常 梅，平其能，孫敏捷

(中國藥科大學 藥學院 藥劑學教研室，江蘇 南京 211198)

Compritol?888 ATO(山崳酸甘油酯)是由山崳酸(二十二烷酸)和甘油經(jīng)酯化得到的多功能脂質(zhì)輔料，噴霧干燥形成平均粒徑為50 μm的球形顆粒，主要成分為山崳酸單甘酯(12%～18%質(zhì)量分數(shù))、山崳酸二甘酯(45%～54%質(zhì)量分數(shù))和山崳酸三甘酯(28%～32%質(zhì)量分數(shù))，其分子碳鏈長，疏水性好(親水親油平衡值HLB值約為2)，廣泛應用于食品、藥品以及化妝品領(lǐng)域，其中在藥劑學領(lǐng)域中的應用主要是作為片劑及膠囊劑的潤滑劑[1-2]、緩釋材料[3-5]、脂質(zhì)載體傳遞系統(tǒng)[6-8]以及掩味[9]。

熱熔擠出技術(shù)(HME)是近年來在制藥行業(yè)逐漸興起的制劑新技術(shù)，該技術(shù)實施過程中無溶劑參與，無須干燥，工序少[11]，連續(xù)化的生產(chǎn)方式易于放大，并可實現(xiàn)在線監(jiān)測[12]。熱熔擠出技術(shù)在制劑工業(yè)中應用廣泛，包括提高水難溶性藥物的口服生物利用度、緩控釋、掩味以及局部制劑的制備[13]，已成為國外制備固體分散體的主導技術(shù)。

筆者以雙氯芬酸鈉(DS)為模型藥物探究Compritol?888 ATO的緩釋效果。首先，以溶解度參數(shù)(solubility parameters)為指標預測藥物與載體的相容性。溶解度參數(shù)被定義為物質(zhì)內(nèi)聚能密度的平方根，廣泛用于預測共晶[14]、固體分散體的形成[15]以及制劑中藥物與輔料的相容性[16]。溶解度參數(shù)差異值小于7時，兩物料很可能能混容，當差異值大于10時很可能不能混容，差異值在7～10的物質(zhì)需要進一步考慮極性相互作用和氫鍵作用[17]。物質(zhì)的溶解度參數(shù)值可通過試驗法、計算法和計算機模擬來獲取，目前廣泛應用的是基團貢獻計算法[18]。迄今已發(fā)展了多種基團貢獻計算方法，這些方法在計算時均做了一系列假設，計算結(jié)果差異不大。雙氯芬酸鈉和Compritol?888 ATO的溶解度參數(shù)值分別是27.79[19]和18.89[17]，兩者的差異值為8.9，需進一步考慮相互作用。因此，筆者采用DSC實驗的方法評價兩者的相容性，由熔點相圖判斷所形成體系的類型。其次，分別利用傅里葉紅外變換光譜(FT-IR)和粉末X線衍射(PXRD)探究兩者之間的相互作用以及熔融冷卻后是否有晶型變化。最后，探究Compritol?888 ATO對雙氯芬酸鈉釋放的影響，并以市售雙氯芬酸鈉緩釋片為參比，通過處方篩選與工藝優(yōu)化得到體外釋放一致的自制片。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

雙氯芬酸鈉原料藥(純度99%)，武漢遠成共創(chuàng)科技有限公司；雙氯芬酸鈉緩釋片(Voltaren-SR)，瑞士諾華制藥有限公司；Compritol?888 ATO，嘉法獅(上海)貿(mào)易有限公司；蔗糖，北京鳳禮精求醫(yī)藥股份有限公司；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K90，德國巴斯夫有限公司；黃原膠，阿拉丁工業(yè)有限公司；SiO2(醫(yī)藥級，EY-CD1)、硬脂酸鎂(醫(yī)藥級)，安徽山河藥用輔料有限公司；NaOH(分析純)，西隴化工股份有限公司；KH2PO4、NaH2PO4(分析純)，上海凌峰化學試劑有限公司；磷酸(分析純)，國藥集團化學試劑有限公司；甲醇(色譜純)，美國TEDIA公司；其余試劑均為市售分析純。

BSA 124S型分析天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；Netzsch DSC 204 F1 Phoenix 差示掃描熱分析儀,Netzsch 公司；Nicolet Impact 410 型紅外光譜儀,Thermo Fisher Scientific 公司；D8 Advance X 線衍射儀,Bruker 公司；TDP單沖壓片機，上海天祥健臺制藥機械有限公司；YPD-300D型片劑硬度儀，上海黃海藥檢儀器有限公司；ZE-16型雙螺桿熱熔擠出機，ATS工業(yè)系統(tǒng)有限公司；ZRS-8G型智能溶出儀，天津市天大天發(fā)科技有限公司；LC-20AT型高效液相色譜儀，日本島津公司；T6型新世紀紫外可見分光光度計，北京普析通用有限公司；PHS-3C型雷磁pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司。

1.2 Compritol?888 ATO與雙氯芬酸鈉二元體系的研究

1.2.1 Compritol?888 ATO與雙氯芬酸鈉熔融物制備

按質(zhì)量比稱取不同比例(1∶ 5、1∶ 3、1∶ 2、1∶ 1、2∶ 1、3∶ 1、7∶ 1、10∶ 1和12∶ 1)的Compritol?888 ATO與雙氯芬酸鈉，過0.180 mm篩，數(shù)次混合均勻，置于80 ℃油浴中用研缽研磨混合10 min，趁熱過0.850 mm篩并自然冷卻到室溫。

1.2.2 差示掃描量熱分析(DSC)考察二者的相容性

取Compritol?888 ATO、雙氯芬酸鈉以及各比例熔融物3～5 mg置于鋁坩堝中，用差示掃描量熱儀進行檢測，升溫速率為 10 ℃/min，溫度測定范圍為室溫～400 ℃。數(shù)據(jù)用 Origin Pro 2017處理。

1.2.3 粉末X線衍射(PXRD)檢測固體分散體中藥物的晶型

取Compritol?888 ATO、雙氯芬酸鈉以及各比例熔融物適量，采用Cu靶，波長為0.154 06 nm，管壓40 kV，管流40 mA，步長0.02°，掃描速度2°/min，掃描范圍2θ3°～40°。

1.2.4 傅里葉紅外變換光譜分析(FT-IR)考察藥物與載體的相互作用

取Compritol?888 ATO、雙氯芬酸鈉以及各比例熔融物適量，采用KBr壓片法對樣品進行處理，用傅里葉變換紅外光譜進行檢測，掃描范圍為4 000～400 cm-1(cm-1為波數(shù))，掃描分辨率為4 cm-1。數(shù)據(jù)用OMNIC 8.0處理。

1.3 制備工藝中雙氯芬酸鈉的熱穩(wěn)定性考察

由于制備工藝涉及熱的過程，因此需要考察藥物的受熱穩(wěn)定性。參照《美國藥典》(USP38-NF33)中雙氯芬酸鈉緩釋片的含量檢測方法，建立高效液相色譜條件：色譜柱為Welch Xtimate C8(4.6 mm×250 mm，5 μm)，流動相為甲醇-NaH2PO4緩沖液(0.01 mol/L，磷酸調(diào)節(jié)至pH 2.5，兩者體積比7∶ 3)，檢測波長為254 nm，流速為1.0 mL/min，柱溫為30 ℃，進樣體積為10 μL。

對照品溶液配制。精密稱定雙氯芬酸鈉對照品100 mg于100 mL容量瓶中，用體積分數(shù)70%甲醇溶液稀釋定容，配制成1 mg/mL的雙氯芬酸鈉溶液，作為儲備液。精密移取5.0 mL儲備液于10 mL容量瓶中，用70%甲醇溶液稀釋定容，配制成0.5 mg/mL的雙氯芬酸鈉對照品溶液。

樣品溶液配制。取適量Compritol?888 ATO與雙氯芬酸鈉(質(zhì)量比1∶ 1)的熔融物(油浴80 ℃，熔融10 min)，于研缽中研細，精密稱取相當于雙氯芬酸鈉100 mg的粉末，置于200 mL容量瓶中。先加150 mL 70%甲醇溶液，水浴加熱10 min，超聲30 min，冷卻至室溫，用70%甲醇溶液稀釋定容。將容量瓶冰浴并不時振搖使蠟質(zhì)析出。取適量，趁冷過0.22 μm微孔濾膜，取續(xù)濾液，放置至室溫，對其進行含量測定。

1.4 雙氯芬酸鈉緩釋片體外釋放度方法的建立

依照《美國藥典》中雙氯芬酸鈉緩釋片(diclofenac sodium extened-release tablet)項下溶出方法Test 1法，由于0.05 mol/L pH 6.8磷酸鹽緩沖液的區(qū)分力比0.05 mol/L pH 7.5磷酸鹽緩沖液好，因此選擇900 mL的0.05 mol/L pH 6.8磷酸鹽緩沖液為溶出介質(zhì)篩選處方，溫度(37±0.5)℃，選用槳法(加沉降籃)，轉(zhuǎn)速50 r/min，分別于1、2、3、5、8、10、12、16和24 h取樣10 mL，同時補加等體積溶出介質(zhì)。樣品經(jīng)過0.45 μm的微孔濾膜過濾，用溶出介質(zhì)稀釋至合適濃度，以溶出介質(zhì)做空白，于276 nm處測定吸光度。同時，另取原料藥對照品適量，精密配制成濃度約為15 μg/mL的樣品作為對照，同法測定吸光度。按外標法計算累積釋放度。

1.5 固體分散體制備工藝篩選

分別采用熔融法(油浴80 ℃，10 min)和熱熔擠出法(工藝參數(shù)：轉(zhuǎn)速16 r/min，溫度62、64、64、64、64和62 ℃)制備Compritol?888 ATO與雙氯芬酸鈉的固體分散體，過0.850 mm篩制粒，冷卻后壓片，每片含雙氯芬酸鈉約100 mg。根據(jù)工藝便捷性及體外釋放確定固體分散體制備工藝；將所得固體分散體粉碎過0.180 mm篩，與其他輔料過篩混合均勻，再加入硬脂酸鎂總混合，采用9 mm的圓形淺凹沖壓片，控制片劑硬度為7～9 kg，每片含雙氯芬酸鈉約100 mg，片質(zhì)量約290 mg。

1.6 雙氯芬酸鈉緩釋片處方篩選

以市售雙氯芬酸鈉緩釋片Voltaren-SR為參比，探究處方中骨架材料Compritol?888 ATO用量和黏合劑用量對藥物釋放的影響，并采用正交設計篩選處方，最終得到體外釋放與參比一致的自制緩釋片。

2 結(jié)果與討論

2.1 Compritol?888 ATO與雙氯芬酸鈉二元體系的研究結(jié)果

2.1.1 DSC分析考察二者相容性結(jié)果

Compritol?888 ATO(C888)、雙氯芬酸鈉以及各比例熔融物的DSC圖譜見圖1。由圖1可知，Compritol? 888 ATO與雙氯芬酸鈉分別在69.0和288.3 ℃有單一的吸熱峰，是各自的熔點峰。熔融物的DSC圖譜中Compritol?888 ATO的熔點峰位置基本不變而雙氯芬酸鈉的熔點顯著降低，并且隨著雙氯芬酸鈉占比的下降而降低，表明兩者可混容且可能存在某種相互作用。

圖1 Compritol?888 ATO、雙氯芬酸鈉以及各比例熔融物的DSC圖Fig.1 Differential scanning calorimetry thermograms of Compritol?888 ATO, DS and their melt mixtures

根據(jù)各比例熔融物的初熔點與終熔點建立Compritol?888 ATO與DS二元體系的熔點相圖，結(jié)果見圖2。由圖2可知，Compritol?888 ATO與DS二元熔融物形成了偏晶體系。每個偏晶相圖中上升的液相線對應于藥物在載體熔融液中的溶解度曲線[20]。一般來說，隨著溫度升高，溶解在載體熔融液中的藥物量增加，使得藥物晶體在載體和純藥熔點之間的溫度處完全消失[20]。DSC升溫過程中雙氯芬酸鈉晶體在Compritol?888 ATO熔融液中發(fā)生溶解，破壞了雙氯芬酸鈉的晶體結(jié)構(gòu)，導致晶格能降低，熔點下降。Compritol?888 ATO與DS的質(zhì)量比為3∶ 1的圖譜中DS的熔點峰非常小，這是因為DS含量少且部分溶解于Compritol?888 ATO熔融液中。

圖2 通過DSC圖譜得到Compritol?888 ATO與雙氯芬酸鈉二元體系的熔點相圖Fig.2 Phase diagram of Compritol?888 ATO and DS binary systems by DSC

2.1.2 粉末X線衍射(PXRD)考察固體分散體中雙氯芬酸鈉的晶體狀態(tài)

粉末X線衍射用于檢測固體分散體中晶體的存在。Compritol?888 ATO、雙氯芬酸鈉以及各比例熔融物的PXRD圖譜見圖3。由圖3可知，Compritol?888 ATO有2個特征峰，分別是位于21.27°的高強度峰和23.447°較小的峰，與文獻[21]報道一致。DS的特征峰(2θ)位于6.664°、8.560°、11.265°、15.257°、19.928°、23.554°和27.132°。在Compritol?888 ATO與DS的質(zhì)量比為1∶ 2 熔融物中，Compritol?888 ATO與DS的特征衍射峰仍然存在，且沒有發(fā)生峰移位和新的峰出現(xiàn)，說明DS仍以晶體存在。Compritol?888 ATO與DS質(zhì)量比為1∶ 1 熔融物中DS的特征峰消失，可能是因為DS部分溶解在Compritol?888 ATO中導致DS晶格缺陷，這與偏晶體系的特征相符。

圖3 由PXRD得到Compritol?888 ATO、雙氯芬酸鈉以及各比例熔融物的晶型圖譜Fig.3 Powder X-ray diffraction patterms of Compritol? 888 ATO, DS and their melt mixtures

2.1.3 FT-IR分析固體分散體中藥物與載體的相互作用

Compritol?888 ATO、雙氯芬酸鈉以及各比例熔融物的FT-IR圖譜見圖4。由圖4可知,2 918、2 849 cm-1分別是Compritol?888 ATO中—CH2的反對稱和對稱伸縮振動，1 740 cm-1是酯羰基的伸縮振動。3 384 cm-1是雙氯芬酸鈉的—NH伸縮振動，位于3 256 cm-1處的吸收峰說明雙氯芬酸鈉分子間可能形成了氫鍵。Compritol?888 ATO與DS的質(zhì)量比為2∶ 1物理混合物的圖譜是Compritol?888 ATO與DS圖譜的簡單疊加，沒有峰形和峰位變化，說明物理混合物沒有發(fā)生相互作用。Compritol?888 ATO與DS的質(zhì)量比為2∶ 1和1∶ 1熔融物在3 600～3 200 cm-1處出現(xiàn)了大的寬峰，掩蓋了雙氯芬酸鈉的峰，可能是由于雙氯芬酸鈉的仲胺基與Compritol?888 ATO發(fā)生了更強的氫鍵締和。Compritol?888ATO與DS的質(zhì)量比為1∶ 2的圖譜中仍然可以看到雙氯芬酸鈉的—NH伸縮振動和分子間氫鍵峰，這可能是因為雙氯芬酸鈉含量增加而導致在Compritol?888 ATO中溶解能力有限，雙氯芬酸鈉的峰響應更強烈。這與粉末X線衍射(PXRD)的結(jié)果一致。

圖4 Compritol?888 ATO、雙氯芬酸鈉以及各比例熔融物的FT-IR吸收圖譜Fig.4 Fourier transform infrared spectra of Compritol?888 ATO,DS and their melt mixtures

制劑中藥物與輔料是否相容至關(guān)重要，研究固體分散體時應先一步考察藥物與載體的相容性以及可能的相互作用，相容性的考察可以利用溶解度參數(shù)值也可利用DSC法。對藥物與載體形成的二元體系進行DSC表征可得到一系列圖譜，當兩組分不可混容時，DSC圖譜中兩組分的熔點不受彼此的影響，這時兩者的熔點相圖是兩條平行的直線。如果兩組分的DSC圖譜中熔點發(fā)生了變化，則可能形成了低共熔體系或偏晶體系。低共熔體系中兩組分在某一比例時有最低共熔點，即形成了低共熔物，熔點相圖中兩條彎曲的曲線相交于最低共熔點。偏晶體系在冶金學中應用廣泛，1980年由Kaur等[20]第一次在藥學文獻中進行報道。偏晶系統(tǒng)中一種組分作為離散的結(jié)晶顆粒存在于另一種組分中[23]。偏晶相圖具有低共熔相圖的形式，其中較低熔點組分的熔點曲線即固相線基本水平，固相線與彎曲的液相線沒有交點。

2.2 制備工藝中雙氯芬酸鈉的熱穩(wěn)定性考察

采用高效液相色譜法考察工藝中雙氯芬酸鈉的熱穩(wěn)定性，對Compritol?888 ATO與雙氯芬酸鈉(質(zhì)量比1∶ 1，80 ℃)的熔融物進行含量測定，結(jié)果見圖5。由圖5可知，雙氯芬酸鈉的平均含量為102.4%，符合90.0%～110.0%的標準，且無雜質(zhì)峰出現(xiàn)，說明在工藝中雙氯芬酸鈉受熱穩(wěn)定，該偏晶體系中只有物理相互作用，無新物質(zhì)生成。

圖5 雙氯芬酸鈉對照品及樣品溶液的HPLC圖譜Fig.5 HPLC of DS and the molten material

2.3 固體分散體制備工藝篩選

利用FT-IR分析熱熔(m(C888)∶m(DS)=1∶ 1)擠出產(chǎn)物，結(jié)果見圖6。由圖6可知，雙氯芬酸鈉的—NH伸縮振動峰和分子間氫鍵峰仍然存在，由于該條件下Compritol?888 ATO沒有完全熔融，藥物與載體間可能不存在相互作用。

圖6 雙氯芬酸鈉和熱熔擠出產(chǎn)物的FT-IR圖譜Fig.6 FT-IR spectra of DS and hot melt extrudate

將兩種工藝所得片劑在0.05 mol/L pH 6.8磷酸鹽緩沖液中進行體外釋放度考察，結(jié)果如圖7所示。

圖7 不同工藝及不同比例的雙氯芬酸鈉緩釋片的體外釋放曲線(pH 6.8，n=3)Fig.7 Dissolution profiles of compressed tablets in pH 6.8 buffer solutions with different amounts of Compritol?888 ATO and two kinds of processes(pH 6.8,n=3)

由圖7可知，Compritol?888 ATO和DS形成了偏晶體系。此時，DS部分溶解于Compritol?888 ATO的熔融液中，導致DS晶體中分子間作用力減弱，理論上可在一定程度上加快藥物的釋放。但由圖7的釋放曲線可知，這種作用對藥物釋放的影響十分有限，只在前期略微加快了釋放，沒有顯著性差別。此外，Compritol?888 ATO用量越多，藥物釋放越慢。這是因為Compritol?888 ATO碳鏈長，在片子中形成的致密的疏水性網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)阻止了釋放介質(zhì)的滲透，從而延緩藥物從骨架中的擴散。可見，Compritol?888 ATO形成的疏水性網(wǎng)絡對藥物的釋放起決定性作用。與熔融法相比，熱熔擠出工藝可使藥物和骨架材料的混合效率更高，同時Compritol?888 ATO材料熔點低，非常適用于熱熔擠出工藝。因此，考慮到工藝的便捷性以及偏晶體系對藥物釋放的影響，選擇熱熔擠出法作為固體分散體的制備工藝，并聯(lián)合粉末直壓制備緩釋片。

2.4 雙氯芬酸鈉緩釋片的釋放度研究

對骨架材料的用量研究可知，當Compritol?888ATO與DS質(zhì)量比約為1∶ 2時，藥物中后期的釋放與參比制劑一致，因此選擇骨架材料用量為1∶ 2的比例探究黏合劑用量和致孔劑用量對藥物釋放的影響，并通過正交試驗篩選出最優(yōu)處方。采用熱熔擠出聯(lián)合粉末直壓的工藝對表1中的3個處方制粒壓片，所得片劑在0.05 mol/L pH 6.8磷酸鹽緩沖液中進行釋放度實驗。圖8是不同黏合劑用量的緩釋片的釋放曲線。黃原膠是一種由假黃單胞菌屬發(fā)酵產(chǎn)生的單孢多糖，遇水快速水化形成的凝膠具有很強的黏性，有利于改善裂片情況，增強片子的穩(wěn)健性。因此向處方中加入黃原膠并調(diào)整黏合劑PVP K90的用量，觀察藥物釋放。由結(jié)果可知，在一定范圍內(nèi)藥物釋放速率隨黏合劑PVP K90用量的增加而加快，這主要是因為PVP K90具有一定的表面活性。

圖8 PVPK90用量對雙氯芬酸鈉緩釋片釋放效率的影響(pH 6.8,n=3)Fig.8 Effects of PVPK90 amounts on drug release ratio of DS compressed tablets in pH 6.8 buffer solutions (pH 6.8,n=3)

調(diào)整PVPK90與黃原膠用量,使藥物釋放與參比制劑Voltaren-SR相似。以相似因子為指標,采用IBM SPSS Statistics19設計二因素三水平正交試驗，以填充劑蔗糖調(diào)節(jié)片子質(zhì)量，考察黃原膠和PVPK90用量對藥物體外釋放的影響。各因素變量的信息表見表2。

表2 二因素三水平正交設計表Table 2 Design of subjects and factors

對正交試驗結(jié)果進行方差分析，表3是多因素方差分析表。由表3可知，因素黃原膠的F=8.667，概率值(Sig.)P=0.035<0.05；因素PVPK90的F=0.498，概率值(Sig.)P=0.641>0.05，若按顯著性水平α=0.05的檢驗水準，認為黃原膠對f2相似因子的影響顯著，PVPK90影響不顯著。按檢驗統(tǒng)計量F值的大小，黃原膠是主要因素，PVPK90是次要因素。邊際均值估算結(jié)果見表4。由表4可知，黃原膠用量在4%時達到其最大均值82.000，PVPK90水平在25%時達到其最大均值71.000。因此，4%黃原膠、25%PVPK90是與原研相似的最優(yōu)處方，釋放曲線見圖9，兩因素的交互效應圖見圖10。由圖9和圖10可知，圖中不同水平的3條折線均平行，表明這些因素之間不存在交互作用。

表3 多因素方差分析表Table 3 Analysis of variances of orthogonal experiments

表4 估算邊際均值結(jié)果Table 4 Results of estimated marginal means

圖9 最優(yōu)處方釋放曲線(pH 6.8和pH 7.5)Fig.9 Release profiles of optimal formulation in pH 6.8 and 7.5 buffer solutions

圖10 黃原膠與PVPK90的交互效應Fig.10 Profile plots of xanthangum and PVPK90

3 結(jié)論

利用一系列表征手段對載體與藥物形成的二元體系考察得知，二者形成了偏晶體系。在DSC升溫過程中，DS部分溶解在Compritol?888 ATO熔融液中，使藥物的熔點降低。偏晶體系的形成使得藥物分子間作用力減弱，在一定程度上應加快藥物釋放。但由研究結(jié)果可知，Compritol?888 ATO的疏水性對藥物釋放的影響更為顯著。采用熱熔擠出聯(lián)合粉末直壓的工藝制備雙氯芬酸鈉緩釋片，考察了骨架材料、黏合劑和致孔劑用量對藥物釋放的影響，通過處方篩選與工藝優(yōu)化得到與市售制劑體外釋放一致的自制片。