鹽酸伊伐布雷定單層滲透泵控釋片的制備與體外釋藥行為

施沁青，王菁華，程曼曼，尹莉芳，秦 超

（中國藥科大學(xué)藥學(xué)院藥劑系，南京210009）

心力衰竭是由多種原因引起的心臟結(jié)構(gòu)和功能異常，導(dǎo)致心室收縮或舒張障礙，繼而引發(fā)臨床綜合征。鹽酸伊伐布雷定（ivabradine hydrochlo?ride，IVB）是慢性心力衰竭的新型治療藥物，特異性抑制竇房結(jié)細(xì)胞的起搏電流，降低心率，減輕心臟負(fù)荷。其優(yōu)點在于對血壓和心肌收縮均無影響［1］，適用于患有高血壓、糖尿病等合并癥的患者。

IVB為生物藥劑學(xué)分類系統(tǒng)（BCS）Ⅰ類藥物，具有高溶解性、高滲透性，消除半衰期僅為2 h，食物會影響藥物的吸收。目前已上市的產(chǎn)品僅有速釋片和溶液劑，為增加吸收，給藥方式為每日2次隨餐服用。心率下降程度與IVB及其主要代謝物的血藥濃度呈線性［2］，有超過3.3%的患者出現(xiàn)心動過緩的不良反應(yīng)［3］，可能與服用速釋片后血藥濃度上升過快使心率驟降有關(guān)。IVB的適應(yīng)證為慢性心力衰竭、心絞痛等心血管病，需長期服用，制成緩控釋制劑能夠降低給藥次數(shù)，提高患者順應(yīng)性，具有臨床價值［4-5］。

滲透泵片的優(yōu)勢在于不易受胃腸蠕動和環(huán)境的影響［6］。初級滲透泵由單層片芯、控釋衣膜和釋藥孔構(gòu)成，水分經(jīng)半透膜進(jìn)入片芯使高分子材料溶脹或滲透壓活性物質(zhì)溶解，膜內(nèi)外形成滲透壓差成為促進(jìn)藥物釋放的動力［7］。初級滲透泵只適用于易溶性藥物，釋藥后期速率減慢，終點較低。在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出推拉型滲透泵、微孔滲透泵和3層滲透泵等劑型［8］，但是制備工藝復(fù)雜、成本較高。

本研究制備的IVB單層滲透泵控釋片每日僅需服用1次，無需隨餐，尤其適用于慢性心血管病的治療。滲透泵片受體內(nèi)pH環(huán)境影響小且能夠延長藥物作用時間，平穩(wěn)血藥濃度，提高藥物的安全性。

1 材料

1.1 藥品與試劑

鹽酸伊伐布雷定（純度：99.47%，北京聯(lián)本醫(yī)藥化學(xué)技術(shù)有限公司）；羥丙甲基纖維素（hyprom?ellose，HPMC）、聚氧乙烯（polyoxyethylene，PEO）、醋酸纖維素（cellulose acetate，CA）包衣預(yù)混劑（上?？房蛋录夹g(shù)有限公司）；羥乙基纖維素（hydroxyethyl cellulose，HEC，美國亞仕蘭公司）；山梨醇、甘露醇（法國羅蓋特公司）；乳糖（德國美劑樂集團(tuán)）；微晶纖維素（microcrystalline cellulose，MCC，德國JRS藥用輔料公司）；硬脂酸鎂（安徽山河藥用輔料股份有限公司）；甲醇、乙腈為色譜純，其余試劑為分析純。

1.2 儀器

1260高效液相色譜儀［安捷倫科技（中國）有限公司］；DP-30A單沖壓片機(jī)（北京新龍立科技有限公司）；Labcoating高效包衣機(jī)（深圳市信宜特科技有限公司）；CRS-SJ-D30A激光打孔機(jī)（武漢克瑞斯光電技術(shù)有限公司）；FADT-12-2RC自動溶出儀（上海富科思分析儀器有限公司）。

2 方法

2.1 IVB滲透泵片的制備

稱取處方量的IVB、助懸劑、填充劑和黏合劑，過30目篩分散后混合均勻，加入無水乙醇制軟材，過24目篩制粒。將濕顆粒放入40℃烘箱，干燥2 h后取出，測定水分小于2%。過24目篩干整粒，加入潤滑劑硬脂酸鎂混勻。片芯重200 mg，使用8 mm淺凹沖模單沖壓片，壓片硬度為5~9 kg/cm2。

在35℃水浴磁力攪拌下，將處方量的醋酸纖維素包衣預(yù)混劑加入至丙酮溶液中，攪拌至溶解。包衣過程中片床溫度為20~30℃，包衣增重5%~10%。在包衣片圓心處激光打孔，40℃條件下老化12 h。

2.2 釋放度測定方法

以pH 6.8磷酸鹽緩沖液作為溶出介質(zhì)，介質(zhì)體積900 mL，溫度（37±0.5）℃，取IVB滲透泵片置于沉降籃中，槳法，轉(zhuǎn)速100 r/min，分別于2，4，6，8，12，16，20和24 h取液10 mL，補(bǔ)充同體積等溫介質(zhì)。取樣溶液經(jīng)0.45μm水系濾膜濾過，棄去3 mL，取續(xù)濾液作為供試品溶液。

外標(biāo)法測定累積釋放度。色譜條件：色譜柱Agilent XDBC18（4.6 mm×250 mm，5μm）；流動相pH 6.5磷酸鹽緩沖液（二水合磷酸二氫鈉2.9 g溶解于水1 000 mL中，磷酸調(diào)節(jié)至pH 6.5）-乙腈（60∶40）；檢測波長286 nm；柱溫30℃；流速1.0 mL/min；進(jìn)樣量20μL；采集時間10 min。

2.3 IVB原料藥的理化性質(zhì)

X射線粉末衍射（XRD）分別測定IVB、空白輔料和含藥顆粒的晶型。測定IVB在不同pH和不同濃度氯化鈉溶液中的溶解度，以及在相對濕度（80±5）%條件下的引濕性。

2.4 單因素實驗考察處方和工藝

分別考察以下因素對片劑在pH 6.8磷酸鹽緩沖液中溶出的影響：（1）IVB的粒徑；（2）助懸劑的種類（包括PEO、HEC和HPMC）和用量；（3）促滲劑氯化鈉的用量；（4）填充劑的種類（包括山梨醇、甘露醇、乳糖和MCC）和用量；（5）控釋衣膜中致孔劑聚乙二醇（PEG）的比例、包衣增重和包衣溶劑的比例；（6）釋藥孔的孔徑、位置和個數(shù)；（7）老化溫度和老化時間。

2.5 正交設(shè)計

采用3因素3水平的正交實驗確定最優(yōu)處方：控釋衣膜中PEG的比例為10%、15%和20%；包衣增重為5%、7.5%和10%；片芯中PEO的用量為15%、30%和45%［9］。結(jié)合IVB的藥代動力學(xué)參數(shù)，設(shè)定滲透泵片在4，8，12和16 h的累積釋放度分別為25%~35%、47%~57%、67%~77%和80%以上。綜合單指標(biāo)L計算見公式（1）：

其中：Qt為4，8，12和16 h時分別對應(yīng)的累積釋放度30%，52%，72%和90%，St為實際累積釋放度，L越小表明與目標(biāo)釋藥度越接近；利用極差分析法，極差R越大表明該因素對釋藥曲線影響程度越大。

2.6 體外釋藥行為

分別考察以下體外溶出條件對釋藥曲線的影響：（1）不同pH的溶出介質(zhì)；（2）不同濃度的氯化鈉溶液；（3）不同濃度的乙醇誘導(dǎo)劑量傾瀉；（4）槳的轉(zhuǎn)速。將片劑在pH 6.8磷酸鹽緩沖液中4~16 h的釋放度與零級、一級和Higuchi方程擬合，相關(guān)系數(shù)r越接近1則擬合程度越高。

3 結(jié)果與討論

3.1 處方篩選和工藝考察

3.1.1 IVB原料藥的研究 IVB為多晶型化合物［10-11］，易發(fā)生轉(zhuǎn)晶。XRD圖譜（圖1）顯示含藥顆粒在4.20°、8.45°、11.06°和22.33°等位置均有IVB的特征衍射峰，表明晶型在制粒過程中未發(fā)生改變，該工藝可行。IVB的粒徑分別為200、75和35μm時，片劑的釋藥曲線均相似（圖2-A），表明可溶性藥物的粒徑對釋藥行為無影響。

Figure 1 X-ray powder diffractograms for blank excipients(A),dried granules containingivabradinehydrochloride(IVB)(B),and IVB(C)

3.1.2 助懸劑篩選 片芯中加入的高分子材料遇水溶脹，對藥物釋放起到阻滯作用。分別以60 mg HPMCE50、HECLF和PEON80作為助懸劑時，三者黏度相近，釋藥曲線較為相似（圖2-B）。含PEO的片芯水化完全、釋放速率一定，并且PEO的相對分子質(zhì)量從1×105到7×106均有分布，質(zhì)量穩(wěn)定，可供選擇的黏度范圍廣。低黏度的PEO N10、N80和N750作助懸劑時具有相似的釋藥曲線；隨著相對分子質(zhì)量的增加，黏度增大，對水的阻滯作用增強(qiáng)，釋放速率減慢（圖2-C）。高黏度的PEON12K和PEO 303使片芯過度溶脹，包衣膜形變嚴(yán)重（圖3），存在包衣膜脹裂、藥物體內(nèi)突釋的可能性，不適用于緩控釋制劑。

處方中加入PEO可以明顯改善制粒效果，顆粒的成型性、流動性和可壓性均有增加。隨著PEO的用量從50 mg增加至120 mg時，釋藥曲線逐漸失去線性，前期釋藥速率增加，后期釋放不完全，釋放終點降低至78%（圖2-D）。這是由于釋藥后期滲透壓差降低，黏稠的PEO混懸液無法經(jīng)釋藥小孔擠出。

3.1.3 促滲劑篩選 氯化鈉是滲透泵片中常用的滲透壓活性物質(zhì)，在片芯中加入一定比例的氯化鈉可以提供滲透壓促進(jìn)藥物釋放。隨著氯化鈉用量從20 mg增加到80 mg，顆粒的可壓性降低，釋放速率明顯下降（圖4-A）。IVB在水、0.1、0.5和1.0 mol/L氯化鈉溶液中，溶解度分別為63.0、14.0、3.2和1.4 mg/mL，氯離子的同離子效應(yīng)抑制了IVB的溶解，導(dǎo)致釋放度降低，在處方中不宜加入氯化鈉。

Figure 2 Release profiles of IVB tablets with different particle sizes of IVB(A),suspending agents(B),types of polyoxyethylene(PEO)(C)and amounts of PEO(D)in pH 6.8 phosphatebuffer solutions(PBS)(xˉ±s,n=3)

Figure 3 Tablets consisting of PEON80(A),PEON12K(B)and PEO 303(C)after 24-hour dissolution in pH 6.8 PBS

3.1.4 填充劑篩選 填充劑占據(jù)了片芯總重的56%，對顆粒性質(zhì)影響較大。MCC為填充劑時抑制了水分?jǐn)U散，藥物無法推出（圖4-B）。糖醇類輔料作為填充劑時可在溶解后提供藥物釋放所需的滲透壓，山梨醇是其中促滲效果最強(qiáng)的輔料［12］。引濕性實驗表明IVB在相對濕度（80±5）%條件下吸濕增重為12.0%，以山梨醇作為填充劑時，壓片過程中發(fā)生嚴(yán)重粘沖。最終選擇不具有引濕性的乳糖作為填充劑，并且控制壓片室相對濕度小于50%。乳糖的粒徑分別為60、86和180μm時，粒徑越小越有利于溶解，水分在片芯中加速擴(kuò)散，藥物釋放速率也隨之增加（圖4-C）。通過調(diào)節(jié)乳糖用量，片重從150 mg增加至250 mg，釋藥速率降低（圖4-D），結(jié)合控釋衣包衣增重的可控性，確定片重為200 mg。

3.1.5 控釋衣處方考察 當(dāng)包衣膜中致孔劑PEG的比例從10%增加至20%，半透膜的透濕性增加，水分快速潤濕片芯，加快藥物的溶出。當(dāng)包衣增重從5%增加至10%，釋藥速率降低。通過調(diào)節(jié)致孔劑的比例和包衣增重可以達(dá)到目標(biāo)釋藥釋放度。包衣溶劑中丙酮和水的質(zhì)量比分別為99.5∶0.5、97∶3和95∶5時，釋藥曲線相似（圖5-A）。但隨著水的比例增加，控釋衣膜的透明度降低，可能是由于丙酮快速揮發(fā)后不溶于水的CA析出。

3.1.6 釋藥孔考察 孔徑為0.45 mm時限制了含藥混懸液從釋藥孔推出，釋藥終點略低；孔徑為0.60 mm與0.80 mm的釋藥曲線相似（圖5-B）?？紤]到制劑包薄膜衣后的防潮效果，0.60 mm的孔徑最為合適。對于直徑8 mm的包衣片，當(dāng)打孔位置偏離圓心1 mm和偏離圓心2 mm時，兩者的釋藥曲線與釋藥孔位于圓心的包衣片的相似因子分別為77.2和84.2，表明改變釋藥孔的位置對藥物釋放無影響。因此工業(yè)生產(chǎn)時可設(shè)定較寬的打孔位置合格范圍，有利于提高藥片回收率。釋藥孔個數(shù)從1個增加至2個促進(jìn)水分進(jìn)入片芯，增加含藥混懸液的釋放通道，提高釋藥速率（圖5-C）。

Figure 4 Release profiles of IVBtablets with different amounts of NaCl(A),types of fillers(B),particle sizes of lactose(C)and weight of cores(D)in pH 6.8 PBS(xˉ±s,n=3)

Figure 5 Release profiles of IVBtablets with different concentrations of water in film coating solutions(A),diameters of orifices(B),number of orific?es(C)and aging process(D)in pH 6.8 PBS(xˉ±s,n=3)

3.1.7 老化條件考察 包衣過程中引入了有機(jī)溶劑丙酮，老化工序可以除去丙酮。老化0 h的包衣片平均片重為（210.2±1.6）mg；25℃、40℃和50℃條件下老化12 h后的包衣片平均片重分別為（210.2±1.2）mg、（207.3±0.2）mg和（207.3±1.5）mg，說明包衣片中的丙酮在25℃下并未揮發(fā)。如圖5-D所示，老化溫度從40℃增加至50℃時，釋藥曲線略有減慢；40℃條件下老化12 h和24 h的片劑，與老化0 h的片劑釋藥曲線相似因子分別為74.7和54.1。老化溫度過低將無法除去殘留溶劑，溫度升高或老化時間延長則會降低釋藥速率，這可能是由于控釋衣膜在老化過程中致密性增加，透濕性降低。40℃老化12 h后的包衣片達(dá)到恒重，除丙酮效果較好。

3.2 正交設(shè)計

單因素實驗表明，片芯中PEO的用量、控釋衣膜中PEG的比例和包衣增重對釋藥曲線有顯著影響。比較3個因素的極差R可知，控釋衣膜中PEG的比例對釋放度影響最大（R=76.7），包衣增重次之（R=29.7），片芯中PEO的用量影響最小（R=12.2）。當(dāng)PEG的比例為15%、包衣增重為7.5%以及PEO的用量為30%時，L為最小值10.5，表明與目標(biāo)釋放度最接近。綜合單因素實驗和正交試驗結(jié)果，確定最優(yōu)處方：片芯中IVB 16.25 mg，PEON80 60 mg，HPMCE5 10 mg，乳糖111.75 mg，硬脂酸鎂2 mg；包衣膜中PEG 15%，CA 85%，包衣增重為7.5%。

3.3 體外釋藥行為

IVB在pH 6.8磷酸鹽緩沖液、pH 4.5醋酸鹽緩沖液、pH 1.2鹽酸溶液和水介質(zhì)中溶解度分別為63.7，61.9，39.0和63.0 mg/mL，溶解性好，均能滿足漏槽條件。在4種不同pH的溶出介質(zhì)中，釋藥曲線兩兩之間相似因子最低為72.0，最高為88.9，表明pH對藥物釋放無影響（圖6-A）。

Figure 6 Release profiles of IVB tablets in the media with different pH(A),NaCl concentrations(B),ethanol concentrations(C)and rotating speeds(D)(xˉ±s,n=3)

相較于水介質(zhì)，以0.5和1.0 mol/L的氯化鈉溶液為溶出介質(zhì)時，釋藥速率急劇下降（圖6-B）。如圖7所示，在水介質(zhì)中溶出24 h后的包衣片藥物釋放完全，僅剩透明的包衣膜，而在高濃度的氯化鈉溶液中片芯以含藥混懸液的狀態(tài)滯留于膜內(nèi)，證明了控釋衣膜內(nèi)外滲透壓差是釋藥動力。

Figure 7 Tablets after 24-hour dissolution in the water(A),0.5mol/L NaCl solutions(B)and 1.0 mol/L NaCl solutions(C)

緩控釋制劑在乙醇溶液中短時間內(nèi)釋放大量藥物可能會引起嚴(yán)重的安全性問題。Smith等［13］測定了27種緩控釋制劑在乙醇溶液中的體外釋放，包括10種膠囊和17種片劑，結(jié)果顯示共有9種膠囊和2種片劑在40%乙醇溶液中釋藥速率加快。在本研究中，20%和40%乙醇溶液對滲透泵片的釋藥曲線均無影響（圖6-C），未發(fā)生劑量傾瀉，片劑表現(xiàn)出良好的安全性。因為劑量傾瀉與原料藥或緩釋材料在乙醇中溶解度密切相關(guān)，PEO在醇中不溶，適合作為基質(zhì)材料［14］。

由圖6-D可知，當(dāng)槳的轉(zhuǎn)速從100 r/min降低至50 r/min時釋放度略有降低，因為轉(zhuǎn)速減小使藥物在釋藥孔處聚集或黏于溶出杯底，未能及時在溶出介質(zhì)中溶解。

3.4 釋藥曲線的擬合

由表1可知，4~16 h的釋放度與一級動力學(xué)方程的相關(guān)系數(shù)r最大，表明釋放速率與片芯中殘存藥物量成正比［15］。因為單層滲透泵是以滲透壓活性物質(zhì)溶解后產(chǎn)生的膜內(nèi)外滲透壓差為釋藥動力，隨著乳糖和PEO的水化溶出，膜內(nèi)滲透壓逐漸降低，IVB溶液濃度下降，釋藥動力不足，釋藥速率也隨之降低。

Table 1 Regression equations of drug release profiles

4 結(jié) 論

本研究制備了IVB單層滲透泵控釋片，每日僅需服用1次，提高了慢性心衰患者的順應(yīng)性。建立釋放度測定方法，單因素實驗進(jìn)行處方篩選和工藝考察，PEO型號、老化條件等因素均會影響滲透泵片的溶出。正交試驗結(jié)果表明，對滲透泵片的釋藥曲線影響最大的因素為控釋衣膜中PEG的比例，其次為包衣增重。改變環(huán)境pH對藥物釋放無影響，片劑在乙醇介質(zhì)中未發(fā)生劑量傾瀉，具有良好的安全性。