾圓時(shí)間為6 min。

2.5.4 干燥條件的影響

在微丸進(jìn)行干燥之前，微丸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并沒有最終形成，干燥溫度和時(shí)間對(duì)微丸性質(zhì)的影響明顯。用烘箱進(jìn)行干燥，于40 ℃烘干12 h，于80 ℃烘干4 h，微丸的緩釋效果很差；進(jìn)行流化床干燥，于40 ℃烘干2 h，于80 ℃烘干2 h，微丸的緩釋效果很好，而且耗時(shí)較短。其主要原因是骨架型微丸的緩釋效果要求緩釋材料均勻地分布到微丸中，烘干就是為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程，烘箱干燥可以使硬脂酸融化，但由于流體重力學(xué)的原因，硬脂酸堆積到微丸的一端，不能均勻地分布，而流化床恰恰彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)，微丸始終被鼓風(fēng)，處于沸騰狀態(tài)，使硬脂酸達(dá)到了均勻分布的要求，空隙減少，發(fā)揮了緩釋材料的重要作用，達(dá)到了很好的緩釋效果。干燥條件對(duì)釋放度的影響如圖2所示。

2.6 鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的制備及性質(zhì)考察

根據(jù)上述篩選和優(yōu)化的處方和工藝，選擇MCC比例為10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，乙基纖維素與硬脂酸物質(zhì)的量比為1︰1，黏合劑的濃度為2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，擠出速度為25 r/min，滾圓速度為1 260 r/min，滾圓時(shí)間為6 min，流化床于40 ℃烘干2 h，于80 ℃烘干2 h制備鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸3批，測定其釋放度及圓整度、流動(dòng)性和脆碎度等粉體學(xué)性質(zhì)。釋藥曲線見圖3。粉體學(xué)性質(zhì)測定結(jié)果見表4。由結(jié)果可知，所制備的3批微丸的釋放度、圓整度、流動(dòng)性、脆碎度和收率均達(dá)到要求，批間重復(fù)性高，表明本實(shí)驗(yàn)所采用的處方工藝合理、穩(wěn)定。

圖2 干燥條件對(duì)釋放度的影響Fig.2 Release profiles of the pellets under different treatments

圖3 鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的釋放曲線(n=6) Fig.3 Release profile of metformin hydrochloride sustained-release matrix pellets(n=6)

表4 鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的粉體學(xué)性質(zhì)及收率(n=3)

2.7 鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸和市售緩釋片釋放度比較

考察鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸和市售緩釋片的釋放情況，結(jié)果見表5和圖4。采用相似因子法的研究表明，2種樣品釋放曲線的f2為77.18，在50≤f2≤100范圍內(nèi)，因此鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的釋放行為和市售緩釋片極其相似。

表5 緩釋微丸與市售緩釋片的釋放度對(duì)比

圖4 釋藥曲線對(duì)比Fig.4 Release curves

2.8 釋藥動(dòng)力學(xué)模型擬合

將鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的累積釋放度與時(shí)間分別按零級(jí)方程、一級(jí)方程、Higuchi方程進(jìn)行擬合，以相關(guān)系數(shù)r判斷其擬合程度。擬合結(jié)果見表6。

結(jié)果表明，鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的釋藥曲線符合Higuchi方程，說明釋藥主要以擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行。

表6 緩釋骨架微丸中鹽酸二甲雙胍釋藥模型的擬合結(jié)果(n=3)

3 討 論

微丸制備過程中過0.18 mm篩的主藥和輔料一定要混合均勻，在捏制軟材中尤為重要，對(duì)藥物溶出會(huì)產(chǎn)生很大的影響。物料的干燥方式也至關(guān)重要，前期參照文獻(xiàn)使用烘箱干燥，藥物體外釋放度很不好，在以后多次試驗(yàn)中，使用流化床干燥物料對(duì)藥物的緩釋起到了很大的作用，而且使用流化床干燥比烘箱耗時(shí)少。

相似因子(f2)法是美國FDA推薦使用評(píng)價(jià)固體制劑體外釋放曲線是否相似的方法，應(yīng)用已趨廣泛。一般相似因子大于50(50～100)說明2條曲線相似。試驗(yàn)結(jié)果表明，自制的緩釋片和對(duì)照樣品相比，釋放曲線的f2為77.18，體外釋放沒有顯著性差異，可為今后的臨床試驗(yàn)提供一些依據(jù)。

研制出的鹽酸二甲雙胍骨架型緩釋微丸圓整度好，粒徑均勻，硬度合格，流動(dòng)性好，載藥量大且藥物含量均勻，性質(zhì)穩(wěn)定，具有明顯的緩釋特性，能達(dá)到緩釋12 h的試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求；釋藥規(guī)律符合Higuchi釋藥模型。利用擠出-滾圓法制備鹽酸二甲雙胍骨架型緩釋微丸方法簡單，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

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