響應(yīng)面法優(yōu)化硫酸亞鐵片干燥工藝研究*

鐘彩娜，唐 新，韋泓宇，莫 迎，趙美榮,黃佳偉，阮碧芳，

(1.廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué) 藥學(xué)系，廣西 南寧 530003 ;2.廣西南寧科冠醫(yī)藥科技開(kāi)發(fā)有限公司研發(fā)部,廣西 南寧 530003 )

0 引言

硫酸亞鐵片收載于中國(guó)藥典2020年版二部[1]，適用于各種原因(如慢性失血、營(yíng)養(yǎng)不良、妊娠、兒童發(fā)育期等)引起的缺鐵性貧血。國(guó)內(nèi)有多個(gè)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)該品種，根據(jù)《藥品注冊(cè)管理辦法》(國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局令第27號(hào))、國(guó)家藥品監(jiān)督管理局2020年6月29日發(fā)布《關(guān)于發(fā)布化學(xué)藥品注冊(cè)分類(lèi)及申報(bào)資料要求的通告(2020 年 第 44 號(hào))》[2,3]規(guī)定，境內(nèi)申請(qǐng)人仿制已在境內(nèi)上市原研藥品的藥品。該類(lèi)藥品應(yīng)與參比制劑的質(zhì)量和療效一致。根據(jù)國(guó)家藥品監(jiān)督管理局2017 年07 月21日《關(guān)于發(fā)布仿制藥參比制劑目錄(第八批)的通告》(2017年第116號(hào))[4]，硫酸亞鐵片的參比制劑為英國(guó)的Actavis UK Ltd.。固體制劑處方及工藝對(duì)仿制藥溶出曲線影響尤為明顯，如處方及工藝盡可能與已做的研究一致，則溶出曲線相似度明顯提高(f2>50)[5]，生物等效性(BE)試驗(yàn)成功的概率也會(huì)比較高。本研究對(duì)硫酸亞鐵片工藝中的干燥工藝進(jìn)行篩選，在單因素的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面BBD法進(jìn)行優(yōu)化，以水介質(zhì)中的溶出曲線相似因子f2值為考察指標(biāo)，確定最佳干燥工藝，為硫酸亞鐵片工藝研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

干燥硫酸亞鐵(廣西南寧科冠醫(yī)公司自制);無(wú)水葡萄糖(批號(hào)：201808192，西王藥業(yè)有限公司);玉米淀粉(批號(hào)：20200104，濰坊盛泰藥業(yè)有限公司);乳糖顆粒(批號(hào)：K200201，江蘇道寧藥業(yè)有限公司);微晶纖維素(批號(hào)：190710，安徽山河藥用輔料股份有限公司);預(yù)膠化淀粉(批號(hào)：190818，安徽山河藥用輔料股份有限公司);硬脂酸(批號(hào)：101820190403，湖南爾康制藥股份有限公司)，硬脂酸鎂(批號(hào)：200202，安徽山河藥用輔料股份有限公司);鹽酸、硫代硫酸鈉、淀粉指示液、碘化鉀、硫酸、鄰二氮菲指示液、硫酸鈰，分析純。

1.2 儀器設(shè)備

電子稱(chēng)YHC-L01(五鑫衡器有限公司)，電子天平FA22048(上海越平科學(xué)儀器有限公司)，旋轉(zhuǎn)制粒機(jī)制粒機(jī)ZLXZ-80(上海天九機(jī)械制造廠)，沸騰干燥機(jī)FG-12(上海天九機(jī)械制造廠)；原子吸收分光光度計(jì)AA-6880(島津儀器(蘇州)有限公司)，溶出度儀RT612(深圳市銳拓儀器設(shè)備有限公司)；水分測(cè)定儀ZS-005；恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9145A。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 硫酸亞鐵的制備工藝

稱(chēng)取一水硫酸亞鐵、乳糖、微晶纖維素、預(yù)膠化淀粉、玉米淀粉、硬脂酸混勻備用；另取玉米淀粉加適量水制成漿液，作為粘合劑使用。將粘合劑倒入以上混合粉中，混合并過(guò)16目篩網(wǎng)制粒。濕顆粒干燥，過(guò)14目篩整粒，并加硬脂酸鎂混勻，壓片，即得。

1.3.2 溶出曲線相似因子f2的測(cè)定

(1)檢測(cè)條件。檢測(cè)波長(zhǎng)248.3nm，鐵空心陰極燈工作電流 12mA，狹縫為0.2nm，采用乙炔與空氣火焰流量比為2.2∶15，照中國(guó)藥典2020年版四部原子吸收分光光度法(通則0406一法)測(cè)定吸光度。

(2)溶出介質(zhì)制備[5,7]。pH1.0為鹽酸溶液：取9.00mL的鹽酸加水稀釋至1000mL，搖勻，即得[5]。

pH4.0檸檬酸緩沖液：稱(chēng)取一水合檸檬酸2.1g，加水溶解至1000mL，用氫氧化鈉試液(稱(chēng)取氫氧化鈉4.3g，溶于100mL水，即得)調(diào)至pH4.0。

pH6.8檸檬酸緩沖液：稱(chēng)取一水合檸檬酸2.1g，加水溶解至1000mL，用氫氧化鈉試液(稱(chēng)取氫氧化鈉4.3g，溶于100mL水，即得)調(diào)至pH6.8。

水：脫氣處理的純化水。

2 結(jié)果與分析

2.1 各因素對(duì)干燥工藝的影響

2.1.1 制漿加水量對(duì)硫酸亞鐵片溶出度影響

表1 不同制漿用水量對(duì)f2值的影響

取玉米淀粉和無(wú)水葡萄糖加水15～18mL制成漿液，作為粘合劑使用?？疾熘茲{加水量對(duì)硫酸亞鐵片溶出度影響。結(jié)果4批樣品在4種介質(zhì)pH1.0、pH4.0、pH6.8、水的溶出曲線相似因子f2值見(jiàn)表1。

結(jié)果表明，在pH1.0、pH4.0、pH6.8介質(zhì)中，樣品的溶出曲線f2值均在50以上，與參比的相似度較差。比較在同一介質(zhì)下的不同批次的f2值，可以看出它們的變化不是很大，說(shuō)明在現(xiàn)有工藝下，制漿用水在15～18mL范圍內(nèi)對(duì)溶出曲線的影響不大，但用水量17mL時(shí)f2值基本高于其他用水量，因此,選用制漿用水量為17mL。

2.1.2 干燥方法對(duì)硫酸亞鐵片的質(zhì)量和溶出度影響

表2 不同干燥方法對(duì)硫酸亞鐵片質(zhì)量的影響

采用常壓干燥、減壓干燥、沸騰干燥3種干燥方法，以樣品的顆粒水分、三價(jià)鐵含量和溶出曲線為指標(biāo)。結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可知，干顆粒中三價(jià)鐵含量在常壓干燥和減壓干燥的批次中三價(jià)鐵含量相近且最低，沸騰干燥的批次中三價(jià)鐵含量是常壓干燥和減壓干燥的接近3倍。從溶出度曲線上看，3種干燥方法的樣品在4種介質(zhì)pH1.0、pH4.0、pH6.8、水中，溶出曲線相似因子f2值，均達(dá)到50以上，說(shuō)明4種介質(zhì)中與參比制劑相似，說(shuō)明3種干燥方法在溶出曲線方面無(wú)明顯區(qū)別。從干顆粒水分上看，常壓干燥的水分略高于其他2種干燥方法，但是常壓干燥方法簡(jiǎn)便。綜合考慮，常壓干燥方法可行。

2.1.3 干燥溫度對(duì)硫酸亞鐵片的質(zhì)量和溶出度影響

表3 不同干燥溫度對(duì)硫酸亞鐵片質(zhì)量的影響

選擇55℃、60℃、65℃、70℃、80℃常壓干燥，以樣品的顆粒水分、外觀性狀、三價(jià)鐵含量和溶出曲線為指標(biāo)。結(jié)果說(shuō)明(見(jiàn)表3)，溫度越低顆粒的三價(jià)鐵含量越低，不同溫度對(duì)溶出曲線影響不大，綜合顆粒水分、外觀性狀、三價(jià)鐵含量、溶出度曲線等因素，65℃為最佳干燥溫度。

2.1.4干燥時(shí)間對(duì)硫酸亞鐵片的三價(jià)鐵含量和溶出度影響

表4 不同干燥時(shí)間對(duì)硫酸亞鐵片質(zhì)量的影響

干燥溫度為65℃，分別選擇在2h、3h、4h、5h干燥，以干顆粒水分、外觀性狀、三價(jià)鐵含量、溶出曲線為指標(biāo)。結(jié)果表明(見(jiàn)表4)，65℃時(shí)樣品的三價(jià)鐵含量均差別不大，說(shuō)明在此溫度下較為穩(wěn)定，不易氧化；從溶出曲線看，除水介質(zhì)外，不同溫度的溶出曲線差別不大；從外觀性狀和干顆粒水分上看，烘干時(shí)間2h水分較高，烘干溫度為3h時(shí)干顆粒水分和外觀性狀均較理想。選擇烘干時(shí)間為3h最佳。

圖1 不同因素對(duì)f2的影響

表5 響應(yīng)面因素水平表

2.2 響應(yīng)面工藝優(yōu)化

在單因素的基礎(chǔ)上，采用常壓干燥方法，確定了影響硫酸亞鐵片干顆粒及素片質(zhì)量的主要影響因素為制漿用水量(A)、干燥溫度(B)、干燥時(shí)間(C)，以水介質(zhì)中f2值(Y)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用3因素3水平響應(yīng)面BBD法[8-10]優(yōu)化干燥工藝，因素水平見(jiàn)表 5，結(jié)果見(jiàn)表 6。

表6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

用 Design-Expert8.0.5軟件對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到二次多元回歸方程為：

Y=54.60+0.16A-0.41B-0.47C+1.07AB-2.15AC+0.40BC-1.79A2-3.29B2-3.11C2

方差分析見(jiàn)表7。

表7 回歸模型方差分析結(jié)果

由此可知，模型P<0.01，表明模型極顯著；失擬項(xiàng)P>0.05，表明模型擬合程度良好；變異系數(shù)為2.38%，表明模型精確度良好；因素AC、B2、C2具有顯著影響(P<0.01)；各因素影響程度依次為干燥時(shí)間(C)>干燥溫度(B)>制漿用水量(A)。

響應(yīng)面分析見(jiàn) 圖2～圖4。由此可知，干燥時(shí)間與制漿水量(AC)交互作用最強(qiáng)，曲線陡峭，等高線呈橢圓形，對(duì)干燥工藝有顯著影響；干燥溫度與制漿水量(AB)交互作用次之，曲線較陡峭，等高線呈橢圓形，對(duì)干燥取工藝有一定影響；干燥溫度與干燥時(shí)間(BC)曲線平緩，等高線呈近圓形，對(duì)干燥工藝無(wú)明顯影響。以上結(jié)論與表7方差分析一致。

2.3 工藝條件的確定及驗(yàn)證

通過(guò)Design-Expert 軟件，得到最優(yōu)干燥工藝為制漿水量17.81，干燥溫度為67.87，干燥時(shí)間3.3h，水介質(zhì)中的f2值為51.84。考慮到實(shí)際生產(chǎn)的可操作性，將干燥工藝參數(shù)調(diào)整為制漿水量17mL，干燥溫度為65℃，干燥時(shí)間為3h。按此工藝進(jìn)行3批驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)得水介質(zhì)的f2值平均值為51.76，與預(yù)測(cè)值 51.84接近，表明該工藝穩(wěn)定可行。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

硫酸亞鐵片干燥的最佳工藝為制漿水量17mL，干燥溫度為65℃，常壓干燥，干燥時(shí)間為3h，按照此干燥工藝，制備的硫酸亞鐵片f2值大于50，與參比制劑溶出度相似。

3.2 討論

3.2.1 關(guān)于選擇水介質(zhì)的f2值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的討論

在單因素試驗(yàn)時(shí)，對(duì)4種不同介質(zhì)的溶出度相似因子f2值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)除水介質(zhì)之外的其他3種介質(zhì)的f2值均大于50，只有水介質(zhì)的f2值不穩(wěn)定，如水介質(zhì)的f2值都能滿(mǎn)足，則其他介質(zhì)的f2值也能滿(mǎn)足。因此，在響應(yīng)面設(shè)計(jì)時(shí)，將水介質(zhì)的f2作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

圖2 制漿水量(A)與干燥溫度(B)交互作用對(duì)f2值的影響

圖3 制漿水量(A)與干燥時(shí)間(C)交互作用對(duì)f2值的影響

圖4 干燥溫度(B)與干燥時(shí)間(C)交互作用對(duì)f2值的影響

3.2.2 關(guān)于干燥溫度選擇的討論

在單因素試驗(yàn)時(shí)，不僅把f2值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，還需要把三價(jià)鐵離子含量、水分等作為指標(biāo)，尤其是三價(jià)鐵離子的含量尤其重要，在中國(guó)藥典2020年版二部規(guī)定高價(jià)鐵不得過(guò)標(biāo)示量的0.5%。因此，干燥的溫度不能超過(guò)65℃，否則會(huì)使亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子。

3.2.3 關(guān)于顆粒性狀的討論

本品參比制劑為英國(guó)Actavis UK Ltd.，根據(jù)《英國(guó)藥典》2020年版干燥硫酸亞鐵的顏色為灰白色，因此，確定顆粒的顏色應(yīng)為灰白色。