星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)方左氧氟沙星原位凝膠的制備工藝*

袁玉霞，關(guān)延彬，周寧，王佳樂(lè)，賈永艷

(河南中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，鄭州 450008)

左氧氟沙星為新一代全合成氟喹諾酮類(lèi)抗菌藥，抗菌譜廣，抗菌活性強(qiáng)，對(duì)各種感染性疾病有良好療效［1］;替硝唑是第二代硝苯咪唑類(lèi)藥物，是目前最為理想的抗原蟲(chóng)和抗滴蟲(chóng)藥，對(duì)陰道滴蟲(chóng)、厭氧菌所感染婦科疾病有良好的治療效果［2］。星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法是基于非線(xiàn)性擬合的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，較基于線(xiàn)性模型設(shè)計(jì)的均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)與正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)精度高，預(yù)測(cè)性好，更適用于溫敏型原位凝膠的工藝優(yōu)化。筆者將復(fù)方左氧氟沙星制成原位凝膠劑，并采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法對(duì)其制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，制得的復(fù)方左氧氟沙星原位凝膠在儲(chǔ)藏條件下是自由流動(dòng)的液體，給藥后可根據(jù)體溫的變化而迅速發(fā)生相轉(zhuǎn)變，在陰道內(nèi)形成透明、不流動(dòng)的凝膠［3］，工藝穩(wěn)定可行，達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

1 儀器與試藥

BSA224S-CW分析天平(北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司);PHS-3C型pH計(jì)(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司);DK-2000-ⅢL電熱恒溫水浴鍋(天津市素斯特儀器有限公司);泊洛沙姆407(Pluronic?F127，德國(guó)BASF，批號(hào):50011254);泊洛沙姆 188(Pluronic?F68，德國(guó)BASF，批號(hào):50011388);左氧氟沙星(南京正大天晴制藥有限公司，純度:98%，批號(hào):20110821);替硝唑(浙江蘇泊爾制藥有限公司，批號(hào):20100549R1)，水為純化水。

2 方法與結(jié)果

2.1 原位凝膠的制備 將準(zhǔn)確稱(chēng)量的 Pluronic?F127、Pluronic?F68按處方比例加入適量純化水中，用玻璃棒緩慢攪拌，使其充分潤(rùn)濕，然后將其放入4℃冰箱中，充分溶脹，得到分散均勻的澄明溶液。將左氧氟沙星、替硝唑加水溶解，制成水溶液，將藥液加入凝膠基質(zhì)中，加適量水，即得。

2.2 膠凝溫度的測(cè)定 選擇試管倒置法，取供試品溶液2mL，置10mL具塞試管中，密塞，放入恒溫水浴鍋中，試管液面低于水浴液面，水浴鍋以1℃·(2min)－1緩慢升溫，每升高1℃，迅速傾斜試管90℃，觀察內(nèi)容物不流動(dòng)時(shí)的溫度即為膠凝溫度。

2.3 藥物對(duì)原位凝膠膠凝溫度的影響 取Pluronic?F127分別制成濃度為19%，20%，22%，24%的空白及含藥(左氧氟沙星1.00%，替硝唑0.32%)原位凝膠溶液，測(cè)定其膠凝溫度。由實(shí)驗(yàn)可知，在一定濃度范圍內(nèi)，膠凝溫度隨著Pluronic?F127濃度的增加而降低，藥物對(duì)膠凝溫度的影響不大，故以空白凝膠考察溫度調(diào)節(jié)劑Pluronic?F68對(duì)膠凝溫度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 藥物對(duì)Pluronic?F127膠凝溫度的影響Fig.1 Effect of drugs on the gelation temperature of Pluronic?F127

2.4 Pluronic?F68的用量對(duì)膠凝溫度的影響 根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按表1處方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，制成凝膠，測(cè)定膠凝溫度，考察Pluronic?F68的用量對(duì)膠凝溫度的影響。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，Pluronic?F127與Pluronic?F68的濃度對(duì)膠凝溫度的影響較大，隨著Pluronic?F127濃度的增大膠凝溫度逐漸降低;當(dāng)Pluronic?F68濃度在0% ～5%范圍內(nèi)時(shí)，膠凝溫度隨著Pluronic?F68濃度的增加而升高，當(dāng) Pluronic?F68濃度在5.0% ～10.0%范圍內(nèi)時(shí)，膠凝溫度變化不大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2，3。

2.5 星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)選處方

2.5.1 星點(diǎn)設(shè)計(jì) 由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知藥物左氧氟沙星、替硝唑?qū)δz凝溫度的影響較小，而 Pluronic?F127與Pluronic?F68的用量是影響原位凝膠膠凝溫度的顯著因素。故采用兩因素五水平星點(diǎn)設(shè)計(jì)以Pluronic?F127(X1)，Pluronic?F68(X2)為自變量，確定其極值范圍分別為18% ～22%，0% ～10%，以膠凝溫度為因變量，優(yōu)化原位凝膠處方。因素水平見(jiàn)表1，實(shí)驗(yàn)安排及結(jié)果見(jiàn)表2。

圖2 Pluronic?F127對(duì)不同濃度Pluronic?F68膠凝溫度變化的影響Fig.2 EffectofPluronic? F127 on the gelation temperature of different concentrations of Pluronic?F68

圖3 Pluronic?F68對(duì)不同濃度Pluronic?F127膠凝溫度變化的影響Fig.3 EffectofPluronic? F68 on the gelation temperature of different concentrations of Pluronic?F127

表1 星點(diǎn)試驗(yàn)因素與水平Tab.1 Factors and levels for central composite design

2.5.2 數(shù)據(jù)模型擬合 采用Minitab軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，該軟件對(duì)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了線(xiàn)性、兩因素相互作用、二次多項(xiàng)式模型擬合，得出最佳擬合模型為二次多項(xiàng)擬合，其擬合方程及相應(yīng)r值如下:Y=38.465 3－3.717 6X1+1.540 8X2+0.097 8X12－ 5.002 2X22+1.424 9X1X2(r=0.943 4)。對(duì)二次多項(xiàng)擬合模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

2.5.3 效應(yīng)面優(yōu)化和估測(cè) 采用Minitab軟件繪制星點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果的三維效應(yīng)面圖和二維等高線(xiàn)圖，見(jiàn)圖4。本實(shí)驗(yàn)在膠凝溫度區(qū)域37℃的基礎(chǔ)上，通過(guò)滿(mǎn)意度函數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)最優(yōu)處方為:Pluronic?F127(%)=19.27，Pluronic?F68(%)=9.31，膠凝溫度為 37.0℃。

表2 星點(diǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Tab.2 Design and results of central composite

表3 回歸模型的方差分析Tab.3 Variance analysis of the regression model

2.5.4 驗(yàn)證試驗(yàn) 優(yōu)化處方:左氧氟沙星10 g，替硝唑3.2 g，Pluronic?F127 192.7 g，Pluronic?F68 93.1 g，加水至1 000mL。

按優(yōu)選的處方進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn):采用冷溶法制備復(fù)方左氧氟沙星原位凝膠，將處方量的左氧氟沙星、替硝唑加入適量純化水溶解，制成藥液，將藥液加入處方量的 Pluronic?F127、Pluronic?F68 中，加水至1 000mL，用玻璃棒緩慢攪拌，使其充分潤(rùn)濕，然后將其放入4℃冰箱中，溶脹24 h以上，直至其完全溶解，即得。結(jié)果實(shí)測(cè)值分別為36.4，37.5，36.8℃，均與預(yù)測(cè)值接近，說(shuō)明所建數(shù)學(xué)模型具有良好的預(yù)測(cè)效果。制得復(fù)方左氧氟沙星原位凝膠在常溫下為淡黃色液體，在37.0℃為不流動(dòng)的淡黃色凝膠，具溫敏性質(zhì)，符合質(zhì)量要求。

3 討論

目前常用的均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)與正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是基于線(xiàn)性模型設(shè)計(jì)，只能指出某一因素的取值方向，而溫度敏感型原位凝膠基質(zhì)用量對(duì)膠凝溫度的影響并非線(xiàn)性，如采用正交或均勻設(shè)計(jì)優(yōu)化處方，即用線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合，實(shí)驗(yàn)次數(shù)雖少，但精度不夠，預(yù)測(cè)性較差。效應(yīng)面優(yōu)化法是基于非線(xiàn)性擬合的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，通過(guò)描繪效應(yīng)(因變量)對(duì)考察因素(自變量)的效應(yīng)面，從效應(yīng)面上選擇目的效應(yīng)區(qū)，從而預(yù)測(cè)出自變量取值范圍即最佳試驗(yàn)，精度高，預(yù)測(cè)性好。

復(fù)方左氧氟沙星原位凝膠劑的制備使用了目前研究較為成熟的高分子材料Pluronic?F127［3］為基質(zhì)，單獨(dú)使用Pluronic?F127時(shí)其膠凝溫度較高，且微小的濃度變化即可引起較大的溫度變化，與Pluronic?F68合用可使其膠凝溫度在一定范圍內(nèi)趨于穩(wěn)定，抗稀釋性增強(qiáng)，還可提高凝膠的強(qiáng)度和生物黏附性。不僅克服了普通洗劑、噴霧劑在腔道內(nèi)滯留時(shí)間短、頻繁給藥的缺點(diǎn)，還克服了普通凝膠劑缺乏良好的鋪展性，劑量不易控制的問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

膠凝溫度是溫敏型原位凝膠的重要參數(shù)，其測(cè)定方法主要有磁力攪拌子法［4］和試管倒置法［5］，試管倒置法較直觀，簡(jiǎn)便，易于操作，因此，本實(shí)驗(yàn)采用該方法。

圖4 膠凝溫度對(duì)Pluronic?F127與Pluronic?F68的三維效應(yīng)面圖(A)及二維等高線(xiàn)圖(B)Fig.4 Effect of gelation temperature on 3D predicted response surface(A)and 2D contour line(B)of Pluronic? F127and Pluronic?F68

［1］楊帆，焦紅梅，張嬰元，等.左氧氟沙星治療細(xì)菌性感染70例［J］.中國(guó)新藥與臨床雜志，1998，17(2):6－8.

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［4］齊紅藝.葛根素溫度敏感與生物粘附型眼用原位凝膠的研究［D］.成都:成都中醫(yī)藥大學(xué)，2007.

［5］朱照靜.泊洛沙姆溫度敏感原位凝膠的研制［D］.重慶:重慶醫(yī)科大學(xué)，2008.