烏芍止癢顆粒成型工藝

郭志燁， 楊 明，2* ， 韓 麗* ， 劉李梅， 錢 枚， 鄒文銓

(1. 成都中醫(yī)藥大學(xué) 中藥資源系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都611137;2. 江西中醫(yī)藥大學(xué) 現(xiàn)代中藥制劑教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌330004;3. 四川大學(xué)，四川 成都610064)

烏芍止癢顆粒處方由制何首烏、白鮮皮、赤芍、醋延胡索等組成，多年臨床應(yīng)用證實(shí)該方用于治療血虛型老年皮膚瘙癢癥具有良好的療效。原方為湯劑，患者服用、攜帶不方便，為符合中藥新藥的研發(fā)要求，保證用藥的“三小、三效、五方便”［1］，本課題組在優(yōu)選出提取工藝、濃縮工藝和干燥工藝后，擬將該方研制成中藥顆粒劑。查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)顆粒劑處方的篩選多根據(jù)實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，帶有較大的主觀成分，而D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)是一種特殊的有條件約束回歸設(shè)計(jì)，除了具備一般回歸設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，更適合用于研究對(duì)象由多種組分構(gòu)成的混合物，在藥物制劑的處方篩選中具有很大的用途［2］。所以本課題組通過(guò)單因素試驗(yàn)和D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)優(yōu)選出顆粒的制備工藝及最優(yōu)處方，從而確定合理的成型工藝條件，保證該制劑的安全有效、穩(wěn)定可控，同時(shí)也為其他顆粒劑成型工藝條件的研究提供了參考依據(jù)。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 BP211D 電子分析天平(德國(guó)Sartorius公司);DHG-9070 型電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);標(biāo)準(zhǔn)分樣篩(浙江上虞市華豐五金儀器有限公司)。

1.2 試藥 烏芍止癢顆粒干膏粉(自制);乳糖(成都市科龍化工試劑廠，批號(hào)20101012);微晶纖維素(成都市科龍化工試劑廠，批號(hào)20091022);糊精(成都市科龍化工試劑廠，批號(hào)20110428);可溶性淀粉 (成都市科龍化工試劑廠，批號(hào)20100531);NaBr、NaCl、KCl、KNO3、硫酸、乙醇均為分析純(成都市科龍化工試劑廠)。

2 方法與結(jié)果

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo) 成型工藝優(yōu)選結(jié)果的確定需要參考一定的評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)優(yōu)選目的的不同可選擇以下不同的指標(biāo)。

2.1.1 制粒情況 主要對(duì)制粒時(shí)軟材的性狀、過(guò)篩難易以及顆粒性狀進(jìn)行觀察并描述。本課題均采用濕法制粒，所以制粒情況的觀察對(duì)成型工藝好壞的判斷至關(guān)重要。

2.1.2 吸濕率 將盛有飽和NaCl 溶液的干燥器在25 ℃環(huán)境中飽和48 h，此時(shí)內(nèi)部相對(duì)濕度為75%。將待測(cè)樣品于干燥器中脫濕48 h 后，置于已恒定質(zhì)量的稱量瓶中(樣品厚約2 mm)，準(zhǔn)確稱量后放入相對(duì)濕度為75%的干燥器中，揭開(kāi)稱量瓶蓋，于25 ℃環(huán)境下定時(shí)稱量(本課題定時(shí)96 h)，按照“吸濕百分率(%) = (吸濕后樣品質(zhì)量-吸濕前樣品質(zhì)量)/吸濕前樣品質(zhì)量×100%”計(jì)算吸濕百分率。

2.1.3 成型率 取待測(cè)樣品20 g，依次通過(guò)一號(hào)篩與五號(hào)篩，合格顆粒為能通過(guò)一號(hào)篩但不能通過(guò)五號(hào)篩的顆粒。按照“成型率(%) = (合格顆粒質(zhì)量/總顆粒質(zhì)量) ×100%”計(jì)算成型率。

2.1.4 溶化性 取待測(cè)樣品10 g，加熱水200 mL，攪拌5 min，立即觀察，應(yīng)全部溶化(允許有輕微渾濁)［3］。

2.2 藥輔比的確定 根據(jù)本處方的生藥日服用量(50 g)和干膏粉得率(30%)計(jì)算出日服干膏粉量為15 g。當(dāng)干膏粉和填充劑比例為1 ∶1 (日服用顆粒30 g)時(shí)，既能解決干膏粉吸濕性強(qiáng)成型性差的問(wèn)題又不導(dǎo)致日服用量過(guò)大［4］，所以確定本成型工藝干膏粉和填充劑的比例為1 ∶1。

2.3 潤(rùn)濕劑種類的確定 按1 ∶1 稱取4 份干膏粉和可溶性淀粉適量并混勻，分別加入相當(dāng)于干膏粉用量20%的不同種類潤(rùn)濕劑，攪拌30 s 后快速過(guò)篩制粒，所得濕顆粒于60 ℃干燥30 min 后整粒。觀察軟材性狀、過(guò)篩難易、顆粒性狀等制粒情況，并以此為指標(biāo)考察不同種類潤(rùn)濕劑的顆粒制備情況。以50%乙醇為潤(rùn)濕劑時(shí)，軟材較濕黏，有少量結(jié)塊，過(guò)篩難，所制顆粒黏結(jié)成團(tuán)，條狀顆粒較多;以60%乙醇為潤(rùn)濕劑時(shí)，軟材較濕黏，過(guò)篩較難，所制顆粒黏結(jié)成團(tuán)，有少量條狀顆粒;以70%乙醇為潤(rùn)濕劑時(shí)，軟材握之成團(tuán)，拍之即散，過(guò)篩易，所制顆粒呈疏松小團(tuán)，觸之即散;以80%乙醇為潤(rùn)濕劑時(shí)，軟材干散，過(guò)篩易，所制顆粒疏松干散，細(xì)粉較多。由以上結(jié)果可知，70%乙醇作為潤(rùn)濕劑制粒效果最好，因此確定本成型工藝的潤(rùn)濕劑為70%乙醇。

2.4 潤(rùn)濕劑用量的確定 按1 ∶1 稱取3 份干膏粉和可溶性淀粉適量并混勻，分別加入相當(dāng)于干膏粉用量10%、20%、40%的70%乙醇，攪拌30 s 后快速過(guò)篩制粒，所得濕顆粒于60 ℃干燥30 min 后整粒。觀察軟材性狀、過(guò)篩難易、顆粒性狀等制粒情況，并以此為指標(biāo)考察不同用量潤(rùn)濕劑的顆粒制備情況。潤(rùn)濕劑用量為10% 時(shí)，軟材握之成團(tuán)，拍之即散，過(guò)篩易，所制顆粒呈疏松小團(tuán)，觸之即散，細(xì)粉稍多，顏色較淺;潤(rùn)濕劑用量為20%時(shí)，軟材握之成團(tuán)，拍之即散，過(guò)篩易，所制顆粒呈疏松小團(tuán)，觸之即散，顏色淺;潤(rùn)濕劑用量為40%時(shí)，軟材較濕黏，過(guò)篩較難，所制顆粒黏結(jié)成團(tuán)，有少量條狀顆粒，顏色較深。由以上結(jié)果可知，潤(rùn)濕劑用量為20%時(shí)制粒效果最好，因此確定本成型工藝潤(rùn)濕劑用量為干膏粉用量的20%。

2.5 攪拌時(shí)間的確定 按1 ∶1 稱取3 份干膏粉和可溶性淀粉適量并混勻，分別加入相當(dāng)于干膏粉用量20%的70%乙醇，攪拌不同時(shí)間后快速過(guò)篩制粒，所得濕顆粒于60 ℃干燥30 min 后整粒。觀察軟材性狀、過(guò)篩難易、顆粒性狀等，并以此為指標(biāo)考察不同攪拌時(shí)間的顆粒制備情況。攪拌時(shí)間為15 s 時(shí)，軟材握之成團(tuán)，拍之即散，過(guò)篩易，所制顆粒呈疏松小團(tuán)，觸之即散，細(xì)粉稍多，顏色不均勻;攪拌時(shí)間為30 s 時(shí)，軟材握之成團(tuán)，拍之即散，過(guò)篩易，所制顆粒呈疏松小團(tuán)，觸之即散，顏色均勻;攪拌時(shí)間為45 s 時(shí)，軟材較濕黏，過(guò)篩較難，所制顆粒黏結(jié)成團(tuán)，條狀顆粒較多顏色均勻。由以上結(jié)果可知，攪拌時(shí)間為30 s 時(shí)制粒效果最好，因此確定本成型工藝的攪拌時(shí)間為30 s。

2.6 填充劑種類的確定 中藥復(fù)方干膏粉通常吸濕性強(qiáng)成型性差，直接制粒有難度，所以需要加入填充劑與之混合。實(shí)驗(yàn)室常用填充劑有可溶性淀粉、乳糖、糊精、微晶纖維素等，不同的填充劑有不同的特性。本課題設(shè)計(jì)不同的制劑處方制粒，測(cè)定吸濕率、成型率、溶化性，觀察制粒情況，并以此為指標(biāo)，對(duì)所需填充劑的種類進(jìn)行優(yōu)選，處方設(shè)計(jì)見(jiàn)表1，優(yōu)選結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2 可知，4 種填充劑均能改善干膏粉制粒情況，但是不同填充劑有不同的特性。其中抗吸濕性能力為乳糖＞可溶性淀粉＞微晶纖維素＞糊精;成型性能力為糊精＞可溶性淀粉＞乳糖＞微晶纖維素;溶化性能力為除微晶纖維素外其他3 種均合格。單一輔料對(duì)制粒情況及顆粒特性的改善程度及范圍有限，而混合輔料中的不同輔料之間存在交互作用，所以綜合考慮顆?？?jié)裥?、成型性、溶化性及?jīng)濟(jì)性，選用乳糖、可溶性淀粉和糊精的混合物作為該制劑成型的填充劑。

表1 填充劑種類優(yōu)選處方Tab.1 Optimized presciptions of different bulking agents

表2 填充劑種類優(yōu)選結(jié)果Tab.2 Optimized result of different bulking agents

2.7 處方優(yōu)選

2.7.1 范圍的確定 以乳糖、可溶性淀粉和糊精的混合物作為填充劑，需對(duì)三者之間的配比進(jìn)行優(yōu)化。在采用D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化前，基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的需要和優(yōu)化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，首先須對(duì)混合物中各單一組分的比例范圍進(jìn)行確定。各比例范圍需滿足Z1+ Z2+… + Zp=1，0≤Li≤Zi≤Ui≤1，i=1，2，…，P［5］。綜合成本的考慮以及預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終確定3 種填充劑比例范圍分別是乳糖(0.2 ～0.5)、可溶性淀粉(0.25 ～0.55)、糊精(0.25 ～0.55)。

2.7.2 指標(biāo)的確定 因?yàn)樗x3 種填充劑的成型性及溶化性均較好，且成型率及溶化性的測(cè)定受其他因素影響較大，故這兩個(gè)指標(biāo)不再作為D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，而選擇區(qū)分度大且測(cè)定結(jié)果較為準(zhǔn)確客觀的吸濕率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.7.3 D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì) 根據(jù)擬合模型回歸系數(shù)的方差最小化，回歸模型的預(yù)測(cè)精度最高的原則［6-7］，計(jì)算選取3 因素D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)因素空間內(nèi)的候選點(diǎn)，組成16 個(gè)模擬處方。按照單因素試驗(yàn)優(yōu)選的制備工藝條件和16 個(gè)模擬處方配比制備顆粒并測(cè)定吸濕率。處方配比和吸濕率測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。

2.7.4 D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析 根據(jù)測(cè)定結(jié)果，以吸濕率為因變量，乳糖、可溶性淀粉、糊精比例為自變量，應(yīng)用Design-expert 8.0 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件分別以3 種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行回歸擬合與分析，對(duì)各項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行t 檢驗(yàn)，剔除P ＞0.05 的項(xiàng)，以回歸模型的標(biāo)準(zhǔn)方差(SD)、復(fù)相關(guān)系數(shù)(r2)、調(diào)整復(fù)相關(guān)系數(shù) (adjusted r2)、預(yù)測(cè)復(fù)相關(guān)系數(shù)(predicted r2)、殘差平方和(PRESS)為綜合指標(biāo)，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(jiàn)表4。

表3 D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)及吸濕率測(cè)定Tab.3 D-optimal mixture design and moisture rate determination

表4 吸濕率的回歸分析結(jié)果Tab.4 Regression analysis result of moisture rate

由表4 可知，Special Cubic 模型擬合較為理想，故對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Special Cubic 模型擬合，得到擬合方程Y=0.807 25X1-3.880 07X2-3.643 58X3+71.824 55X1X2+76.607 72X1X3+88.711 65X2X3-365.057 27X1X2X3。對(duì)模型回歸方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 回歸方程的方差分析Tab.5 Variance analysis of regression equation

由表5 可知，模型具有顯著性，X1X2X3之間有顯著的交互作用。乳糖、可溶性淀粉與糊精三者交互作用對(duì)吸濕率影響的曲面圖與等值線圖見(jiàn)圖1。

由圖1 可知，對(duì)于取值越小越好的吸濕率，乳糖、可溶性淀粉以及糊精在處方中的比例都不是越大越好，而是在一定范圍內(nèi)以一定的比例組合時(shí)才能達(dá)到最優(yōu)。用軟件的最優(yōu)化功能，設(shè)定各組分的變化范圍，然后設(shè)定所期望的響應(yīng)值，軟件運(yùn)行后，從隨機(jī)組合開(kāi)始進(jìn)行預(yù)測(cè)，直到目標(biāo)響應(yīng)值［8］。軟件給出的最優(yōu)組合為乳糖-可溶性淀粉-糊精(0.335 ∶ 0.360 ∶ 0.305)，吸 濕 率 預(yù) 測(cè) 值為10.56%。

2.7.5 驗(yàn)證試驗(yàn) 為了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目煽啃砸约败浖O(shè)計(jì)出的最優(yōu)組合的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的差異，根據(jù)優(yōu)選條件制備3 批樣品進(jìn)行驗(yàn)證，吸濕率分別為10.53%、10.56%、10.57%，平均為 10.55%，與預(yù)測(cè)值接近，說(shuō)明軟件建立的模型可靠，可準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)顆粒劑中填充劑的最優(yōu)配比。

2.8 顆粒物理特性考察

圖1 乳糖、可溶性淀粉、糊精的交互作用對(duì)吸濕率的影響的曲面圖與等值線圖Fig.1 Response surface and contour plots for interaction among lactose，soluble starch and dextrin on moisture rate

2.8.1 臨界相對(duì)濕度 參考文獻(xiàn)［9-10］測(cè)定本品成型顆粒在7 種不同相對(duì)濕度下放置7 d 的吸濕率，以相對(duì)濕度為橫坐標(biāo)，吸濕率為縱坐標(biāo)繪制吸濕曲線，對(duì)曲線的兩端做切線，兩切線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)即為臨界相對(duì)濕度［11］，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，烏芍止癢顆粒的臨界相對(duì)濕度為69%，說(shuō)明大生產(chǎn)時(shí)應(yīng)該控制環(huán)境的相對(duì)濕度在69%以下。

圖2 臨界相對(duì)濕度圖Fig.2 Critical relative humidity diagram

2.8.2 休止角 采用固定漏斗法［12］，串聯(lián)3 個(gè)漏斗，固定在水平放置的坐標(biāo)紙上，距其固定高度h，將本品成型顆粒倒入最上面的漏斗中，樣品逐漸在坐標(biāo)紙上形成圓錐體，至其尖端接觸到最下面的漏斗口，測(cè)出坐標(biāo)紙上圓錐體的半徑r，計(jì)算休止角(tanα = h/r)，重復(fù)3 次。測(cè)定結(jié)果分別為34.2°、34.5°、34.3°，平均為34.3°。3 次測(cè)定結(jié)果均小于35°，說(shuō)明烏芍止癢顆粒流動(dòng)性好，易于分裝［13］。

2.8.3 溶化性 取本品成型顆粒10 g 按照“2.1.4”項(xiàng)下方法測(cè)定溶化性，結(jié)果顆粒全部溶化，說(shuō)明烏芍止癢顆粒溶化性好。

2.8.4 顆粒粒度 取本品成型顆粒40 g 按照粒度測(cè)定法測(cè)定［3］，結(jié)果不能通過(guò)一號(hào)篩和能通過(guò)五號(hào)篩的總和＜15%，說(shuō)明烏芍止癢顆粒粒度合格。

3 討論

顆粒劑常用的潤(rùn)濕劑有水和不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇，而本制劑干膏粉中含有大量的糖類等黏性成分，遇水容易結(jié)塊，造成軟材過(guò)黏，難以制粒，因此采用乙醇作為潤(rùn)濕劑，并通過(guò)單因素試驗(yàn)對(duì)不同體積分?jǐn)?shù)乙醇進(jìn)行優(yōu)選，以達(dá)到降低黏性和吸濕性的效果。

在預(yù)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，加入潤(rùn)濕劑后攪拌時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)顆粒劑制備影響很大，分析原因可能是攪拌時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)致干膏粉、填充劑和潤(rùn)濕劑三者之間沒(méi)有完全混勻，所制顆粒顏色不均勻，細(xì)粉較多;攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致潤(rùn)濕劑中乙醇揮發(fā)，剩下的水引濕性太強(qiáng)，導(dǎo)致軟材濕黏發(fā)硬不易制粒。所以本課題通過(guò)單因素試驗(yàn)對(duì)攪拌時(shí)間進(jìn)行優(yōu)選，以保證制粒效果最佳。

由“2.6”項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在常用的填充劑中乳糖抗吸濕性最強(qiáng)，所以理論上單用乳糖做填充劑所制顆粒吸濕率應(yīng)該最小，但是乳糖價(jià)格昂貴，同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明單用乳糖做填充劑所制顆粒顏色較深，顆粒條狀較多，較濕黏，流動(dòng)性差。而乳糖與可溶性淀粉、糊精在抗?jié)裥苑矫娲嬖陲@著的交互作用，所以以三者的混合物做填充劑，既能起到很好的抗?jié)褡饔?，又能降低成本，改善顆粒性狀。

在藥劑領(lǐng)域和科研生產(chǎn)中，一個(gè)最為重要的問(wèn)題就是確定各種藥用輔料在制劑中的合適比例，使某一項(xiàng)或多項(xiàng)制劑學(xué)特性指標(biāo)在一定意義上到達(dá)最優(yōu)。由于D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)具有實(shí)驗(yàn)的高效性和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，非常適合解決此類問(wèn)題，因此在醫(yī)藥工業(yè)的科研和生產(chǎn)上有很大用途［14-15］。本課題采用D-最優(yōu)混料設(shè)計(jì)優(yōu)選填充劑配比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明此設(shè)計(jì)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)烏芍止癢顆粒填充劑的最優(yōu)配比，為其他顆粒劑成型工藝條件的研究提供參考依據(jù)。

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