星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化酮咯酸氨丁三醇緩釋片處方

梁勝男，李晶欣，王中彥

?

星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化酮咯酸氨丁三醇緩釋片處方

梁勝男1，李晶欣2，王中彥1*

（1. 沈陽藥科大學(xué)藥學(xué)院，遼寧沈陽 110016；2. 沈陽藥科大學(xué)中藥學(xué)院，遼寧沈陽 110016）

目的優(yōu)化酮咯酸氨丁三醇緩釋片處方，并對(duì)其進(jìn)行體外釋放度考察。方法采用羥丙甲基纖維素（HPMC）為骨架材料制備酮咯酸氨丁三醇緩釋片，通過測(cè)定體外釋放度，對(duì)HPMC黏度和用量、填充劑種類、潤(rùn)滑劑用量、制粒方法等因素進(jìn)行篩選，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法進(jìn)行處方優(yōu)化，并對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果最佳處方為每片含酮咯酸氨丁三醇20 mg、HPMC K15M 45 mg、微晶纖維素10 mg、Starch1500 25 mg、微粉硅膠1 mg、硬脂酸鎂1 mg，制備工藝為粉末直接壓片。釋藥動(dòng)力學(xué)符合Higuchi方程。結(jié)論采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化酮咯酸氨丁三醇緩釋片處方，所建模型預(yù)測(cè)性良好。

藥劑學(xué)；緩釋片；星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法；酮咯酸氨丁三醇；體外釋放

酮咯酸氨丁三醇（ketorolac tromethamine）是一種非甾體類強(qiáng)力止痛及中度抗炎解熱藥物，是治療中度及劇烈疼痛的高效理想藥物[1]。酮咯酸氨丁三醇通過抑制前列腺素（PG）的合成達(dá)到止痛、抗炎和鎮(zhèn)痛作用，而非作用于阿片受體或激發(fā)體內(nèi)阿片肽的釋放，無成癮性[2]。酮咯酸氨丁三醇在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化為酮咯酸，酮咯酸能抑制花生四烯酸或膠原誘發(fā)的血小板聚集作用。給藥途徑主要有口服給藥、靜脈注射給藥、肌肉注射給藥和眼部給藥。對(duì)于成人而言，其口服、肌內(nèi)注射的生物利用度等同于靜脈注射[3]，吸收迅速（max＜1.0 h），吸收率高（＞87%）[4]，半衰期為5.0～6.0 h。臨床口服劑量為口服首次10～20 mg，后每4～6 h口服10 mg。制成緩釋制劑可以實(shí)現(xiàn)藥物的平穩(wěn)釋放，減少藥物峰-谷現(xiàn)象帶來的不良反應(yīng)。因此，筆者采用親水凝膠骨架材料制備了酮咯酸氨丁三醇（KT）緩釋片，以體外釋放度作為考察因素，對(duì)其處方工藝進(jìn)行研究，結(jié)合星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法進(jìn)行處方優(yōu)化，并對(duì)其釋藥機(jī)制進(jìn)行探討。

1 儀器與材料

T-AⅡ單沖壓片機(jī)（聊城萬合工業(yè)制造有限公司），ACCULAB電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司），XS205分析天平（梅特勒-托利多公司），ZRS-8G溶出試驗(yàn)儀（天津天大天發(fā)科技有限公司），UV-2201紫外-可見分光光度計(jì)（日本島津公司）。

酮咯酸氨丁三醇（含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100.2%，浙江車頭制藥股份有限公司，批號(hào)126781011），羥丙甲基纖維素K4M、K15M、K100M及Starch1500（上海卡樂康公司），乳糖（美國(guó)Foremost 公司），微晶纖維素 PH102（美國(guó)FMC公司），硬脂酸鎂、微粉硅膠（安徽山河藥用輔料有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 酮咯酸氨丁三醇緩釋片的制備

將酮咯酸氨丁三醇、HPMC、MCC、Starch1500、微粉硅膠分別過(180±7.6) μm篩，備用。稱取處方量的原料，再依次稱取其他各輔料，混合均勻，直接壓片，硬度控制在40～80 N，即得。

2.2 紫外分析方法的建立

2.2.1 檢測(cè)波長(zhǎng)的選擇

精密稱取酮咯酸氨丁三醇對(duì)照品適量，加純化水配制成適宜濃度的樣品溶液；另取處方量的輔料，加純化水溶解后過濾，取續(xù)濾液作為空白輔料溶液。分別取上述2種溶液，在波長(zhǎng)200～400 nm內(nèi)進(jìn)行紫外掃描。結(jié)果顯示，酮咯酸氨丁三醇在波長(zhǎng)323 nm處有最大吸收峰，空白輔料在此波長(zhǎng)無吸收，對(duì)紫外檢測(cè)無干擾，所以檢測(cè)波長(zhǎng)選擇為323 nm。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

取酮咯酸氨丁三醇22 mg，精密稱定，置于100 mL量瓶中，加水適量使溶解并稀釋至刻度，搖勻，作為標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。分別精密量取標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1.0、2.0、3.0、5.0、6.0和7.0 mL置于100 mL量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，照《中華人民共和國(guó)藥典》2015年版通則0401[5]38-40中的紫外分光光度法在波長(zhǎng)323 nm處測(cè)定吸光度。以吸光度（）對(duì)酮咯酸氨丁三醇質(zhì)量濃度（，mg·L-1）進(jìn)行線性回歸，得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程=5.32×10-2+5.7×10-3，=0.999 8（=6）?？梢娡┧岚倍∪既芤嘿|(zhì)量濃度在2～15 mg·L-1內(nèi)與吸光度線性關(guān)系良好。

2.2.3 精密度試驗(yàn)

精密量取酮咯酸氨丁三醇標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液2.0、5.0和6.0 mL，分別置于100 mL量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，各質(zhì)量濃度平行制備3份樣品溶液。在波長(zhǎng)323 nm處測(cè)定吸光度，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果低、中、高3種質(zhì)量濃度的RSD分別為0.24%、0.17%和0.14%。

2.2.4 回收率試驗(yàn)

精密稱取酮咯酸氨丁三醇10、16和20 mg各3份，分別置于1 000 mL量瓶中，再加入1片量的空白輔料，加水溶解并稀釋至刻度，搖勻后過濾，棄去初濾液，取續(xù)濾液定量稀釋，在波長(zhǎng)323 nm處測(cè)定吸光度，計(jì)算回收率，結(jié)果見表1。

Tablet 1 Recovery of KT in releasemedium（=3）

表1 酮咯酸氨丁三醇的釋放度回收率結(jié)果 (n=3）

2.2.5 溶液穩(wěn)定性試驗(yàn)

取“2.2.6”條下同一份供試溶液，分別放置0、2、4、8、12和24 h測(cè)定吸光度。結(jié)果RSD為0.37%，表明釋放度供試溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定。

2.2.6 酮咯酸氨丁三醇緩釋片釋放度測(cè)定

取本品，照《中華人民共和國(guó)藥典》2015年版通則0931第二法[5]121-124中的溶出度與釋放度測(cè)定法，以水900 mL為溶出介質(zhì)，轉(zhuǎn)速為50 r?min-1，依法操作，經(jīng)1、2、4和8 h時(shí)，分別自溶出杯中取溶液10 mL，并即時(shí)補(bǔ)充同體積等溫度溶出介質(zhì)，將所取溶液濾過，取續(xù)濾液適量，作為供試溶液。另取酮咯酸氨丁三醇對(duì)照品適量，精密稱定，加水溶解并定量稀釋制成每1 mL中約含酮咯酸氨丁三醇11 μg的溶液，作為對(duì)照溶液。取供試溶液與對(duì)照溶液，照紫外分光光度法，在波長(zhǎng)323 nm處分別測(cè)定吸光度，計(jì)算每片在不同時(shí)間的釋放度。

2.3 單因素考察

2.3.1 HPMC黏度對(duì)藥物釋放的影響

分別選用3種不同黏度的HPMC（K4M、K15M和K100M），作為親水凝膠骨架，用量為片質(zhì)量的25%，其他輔料均相同，制備緩釋片，測(cè)定釋放度，釋放曲線見圖1。結(jié)果表明，HPMC黏度對(duì)釋藥速率影響不顯著。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，聚合物黏度增大到一定程度時(shí)，HPMC黏度的變化對(duì)水溶性藥物的釋放影響不大[6]。

Fig. 1 The effect of theviscosityof HPMC on drug release

2.3.2 HPMC用量對(duì)藥物釋放的影響

選擇HPMC K15M作為骨架材料，按主藥和HPMC的質(zhì)量比為1︰1、1︰2和1︰3，用MCC調(diào)節(jié)片質(zhì)量，制備緩釋片，考察HPMC用量對(duì)藥物釋放的影響，釋放曲線見圖2。結(jié)果表明，在所考察的范圍內(nèi)， HPMC用量對(duì)藥物釋放有顯著性影響，隨著HPMC用量的增大，藥物的釋放減慢；當(dāng)片劑處方中HPMC用量較大時(shí)，進(jìn)一步增大HPMC用量對(duì)降低藥物的釋放度雖有一定影響，但藥物的釋放速率減慢程度趨緩。

Fig. 2 The effect of the amounts of HPMC on drug release

2.3.3 填充劑種類的影響

固定其他處方組成不變，分別以MCC、Starch1500和乳糖作為填充劑，用量為片質(zhì)量的50%，制備緩釋片，測(cè)定釋放度，考察填充劑的種類對(duì)藥物釋放的影響，釋放曲線見圖3。結(jié)果表明，填充劑種類對(duì)藥物釋放有顯著性影響，Starch1500可有效減慢藥物釋放，但填充劑僅為Starch1500時(shí)，可壓性較差，因此聯(lián)合使用MCC和Starch1500作為填充劑。

Fig. 3 The effect of different fillers on drug release

2.3.4 潤(rùn)滑劑用量的影響

取相同量的藥物及其他輔料，分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.25%、1.0%和1.5%的硬脂酸鎂，混合后壓片，測(cè)定釋放度，考察潤(rùn)滑劑用量對(duì)藥物釋放的影響，釋放曲線見圖4。結(jié)果表明，硬脂酸鎂的用量在0.25%～1.5%內(nèi)時(shí)，對(duì)藥物釋放無顯著影響。

Fig. 4 The effect of the amounts of lubricant on drug release

2.3.5 制粒方法的影響

對(duì)同一處方，分別采用粉末直接壓片和濕法制粒（以體積分?jǐn)?shù)為90%乙醇為黏合劑）兩種工藝來制備緩釋片，考察制粒方法對(duì)藥物釋放的影響，釋放曲線見圖5。結(jié)果表明，兩種制粒工藝對(duì)藥物釋放幾乎沒有影響。

Fig. 5 The effect of differentgranulating methodson drug release

2.4 處方優(yōu)化

2.4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)單因素考察結(jié)果可知，影響酮咯酸氨丁三醇緩釋片釋放的關(guān)鍵因素為處方中HPMC K15M用量（）、Starch1500用量()，采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法進(jìn)行2因素5水平優(yōu)化。根據(jù)《中華人民共和國(guó)藥典》2015年版緩控釋制劑指導(dǎo)原則的規(guī)定，擬選綜合評(píng)分法，體外釋放度限度的確定參考布洛芬緩釋膠囊的釋放度：1、2、4、8 h的釋放量應(yīng)分別為標(biāo)示量的10%~35%、25%~55%、50%~80%和75%以上，各時(shí)間點(diǎn)的釋放量為釋放度范圍中間值最優(yōu)，選用1、2、4、8 h四點(diǎn)的累計(jì)釋放量（）與理想值偏差之和（）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[7]，綜合評(píng)分值（）的計(jì)算公式為=|1-25%|×1+|2-40%|×1+|4-65%|×1+|8-90%|×1[8]，綜合評(píng)分值最小者為最佳處方。具體因素和水平見表2，試驗(yàn)安排和結(jié)果見表3。

Table 2 Factor and level for central composite design

Table 3 Experiment design and results

2.4.2 數(shù)據(jù)分析與模型擬合

將表3中的數(shù)據(jù)用Design Expert8.0進(jìn)行處理，以綜合評(píng)分值（）為指標(biāo)對(duì)HPMC K15M用量和Starch1500用量的各水平進(jìn)行多元線性回歸，得到如下擬合方程：

=220.527 09-7.630 40-3.207 81+3.928 8×10-2+7.358 2×10-22+2.843 2×10-22（=0.972 7）。

對(duì)優(yōu)選的二次方模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知：AB對(duì)影響顯著(<0.05)，與為負(fù)相關(guān)，增大，減??；AB與為正相關(guān)，AB增大，增大。HPMC K15M（）和Starch1500用量()對(duì)綜合評(píng)分值()所做的效應(yīng)面圖和等高線圖見圖6、7。

Fig. 6 Predicted response surface ofsynthetical value（Y）as a function of factor A and factor B

Fig. 7 Contour line of synthetical value（Y）as a function of factor A and factor B

2.4.3 模型的驗(yàn)證

結(jié)合二次回歸模型的數(shù)學(xué)分析結(jié)果，酮咯酸氨丁三醇緩釋片的最佳處方為：酮咯酸氨丁三醇為20 mg，HPMC K15M為45 mg，MCC為10 mg，Starch1500為25 mg，硬脂酸鎂為1 mg，微粉硅膠為1 mg。在此條件下預(yù)測(cè)值為：7.94。按最優(yōu)處方制備3批緩釋片，其綜合評(píng)分值實(shí)測(cè)平均值為7.40。結(jié)果表明，實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值相似，建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)性良好。

2.5 釋藥動(dòng)力學(xué)模型擬合

選擇優(yōu)化處方的樣品進(jìn)行釋放度試驗(yàn)，分別將釋放度數(shù)據(jù)進(jìn)行零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程、一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程、Higuchi方程的模型擬合，根據(jù)求出的相關(guān)系數(shù)分析其釋藥機(jī)制[9]，結(jié)果見表4。Higuchi方程的擬合相關(guān)系數(shù)最大，可見該制劑體外釋放符合Higuchi方程釋放特征。

Table 4 The release pattern ofketorolac tromethamine release fitting and correlation coefficients

為進(jìn)一步研究藥物從骨架材質(zhì)中的釋放機(jī)制，采用Ritger-Peppas模型進(jìn)行釋藥動(dòng)力學(xué)擬合。

Ritger-Peppas方程表達(dá)式為：Q=kt，即lnQ=ln+ ln。式中Q是累計(jì)釋放百分?jǐn)?shù)，是釋放速率常數(shù)，是釋放機(jī)制的特征參數(shù)。當(dāng)≤0.45時(shí)，藥物的釋放以Fick擴(kuò)散為主；當(dāng)≥0.89時(shí)，藥物釋放以骨架溶蝕為主；當(dāng)0.45＜＜0.89時(shí)，藥物的釋放為藥物擴(kuò)散和骨架溶蝕并存的協(xié)同作用。本實(shí)驗(yàn)的擬合結(jié)果為lnQ=0.598 4ln+3.3295，=0.998 7，值為0.598 4，說明藥物的釋放是擴(kuò)散和骨架溶蝕并存的協(xié)同作用。

3 討論

a．在制劑處方和工藝篩選過程中，通常需要考察多個(gè)因素的多個(gè)水平對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響，常用均勻設(shè)計(jì)、正交設(shè)計(jì)和效應(yīng)面優(yōu)化法等試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究。均勻設(shè)計(jì)和正交設(shè)計(jì)基于線性模型，不能在給出的整個(gè)區(qū)域用一個(gè)明確的函數(shù)表達(dá)式描述因素和評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)系，所以無法得到因素水平的最優(yōu)取值；而效應(yīng)面優(yōu)化法是集數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)一體的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，適用于線性和非線性模型的擬合，可以分析回歸方程，得到因素最優(yōu)水平。星點(diǎn)設(shè)計(jì)和Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)是效應(yīng)面優(yōu)化法的代表。

b．體外釋放度測(cè)定方法能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行有效的質(zhì)量控制，經(jīng)過方法學(xué)驗(yàn)證，證明方法準(zhǔn)確、可靠。

c．筆者在單因素考察的基礎(chǔ)上結(jié)合星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法確定最優(yōu)處方，并對(duì)最優(yōu)處方進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)證明所制備的酮咯酸氨丁三醇緩釋片處方合理，工藝簡(jiǎn)單，具有良好的緩釋效果，釋藥動(dòng)力學(xué)符合Higuchi方程，藥物釋放沒有突釋、時(shí)滯現(xiàn)象。

[1]VATSARAJ N, ZIA H, NEEDHAM T. Formulation and optimization of a sustained-releasetablet ofketorolac tromethamine[J]. Drug delivery, 2002, 9(3): 153-159.

[2]董蕓芳, 耿曉慈, 劉佳, 等. 酮咯酸氨丁三醇與地佐辛注射液的配伍穩(wěn)定性分析[J].中國(guó)藥事, 2016, 30(3): 272-275.

[3] 張志杰. 新型非甾體止痛藥—酮咯酸氨丁三醇(尼松)[J]. 中南藥學(xué), 2008, 6(3): 372-374.

[4] GENC L, JALVAND E. Preparation andevaluation of controlled release hydrophilic matrix tablets of ketorolac tromethamine using factorial design[J]. Drug Development and Industrial Pharmacy, 2008, 34(8): 903-910.

[5] 國(guó)家藥典委員會(huì)編. 中華人民共和國(guó)藥典: 四部[M]. 北京: 中國(guó)醫(yī)藥科技出版社, 2015.

[6] 李嘉煜, 董娥, 李華, 等. 鹽酸二甲雙胍緩釋片釋藥因素考察及處方篩選[J]. 沈陽藥科大學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 20(2): 88-92.

[7] 梁金英, 盧光洲, 趙繁榮, 等. 尼美舒利緩釋片處方優(yōu)化研究[J]. 中國(guó)藥房, 2011, 22(9): 823-825.

[8] 劉曉娟, 孫玉琦, 張亞秋, 等. 鹽酸曲美他嗪緩釋片的研制及其體外釋藥特性考察[J]. 中國(guó)新藥雜志, 2012, 21(5): 567-570.

[9] 林巧平, 桂彬, 談穎, 等. 鹽酸二甲雙胍1 000 mg緩釋片的制備及體外釋藥機(jī)制考察[J]. 中國(guó)藥房, 2013, 24(13): 1191-1193.

Formulation optimization of ketorolac tromethaminesustained- release tablets by centralcomposite design-response surface methodology

LIANG Sheng-nan1，LI Jing-xin2，WANG Zhong-yan1*

(1.,,110016,; 2.,,110016,)

Objective To optimize the formulation of ketorolac tromethamine sustained-release tablets and investigate their release rate. Methods The ketorolac tromethamine sustained-release tablets were prepared with HPMC K15M as matrix material. Parameters including species and dosage of HPMC, filler types, amount of lubricant, and granulating method were screened by investigating thedrugrelease. Then, the central composite design-response surface methodology was used to optimize formulation and confirm the model. Results The optimum formula composed of 20 mg ketorolac tromethamine, 45 mg HPMC K15M, 10 mg MCC, 25 mg Starch1500, 1 mg aerosil, and 1 mg magnesium stearate, when usingdirect compression as the preparation technology. The releases profiles followed the Higuchi equation. Conclusion The central composite design-response surface methodology can be used to optimize the formulation of ketorolac tromethamine sustained-release tablets, and the models constructed in this study are validated to be predictive.

pharmaceutics; sustained-release tablets; central composite design-response surface methodology; ketorolac tromethamine;release

(本篇責(zé)任編輯：趙桂芝)

（2017）03–0049–09

10.14146/j.cnki.cjp.2017.03.001

R94

A

2016-07-04

梁勝男(1986-), 女(漢族), 遼寧沈陽人, 碩士研究生, E-mail liangshengnan1986@126.com;

王中彥(1965-), 男(漢族), 遼寧沈陽人, 副教授, 博士, 主要從事藥物制劑研究, Tel. 024-23986292, E-mail wangzhongyanlab@163.com。