應(yīng)用Box-Behnken設(shè)計(jì)優(yōu)選虎耳草軟膏劑成型工藝

楊　俊，徐應(yīng)淑，徐小婷

(遵義醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院 藥劑學(xué)教研室，貴州 遵義　563099)

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技術(shù)與方法

應(yīng)用Box-Behnken設(shè)計(jì)優(yōu)選虎耳草軟膏劑成型工藝

楊俊，徐應(yīng)淑，徐小婷

(遵義醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院 藥劑學(xué)教研室，貴州 遵義563099)

[摘要]目的 優(yōu)選虎耳草軟膏劑基質(zhì)最佳配方及工藝。方法 以軟膏基質(zhì)外觀均勻度、穩(wěn)定性、延展性、pH及有無(wú)酸敗變色等多個(gè)指標(biāo)為響應(yīng)值，選用單因素試驗(yàn)結(jié)合Box-Behnken設(shè)計(jì)進(jìn)行配方優(yōu)選研究，對(duì)油相用量、載藥量，以及乳化劑用量進(jìn)行優(yōu)化，確定基質(zhì)成分的最佳配比。結(jié)果 軟膏基質(zhì)的最佳配比為：?jiǎn)斡仓岣视王?.0%，液狀石蠟6.0%，硬脂酸12.0%，白凡士林1.0%，羊毛脂5.0%，三乙醇胺0.4%，甘油7.5%，羥苯乙酯0.1%，蒸餾水59.0%；對(duì)最佳工藝進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果實(shí)測(cè)平均值與模型預(yù)測(cè)值接近，說(shuō)明該模型可靠。結(jié)論 運(yùn)用Box-Behnken設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)選的虎耳草軟膏劑成型工藝穩(wěn)定可行。

[關(guān)鍵詞]虎耳草軟膏劑；油相；載藥量；乳化劑；Box-Behnken設(shè)計(jì)

濕疹(Eczema)是最常見(jiàn)的非傳染性皮膚疾病[1]，我國(guó)濕疹發(fā)病率很高，占皮膚科門(mén)診病人的20%~30%[2]。目前對(duì)于濕疹多采用對(duì)癥治療，以?xún)?nèi)服抗組胺藥物治療為多。外用藥劑型依據(jù)臨床皮損表現(xiàn)而定，多為激素類(lèi)軟膏，雖然其止癢抗炎等效果顯著，但長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致藥效減弱，局部抵抗力降低，令病情加重，甚至導(dǎo)致藥物依賴(lài)性皮炎。實(shí)踐證明，中醫(yī)藥在治療濕疹上有一定優(yōu)勢(shì)，采用傳統(tǒng)中醫(yī)治療濕疹療效確切，且治愈后不易復(fù)發(fā)，一直以來(lái)備受關(guān)注?；⒍輀3]作為貴州省道地藥材，資源豐富，民間常用于治療風(fēng)疹、濕疹、中耳炎等疾病[4]。研究證明虎耳草乙醇提取物具有抗炎抑菌[5]、清熱解毒、抗氧化及抗腫瘤[6-8]等功效。目前對(duì)虎耳草相關(guān)制劑的研究國(guó)內(nèi)陸續(xù)見(jiàn)有報(bào)道，但未見(jiàn)單用虎耳草外用制劑的研究。軟膏劑作為一種經(jīng)典外用制劑，具有吸收快、使用方便、生物利用度高等特點(diǎn)，因此本實(shí)驗(yàn)嘗試將虎耳草制成軟膏劑，并運(yùn)用Box-Behnken設(shè)計(jì)法對(duì)虎耳草軟膏劑基質(zhì)配方進(jìn)行優(yōu)化研究。

1材料與方法

1.1儀器與試劑ME204E電子天平(上海梅特勒-托利多儀器有限公司)，S21-3恒溫磁力攪拌器(上海司樂(lè)儀器有限公司)，WK-500A小型高速粉碎機(jī)(青州市富爾康制藥機(jī)械有限公司)，D2F-250真空干燥箱、HH-S6水浴鍋和HWCL-3磁力攪拌反應(yīng)浴均購(gòu)自鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司，BCD-579WE冰箱(青島海爾股份有限公司)。

虎耳草乙醇提取物，自制，批號(hào)20151022；對(duì)羥基苯甲酸乙酯、硬脂酸、三乙醇胺(99%)、丙三醇、司班-80和乳化劑OP-10均為分析純，購(gòu)自成都市科龍化工試劑廠；羊毛脂(上海凌峰化學(xué)試劑有限公司)，液體石蠟為分析純(重慶江川化工有限公司)，白凡士林(南昌華鑫醫(yī)藥化工有限公司)，氮酮為化學(xué)純(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，單硬脂酸甘油酯(購(gòu)自阿拉丁試劑公司)，水為蒸餾水。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1基質(zhì)制備通過(guò)預(yù)試驗(yàn)，確定軟膏劑制備工藝：虎耳草浸膏粉末(過(guò)100目篩)用水溶解備用；將白凡士林、硬脂酸、液體石蠟、羊毛脂、單硬脂酸甘油酯混合后加熱至75 ℃(油相)；甘油、三乙醇胺、羥苯乙酯、提取物溶液、水混合后再加熱至相同溫度(水相)；在不斷攪拌下將油相緩慢加入水相中，待反應(yīng)完全，移去水浴，繼續(xù)攪拌至冷凝，加水至10.0 g，調(diào)勻即可。

1.2.2考察指標(biāo)與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)按2015版《中國(guó)藥典》第4部規(guī)定，以軟膏基質(zhì)外觀均勻度、穩(wěn)定性、延展性、pH及有無(wú)酸敗變色等為考察指標(biāo)，各指標(biāo)評(píng)分之和為綜合評(píng)分，總分為10分。

涂抹分散性膚感試驗(yàn)：從軟膏色澤均勻性、細(xì)膩程度和涂布性方面進(jìn)行考察，每項(xiàng)各占1分，滿(mǎn)分為3分；離心試驗(yàn)：將一定量的軟膏放入離心管中，離心30 min(3 000 r/min)，觀察有無(wú)分層硬化現(xiàn)象，滿(mǎn)分2分；耐熱試驗(yàn)：將一定量的軟膏置于55 ℃恒溫箱中放置6 h后，觀察軟膏的稠度、色澤均勻性變化、以及有無(wú)霉變及油水分離的現(xiàn)象，滿(mǎn)分2分；耐寒試驗(yàn)：將一定量的軟膏置于-15 ℃冰箱中24 h，觀察軟膏的稠度、色澤均勻性變化以及油水分離的現(xiàn)象，滿(mǎn)分2分；pH：分別取各組軟膏1.0 g，加純水10 mL，攪拌均勻，過(guò)濾，用pH計(jì)測(cè)定各組pH，pH 6～8為滿(mǎn)分1分，其余為0分[9]。

1.2.3單因素試驗(yàn)考察基質(zhì)組成及比例油相用量的篩選：本實(shí)驗(yàn)選取白凡士林用量為1.0%、3.0%、5.0%、7.0%和10.0%不同比例進(jìn)行篩選，其他條件固定，結(jié)果表明白凡士林用量增大，膏體延展性變差、稠度過(guò)大。因此選定1.0%~5.0%進(jìn)一步篩選。

載藥量的篩選：本實(shí)驗(yàn)考察了2.0%、5.0%、8.0%、10.0%和15.0%不同比例的載藥量，固定其他條件，載藥量增大、膏體變硬、難以涂布。選定載藥量2.0%~8.0%作為進(jìn)一步條件篩選。

乳化劑用量的篩選：本實(shí)驗(yàn)選取單硬脂酸甘油酯用量為4.0%、7.0%、10.0%、13.0%和16.0%不同比例進(jìn)行篩選，其他條件固定，結(jié)果表明其用量越大，膏體越油膩。因此選定4.0%~10.0%進(jìn)行下一步篩選。

1.2.4Box-behnken設(shè)計(jì)篩選最優(yōu)條件在單因素基礎(chǔ)上，選擇對(duì)軟膏劑成型工藝影響顯著的3個(gè)因素，即油相用量、載藥量和乳化劑用量為自變量，以綜合評(píng)分(R)為因變量(響應(yīng)值)，進(jìn)行Box-behnken設(shè)計(jì)，建立數(shù)學(xué)模型優(yōu)化成型工藝，自變量的低、中、高水平分別以-1、0、1進(jìn)行編碼(見(jiàn)表1)。根據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)因素水平表安排，以隨機(jī)次序進(jìn)行試驗(yàn)(見(jiàn)表2)。

表1Box-behnken設(shè)計(jì)因素水平及編碼

編碼水平A油相用量(%)B載藥量(%)C乳化劑用量(%)-11.02.04.003.05.07.015.08.010.0

表2Box-behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及響應(yīng)值

試驗(yàn)編號(hào)ABCR101-16.021106.43-1017.040007.95-1107.560008.370115.280008.29-1-107.5100008.5110-1-18.5120007.013-10-19.2141-106.51510-17.0161015.0170-116.0

2結(jié)果

2.1Box-behnken設(shè)計(jì)結(jié)果分析通過(guò)回歸方差分析表可知，各因素對(duì)軟膏劑成型的影響順序?yàn)椋篊>A>B，即乳化劑用量對(duì)成型影響較大，且A、C兩因素具有顯著性差異。采用Design-expert 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得多元二次回歸方程為：Y=7.98-0.79A-0.42B-0.94C-0.025AB+0.05AC+0.42BC-0.19A2-0.82B2-0.74C2。該模型P(0.027 4)<0.05說(shuō)明所選擇的二次多項(xiàng)模型具有顯著性；失擬性檢驗(yàn)P=0.277 6>0.05不顯著，表明該回歸模型的擬合情況良好，回歸方程的代表性較好，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)際情況(見(jiàn)表3)。根據(jù)模型方程繪制響應(yīng)面圖(見(jiàn)圖1)，響應(yīng)面圖形是響應(yīng)值Y對(duì)應(yīng)的因素(A、B、C)構(gòu)成的三維空間在二維平面上的等高圖，可以直觀反映各因素的交互作用以及對(duì)響應(yīng)值的影響[10]，隨著響應(yīng)值的增加，形成一個(gè)頂點(diǎn)或小山的形狀，A、B、C為明顯的交互影響。通過(guò)對(duì)擬合方程求偏導(dǎo)，篩選出最佳成型工藝條件為：油相用量1.0%，載藥量3.6%，乳化劑用量4.6%，考慮到實(shí)際情況，將油相用量調(diào)整為1.0%，載藥量為4.0%，乳化劑用量為5.0%。

表3回歸模型方差分析

項(xiàng)目SSfMSFP模型19.8892.214.660.0274A-油相用量4.9614.9610.460.0144B-載藥量1.4411.443.050.1244C-乳化劑用量7.0317.0314.820.0063AB2.5E-00312.5E-0035.3E-0030.9442AC0.0110.010.020.8887BC0.7210.721.520.2570A20.1510.150.320.5890B22.8012.805.900.0455C22.3112.314.860.0633殘差3.3210.47失擬項(xiàng)1.9330.641.860.2776凈誤差1.3940.35總離差23.2016

圖1　油相用量、載藥量、乳化劑用量對(duì)虎耳草軟膏劑成型工藝的等高線(xiàn)和響應(yīng)面

2.2驗(yàn)證性試驗(yàn)按單因素及Box-behnken設(shè)計(jì)優(yōu)選出的最佳成型工藝條件，制備3批樣品，綜合評(píng)分平均值為9.1，與理論預(yù)測(cè)值相近，所得軟膏劑成型性好，pH約為6.8，HLB值為12，膏體均勻細(xì)膩、具有良好的延展性、易涂布、色澤均勻，證明優(yōu)選的最佳成型工藝條件穩(wěn)定可行。

3討論

軟膏劑具有潤(rùn)滑皮膚、保護(hù)創(chuàng)面和局部治療作用，廣泛應(yīng)用于皮膚科和外科疾病的治療。常用的軟膏劑基質(zhì)可分4類(lèi)：油脂性基質(zhì)、水溶性基質(zhì)、O/W型和 W/O型乳膏基質(zhì)。前期對(duì)4種不同類(lèi)型基質(zhì)軟膏進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)O/W型基質(zhì)軟膏外觀良好、均勻細(xì)膩、涂布性及潤(rùn)濕性良好，因此選用O/W型基質(zhì)制備虎耳草軟膏。

虎耳草軟膏基質(zhì)中白凡士林作為油相，能使基質(zhì)稠度增加、膏體細(xì)膩，克服了O/W型乳膏類(lèi)基質(zhì)使用干燥的缺點(diǎn)；乳化劑是軟膏基質(zhì)的關(guān)鍵組分，常用的乳化劑有聚山梨酯-80、乳化劑OP-10、單硬脂酸甘油酯等，因其種類(lèi)繁多，選擇不當(dāng)將會(huì)影響基質(zhì)的穩(wěn)定性。前期通過(guò)篩選可知，當(dāng)選取聚山梨酯-80、乳化劑OP-10時(shí)，油水兩相分層、膏體不均勻且不易吸收，而選取單硬脂酸甘油酯時(shí)，膏體細(xì)膩、黏性適宜，且增加了油相吸水能力和軟膏的穩(wěn)定性，因此選定單硬脂酸甘油酯作為本處方的乳化劑；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，虎耳草提取物的粒徑也會(huì)對(duì)軟膏造成很大的影響，將粉碎的虎耳草提取物過(guò)80、100目篩進(jìn)行比較，結(jié)果表明粒徑越小制得的膏體越細(xì)膩；軟膏基質(zhì)的制備工藝好壞除與各基質(zhì)用量有關(guān)外，與乳化時(shí)攪拌溫度、時(shí)間均有關(guān)系。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[11]，本實(shí)驗(yàn)前期以外觀、離心實(shí)驗(yàn)為指標(biāo)考察乳化溫度(75 、85、95℃)和乳化時(shí)間(5、10、20 min)對(duì)基質(zhì)的影響，其結(jié)果表明乳化溫度為75 ℃，時(shí)間為10 min制備的軟膏外觀性狀良好。

響應(yīng)面設(shè)計(jì)常用于分析在非線(xiàn)性影響條件下因素與指標(biāo)間的關(guān)系[12]，與基于線(xiàn)性模型設(shè)計(jì)的正交試驗(yàn)及均勻設(shè)計(jì)相比，此方法所得結(jié)果更為直觀且便于分析，同時(shí)也提高了試驗(yàn)結(jié)果的精確度[13-15]。本實(shí)驗(yàn)采用 Box-Behnken 設(shè)計(jì)，并建立了虎耳草軟膏劑基質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)與基質(zhì)成分用量的回歸方程，綜合考慮基質(zhì)外觀均勻度、油水分離情況、性質(zhì)穩(wěn)定性等多種因素，確定了基質(zhì)最佳處方組成，克服了單一指標(biāo)評(píng)價(jià)的不足，故Box-Behnken設(shè)計(jì)可用于優(yōu)化虎耳草軟膏劑處方工藝。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Hossain M A, Nai Q, Zhang P, et al. Multiple myeloma and atopic eczema in an adult[J]. Case Reports in Oncology, 2015,8(1): 58-63.

[2] 趙廣瓊, 陽(yáng)小敏, 傅旭, 等. IL-17在急慢性濕疹皮損中的表達(dá)及意義[J]. 遵義醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào), 2013, 36(2): 128-130.

[3] 蒲祥, 宋良科. 虎耳草的研究進(jìn)展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 37(31): 15224-15226.

[4] 張麗艷,李燕,楊玉琴,等.貴州虎耳草的質(zhì)量對(duì)比研究[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2010,16(18):57-59.

[5] 崔瑋, 李玉蘭, 楊?lèi)?ài)梅. 超聲輔助提取甘青虎耳草總黃酮工藝及其抑菌作用[J]. 食品科學(xué), 2012,33(12): 108-113.

[6] 柳麗, 何艷, 吳立榮. 銀杏黃酮苷元對(duì)氧化低密度脂蛋白所致內(nèi)皮細(xì)胞炎癥損傷的影響[J]. 中國(guó)臨床藥理學(xué)雜志, 2014,30(11): 1026-1029.

[7] 崔瑋, 楊?lèi)?ài)梅, 李玉蘭. 藏藥甘青虎耳草總黃酮的抗衰老作用[J]. 中國(guó)老年學(xué)雜志, 2013，33(4): 877-879.

[8] 龔龍偉, 周家華, 許茜. 黃酮類(lèi)化合物抗胰腺癌作用研究進(jìn)展[J]. 東南大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版, 2013, 32(4): 515 -518.

[9] 于鑫, 李西林, 柳國(guó)斌, 等. 正交試驗(yàn)法優(yōu)選水溶性紫朱軟膏基質(zhì)[J]. 中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志, 2012, 18(15): 42-44.

[10]鄭杰, 顏秋萍, 譚偉, 等. 響應(yīng)面法優(yōu)選活血風(fēng)濕巴布劑基質(zhì)配方[J]. 中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志, 2011, 17(23): 20-24.

[11]斯俊英, 鄭飛躍. 維生素E鈷胺素乳膏的制備及其質(zhì)量影響因素[J]. 中醫(yī)藥導(dǎo)報(bào), 2006,12(10): 69,88.

[12]曾銳, 任桂友, 王爽, 等. Box-Behnken設(shè)計(jì)及正交設(shè)計(jì)優(yōu)選復(fù)方龍砂顆粒提取工藝[J]. 中成藥, 2014, 36(5): 1081-1084.

[13]蘇柘僮, 劉英, 徐佳麗, 等. 應(yīng)用Box-Behnken設(shè)計(jì)優(yōu)化地榆皂苷的閃式提取工藝研究[J]. 中草藥, 2012, 43(3): 501-504.

[14]劉澤玉, 蘇柘僮, 楊明, 等. 聯(lián)用Plackett-Burman與Box-Behnken設(shè)計(jì)控制青黛制備過(guò)程中靛玉紅的生成[J]. 中國(guó)中藥雜志, 2010, 35(19): 2551-2555.

[15]鄒俊波. 養(yǎng)血逐瘀膠囊的藥學(xué)研究[D]. 成都：成都中醫(yī)藥大學(xué),2012.

[收稿2015-11-30;修回2015-12-12]

(編輯：王福軍)

Optimization of preparation process of Saxifraga ointment by using the Box-Behnken design-response surface method

YangJun，XuYingshu，XuXiaoting

(Department of Pharmacy, School of Pharmacy, Zunyi Medical University, Zunyi Guizhou 563099, China)

[Abstract]Objective To optimize matrix components and technology of Saxifraga ointment by response surface method. Methods The amount of three matrix agents (oil phase, dosage, emulsifier dosage) were optimized based on several appraisal indexes including the appearance of uniformity, stability, ductility, discoloration rancidity and so on. The optimize ratio by the Box -Behnken design-response surface method was determined. Results The optimum proportion of ointment: 4.0% glycerol monostearate, liquid paraffin 6.0%, 12.0% of stearic acid, 1.0% white vaseline, lanolin 5.0%, triethanolamine 0.4%, 7.5% of glycerol, ethylparaben 0.1%, distilled water 59.0% and the optimal process was verified. The results show that the experimental values are very close to the model predicted values, and the model is reliable. Conclusion It is feasible to optimize the preparation process of Saxifraga ointment by using the Box-Behnken design response surface method.

[Key words]Saxifrage ointment; oil phase; dosage; emulsifier; Box-Behnken design

[中圖法分類(lèi)號(hào)]R283.6

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1000-2715(2016)01-0081-04

[通信作者]徐應(yīng)淑，女，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：新藥研究與開(kāi)發(fā)，E-mail:Xuyingshu1976@126.com。

[基金項(xiàng)目]貴州省衛(wèi)生計(jì)生委科學(xué)技術(shù)基金項(xiàng)目(NO：gzwjkj2014-1-068)。