復(fù)方黃芪膠囊處方優(yōu)化及質(zhì)量評價

莫諾蘭， 趙 穎， 郭子右， 劉玉娟， 李 鑫， 梅 凱， 李婷婷， 吳 清

(北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，北京 102488)

隨著人們生活水平的改善，高脂血癥發(fā)病率逐年提高[1]，它是一種全身脂代謝異常疾病[2]，患者?；加蟹逝諿3]和多種相關(guān)并發(fā)癥[4]，臨床上大多使用他汀類藥物[5]進行治療，但長期服用會有肌肉毒性和肝臟毒性[6]。因此，研發(fā)出安全有效的降血脂藥物具有重要臨床意義。

復(fù)方黃芪方是臨床輔助治療高脂血癥的經(jīng)驗方，由黃芪、酒大黃等中藥組成，本方臨床用法為水煎煮口服，存在穩(wěn)定性差、服用不便、難以質(zhì)量控制等問題，故擬將其開發(fā)成膠囊劑。課題組前期已確定復(fù)方黃芪方提取純化工藝[7]，而本實驗將采用D-optimal試驗設(shè)計解決輔料配比問題，得到最優(yōu)處方，該方法以盡可能少的實驗次數(shù)獲得盡可能全面的處方配比[8]，具有簡便、高效、準確等優(yōu)點，在處方優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)用較廣泛[9]，最后對成品顆粒和膠囊進行質(zhì)量評價，以期為復(fù)方黃芪膠囊后續(xù)研發(fā)生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料

Thermo Ultimate 3000型高效液相色譜儀、Ultimate型可變波長檢測器(美國賽默飛世爾科技公司)；Waters e2695型高效液相色譜儀、Waters 2424型蒸發(fā)光散射檢測器(美國Waters公司)；ZF-1型三用紫外分析儀(上海寶山顧村光電儀器廠)。

浸膏粉(自制)。酒大黃(批號20180508，北京本草方源藥業(yè)有限公司，生品經(jīng)北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院劉春生教授鑒定為蓼科植物唐古特大黃RheumtanguticumMaxim.ex Balf.的干燥根和根莖，炮制品符合2015年版《中國藥典》標準)。氯化鈉(批號20170305)、乳糖(批號20180112)、淀粉(批號20170725)、氯化鉀(批號20151015)、氯化鎂(批號20151128)、硝酸鉀(批號20160524)、碳酸鉀(批號20151022)、溴化鈉(批號20160113)(北京化工廠)；糊精(批號20170702)、二氧化硅(批號170710)(安徽山河藥用輔料股份有限公司)；微晶纖維素(批號20180402，湖州菱湖新望化學(xué)有限公司)；空心膠囊(批號1809，上海紅星膠丸有限公司)。95%藥用乙醇(北京高華偉業(yè)食品添加劑有限公司)；其他試劑均為分析純；水為去離子水。

2 方法與結(jié)果

2.1 復(fù)方黃芪膠囊制備 酒大黃單獨粉碎成細粉，黃芪等其余藥材加12倍量水煎煮3次，每次1 h，濾過，合并濾液，減壓濃縮至0.1 g/mL(生藥量)，常溫下加入3 g/L殼聚糖，400 r/min攪拌10 min，靜置24 h，4 000 r/min離心20 min，取上清液，減壓干燥(60～80 ℃)。干浸膏粉碎過80目篩，與處方量酒大黃粉和適宜輔料混合均勻，以95%乙醇為潤濕劑制軟材，過18號篩制粒，60 ℃下干燥1.5 h，整粒，裝0號膠囊，即得。

2.2 輔料用量確定 根據(jù)臨床處方每日用藥量、出膏率、酒大黃出粉率、填充0號膠囊所需用量，得出可填充輔料用量約為整體處方粉末的20%。

2.3 處方優(yōu)化

2.3.1 輔料種類篩選 選擇乳糖、糊精、可溶性淀粉、微晶纖維素、二氧化硅作為輔料，考察它們分別與復(fù)方黃芪方粉末混合后的吸濕性和流動性，配伍處方見表1。

表1 配伍處方

2.3.1.1 吸濕性能研究 將底部盛有飽和氯化鈉溶液的干燥器放入25 ℃恒溫箱中平衡48 h，使干燥器內(nèi)相對濕度為75%，取表1中配伍處方粉末各約2 g，精密稱定，置于干燥至恒重的扁形稱量瓶底部，厚度約為2 mm，將扁形稱量瓶(蓋打開)放入底部盛有飽和氯化鈉溶液的干燥器中，于2、4、8、12、24、48、60、72、96、120 h稱定質(zhì)量，計算吸濕率，公式為吸濕率=[(吸濕后粉末質(zhì)量-吸濕前粉末質(zhì)量)/吸濕前粉末質(zhì)量]×100%。以吸濕率為縱坐標，吸濕時間為橫坐標繪圖，見圖1。

圖1 配比處方粉末吸濕率

由此可知，吸濕率依次為空白混合粉>糊精>乳糖>二氧化硅>可溶性淀粉>微晶纖維素；吸濕120 h后空白處方幾乎完全液化，表明需加入一定量稀釋劑來改善其吸濕性，從而保證終產(chǎn)品外觀完整性及質(zhì)量穩(wěn)定性，其中二氧化硅、可溶性淀粉、微晶纖維素效果較好。

2.3.1.2 流動性能研究 采用固定漏斗法測定表1中配伍處方粉末休止角[10]。將3只漏斗串聯(lián)，最低漏斗的下口距水平放置坐標紙1.5 cm(H)處，將粉末沿漏斗壁倒入最上層漏斗中，直到最下面漏斗形成的藥粉圓錐體尖端接觸到漏斗下口為止，由坐標紙測出圓錐體底部半徑(R)，計算休止角α，公式為α=arctan(H/R)。結(jié)果，休止角依次為空白混合粉(51.08°)>乳糖(50.22°)>糊精(49.62°)=可溶性淀粉(49.62°)>微晶纖維素(49.32°)>二氧化硅(47.09°)，表明輔料能改善空白處方流動性，以二氧化硅改善效果最好；但其休止角均>40°，流動性較差，表明單一輔料不能滿足生產(chǎn)要求，故后續(xù)采用D-optimal試驗設(shè)計篩選混合輔料。

2.4 D-optimal試驗設(shè)計 綜合前期單因素試驗結(jié)果，選擇可溶性淀粉(A)、微晶纖維素(B)、二氧化硅(C)用量作為影響因素，吸濕率、休止角作為評價指標。前期預(yù)實驗顯示，在輔料總量為1的情況下，混合輔料優(yōu)選范圍為可溶性淀粉用量40%～60%，微晶纖維素用量40%～60%，二氧化硅用量0～20%。采用Design-Expert 11.0軟件進行D-optimal試驗設(shè)計，根據(jù)擬合模型回歸系數(shù)方差最小化、回歸模型預(yù)測精度最高的原則組成16個模擬處方，結(jié)果見表2。

表2 試驗設(shè)計與結(jié)果

采用Design-Expert 11.0軟件進行方差分析，結(jié)果見表3。由此可知，可溶性淀粉、微晶纖維素、二氧化硅以不同比例混合時，對吸濕率、休止角均有顯著影響(P<0.05)。采用最小-最大標準化法[正向指標(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，負向指標(Xmax-Xi)/(Xmax-Xmin)]進行數(shù)據(jù)標準化處理，以解決數(shù)據(jù)趨同化和量綱問題，然后進行權(quán)重分析。由于處方吸濕性強會使膠囊吸潮性強[11]，對最終產(chǎn)品影響更大，故以其為主要指標，權(quán)重系數(shù)為0.6；休止角會影響膠囊裝量差異和大生產(chǎn)工藝，作為次要指標，權(quán)重系數(shù)為0.4。對各指標測定結(jié)果進行模型擬合與回歸分析，以失擬閾值、復(fù)相關(guān)系數(shù)、調(diào)整復(fù)相關(guān)系數(shù)、預(yù)測復(fù)相關(guān)系數(shù)為綜合指標，判斷并選取最佳回歸模型，結(jié)果見表2，方差分析見表3，擬合方程分析見表4。

表4 擬合方程分析

由表4可知，對于吸濕率，軟件建議線性模型或特殊四次模型，其中后者擬合度更高，更能體現(xiàn)吸濕率的變化趨勢；對于休止角，軟件建議二次模型；對于綜合評分，軟件建議特殊四次模型；各指標模型失擬閾值均>0.05，為非小概率事件，所得方程與實際擬合中非正常誤差所占比例小，可信度高；所有模型復(fù)相關(guān)系數(shù)在0.6～1.0之間，表明方程擬合度較高。

各評價指標擬合方程分別為吸濕率Y=5.60A+5.09B+7.06C+1.13AB-0.15AC-0.72BC-177.89A2BC+86.21AB2C+59.19ABC2(P=0.003 3)、休止角Y=45.76A+47.18B+45.54C+1.79AB-10.32AC-11.76BC(P=0.038 7)、綜合評分Y=59.23A+67.35B+20.85C-46.13AB+71.97AC+98.75BC+9 229.06A2BC-4 350.23AB2C-3 448.84ABC2(P=0.030 9)，可知P均<0.05，表明模型合理可信。

各輔料對吸濕率、流動性、綜合評分的影響分別見圖2～4，各評價指標的中間基準值均為A=0.467，B=0.467，C=0.067；三線交匯點為評價指標的中間基準值，表示各因素對其影響程度相同，對應(yīng)橫坐標的0點處；橫坐標0點向左均為負值，代表中間基準點減去坐標數(shù)的各因素值，而向右均為正值，代表中間基準點加上坐標數(shù)的各因素值；縱坐標為指標值，單位同各指標單位。

注：A、B、C分別為可溶性淀粉、微晶纖維素、二氧化硅用量。

由圖2可知，各輔料對吸濕率均有明顯影響，而且不呈線性關(guān)系，在基準量之下時，B對吸濕率有消極影響，而A、C有積極影響，并且C比A曲線更陡，表明其抗吸濕性更好；在基準量之上時，A對吸濕率有消極影響，必須在一個恰當?shù)闹挡拍苡行Ы档臀鼭衤剩珺有積極影響，而C呈現(xiàn)緩慢的拋物線，有消極影響，并且劑量增加時吸濕變強。由圖3可知，各輔料對流動性均有顯著影響，A、B與休止角呈正相關(guān)，而且用量越大，流動性越差，以后者更明顯；在基準量之下時，C與休止角呈負相關(guān)，并且用量越大，流動性越好，而在基準量之上時與其呈負相關(guān)，并且用量越大，流動性越差。由圖4可知，各輔料對綜合評分均有顯著影響，在基準量之下時，B、C均會使綜合評分降低，而A則可其升高；在基準量之上時，B會使綜合評分升高，A恰好相反，C則呈現(xiàn)整體負相關(guān)趨勢，但用量增加到一定值后該趨勢變緩。

注：A、B、C分別為可溶性淀粉、微晶纖維素、二氧化硅用量。

注：A、B、C分別為可溶性淀粉、微晶纖維素、二氧化硅用量。

圖5顯示，對于取值越大越好的綜合評分來說，各輔料用量都不是越大越好，而是在一定范圍內(nèi)以一定比例組合才能達到最優(yōu)；從效應(yīng)面來看，各輔料之間具有顯著的交互作用，對吸濕性、休止角的影響具有加強或減弱效果。

注：A、B、C分別為可溶性淀粉、微晶纖維素、二氧化硅用量。

設(shè)定綜合評分的理想響應(yīng)值為最大值，得到最優(yōu)處方為可溶性淀粉、微晶纖維素、二氧化硅配比0.481 3∶0.418 7∶0.100 0，綜合評分為89.10分。再制備3批膠囊進行驗證試驗，結(jié)果見表5。由此可知，各評價指標實測值與預(yù)測值接近，表明模型可靠，可用于預(yù)測，但休止角仍大于40°，流動性改善程度不理想，故后續(xù)以95%乙醇為潤濕劑，通過濕法制粒裝膠囊，以期使流動性滿足生產(chǎn)要求。

表5 驗證試驗結(jié)果(n=3)

2.5 膠囊內(nèi)容物性能評價

2.5.1 堆密度 取顆粒5.0 g(W)，置于25 mL量筒中，記錄體積，使其從固定的高度落下，重復(fù)振動50次后記錄體積(Vc)，平行3次，計算堆密度，公式為堆密度=W/Vc。結(jié)果，顆粒堆密度為0.46 g/mL，比較穩(wěn)定，符合膠囊日服用量10粒的裝量要求。

2.5.2 臨界相對濕度 配制6種相對濕度的過飽和鹽溶液，置于干燥器中，室溫下密閉飽和24 h，使干燥器內(nèi)部達到相應(yīng)濕度(飽和溶液分別為MgCl2、K2CO3、NaBr、NaCl、KCl、KNO3，相對濕度分別為33.00%、42.76%、57.70%、75.28%、84.26%、92.48%、100.00%)。取約2 g顆粒，精密稱定，裝入已干燥至恒重扁形稱量瓶中，精密稱定質(zhì)量，開蓋放于不同相對濕度干燥器中，放于25 ℃恒溫環(huán)境下，7 d后打開干燥器，精密稱定質(zhì)量，計算吸濕率，再以相對濕度為橫坐標，吸濕率為縱坐標繪制吸濕曲線，結(jié)果見圖6。由此可知，顆粒臨界相對濕度約為75%，故在生產(chǎn)、包裝、貯存等環(huán)節(jié)中環(huán)境濕度應(yīng)控制在75%以下，以確保最終產(chǎn)品穩(wěn)定，防止吸濕變質(zhì)。

圖6 膠囊吸濕曲線

2.6 膠囊質(zhì)量評價 按照2020年版《中國藥典》四部通則0832、0103、0921進行測定。結(jié)果，膠囊含水量為5.1%，平均裝量為0.37 g，裝量差異為-2.5%～3.0%，在17 min內(nèi)全部崩解，表明均符合相關(guān)規(guī)定。

3 討論

復(fù)方黃芪方中除了酒大黃以細粉入藥外，其余藥味均水提干燥為浸膏粉，故極易吸濕，導(dǎo)致膠囊變色、變軟甚至霉變，影響其質(zhì)量[12]和臨床療效[13]。前期發(fā)現(xiàn)，酒大黃原粉能在一定程度上改善浸膏粉吸濕性，可代替一部分輔料，從而降低成本，節(jié)約原料。考慮到復(fù)方黃芪方臨床服用量較大，同時酒大黃用量固定，可能無法完全替代輔料作用，故在保證每日服用量的基礎(chǔ)上降低服用次數(shù)，綜合考慮出膏率和出粉率，選擇0號膠囊裝載藥味。同時，根據(jù)每日服用量和膠囊裝量，確定藥輔比為4∶1。

研究表明，單一輔料無法完全滿足藥劑工藝生產(chǎn)要求，故混合輔料應(yīng)運而生[14]。為了獲得符合生產(chǎn)要求、具有良好吸濕性和流動性的膠囊內(nèi)容物，本實驗采用D-optimal試驗設(shè)計篩選混合輔料比例，并對處方進行優(yōu)化，它是一種特殊類型的響應(yīng)面設(shè)計試驗，常應(yīng)用于藥理學(xué)、藥劑學(xué)、食品科技等領(lǐng)域[15]，特別適合將范圍不同的物質(zhì)混合在一起，可在具有數(shù)學(xué)可能性區(qū)域中形成新的實驗區(qū)域，優(yōu)化方案可減少需要評估的點數(shù)，能在減少運行次數(shù)的同時可靠地估計實驗區(qū)域中每個點的比例，與其他設(shè)計相比更節(jié)省原料和時間[16]。

綜上所述，本實驗得到了既能抗吸濕，又有良好流動性的混合輔料，所用的D-optimal試驗設(shè)計結(jié)果可靠，預(yù)測精度高，可為復(fù)方黃芪膠囊制備過程中成型輔料的篩選提供參考。