郭志燁， 楊 明，2* ， 韓 麗* ， 劉李梅， 錢 枚， 鄒文銓

(1. 成都中醫(yī)藥大學(xué) 中藥資源系統(tǒng)研究與開發(fā)利用國家重點實驗室，四川 成都611137;2. 江西中醫(yī)藥大學(xué) 現(xiàn)代中藥制劑教育部重點實驗室，江西 南昌330004;3. 四川大學(xué)，四川 成都610064)

烏芍止癢顆粒處方由制何首烏、白鮮皮、赤芍、醋延胡索等組成，多年臨床應(yīng)用證實該方用于治療血虛型老年皮膚瘙癢癥具有良好的療效。原方為湯劑，患者服用、攜帶不方便，為符合中藥新藥的研發(fā)要求，保證用藥的“三小、三效、五方便”［1］，本課題組在優(yōu)選出提取工藝、濃縮工藝和干燥工藝后，擬將該方研制成中藥顆粒劑。查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)顆粒劑處方的篩選多根據(jù)實踐操作經(jīng)驗進(jìn)行，帶有較大的主觀成分，而D-最優(yōu)混料設(shè)計是一種特殊的有條件約束回歸設(shè)計，除了具備一般回歸設(shè)計的優(yōu)點，更適合用于研究對象由多種組分構(gòu)成的混合物，在藥物制劑的處方篩選中具有很大的用途［2］。所以本課題組通過單因素試驗和D-最優(yōu)混料設(shè)計優(yōu)選出顆粒的制備工藝及最優(yōu)處方，從而確定合理的成型工藝條件，保證該制劑的安全有效、穩(wěn)定可控，同時也為其他顆粒劑成型工藝條件的研究提供了參考依據(jù)。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 BP211D 電子分析天平(德國Sartorius公司);DHG-9070 型電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實驗設(shè)備有限公司);標(biāo)準(zhǔn)分樣篩(浙江上虞市華豐五金儀器有限公司)。

1.2 試藥 烏芍止癢顆粒干膏粉(自制);乳糖(成都市科龍化工試劑廠，批號20101012);微晶纖維素(成都市科龍化工試劑廠，批號20091022);糊精(成都市科龍化工試劑廠，批號20110428);可溶性淀粉 (成都市科龍化工試劑廠，批號20100531);NaBr、NaCl、KCl、KNO3、硫酸、乙醇均為分析純(成都市科龍化工試劑廠)。

2 方法與結(jié)果

2.1 評價指標(biāo) 成型工藝優(yōu)選結(jié)果的確定需要參考一定的評價指標(biāo)，根據(jù)優(yōu)選目的的不同可選擇以下不同的指標(biāo)。

2.1.1 制粒情況 主要對制粒時軟材的性狀、過篩難易以及顆粒性狀進(jìn)行觀察并描述。本課題均采用濕法制粒，所以制粒情況的觀察對成型工藝好壞的判斷至關(guān)重要。

2.1.2 吸濕率 將盛有飽和NaCl 溶液的干燥器在25 ℃環(huán)境中飽和48 h，此時內(nèi)部相對濕度為75%。將待測樣品于干燥器中脫濕48 h 后，置于已恒定質(zhì)量的稱量瓶中(樣品厚約2 mm)，準(zhǔn)確稱量后放入相對濕度為75%的干燥器中，揭開稱量瓶蓋，于25 ℃環(huán)境下定時稱量(本課題定時96 h)，按照“吸濕百分率(%) = (吸濕后樣品質(zhì)量-吸濕前樣品質(zhì)量)/吸濕前樣品質(zhì)量×100%”計算吸濕百分率。

2.1.3 成型率 取待測樣品20 g，依次通過一號篩與五號篩，合格顆粒為能通過一號篩但不能通過五號篩的顆粒。按照“成型率(%) = (合格顆粒質(zhì)量/總顆粒質(zhì)量) ×100%”計算成型率。

2.1.4 溶化性 取待測樣品10 g，加熱水200 mL，攪拌5 min，立即觀察，應(yīng)全部溶化(允許有輕微渾濁)［3］。

2.2 藥輔比的確定 根據(jù)本處方的生藥日服用量(50 g)和干膏粉得率(30%)計算出日服干膏粉量為15 g。當(dāng)干膏粉和填充劑比例為1 ∶1 (日服用顆粒30 g)時，既能解決干膏粉吸濕性強(qiáng)成型性差的問題又不導(dǎo)致日服用量過大［4］，所以確定本成型工藝干膏粉和填充劑的比例為1 ∶1。

2.3 潤濕劑種類的確定 按1 ∶1 稱取4 份干膏粉和可溶性淀粉適量并混勻，分別加入相當(dāng)于干膏粉用量20%的不同種類潤濕劑，攪拌30 s 后快速過篩制粒，所得濕顆粒于60 ℃干燥30 min 后整粒。觀察軟材性狀、過篩難易、顆粒性狀等制粒情況，并以此為指標(biāo)考察不同種類潤濕劑的顆粒制備情況。以50%乙醇為潤濕劑時，軟材較濕黏，有少量結(jié)塊，過篩難，所制顆粒黏結(jié)成團(tuán)，條狀顆粒較多;以60%乙醇為潤濕劑時，軟材較濕黏，過篩較難，所制顆粒黏結(jié)成團(tuán)，有少量條狀顆粒;以70%乙醇為潤濕劑時，軟材握之成團(tuán)，拍之即散，過篩易，所制顆粒呈疏松小團(tuán)，觸之即散;以80%乙醇為潤濕劑時，軟材干散，過篩易，所制顆粒疏松干散，細(xì)粉較多。由以上結(jié)果可知，70%乙醇作為潤濕劑制粒效果最好，因此確定本成型工藝的潤濕劑為70%乙醇。

2.4 潤濕劑用量的確定 按1 ∶1 稱取3 份干膏粉和可溶性淀粉適量并混勻，分別加入相當(dāng)于干膏粉用量10%、20%、40%的70%乙醇，攪拌30 s 后快速過篩制粒，所得濕顆粒于60 ℃干燥30 min 后整粒。觀察軟材性狀、過篩難易、顆粒性狀等制粒情況，并以此為指標(biāo)考察不同用量潤濕劑的顆粒制備情況。潤濕劑用量為10% 時，軟材握之成團(tuán)，拍之即散，過篩易，所制顆粒呈疏松小團(tuán)，觸之即散，細(xì)粉稍多，顏色較淺;潤濕劑用量為20%時，軟材握之成團(tuán)，拍之即散，過篩易，所制顆粒呈疏松小團(tuán)，觸之即散，顏色淺;潤濕劑用量為40%時，軟材較濕黏，過篩較難，所制顆粒黏結(jié)成團(tuán)，有少量條狀顆粒，顏色較深。由以上結(jié)果可知，潤濕劑用量為20%時制粒效果最好，因此確定本成型工藝潤濕劑用量為干膏粉用量的20%。

2.5 攪拌時間的確定 按1 ∶1 稱取3 份干膏粉和可溶性淀粉適量并混勻，分別加入相當(dāng)于干膏粉用量20%的70%乙醇，攪拌不同時間后快速過篩制粒，所得濕顆粒于60 ℃干燥30 min 后整粒。觀察軟材性狀、過篩難易、顆粒性狀等，并以此為指標(biāo)考察不同攪拌時間的顆粒制備情況。攪拌時間為15 s 時，軟材握之成團(tuán)，拍之即散，過篩易，所制顆粒呈疏松小團(tuán)，觸之即散，細(xì)粉稍多，顏色不均勻;攪拌時間為30 s 時，軟材握之成團(tuán)，拍之即散，過篩易，所制顆粒呈疏松小團(tuán)，觸之即散，顏色均勻;攪拌時間為45 s 時，軟材較濕黏，過篩較難，所制顆粒黏結(jié)成團(tuán)，條狀顆粒較多顏色均勻。由以上結(jié)果可知，攪拌時間為30 s 時制粒效果最好，因此確定本成型工藝的攪拌時間為30 s。

2.6 填充劑種類的確定 中藥復(fù)方干膏粉通常吸濕性強(qiáng)成型性差，直接制粒有難度，所以需要加入填充劑與之混合。實驗室常用填充劑有可溶性淀粉、乳糖、糊精、微晶纖維素等，不同的填充劑有不同的特性。本課題設(shè)計不同的制劑處方制粒，測定吸濕率、成型率、溶化性，觀察制粒情況，并以此為指標(biāo)，對所需填充劑的種類進(jìn)行優(yōu)選，處方設(shè)計見表1，優(yōu)選結(jié)果見表2。

由表2 可知，4 種填充劑均能改善干膏粉制粒情況，但是不同填充劑有不同的特性。其中抗吸濕性能力為乳糖＞可溶性淀粉＞微晶纖維素＞糊精;成型性能力為糊精＞可溶性淀粉＞乳糖＞微晶纖維素;溶化性能力為除微晶纖維素外其他3 種均合格。單一輔料對制粒情況及顆粒特性的改善程度及范圍有限，而混合輔料中的不同輔料之間存在交互作用，所以綜合考慮顆粒抗?jié)裥?、成型性、溶化性及?jīng)濟(jì)性，選用乳糖、可溶性淀粉和糊精的混合物作為該制劑成型的填充劑。

表1 填充劑種類優(yōu)選處方Tab.1 Optimized presciptions of different bulking agents

表2 填充劑種類優(yōu)選結(jié)果Tab.2 Optimized result of different bulking agents

2.7 處方優(yōu)選

2.7.1 范圍的確定 以乳糖、可溶性淀粉和糊精的混合物作為填充劑，需對三者之間的配比進(jìn)行優(yōu)化。在采用D-最優(yōu)混料設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化前，基于實驗設(shè)計的需要和優(yōu)化設(shè)計的準(zhǔn)確性，首先須對混合物中各單一組分的比例范圍進(jìn)行確定。各比例范圍需滿足Z1+ Z2+… + Zp=1，0≤Li≤Zi≤Ui≤1，i=1，2，…，P［5］。綜合成本的考慮以及預(yù)實驗結(jié)果最終確定3 種填充劑比例范圍分別是乳糖(0.2 ～0.5)、可溶性淀粉(0.25 ～0.55)、糊精(0.25 ～0.55)。

2.7.2 指標(biāo)的確定 因為所選3 種填充劑的成型性及溶化性均較好，且成型率及溶化性的測定受其他因素影響較大，故這兩個指標(biāo)不再作為D-最優(yōu)混料設(shè)計評價指標(biāo)，而選擇區(qū)分度大且測定結(jié)果較為準(zhǔn)確客觀的吸濕率作為評價指標(biāo)。

2.7.3 D-最優(yōu)混料設(shè)計 根據(jù)擬合模型回歸系數(shù)的方差最小化，回歸模型的預(yù)測精度最高的原則［6-7］，計算選取3 因素D-最優(yōu)混料設(shè)計在實驗因素空間內(nèi)的候選點，組成16 個模擬處方。按照單因素試驗優(yōu)選的制備工藝條件和16 個模擬處方配比制備顆粒并測定吸濕率。處方配比和吸濕率測定結(jié)果見表3。

2.7.4 D-最優(yōu)混料設(shè)計結(jié)果與數(shù)據(jù)分析 根據(jù)測定結(jié)果，以吸濕率為因變量，乳糖、可溶性淀粉、糊精比例為自變量，應(yīng)用Design-expert 8.0 實驗設(shè)計軟件分別以3 種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行回歸擬合與分析，對各項系數(shù)進(jìn)行t 檢驗，剔除P ＞0.05 的項，以回歸模型的標(biāo)準(zhǔn)方差(SD)、復(fù)相關(guān)系數(shù)(r2)、調(diào)整復(fù)相關(guān)系數(shù) (adjusted r2)、預(yù)測復(fù)相關(guān)系數(shù)(predicted r2)、殘差平方和(PRESS)為綜合指標(biāo)，判斷并選取3 種數(shù)學(xué)模型中最佳的回歸模型，結(jié)果見表4。

表3 D-最優(yōu)混料設(shè)計及吸濕率測定Tab.3 D-optimal mixture design and moisture rate determination

表4 吸濕率的回歸分析結(jié)果Tab.4 Regression analysis result of moisture rate

由表4 可知，Special Cubic 模型擬合較為理想，故對數(shù)據(jù)進(jìn)行Special Cubic 模型擬合，得到擬合方程Y=0.807 25X1-3.880 07X2-3.643 58X3+71.824 55X1X2+76.607 72X1X3+88.711 65X2X3-365.057 27X1X2X3。對模型回歸方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表5。

表5 回歸方程的方差分析Tab.5 Variance analysis of regression equation

由表5 可知，模型具有顯著性，X1X2X3之間有顯著的交互作用。乳糖、可溶性淀粉與糊精三者交互作用對吸濕率影響的曲面圖與等值線圖見圖1。

由圖1 可知，對于取值越小越好的吸濕率，乳糖、可溶性淀粉以及糊精在處方中的比例都不是越大越好，而是在一定范圍內(nèi)以一定的比例組合時才能達(dá)到最優(yōu)。用軟件的最優(yōu)化功能，設(shè)定各組分的變化范圍，然后設(shè)定所期望的響應(yīng)值，軟件運(yùn)行后，從隨機(jī)組合開始進(jìn)行預(yù)測，直到目標(biāo)響應(yīng)值［8］。軟件給出的最優(yōu)組合為乳糖-可溶性淀粉-糊精(0.335 ∶ 0.360 ∶ 0.305)，吸 濕 率 預(yù) 測 值為10.56%。

2.7.5 驗證試驗 為了檢驗?zāi)Ｐ偷目煽啃砸约败浖O(shè)計出的最優(yōu)組合的預(yù)測值與實際值的差異，根據(jù)優(yōu)選條件制備3 批樣品進(jìn)行驗證，吸濕率分別為10.53%、10.56%、10.57%，平均為 10.55%，與預(yù)測值接近，說明軟件建立的模型可靠，可準(zhǔn)確地預(yù)測顆粒劑中填充劑的最優(yōu)配比。

2.8 顆粒物理特性考察

圖1 乳糖、可溶性淀粉、糊精的交互作用對吸濕率的影響的曲面圖與等值線圖Fig.1 Response surface and contour plots for interaction among lactose，soluble starch and dextrin on moisture rate

2.8.1 臨界相對濕度 參考文獻(xiàn)［9-10］測定本品成型顆粒在7 種不同相對濕度下放置7 d 的吸濕率，以相對濕度為橫坐標(biāo)，吸濕率為縱坐標(biāo)繪制吸濕曲線，對曲線的兩端做切線，兩切線交點對應(yīng)的橫坐標(biāo)即為臨界相對濕度［11］，結(jié)果見圖2。由圖2可知，烏芍止癢顆粒的臨界相對濕度為69%，說明大生產(chǎn)時應(yīng)該控制環(huán)境的相對濕度在69%以下。

圖2 臨界相對濕度圖Fig.2 Critical relative humidity diagram

2.8.2 休止角 采用固定漏斗法［12］，串聯(lián)3 個漏斗，固定在水平放置的坐標(biāo)紙上，距其固定高度h，將本品成型顆粒倒入最上面的漏斗中，樣品逐漸在坐標(biāo)紙上形成圓錐體，至其尖端接觸到最下面的漏斗口，測出坐標(biāo)紙上圓錐體的半徑r，計算休止角(tanα = h/r)，重復(fù)3 次。測定結(jié)果分別為34.2°、34.5°、34.3°，平均為34.3°。3 次測定結(jié)果均小于35°，說明烏芍止癢顆粒流動性好，易于分裝［13］。

2.8.3 溶化性 取本品成型顆粒10 g 按照“2.1.4”項下方法測定溶化性，結(jié)果顆粒全部溶化，說明烏芍止癢顆粒溶化性好。

2.8.4 顆粒粒度 取本品成型顆粒40 g 按照粒度測定法測定［3］，結(jié)果不能通過一號篩和能通過五號篩的總和＜15%，說明烏芍止癢顆粒粒度合格。

3 討論

顆粒劑常用的潤濕劑有水和不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇，而本制劑干膏粉中含有大量的糖類等黏性成分，遇水容易結(jié)塊，造成軟材過黏，難以制粒，因此采用乙醇作為潤濕劑，并通過單因素試驗對不同體積分?jǐn)?shù)乙醇進(jìn)行優(yōu)選，以達(dá)到降低黏性和吸濕性的效果。

在預(yù)試驗中發(fā)現(xiàn)，加入潤濕劑后攪拌時間的長短對顆粒劑制備影響很大，分析原因可能是攪拌時間過短，導(dǎo)致干膏粉、填充劑和潤濕劑三者之間沒有完全混勻，所制顆粒顏色不均勻，細(xì)粉較多;攪拌時間過長導(dǎo)致潤濕劑中乙醇揮發(fā)，剩下的水引濕性太強(qiáng)，導(dǎo)致軟材濕黏發(fā)硬不易制粒。所以本課題通過單因素試驗對攪拌時間進(jìn)行優(yōu)選，以保證制粒效果最佳。

由“2.6”項實驗結(jié)果可知，在常用的填充劑中乳糖抗吸濕性最強(qiáng)，所以理論上單用乳糖做填充劑所制顆粒吸濕率應(yīng)該最小，但是乳糖價格昂貴，同時實驗結(jié)果表明單用乳糖做填充劑所制顆粒顏色較深，顆粒條狀較多，較濕黏，流動性差。而乳糖與可溶性淀粉、糊精在抗?jié)裥苑矫娲嬖陲@著的交互作用，所以以三者的混合物做填充劑，既能起到很好的抗?jié)褡饔?，又能降低成本，改善顆粒性狀。

在藥劑領(lǐng)域和科研生產(chǎn)中，一個最為重要的問題就是確定各種藥用輔料在制劑中的合適比例，使某一項或多項制劑學(xué)特性指標(biāo)在一定意義上到達(dá)最優(yōu)。由于D-最優(yōu)混料設(shè)計具有實驗的高效性和預(yù)測的準(zhǔn)確性，非常適合解決此類問題，因此在醫(yī)藥工業(yè)的科研和生產(chǎn)上有很大用途［14-15］。本課題采用D-最優(yōu)混料設(shè)計優(yōu)選填充劑配比，實驗結(jié)果證明此設(shè)計可以準(zhǔn)確預(yù)測烏芍止癢顆粒填充劑的最優(yōu)配比，為其他顆粒劑成型工藝條件的研究提供參考依據(jù)。

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