雙醋瑞因納米混懸劑的處方工藝優(yōu)化

曾麗珠，林家振，朱喆，李曉芳

（廣東藥科大學(xué)藥學(xué)院，廣東 廣州 510006）

雙醋瑞因是骨關(guān)節(jié)炎治療藥物，可抑制引起炎癥反應(yīng)和代謝異常的細(xì)胞因子白細(xì)胞介素（IL-1、IL-6）和腫瘤壞死因子（TNF-α），發(fā)揮抗炎鎮(zhèn)痛作用，抑制軟骨細(xì)胞凋亡，促進軟骨修復(fù)，改善骨關(guān)節(jié)炎及相關(guān)疾病引起的疼痛和關(guān)節(jié)功能障礙等癥狀[1-4]。該藥物水溶性差，體內(nèi)溶出速率慢，目前臨床上應(yīng)用雙醋瑞因膠囊劑生物利用度較低，且起效較慢，服用4～6周才表現(xiàn)明顯效果，提高雙醋瑞因的體內(nèi)溶出速率與生物利用度成為值得研究的課題。

藥物納米混懸劑也稱納米晶藥物，是通過研磨破碎或控制析晶技術(shù)，將微米級藥物粒徑減小至亞微米級甚至是納米級，在穩(wěn)定劑作用下形成的藥物膠態(tài)分散體系[5]。藥物納米化可以有效提高體內(nèi)溶出速率，增強藥物的生物黏附性，促進藥物吸收，為難溶性藥物速效、高效制劑的研發(fā)提供廣闊的前景[6-8]。近年來國外已有多個口服、注射等納米晶藥物產(chǎn)品上市[9]。目前藥物納米混懸劑的制備方法主要包括“top-down”（自上而下）技術(shù)、“bottom-up”（自下而上）技術(shù)以及兩者組合技術(shù)[10-12]。“top-down”技術(shù)主要包括介質(zhì)研磨技術(shù)和高壓均質(zhì)技術(shù)，均適用于實驗室小規(guī)模制備納米混懸液，篩選優(yōu)化的處方工藝易于擴大規(guī)模生產(chǎn)。目前已上市的納米晶藥物產(chǎn)品中多數(shù)是應(yīng)用介質(zhì)研磨技術(shù)生產(chǎn)。研磨時藥物粒子與研磨介質(zhì)及其研磨室內(nèi)壁發(fā)生劇烈碰撞，可粉碎藥物顆粒至納米級別。近年來，關(guān)于納米混懸劑的微型化制備研究逐漸興起，使用少量的藥物、穩(wěn)定劑以及微型儀器設(shè)備進行研究初期的處方工藝篩選，可有效減少原輔料用量，節(jié)約成本[13-15]。本研究應(yīng)用微型化介質(zhì)研磨法制備雙醋瑞因的納米混懸劑，應(yīng)用正交設(shè)計試驗優(yōu)化處方工藝，為進一步進行制劑研究提供依據(jù)。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

DF-101S集熱式恒溫加熱磁拌器（鞏義市予華儀器責(zé)任有限公司）；FA2004B電子天平（上海天美天平儀器有限公司）；DGG-9123A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海森信實驗儀器有限公司）；S3500-Microtrac激光粒度分析儀（美國麥奇克有限公司）；KQ2200DE型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）。

1.2 試藥

雙醋瑞因（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞98%，陜西森弗高科實業(yè)有限公司）；雙醋瑞因?qū)φ掌罚ㄙ|(zhì)量分?jǐn)?shù)＞98%，成都植標(biāo)化純生物技術(shù)有限公司）；羥丙基甲基纖維素（HPMC E5，安徽山河藥用輔料股份有限公司）；十二烷基硫酸鈉（SDS，安徽山河藥用輔料股份有限公司）；氧化鋯珠（直徑0.2 mm，湖南瑞辰陶瓷有限公司）；聚乙烯吡咯烷酮（PVP K30，德國巴斯夫公司）；泊洛沙姆188（poloxamer188，德國巴斯夫公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 雙醋瑞因納米混懸劑的制備

采用微型化介質(zhì)研磨法制備雙醋瑞因納米混懸劑[15-16]。稱取雙醋瑞因50 mg，加入適量穩(wěn)定劑，置于10 mL的西林瓶中，加入純化水5.0 mL，直徑0.2 mm的氧化鋯珠15 g，磁力攪拌子2顆，以設(shè)定的轉(zhuǎn)速研磨一定時間，去除氧化鋯珠及磁力攪拌子，即制得雙醋瑞因納米混懸劑。

2.2 雙醋瑞因納米混懸劑粒度分析

取適量雙醋瑞因納米混懸液，用純化水稀釋至適宜濃度，用激光粒度分析儀測定粒徑和多分散指數(shù)（polydispersity index，PDI）。

2.3 雙醋瑞因納米混懸劑處方工藝單因素考察

2.3.1 穩(wěn)定劑種類考察 選用高分子聚合物HPMC E5、SDS、PVP K30及poloxamer 188分別作為穩(wěn)定劑，固定穩(wěn)定劑質(zhì)量濃度為0.2%，轉(zhuǎn)速1 200 r/min，不間斷研磨3 h，制備雙醋瑞因納米混懸劑。以粒徑及PDI為指標(biāo)，考察不同種類的穩(wěn)定劑對制備納米混懸劑的影響，結(jié)果見圖1?？梢姡訦PMC E5和SDS為穩(wěn)定劑時制得納米混懸劑的粒徑較小，室溫放置24 h后幾種納米混懸體系均出現(xiàn)不同程度的聚沉現(xiàn)象。為進一步降低PDI，增加體系的穩(wěn)定性，將立體穩(wěn)定型穩(wěn)定劑HPMC與靜電穩(wěn)定型穩(wěn)定劑SDS聯(lián)合應(yīng)用，進一步考察納米混懸劑的質(zhì)量。

圖1 單一穩(wěn)定劑對粒徑和PDI的影響Figure 1 Effect of single stabilizer on particle size and PDI

2.3.2 混合穩(wěn)定劑組成考察 按照“2.1”項下方法制備雙醋瑞因納米混懸劑，轉(zhuǎn)速為1 200 r/min，研磨3 h，混合穩(wěn)定劑（HPMC E5與SDS的質(zhì)量比為2∶1）質(zhì)量濃度為0.5%，考察HPMC E5與SDS的質(zhì)量比分別為1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1時對納米混懸劑粒徑和PDI的影響，結(jié)果見圖2?？梢?，HPMC E5與SDS的質(zhì)量比為2∶1時PDI最優(yōu)，室溫放置24 h無明顯聚沉現(xiàn)象，納米混懸劑穩(wěn)定性提高。

圖2 HPMC E5與SDS質(zhì)量比對粒徑和PDI的影響Figure 2 Effect of mass ratio of HPMC E5 to SDS on particle size and PDI

2.3.3 穩(wěn)定劑用量考察 按照“2.1”項下方法制備雙醋瑞因納米混懸劑，轉(zhuǎn)速1 200 r/min，研磨時間3 h，混合穩(wěn)定劑（HPMC E5與SDS的質(zhì)量比為2∶1）質(zhì)量濃度分別為0.1%、0.3%、0.5%、1.0%，考察穩(wěn)定劑用量對納米混懸劑粒徑和PDI的影響，結(jié)果見圖3?？梢?，隨著穩(wěn)定劑用量的增加，納米混懸劑的PDI呈下降趨勢，混合穩(wěn)定劑質(zhì)量濃度為0.3%，納米混懸劑粒徑和PDI較小；當(dāng)穩(wěn)定劑質(zhì)量濃度為1.0%時，粒徑及PDI均有增加。

圖3 穩(wěn)定劑用量對粒徑和PDI的影響Figure 3 Effect of stabilizer concentration on particle size and PDI

2.3.4 研磨時間考察 按照“2.1”項下方法制備雙醋瑞因納米混懸劑，稱取雙醋瑞因50 mg，混合穩(wěn)定劑的質(zhì)量濃度為0.5%，轉(zhuǎn)速為1 200 r/min，分別控制研磨時間為1、1.5、2、2.5、3.0、3.5、4 h，考察研磨時間對納米混懸劑粒徑和PDI的影響，結(jié)果見圖4?？梢姡S著研磨的時間延長，納米混懸劑粒徑和PDI均明顯降低；研磨時間超過3 h，納米混懸劑粒徑和PDI呈上升趨勢；較適宜的研磨時間為2～3 h。

圖4 研磨時間對粒徑和PDI的影響Figure 4 Effect of milling time on particle size and PDI

2.3.5 研磨速度考察 按照“2.1”項下方法制備雙醋瑞因納米混懸劑，研磨時間3 h，混合穩(wěn)定劑質(zhì)量濃度0.5%，設(shè)置磁力攪拌器轉(zhuǎn)速分別為700、1 200、1 700 r/min，考察研磨速度對納米混懸劑粒徑和PDI的影響，結(jié)果見圖5?？梢姡诳疾旆秶鷥?nèi)，隨著轉(zhuǎn)速增加，納米藥物粒徑和PDI均明顯降低，轉(zhuǎn)速為1 700 r/min時稍有增大，表明研磨速度也是影響微型介質(zhì)研磨法制備納米混懸劑的主要因素。

圖5 研磨轉(zhuǎn)速對粒徑和PDI的影響Figure 5 Effect of milling speed on particle size and PDI

2.4 正交設(shè)計試驗優(yōu)化處方工藝

在單因素考察的基礎(chǔ)上，應(yīng)用正交試驗設(shè)計進一步優(yōu)化處方工藝。將主要影響因素研磨時間設(shè)為A，轉(zhuǎn)速設(shè)為B，混合穩(wěn)定劑濃度（HPMCE5與SDS質(zhì)量比為2∶1）設(shè)為C，采用L9（34）正交表進行正交試驗設(shè)計。以粒徑和多分散指數(shù)PDI為評價指標(biāo)，采用綜合加權(quán)評分法對實驗結(jié)果進行評判。粒徑（D）和多分散指數(shù)PDI（P）權(quán)重系數(shù)均為0.5，數(shù)值最大項評為0分，數(shù)值最小項評為50分，綜合評分S=50×（Dmax-D）/（Dmax-Dmin）+50×（Pmax-P）/（Pmax-Pmin）。評分越高表示粒徑越小，粒度分布越窄，粒子大小均勻。

正交試驗設(shè)計因素水平見表1，試驗結(jié)果表2、表3。方差分析結(jié)果表明，研磨時間與轉(zhuǎn)速對納米混懸劑粒徑與粒度分布的影響有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），穩(wěn)定劑因素的影響無統(tǒng)計學(xué)意義。最佳處方工藝組成為A2B3C2，即研磨時間為2 h，轉(zhuǎn)速為1 700 r/min，混合穩(wěn)定劑濃度為0.5%。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

表2 L9（34）正交試驗結(jié)果Table 2 Results of orthogonal test

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance

2.5 雙醋瑞因納米混懸劑制備工藝的驗證

按照正交設(shè)計優(yōu)化篩選得出的最優(yōu)處方工藝，制備3批雙醋瑞因納米混懸劑，以粒徑、PDI為指標(biāo)驗證制備工藝。測得3批納米混懸劑粒徑為（214.1±4.0）nm，RSD為1.8%；PDI為（0.163±0.006），RSD為3.4%；Zeta電位為（-19.18±3.24）mV。制得雙醋瑞因納米混懸劑粒徑較小，粒度分布窄，納米混懸劑于室溫下放置1周穩(wěn)定性較好，未觀察到粒子聚沉現(xiàn)象。表明優(yōu)化的雙醋瑞因納米混懸劑制備工藝穩(wěn)定可行，重現(xiàn)性良好。

3 討論

納米混懸劑是高度分散的多相體系，擁有巨大的表面積和表面自由能，易發(fā)生聚結(jié)、晶體長大、沉降等不穩(wěn)定現(xiàn)象。粒徑與粒度分布（PDI）是評價納米分散體系物理穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。粒徑分布窄的納米分散體系，微粒間飽和溶解度差減小，從而抑制奧斯瓦爾德熟化發(fā)生，體系穩(wěn)定性好。本研究應(yīng)用正交試驗設(shè)計優(yōu)化雙醋瑞因納米混懸劑處方工藝，綜合考量粒徑和PDI對納米分散體系物理穩(wěn)定性的影響，采用兩者綜合加權(quán)評分法評判結(jié)果。

穩(wěn)定劑在納米混懸劑制備中起重要作用，適宜的穩(wěn)定劑能吸附到粒子表面，產(chǎn)生空間立體穩(wěn)定或靜電穩(wěn)定作用，有效阻止粒子的聚集，保持納米分散體系的物理穩(wěn)定性。不同藥物結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)、表面能，穩(wěn)定劑的性質(zhì)，穩(wěn)定劑與藥物之間的作用等對納米混懸體系的形成與穩(wěn)定產(chǎn)生影響，需通過試驗篩選合適的穩(wěn)定劑[17-19]?？臻g穩(wěn)定劑和靜電穩(wěn)定劑聯(lián)合應(yīng)用，可產(chǎn)生協(xié)同作用，提供足夠大的粒子間排斥力，納米混懸劑的Zeta電位絕對值約20 mV就能維持體系穩(wěn)定[20]。雙醋瑞因具有較強的疏水性，本文結(jié)果顯示陰離子表面活性劑SDS以及親水性高分子HPMC E5對雙醋瑞因有較好的親和性與穩(wěn)定作用，制備的納米混懸劑粒徑較小。兩者聯(lián)用，當(dāng)混合穩(wěn)定劑質(zhì)量濃度為0.5%、HPMC E5與SDS質(zhì)量比為2∶1時，制備的雙醋瑞因納米混懸劑粒徑分布較窄，PDI值減小，Zeta電位適宜，室溫下不易發(fā)生聚沉，體系穩(wěn)定性提高。

本文結(jié)果顯示，研磨時間、轉(zhuǎn)速是影響微型介質(zhì)研磨法制備納米混懸劑的主要工藝因素。研磨時間延長、轉(zhuǎn)速增加，有利于將藥物粒子破碎成納米級別微粒，穩(wěn)定劑有足夠時間吸附到藥物表面發(fā)揮作用。研磨時間過長、轉(zhuǎn)速過快，將導(dǎo)致藥物粒子之間碰撞加劇，粒子聚集可能性增加，粒徑及PDI增大。研磨過程中，氧化鋯珠之間發(fā)生劇烈碰撞以及和西林瓶內(nèi)壁不斷的摩擦，產(chǎn)生大量的熱量，體系溫度升高，影響藥物穩(wěn)定性。試驗中需冷水浴控制溫度，同時控制高速攪拌過程中西林瓶的穩(wěn)定性。

本試驗選用微型介質(zhì)研磨法制備雙醋瑞因納米混懸劑，原輔料消耗少、成本低，方法簡便，實驗設(shè)備易得，研磨效率較高，便于進行納米混懸劑的處方工藝篩選。應(yīng)用正交試驗設(shè)計優(yōu)化處方工藝參數(shù)，制得雙醋瑞因納米混懸劑粒徑較小、粒度分布窄，工藝穩(wěn)定、重現(xiàn)性較好，可用于口服、注射、經(jīng)皮、黏膜給藥等多種給藥途徑的制劑研究。