3D打印醋酸地塞米松口腔貼片的輔料篩選及體外評價

黃家琪，鄭康鈺，何妙珊，班俊峰，林威,3，皮雪瑩,3，陳培鴻，呂竹芬，陳燕忠

(1.廣東省藥物新劑型重點實驗室，廣東廣州 510006； 2.廣東藥科大學(xué)藥學(xué)院，廣東廣州 510006； 3.廣東省局部精準(zhǔn)藥物遞藥制劑工程技術(shù)研究中心，廣東廣州 510006)

復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍(recurrent aphthous ulcer，RAU)是口腔黏膜病最常見的三大疾病之一[1]，常于唇、頰、黏膜等部位發(fā)生類圓形潰瘍面并伴隨明顯灼痛感[2]，其病灶大小不一，采用傳統(tǒng)口服藥物治療難達(dá)到較好療效。醋酸地塞米松(dexamethasone acetate，DA)具有抗感染作用，可有效減輕RAU癥狀、促進(jìn)潰瘍愈合。口腔貼片利用自身黏性可延長在黏膜滯留時間，起到局部治療作用，且使用方便。3D打印技術(shù)以逐層制造方式結(jié)合藥物與輔料，在形狀、大小和結(jié)構(gòu)方面為個性化給藥提供技術(shù)支持。目前，尚未有將3D打印技術(shù)應(yīng)用于口腔貼片劑型的文獻(xiàn)報道。因此，本研究依據(jù)RAU患者的潰瘍狀況、潰瘍面積設(shè)計貼片形狀，采用3D打印技術(shù)制備個體化醋酸地塞米松口腔貼片新劑型，使藥物直接黏附于病灶區(qū)，充分發(fā)揮藥物局部治療的作用。

1 儀器與材料

TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀(英國SMS公司)；RBY-4融變時限檢查儀(天津市鑫洲科技有限公司)；FiveEasy Plus pH計(Mettler Toledo)；高效液相色譜儀(Waters，e 2695，2489UV)；RCZ-8B藥物溶出度實驗儀(上海黃海藥檢儀器有限公司)；YPD-2000片劑硬度測定儀(上海黃海藥檢儀器有限公司)；BS 423S電子天平(Sartorius公司)；SHINNOVE-SI型3D打印機(jī)(中國杭州時印科技有限公司)。

醋酸地塞米松(武漢遠(yuǎn)成共創(chuàng)科技有限公司，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.88%，批號20180501)；醋酸地塞米松對照品(中國食品藥品檢定研究院，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.2%，批號100122-201707)；羥丙甲纖維素(HPMC E-50，批號180141；HPMC E-15，批號：170713；HPMC E-30，批號：170629)、微晶纖維素(MCC，型號：SH-105，批號：170156)、玉米淀粉(高黏度，批號：170301)由安徽山河藥用輔料有限公司提供；糊精(東莞葡萄糖廠，批號：151104)；無水Na2HPO4(批號：20141101-1)、KH2PO4(批號：20140701-1)由廣州化學(xué)試劑廠提供；NaCl(批號：2016061091)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP K-30,批號：20180328)、十二烷基硫酸鈉(批號：2016072089)由天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司提供。

2 方法與結(jié)果

2.1 口腔貼片的質(zhì)量評價指標(biāo)

2.1.1 體外黏附力 參考文獻(xiàn) [3-7]，采用改良的質(zhì)構(gòu)儀黏附力測定裝置(見圖1)，測定口腔貼片的體外黏附力：取新鮮雞蛋殼膜裁成2 cm×2 cm大小，用氰基丙烯酸鹽黏合劑固定于圖1所示裝置探頭末端，并移動探頭到固定高度；將貼片的一面以樹脂型壓敏膠緊密固定于底部固定裝置上面。取20 μL人工唾液(以Na2HPO42.38 g、KH2PO40.19 g和NaCl 0.8 g溶于純凈水1 L)置于黏附片表面潤濕，探頭以固定勻速向下運動直至接觸到黏附片,并以100 g質(zhì)量向底部緊壓20 s后撤離，同時探頭以向上勻速運動，直至貼片與雞蛋膜分開。當(dāng)雞蛋膜與口腔貼片分開時，所檢測的力為口腔黏附片的黏附力。

1.探頭； 2.雞蛋膜； 3.口腔貼片; 4.樹脂型壓敏膠； 5.不銹鋼載物臺。

圖1體外黏附力測定裝置

Figure1A device for determining theinvitroadhesion force

2.1.2 體外黏附時間 用氰基丙烯酸鹽黏合劑將新鮮雞蛋殼膜固定于融變時限測定儀的燒杯內(nèi)側(cè)，將口腔貼片用少量人工唾液潤濕后置于雞蛋膜上，用砝碼緊壓5 min，加入適量的人工唾液，于(37±1)℃下恒溫，設(shè)定融變時限測定儀轉(zhuǎn)動器每10 min轉(zhuǎn)動1次，觀察貼片的形態(tài)變化，記錄貼片從雞蛋殼膜上脫落的時間[8]，每個處方測定6次。

2.1.3 體外釋放度

2.1.3.1 色譜條件 參照《中國藥典》2015年版第二部收載的醋酸地塞米松測定方法[9]，色譜條件：色譜柱為C18(4.6 mm×250 mm,520 μm)；流動相為乙腈-水(體積比45∶55)；流速為1.0 mL/min；檢測波長為240 nm；柱溫為30 ℃；進(jìn)樣量為20 μL。

2.1.3.2 對照品溶液的配制 精密稱取醋酸地塞米松對照品10.0 mg，置于200 mL量瓶中，加入無水乙醇12 mL振蕩使溶解，加入0.35%十二烷基硫酸鈉溶液，溶解并定容至刻度，制得質(zhì)量濃度為50 μg/mL的對照品儲備液。

2.1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線 精密量取對照品儲備液10 mL，置于100 mL量瓶中，加溶出介質(zhì)至刻度，搖勻，即得5 μg/mL溶液。分別精密量取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0 mL置于50 mL容量瓶中，加流動相至刻度，搖勻，即得0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80 μg/mL不同質(zhì)量濃度的對照品溶液。將以上溶液依次進(jìn)行HPLC分析，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Y=19 914X-1 205.5,r=0.999 9,表明醋酸地塞米松在0.10～0.80 μg/mL范圍內(nèi)線性良好。

2.1.3.4 方法學(xué)驗證 回收率試驗：精密取100 mg空白輔料3份，置于50 mL量瓶中，分別加入5 μg/mL對照品溶液0.8 mL(80%)、1.0 mL(100%)、1.2 mL(120%)各3份，加入溶出介質(zhì)搖勻，即得高、中、低(0.4、0.5、0.6 μg/mL)3 個質(zhì)量濃度的溶液，按“2.1.3.1”項下色譜條件測定，結(jié)果得平均回收率為98.88%，RSD為1.17%，符合定量分析要求。

另外，分別考察得到精密度試驗RSD值為0.82%、穩(wěn)定性試驗RSD值為0.82%、重復(fù)性試驗RSD值為0.56%。

2.1.3.5 體外釋放率測定方法 釋放介質(zhì)為新配的0.35%十二烷基硫酸鈉溶液900 mL，轉(zhuǎn)速為75 r/min，分別于15、30、45、60、90、120、180 min時取釋放液10 mL(同時補(bǔ)充同溫等量釋放介質(zhì))，采用“2.1.3.1”項下色譜條件測定，計算每個時間點的累積釋放率。裝置如圖2所示。

圖2體外釋放度測定裝置圖

Figure2A device for determining thevitrorelease

2.2 醋酸地塞米松3D打印口腔貼片的處方篩選及結(jié)果

2.2.1 醋酸地塞米松口腔貼片的制備 稱取過80目篩的藥物和輔料，加入黏合劑，混合均勻。設(shè)定每片半徑為3 mm，含藥量為0.3 mg，片質(zhì)量為35 mg，采用3D逐層打印技術(shù)制備口腔貼片。

2.2.2 處方因素考察

2.2.2.1 填充劑種類的選擇 以外觀、體外黏附力、黏附時間和3 h累積釋放度為指標(biāo)，根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果，以處方中主藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%、黏附劑HPMC用量為15%、填充劑用量為80%，分別考察玉米淀粉、糊精、MCC作為填充劑對3D打印口腔貼片性能的影響，結(jié)果見表1。

可見，糊精為親水性輔料，吸水性較強(qiáng)，片劑干燥后，水分揮發(fā)過多導(dǎo)致片型失水皺縮裂片；MCC具有海綿的多孔管狀結(jié)構(gòu)，吸水速度快，貼片崩解及體外黏附時間縮短；玉米淀粉具有較高的黏度、粒徑較小，成漿后擠出絲較糊精和MCC滑膩，黏附時間和釋放度均合適。綜合考慮，選用玉米淀粉為醋酸地塞米松口腔貼片的填充劑。

2.2.2.2 黏附劑種類的選擇 選擇合適的黏附劑是制備口腔貼片的關(guān)鍵步驟，考慮一日三餐之間最短用餐間隔，設(shè)計該口腔貼片黏附時間在3 h以上，同時3 h釋藥量須達(dá)到90%左右[10]。根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果，以玉米淀粉為填充劑(用量為80%)、黏附劑用量為15%，分別考察HPMC E 15、 HPMC E 30、 HPMC E 50對口腔貼片性能的影響，結(jié)果見表2。

可見，口腔貼片黏附力由大到小順序為HPMC E 50>HPMC E 30>HPMC E15；體外黏附時間隨著HPMC分子量增大而增加，HPMC E 50黏附時間超過3 h，而HPMC E 30、HPMC E 15黏附時間過短；釋放試驗結(jié)果表明，HPMC E15親水性較強(qiáng)，釋放速率大于其他兩個處方，3種處方釋放行為較為相似。推測原因是HPMC E 50分子量較大，易吸水形成凝膠層結(jié)構(gòu)，該凝膠層堅固不易破裂，有較大的體外黏附力與較長的體外黏附時間，且藥物釋放緩慢，故選用HPMC E 50作為黏附劑。

2.2.2.3 黏附劑用量的選擇 不同用量的黏附劑直接影響口腔貼片的黏附力、黏附時間和釋藥性能，以其他釋放速度調(diào)節(jié)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、玉米淀粉為填充劑、HPMC E 50為黏附劑，分別考察HPMC E 50用量在15%～50%范圍內(nèi)對口腔貼片性能的影響，結(jié)果見表3。

表1 不同填充劑種類對口腔貼片性能的影響Table 1 Effect of Filler Types on the Properties of the Buccal Patches

表2 黏附劑種類對口腔貼片性能的影響Table 2 Effect of Adhesives on the Properties of the Buccal Patches

表3 黏附劑用量對口腔貼片性能的影響Table 3 Effect of adhesive amount on the properties of the buccal patches

可見，HPMC E 50用量在15%～50%范圍時，體外黏附力隨HPMC用量增大呈先增大后下降的趨勢，推測原因是隨著HPMC用量增大，片劑產(chǎn)生凝膠層所需水分增加，無法快速產(chǎn)生黏附力；在體外黏附時間方面，貼片體外黏附時間隨著黏附劑用量增加而增大，均超過3 h，其中HPMC E 50用量為40%和50%時，體外黏附時間均大于5 h；在體外釋放方面，3 h累積釋放度隨著隨處方中HPMC用量的增大而減小。綜上所述與實驗設(shè)計要求，確定20% HPMC E50為最佳用量。

2.2.3 相同劑量不同面積口腔貼片的制備及質(zhì)量評價

為降低理論模型與實際模型存在的“半層誤差”，提高3D片劑質(zhì)量，根據(jù)文獻(xiàn)[11-12]報道方法制備一系列遞增、高/直徑相等的藥片，擬合質(zhì)量與模型(mass-volume)回歸方程。確定片劑半徑后，設(shè)定片劑層高為實際層高整數(shù)倍，以此求得模型體積。通過回歸方程確定片劑理論模型參數(shù)，通過預(yù)實驗在此參數(shù)上進(jìn)行微調(diào)直至打印平均片質(zhì)量符合目標(biāo)質(zhì)量(±7.5%以內(nèi))，最終確定打印模型。

常見RAU病灶存在個人差異性，其半徑多數(shù)小于5 mm，以半徑3～4 mm為較常見。采用3D逐層制造技術(shù)，利用3D模型軟件分別設(shè)計半徑為3、4、5 mm的口腔貼片。3種片劑模型的參數(shù)見表4，貼片性能見表5。

可見，3種相同劑量不同面積的口腔貼片體外黏附力均超過1.46 N/cm2，且黏附力大小依次遞增，分析原因是在相同質(zhì)量下，半徑數(shù)值越大貼片厚度越低，等體積水分滲透更深，產(chǎn)生更大黏附力；體外黏附時間均超過3 h，能有效黏附；3種貼片體外釋放行為相似。綜上所述，相同含藥量不同半徑貼片在體外黏附力、體外黏附時和累計釋放度均符合設(shè)計要求，能有效達(dá)到個體化給藥目的。

表43D打印相同劑量不同半徑口腔貼片模型參數(shù)

Table4Model parameters of oral patch with the same dose and different radius by 3D printing

r/mm片質(zhì)量/mg片厚/mm層高/mm層數(shù)3351.60.3154351.00.3135350.60.312

表53D打印相同劑量不同半徑口腔貼片質(zhì)量評價

Table5Quality evaluation of 3D printing same dose and different radius oral patches

r/mm黏附力/(N·cm-2)黏附時間/h3 h累計釋放度/%31.46±0.084.06±0.7693.61±1.0742.04±0.944.87±0.5992.73±1.3452.25±0.195.64±0.6393.57±1.63

3 討論

口腔貼片的填充劑是影響貼片性能的重要輔料，本研究分別考察了玉米淀粉、糊精和MCC 3種填充劑，結(jié)果顯示：玉米淀粉粒徑分布較小且成漿后附帶有黏附性，能均勻包裹其他輔料，保證了打印擠出滑膩，同時還具崩解效果，有效加快醋酸地塞米松的釋放；糊精由于干燥老化后，水分丟失過多，造成片面皺縮；MCC具有較好的成型性，但本身不具備黏附性。

黏附性是口腔貼片的一個重要性質(zhì)，選擇合適的黏附劑是制備口腔貼片的關(guān)鍵步驟，本研究分別考察了HPMC E15、 HPMC E30和 HPMC E50 3種黏附劑及其用量，結(jié)果顯示：黏附劑HPMC E15、HPMC E30分子量較小，水化后產(chǎn)生的氫鍵作用力較弱，無法保證片劑具有一定量的黏附力，HPMC E50在保證黏附力的同時也均勻分散包裹其他輔料，確保擠出順滑；HPMCE50用量較高的片劑體外釋放較為緩慢，同時由于本身性黏附性過強(qiáng)，導(dǎo)致擠出不順暢，影響片劑成型。

本研究以3D打印藥物技術(shù)為基礎(chǔ)，依據(jù)“逐層打印，層層疊加”的原理逐層制造，根據(jù)RAU病灶表面半徑通常小于5 mm的特點，分別制備同等劑量、半徑分別為3、4、5 mm的口腔貼片，通過測試體外黏附力、體外黏附時間、3 h累積釋放度對比，表明相同含藥量不同面積貼片在體外黏附力、體外黏附時間和3 h累計釋放度均符合設(shè)計要求。

與傳統(tǒng)壓片片劑面積單一，直接黏附于口腔病灶處給藥，或其他口腔給藥制劑(如含漱劑、乳膏等)易受唾液稀釋而降低藥物療效不同，采用3D打印技術(shù)可以根據(jù)患者口腔潰瘍面積大小打印含藥物的口腔貼片，實現(xiàn)治療復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍的個體化給藥治療，可以提高藥物的療效和患者的順應(yīng)性。