不透X線標(biāo)志物的制備及質(zhì)量研究

謝英花，馬項(xiàng)項(xiàng)，孟晗川，何慶慶，馬燕山

(1.河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.石家莊市中醫(yī)院放射科，河北石家莊 050051)

全球人群便秘患病率為11.4%～12%，其中，中國(guó)人群患病率為9.5%～11.7%[1]。慢傳輸型便秘患病率占便秘人群的40%～50%，且發(fā)病率逐年增加，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，已成為一個(gè)公共健康問(wèn)題[2-3]。便秘可分為功能性便秘、器質(zhì)性便秘、特發(fā)性便秘、繼發(fā)性便秘和頑固性便秘等。其中功能性便秘是臨床上常見(jiàn)的胃腸動(dòng)力障礙性疾病，可分為正常傳輸型、慢傳輸型和排便障礙型。慢傳輸型便秘(slow transit constipation,STC)以結(jié)腸傳輸能力減弱、傳輸速度減緩為特有的診斷特征。相關(guān)輔助檢查能協(xié)助判斷便秘類(lèi)型，而精確診斷是有效治療的前提。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前慢性便秘的輔助檢查尚未普及，這與檢查價(jià)格昂貴和國(guó)內(nèi)資源有限不無(wú)關(guān)系[4]。結(jié)腸傳輸試驗(yàn)是借助不透X線標(biāo)志物來(lái)研究結(jié)直腸動(dòng)力功能的一種方法，但存在進(jìn)口標(biāo)志物價(jià)格昂貴、國(guó)內(nèi)標(biāo)志物不足的問(wèn)題。因此，迫切需要采用現(xiàn)代制藥新技術(shù)開(kāi)發(fā)不透X線標(biāo)志物，以便提高其制劑水平，從而更好地發(fā)揮輔助診斷作用。

不透X線標(biāo)志物(radioopaque markers,ROM)要求無(wú)毒；在消化道內(nèi)不裂解、不吸收、不溶解，在食糜或糞便中容易被裹攜推進(jìn)，在X線下能清晰顯影[5]。目前已有顆粒劑[6]，海藻酸鈣微丸[7-8]，硫酸鋇混懸液[9]，細(xì)桿狀、粗桿狀及圓環(huán)狀鋇標(biāo)志物[10]等多種自制ROM的報(bào)道，但存在載藥量低、穩(wěn)定性差、難于產(chǎn)業(yè)化等問(wèn)題。前期已采用易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的擠出滾圓技術(shù)和粉末層積技術(shù)對(duì)高載藥量硫酸鋇微丸進(jìn)行了研究，并制得了圓整光滑、具有一定強(qiáng)度、適合進(jìn)行包衣的高載藥量硫酸鋇微丸。

為滿(mǎn)足ROM在體內(nèi)消化道完整顯影72 h的要求，本試驗(yàn)采用流化床底噴包衣技術(shù)，將所得到的高載藥量硫酸鋇微丸包衣，以增加其穩(wěn)定性?？疾炝蛩徜^包衣微丸的性能，探究其體外穩(wěn)定性。通過(guò)影響因素試驗(yàn)觀察ROM質(zhì)量指標(biāo)的變化，以期為質(zhì)量控制、包裝材料選擇、運(yùn)輸儲(chǔ)存條件設(shè)定等后續(xù)研究提供參考。

1 試驗(yàn)材料

1.1 主要儀器

JBZ-300型多功能微丸包衣造粒機(jī)，中國(guó)遼寧醫(yī)聯(lián)新藥技術(shù)研究所提供；分析天平，梅特勒-托利多儀器上海有限公司提供；標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩，浙江省上虞縣紗篩廠提供；CJY-300型脆碎度測(cè)定儀，上海黃海藥檢儀器廠提供；HL-1B型蠕動(dòng)泵，上海瀘西分析儀器廠有限公司提供；85-2型數(shù)顯恒溫磁力攪拌器，上海精密科學(xué)儀器有限公司提供；WBF-ⅡA型多功能流化床實(shí)驗(yàn)機(jī)，重慶英格造粒包衣技術(shù)有限公司提供；THZ-312型臺(tái)式恒溫振蕩器，上海精勝科學(xué)儀器有限公司提供；Luminos Fusion智捷多功能X射線機(jī)，西門(mén)子醫(yī)療系統(tǒng)有限公司提供。

1.2 主要試藥

硫酸鋇(Ⅱ型)干混懸劑，青島東風(fēng)化工有限公司提供；微晶纖維素(MCC)，山東聊城阿華制藥有限公司提供；淀粉、乳糖，天津市大茂化學(xué)試劑廠提供；羥丙甲纖維素(HPMC)，安徽山河藥用輔料股份有限公司提供；乙基纖維素(EC)，天津市博迪化工有限公司提供；檸檬酸三乙酯(TEC)，天津市永大化學(xué)試劑有限公司提供；聚乙二醇6000(PEG6000)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)，無(wú)錫市展望化工試劑有限公司提供。

2 方法與結(jié)果

2.1 不透X線標(biāo)志物的制備

2.1.1 高載藥量硫酸鋇丸芯的制備

采用擠出滾圓法制備[11]。精密稱(chēng)取處方量硫酸鋇(Ⅱ型)干混懸劑及各種輔料，混勻后過(guò)篩(100目篩，篩孔內(nèi)徑為0.150 mm)，加適量黏合劑制軟材，將制備好的軟材置于多功能微丸包衣造粒機(jī)中擠出滾圓，擠出速度為17 Hz，滾圓速度為11 Hz，滾圓時(shí)間為5 min，制得高載藥量硫酸鋇丸芯，硫酸鋇含量為80%。將所得丸芯于60 ℃干燥2 h，篩分收集目標(biāo)粒徑(24～30目，24目篩，篩孔內(nèi)徑為0.700 mm；30目篩，篩孔內(nèi)徑為0.550 mm)丸芯，待用。

2.1.2 包裹層的制備

采用粉末層積法[12]在上述制備的硫酸鋇微丸丸芯外加包裹層得到硫酸鋇微丸，進(jìn)一步提高不透X線標(biāo)志物的顯影清晰度。

投入適量硫酸鋇丸芯，緩慢噴入黏合劑對(duì)丸芯進(jìn)行潤(rùn)濕，接著邊供粉邊噴黏合劑，供粉中硫酸鋇(Ⅱ型)干混懸劑質(zhì)量占比為90%，滾圓轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速為5～7 Hz，黏合劑的供液速度為3～5 Hz，噴槍霧化壓力為0.6 MPa。待微丸粒徑達(dá)到目標(biāo)大小時(shí)，停止供粉，再以低流速?lài)婐ず蟿┮欢〞r(shí)間，制得高載藥量硫酸鋇微丸，過(guò)篩(14～20目,14目篩孔內(nèi)徑為1.180 mm；20目篩孔內(nèi)徑為0.830 mm)，收集目標(biāo)粒徑丸芯，待用。

2.1.3 包衣層的制備

精密稱(chēng)取處方量EC、增塑劑、95%(體積分?jǐn)?shù)，下同)乙醇溶液。將95%乙醇溶液置于磁力攪拌器上，調(diào)至適當(dāng)轉(zhuǎn)速，緩慢加入EC，待其溶解后再加入增塑劑，得到包衣液。

稱(chēng)取適量硫酸鋇微丸，置于多功能流化床實(shí)驗(yàn)機(jī)內(nèi)，流化預(yù)熱，恒流泵輸入包衣液，設(shè)置流化床參數(shù)，以底噴方式進(jìn)液包衣。達(dá)到增重要求后，繼續(xù)干燥15 min。結(jié)束后置于鼓風(fēng)干燥箱中60 ℃，固化4 h，即得硫酸鋇包衣微丸。

2.1.4 ROM的制備

采用0號(hào)明膠空心膠囊殼灌裝，每粒膠囊含20粒硫酸鋇包衣微丸，即得ROM。

2.2 包衣層處方單因素考察

2.2.1 EC溶液濃度

4% EC溶液較黏稠，不易配制，且在包衣過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致硫酸鋇微丸黏連，也容易堵槍。2% EC溶液包衣微丸外觀及穩(wěn)定性不好，而3% EC溶液包衣過(guò)程順利，所得包衣微丸表面光滑、圓整度好。

2.2.2 增塑劑種類(lèi)及用量

考察TEC不同用量(5%，10%和15%)對(duì)成膜效果的影響。結(jié)果表明，當(dāng)TEC用量為10%時(shí)，所得衣膜光滑完整，無(wú)黏結(jié)，包衣材料利用率高。故采用TEC為增塑劑，其用量為10%。

2.2.3 包衣增重

表1 包衣增重對(duì)微丸體外穩(wěn)定性的影響Tab.1 Influence of weight increase of the coating on the in vitro stability of the pellets

配制乙基纖維素包衣液，對(duì)同一批硫酸鋇微丸進(jìn)行包衣，分別制備包衣增重為5%，7.5%，10%的硫酸鋇包衣微丸?？疾?種硫酸鋇包衣微丸的體外穩(wěn)定性，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，當(dāng)包衣增重為7.5%和10%時(shí)，所得包衣微丸體外穩(wěn)定性合格。綜合考慮，選用包衣增重為7.5%。

2.3 包衣層工藝的優(yōu)選

2.3.1 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)

由文獻(xiàn)[14]易知,當(dāng)α1-C1=a≤λ1,0是方程(5)的唯一非負(fù)解;當(dāng)a>λ1,方程(5)有唯一正解,記為θa。同理，對(duì)于橢圓方程

表2 正交因素水平表Tab.2 Factors and levels of orthogonal test

通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，確定影響硫酸鋇包衣微丸質(zhì)量的主要因素為包衣液流速(A)、霧化壓力(B)、進(jìn)風(fēng)溫度(C)、風(fēng)機(jī)頻率(D)。以圓整度(X1)和收率(X2)為質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合評(píng)分為X=X2-2X1，采用L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)[13-14]，因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

極差分析結(jié)果見(jiàn)表3，方差分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 極差分析表Tab.3 Results of the range analysis for the orthogonal experiments

表4 方差分析結(jié)果Tab.4 Variance analysis results

表5 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Verification experiment results

由表3可知，各因素對(duì)微丸質(zhì)量影響順序?yàn)锳>C>B>D。由表4可知，包衣液流速(A)、霧化壓力(B)、進(jìn)風(fēng)溫度(C)對(duì)微丸質(zhì)量有顯著影響。最佳工藝組合為A2B2C3D1，即包衣液流速為6 Hz，霧化壓力為3 MPa，進(jìn)風(fēng)溫度為70 ℃，風(fēng)機(jī)頻率為30 Hz。

2.3.2 驗(yàn)證試驗(yàn)

按優(yōu)選的處方工藝條件制備3批樣品，進(jìn)行質(zhì)量考察，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，優(yōu)選條件下樣品重現(xiàn)性好，制備工藝穩(wěn)定、可行。

2.4 質(zhì)量研究

2.4.1 體外穩(wěn)定性考察

ROM將用來(lái)定量測(cè)算胃腸道通過(guò)特別是結(jié)腸通過(guò)的速度，以評(píng)估其轉(zhuǎn)運(yùn)或排空功能是否正常，標(biāo)志物需隨胃腸道內(nèi)容物同步經(jīng)胃→小腸→結(jié)腸→直腸→排出體外，要求體內(nèi)完整清晰顯影72 h，故需保證ROM在消化道酸堿環(huán)境中72 h內(nèi)的穩(wěn)定性。

2.4.1.1 抗腐蝕性試驗(yàn)[15]

1)酸中溶解物 取硫酸鋇包衣微丸約20 g，加1 mol/L鹽酸和水，煮沸60 min，應(yīng)無(wú)碎裂現(xiàn)象。補(bǔ)充蒸發(fā)水分后，放冷，用鹽酸溶液洗過(guò)的濾紙濾過(guò)，若初濾液渾濁，重復(fù)濾過(guò)。取澄清濾液，置水浴上蒸干，加鹽酸和熱水，攪拌，再經(jīng)鹽酸溶液洗過(guò)的濾紙濾過(guò)，濾渣用熱水洗凈，洗液與濾液合并，水浴蒸干，105 ℃干燥至恒重，遺留殘?jiān)坏贸^(guò)60 mg(0.3%)，測(cè)得不透X線標(biāo)志物硫酸鋇包衣微丸遺留殘?jiān)鼮?.25%。

2)堿中溶解物 取硫酸鋇包衣微丸約20 g，加1 mol/L氫氧化鈉與水，煮沸60 min，應(yīng)無(wú)碎裂現(xiàn)象。接著按“1)”進(jìn)行操作，遺留殘?jiān)坏贸^(guò)30 mg(0.15%)，測(cè)得不透X線標(biāo)志物硫酸鋇包衣微丸遺留殘?jiān)鼮?.12%。

2.4.1.2 體外穩(wěn)定性試驗(yàn)

制備3批樣品，每批各取20粒硫酸鋇包衣微丸，分別置于50 mL容量瓶中，加入人工胃液20 mL，放入臺(tái)式恒溫振蕩器中振蕩6 h取出，置于含20 mL人工小腸液的錐形瓶中，將錐形瓶放入臺(tái)式恒溫振蕩器中振蕩18 h，取出，置于含20 mL人工結(jié)腸液的錐形瓶中，將錐形瓶放入臺(tái)式恒溫振蕩器中振蕩48 h，最后取出觀察硫酸鋇包衣微丸外觀變化。

經(jīng)檢驗(yàn)3個(gè)批次硫酸鋇包衣微丸均包衣膜完整、無(wú)破損，說(shuō)明制備的硫酸鋇微丸滿(mǎn)足在結(jié)腸傳輸試驗(yàn)中體內(nèi)72 h穩(wěn)定存在的要求。

2.4.2 外觀形態(tài)觀察

將微丸用刀片進(jìn)行過(guò)球心切割，得到剖面。掃描電鏡觀察硫酸鋇微丸和硫酸鋇包衣微丸的外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)。由圖1可知，硫酸鋇微丸表面較為粗糙，而硫酸鋇包衣微丸表面相對(duì)光滑完整，剖面包衣層清晰可見(jiàn)。

圖1 掃描電鏡觀察結(jié)果Fig.1 Results of scanning electron microscope observation

表6 硫酸鋇包衣微丸在不同影響因素條件下的質(zhì)量情況Tab.6 Quality of barium sulfate coated pellets under different influencing factors

2.4.3 影響因素試驗(yàn)

參照《中華人民共和國(guó)藥典》2020年版四部附錄“9001原料藥物與制劑穩(wěn)定性試驗(yàn)指導(dǎo)原則”中影響因素試驗(yàn)方法[16]，取自制不透X線標(biāo)志物，除去包裝后，置于適宜的開(kāi)口容器中，在高溫(60 ℃)，高濕(25 ℃，相對(duì)濕度92.5%)，強(qiáng)光(5 000 lx)條件下放置10 d，分別于第5 d和第10 d取樣，考察其外觀性狀、抗腐蝕性及體外穩(wěn)定性，評(píng)價(jià)影響因素下制劑的穩(wěn)定性[17]，結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知，硫酸鋇包衣微丸在以上條件下放置10 d基本穩(wěn)定。

2.5 顯影實(shí)驗(yàn)

取自制的硫酸鋇包衣微丸，置于多功能X線機(jī)感光板上，進(jìn)行X線攝像，觀察結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，硫酸鋇包衣微丸形狀圓整規(guī)則、邊緣分明，所得圖像清晰、便于分析，可滿(mǎn)足結(jié)腸傳輸試驗(yàn)對(duì)不透X線標(biāo)志物的要求。

3 討 論

3.1 不透X線標(biāo)志物

圖2 X線攝像觀察結(jié)果 Fig.2 Results of X-ray radiography observation

不透X線標(biāo)志物法計(jì)算結(jié)腸傳輸時(shí)間安全，檢查方法無(wú)痛苦，易被患者接受，設(shè)備簡(jiǎn)單，有一般X線設(shè)備即可開(kāi)展工作，具有推廣價(jià)值。目前以72 h結(jié)腸標(biāo)志物排出率>80%作為結(jié)腸傳輸功能正常的診斷標(biāo)準(zhǔn)[18]。由此可知，不透X線標(biāo)志物應(yīng)具備2個(gè)基本條件：①標(biāo)記性，即在X光下能清晰顯影，從而準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)食物在腸道內(nèi)的運(yùn)輸情況；②穩(wěn)定性，即在消化道(胃→小腸→結(jié)腸→直腸排出)72 h內(nèi)不被溶解破壞。硫酸鋇是常用的胃腸顯影劑，密度高，胃腸道缺乏天然對(duì)比度，其在X線下可顯示較好的對(duì)比度[6]。前期已制備出高載藥量的硫酸鋇微丸，滿(mǎn)足了“標(biāo)記性”的要求，為保證其在體內(nèi)穩(wěn)定存在，經(jīng)過(guò)考察，采用薄膜包衣技術(shù)來(lái)提高硫酸鋇微丸在胃腸道環(huán)境中的穩(wěn)定性。

3.2 包衣液處方

考慮到不透X線標(biāo)志物運(yùn)輸過(guò)程中胃腸道從酸性到弱堿性的環(huán)境變化，胃酶和胰酶的作用，胃、腸蠕動(dòng)的摩擦力等因素，選擇難溶于水、酸、弱堿的乙基纖維素作為包衣材料。在包衣處方中加入增塑劑，降低包衣材料玻璃化溫度，使包衣材料均勻分散在制劑表面，形成致密連續(xù)的均勻衣膜，還可改善衣膜的韌性，得到更加致密完整的衣膜，從而增加衣膜抵抗外界環(huán)境破壞的能力[19-20]。但不同的增塑劑對(duì)不同包衣材料的影響不同。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)增塑劑的種類(lèi)及用量進(jìn)行篩選，選定了該包衣增塑劑為處方量10%的TEC。

3.3 流化床包衣

流化床包衣過(guò)程混合及傳熱傳質(zhì)性好、效率高、終態(tài)包衣產(chǎn)品質(zhì)量可靠，被廣泛應(yīng)用于制藥、化工等行業(yè)[21]。在微丸制劑的研發(fā)中，流化床包衣技術(shù)經(jīng)常用于改變藥物釋放特性、提高穩(wěn)定性、掩蓋不良味道、改善外觀等目的[22-25]。影響流化床包衣質(zhì)量的主要因素有進(jìn)風(fēng)量、噴霧方式、霧化壓力、恒流泵流速及進(jìn)風(fēng)溫度等。本試驗(yàn)采用底噴式噴霧方式，噴霧方向與氣流方向一致，進(jìn)風(fēng)量和霧化壓力調(diào)整至最佳狀態(tài)時(shí)，微丸在容器中處于一種完全流化狀態(tài)，包衣液與微丸充分接觸，物料損失少，且可有效避免黏連，所得制劑衣膜致密均勻完整。霧化壓力一定時(shí)，隨著進(jìn)液速度的增加，霧化效果變差；但進(jìn)液速度過(guò)慢，包衣時(shí)間則延長(zhǎng)，且因?yàn)楦稍镞^(guò)度，細(xì)粉增多，收率下降。通過(guò)調(diào)節(jié)恒流泵轉(zhuǎn)速可達(dá)到最佳包衣效果，既提高了工作效率，又能得到較好的包衣膜[26-27]。

4 結(jié) 語(yǔ)

本試驗(yàn)采用擠出滾圓法，結(jié)合粉末層積及流化床包衣技術(shù)，制備高載藥量硫酸鋇包衣微丸，該微丸在高溫、高濕及光照條件下性質(zhì)穩(wěn)定。將其灌裝入膠囊殼，即得不透X線標(biāo)志物，具有產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)的應(yīng)用價(jià)值。該標(biāo)志物具有清晰的標(biāo)記性，且性質(zhì)較為穩(wěn)定，完全符合不透X線標(biāo)志物的要求，可為STC臨床診治提供重要參考。

盡管試驗(yàn)綜合考慮了可能影響體內(nèi)行為的多種因素，但其通過(guò)口服進(jìn)入體內(nèi)的具體傳輸情況還有待進(jìn)一步研究論證。