130 学报 JournalofChinaPharmaceuticalUniversity 010,41():130-134 星点设计 效应面法优化洛索洛芬钠微丸的缓释包衣处方 张纪兴, 陈燕忠 ( 广东药学院, 广州 510006) 摘要通过星点设计 效应面法优化洛索洛芬钠微丸的缓释包衣处方 以缓释包衣材料 HPMC 和 EC 的比例以及包衣增重为考察因素,1 4 和 8h 的累积释放度为考察指标, 分别用线性模型和非线性模型描述考察指标和因素之间的关系, 绘制所选用模型的效应面和等高线图, 根据设定的缓释释药目标值, 通过重叠等高线图确定优化处方, 最后进行验证 结果表明, 非线性模型中的三次多项式是描述指标与因素之间的最佳模型 最佳处方微丸缓释包衣累积释放度的理论预测值与实测值偏差较小 可见, 采用星点设计 效应面法得到的, 基于多元非线性模型的洛索洛芬钠微丸缓释包衣处方优化模型, 可以对该缓释微丸的处方进行优化, 所建立的模型具有较好的预测能力和实用性 关键词洛索洛芬钠 ; 缓释微丸 ; 星点设计 效应面法 ; 重叠等高线中图分类号 R944 文献标识码 A 文章编号 1000-5048(010)0-0130-05 Optimization ofthe coating formulation ofloxoprofen sodium sustained releasepeletsbycentralcompositedesign responsesurfacemethodology ZHANGJi xing 牞 CHENYan zhong GuangdongPharmaceuticalUniversity 牞 Guangzhou510006 牞 China Abstract Theaimofthestudywastooptimizethecoatingformulationofsustainedreleasepeletsofloxoprofen sodiumbythecentralcompositedesign responsesurfacemethodology 牗 RSMplusCCD 牘 Intheformulationdesign usingrsmplusccd 牞 independentvariablesweretheratioofhpmctoec 牗 X 1 牘 inthesustainedcoatingformula tionandpolymerload 牗 weightgain 牞 X 牘 wereselectedasindependentvariables 牞 andinvitroaccumulatedreleases fromthepeletsat1 牞 4 牞 and8hweredependentvariables Multilinear 牞 twoandthreeorderquadraticmodelswere usedtoestimatetherelationshipbetweenthedependentandtheindependentvariables 牞 andtodelineatersmand overlaycontourplotsinordertoselecttheoptimalformulationsincompliancetothehypothesizedinvitroreleases 牗 % 牘 at1 牞 4 牞 and8h Theresultsshowedthattherelationshipbetweendependentandindependentvariableswas bestfitedtothree orderquadraticequation Theregresionequationgeneratedforthehypothesizedinvitrocumu lativereleases 牗 % 牘 at1 牞 4 牞 and8hwereq 1h =7 699-30 7859X 1-43 3954X +0 9174X 1 +1 80 3X +6 8039X 1 X -0 1315X 1 X -0 68X 1 X 牞 Q 4h =408 540-47 478X 1-75 9X +3 304 0X +1 3573X 1 X -0 1118X 1 X -0 545X 1 X 牞 Q 8h =303 5390-30 4176X 1-45 1140X + 064 4X +6 8650X 1 X -0 3341X 1 X 牞 respectively Intheoptimizedcoatingformulation 牞 theratioofhpmctoec was4 0% andthepolymerload9 0% Biasbetweenobservedandpredictedvaluesinvitroaccumulatedreleases werenegligible 牞 indicatingthehighpredictabilityoftheselectedmodels Therefore 牞 RSM plusccdisapplicable intheoptimizationofthecoatingformulationofloxoprofensodiumsustained releasepelets Keywords loxoprofensodium 牷 sustainedreleasepelets 牷 centralcompositedesign 牷 responsesurfacemethodolo gy 牷 overlaycontourplot 洛索洛芬钠 (loxoprofensodium) 是第一个丙酸类前体型非甾体抗炎药 NSAIDs, 口服后吸收迅速, 在体内代谢成 trans OH 型药物, 血浆中原形药物约 30min 浓度达到最高, 活性代谢物在 1~1 5h 收稿日期 009 11 0 通讯作者 Tel:00-3935117 E mail:jxzh19988@163 com
第 期 张纪兴等 : 星点设计 效应面法优化洛索洛芬钠微丸的缓释包衣处方 131 达到最高, 原形药的半衰期约为 1~h [1], 在体肠吸收实验证明, 洛索洛芬钠在大鼠各肠段均有吸收 [], 其活性代谢物抑制前列腺素的生物合成, 镇痛效果比酮洛芬 吲哚美辛 萘普生强 10~0 倍, 起效迅速且具强效 均衡的镇痛 抗炎 解热作用, 使用更安全 前体药物消化道不良反应发生率低, 可长期服用, 应用范围广, 且不良反应小, 尤其是对胃肠道的耐受性较好 [3], 适合制备成缓释制剂 市售洛索洛芬钠每片 60mg, 每日服用 3 次, 每次 1 片, 不良反应的发生率为 8 76% [4] 微丸属于剂量分散类剂型, 与片剂等单剂量剂型比较, 具有疗效重现性好 不良反应发生率低的优点 [5] 本研 [6] 究旨在应用星点设计 效应面法优选以乙基纤维素为缓释成膜材料的包衣处方工艺, 将洛索洛芬钠制备成体外释药时间达到 1h, 每天服药两次的缓释微丸 材料 1 1 药品与试剂 洛索洛芬钠 ( 广州固志医药科技有限公司 ); 洛索洛芬钠标准品 ( 中国药品生物制品检定所 ); 微晶纤维素 ( 山东聊城阿华制药有限公司 ); 乙基纤维素 (EC, 黏度 0cP, 上海卡乐康包衣技术有限公司 ); 羟丙甲纤维素 (HPMCK15M, 上海卡乐康包衣技术有限公司 ); 邻苯二甲酸二乙酯 ( 天津市福晨化学试剂厂 ); 其余辅料均为药用级 1 仪 器 UV101 紫外可见分光光度计 ( 北京瑞利仪器分析公司 );RCZ 48A 智能药物溶出仪 ( 天津大学精密仪器厂 );E 50 挤出机 S 50 滚圆机 ( 重庆英格造粒包衣技术有限公司 );BY400A 糖衣机 ( 广州康诺医药机械 ) 方法 1 含药丸芯的制备 采用挤出滚圆法, 将原料药与辅料分别过 100 目筛, 按处方量准确称取洛索洛芬钠 微晶纤维素, 混合均匀, 以 HPMCK15M(6cP) 水溶液为黏合剂制成软材, 经孔径为 700μm 的筛板挤出, 挤出速度 30 r/min, 挤出物置滚圆机内, 滚圆转速 800r/min, 滚圆 10min, 微丸于 40 干燥 1h 筛分, 即得含药丸芯 (4~30 目 ) 缓释薄膜包衣 1 缓释包衣液的制备将缓释包衣材料乙基纤维素加入 70% 乙醇溶液中, 搅拌均匀, 加入增塑剂邻苯二甲酸二乙脂进行塑化, 搅拌 30min, 完成后加入致孔剂 HPMCK15M, 搅拌均匀, 在包衣过程中保持搅拌, 防止包衣液的黏结 缓释包衣操作将含药丸芯置入包衣锅中, 控制转速为 60~80r/min, 控制温度为 30~ 35, 喷入包衣液 ( 喷液速度 5mL/min), 根据包衣微丸情况适当调节相应参数, 喷完后, 将缓释包衣微丸于 40 干燥, 即得 [7] 3 含量和释放度测定 3 1 标准曲线的绘制精密称取洛索洛芬钠标准对照品 5mg, 置 1000mL 量瓶中, 加水充分溶解并稀释至刻度, 摇匀, 制成 5μg/mL 的洛索洛芬钠对照品贮备液 精密量取 1,,3,4,5,6, 8mL 贮备液分别置 10mL 量瓶中, 加水稀释至刻度, 摇匀 以水为空白, 在 3nm 波长处分别测定吸收度, 以吸收度 (A) 对溶液的质量浓度 (c) 线性回归, 得回归方程 (n=7):a=0 0049+0 0354c, r=0 9996 洛索洛芬钠在 51~0 096μg/mL 质量浓度范围内与吸收度呈良好线性关系 3 样品的含量测定取本品适量, 精密称定, 研细, 精密称取相当于洛索洛芬钠 5mg 的细粉于 50mL 的量瓶中, 加适量水充分振摇, 再加水至刻度, 旋涡振荡 5min, 过滤, 精密量取续滤液 1mL 于 10mL 量瓶中, 加水至刻度 依法测定吸收度, 标准曲线法定量 3 3 释放度测定参照 中华人民共和国药典 (005 年版 ) 二部附录 XD 第一法装置, 以纯化水 900mL 为溶剂, 转速为 100r/min, 温度 37, 依法操作, 分别于 1,4,8h 取样, 每次 5mL, 同时补加释放介质 5mL, 过滤, 弃去初滤液, 精密吸取续滤液 1mL 于 10mL 量瓶中, 加水至刻度, 依法测定吸收度, 标准曲线法定量求得供试品溶液浓度, 从而计算得到累积释放度 4 实验设计 预实验表明, 采用膜控技术单独使用缓释包衣材料 EC 进行包衣, 释放曲线在释放的中间阶段比较慢, 后期释药也不完全, 为了改善以上情况, 在包
13 学报 JournalofChinaPharmaceuticalUniversity 第 41 卷 衣液处方中必须加入一定量的水溶性材料 HPMC 作为致孔剂 根据初步实验考察结果,HPMC 和 EC 的比例 X 1 以及包衣增重 ( 以 EC 计 )X 是影响缓释微丸释放行为的主要因素, 实验采用 X 1 及 X 作为考察因素, 其范围分别为 :X 1 :3% ~9%;X : 5% ~15% 根据星点设计的原理, 各因素设置 5 水平, 可用代码值 ±α,±1,0 来表示 对于二因素的星点设计 α=1 414, 以缓释微丸在 1 4 8h 的累积释放度 ( 分别用 Q 1h Q 4h Q 8h 表示 ) 作为考察指标进行实验设计, 因素及水平表见表 1, 具体实 [8] 验设计和结果见表 Table1 Independentvariablesandtheirlevelsofcoatingformulation ofsustained veleasepeletsofloxoprofensodium Variable Level -1 414-1 0 1 1 414 X 1 3 00 3 88 6 00 8 1 9 00 X 5 00 6 46 10 00 13 54 15 00 X 1 :HPMC EC(%);X :Weightgain Table Centralcompositedesignandaverageofdeterminedinvitro cumulativereleasepercentage(%) No X 1 X Q 1h Q 4h Q 8h 1 1 1 15 76 63 10 83 98 1-1 43 88 93 76 100 01 3-1 1 8 09 53 47 78 49 4-1 -1 3 04 89 07 100 0 5 1 414 0 37 33 91 03 97 99 6-1 414 0 3 41 40 0 69 05 7 0 1 414 13 78 56 38 73 19 8 0-1 414 44 67 97 30 101 17 9 0 0 4 07 77 79 90 89 10 0 0 3 98 76 99 89 00 5 模型拟合 处方优化和预测 以 HPMC 和 EC 的比例和包衣增重两考察因素为自变量, 缓释微丸 1,4,8h 的累积释放度考察指标为因变量, 分别用多元线性模型 二次多项 [9] [10] 式和三次多项式模型描述考察指标和两个考察因素之间的关系, 并以拟合优度 (R ) 和置信度 (P) 作为模型判定标准, 数学模型如下 : 多元线性模型 :Q=b 0 +b 1 X 1 +b X ; 二次多项式模型 :Q=b 0 +b 1 X 1 +b X +b 3 X 1 +b 4 X +b 5 X 1 X ; 三次多项式模型 :Q=b 0 +b 1 X 1 +b X +b 3 X 1 +b 4 X 根据优选模型绘制效应面和等高线图, 及设定的 1,4,8h 的释药目标值, 通过重叠等高线图确定优化处方, 最后进行验证 结果 3 1 模型拟合不同处方工艺制备的缓释微丸在 1 4 8h 的累积释放度见表, 采用 SPSS 统计软件进行回归分析, 得出 Q 1h Q 4h Q 8h 和 X 1 X 之间拟合方程的 R 值, 多元线性模型为 :0 8983 0 834 和 0 8070; 二次多项式模型为 :0 943 0 8703 和 0 886; 三次多项式模型为 :0 9999 0 993 和 0 954 显然, 拟合优度以三次多项式回归模型最佳, 再通过多元逐步回归, 确立所拟合的最优回归方程为 : Q 1h =7 699-30 7859X 1-43 3954X +0 917 4X 1 +1 803X +6 8039X 1 X -0 1315X 1 X -0 68 X 1 X,R =0 9999,P=0 0001; Q 4h =408 540-47 478X 1-75 9X +3 304 0X +1 3573X 1 X -0 1118X 1 X -0 545X 1 X,R = 0 993,P=0 009; Q 8h =303 5390-30 4176X 1-45 1140X + 064 4X +6 865 0X 1 X -0 334 1X 1 X,R = 0 940 8, P=0 0144 可见, 通过多元逐步回归所确立的最优回归方程,R 略有下降, 但是置信度获得了显著提高 根据所确立的多项式模型, 分别绘制因素 X 1 X 对各评价指标的效应面和等高线图 ( 图 1) 为了确定洛索洛芬钠微丸缓释包衣处方优化模型的取值区域, 根据缓释 控释和迟释制剂指导原则, 将缓释包衣微丸 1h 累积释放度等高线图中 30% 以下的释放曲线设为目标曲线,4h 累积释放度等高线图中 50% 左右的释放曲线设为目标曲线,8h 累积释放度等高线图中 75% 以上的释放曲线设为目标曲线, 将以上三维图中的等高线图叠加 [8],3 种类型目标曲线的叠加区域, 即为最佳取值区域, 结果见图 +b 5 X 1 X +b 6 X +b 7 X 1 X
第 期 张纪兴等 : 星点设计 效应面法优化洛索洛芬钠微丸的缓释包衣处方 133 Figure1 ResponsesurfacesshowingtheefectoftheratioofHPMCandECinsustainedcoatingmaterialandpolymerload(weightgain)oninvitro cumulativereleaseofloxoprofensodiumsustained releasepeletsat1h(a),4h(b),and8h(c)bythreeorderquadraticequationmodel 实测值 (V observed ) 与预测值 (V predicted ) 比较, 根据以下公式计算偏差 : 偏差 =(V observed -V predicted )/V predicted 100%, 偏差越小, 表明所建立的模型预测性越好 [9] 结果见表 3 Table3 Biasbetweenpredictedandobservedvalue Cumulativerelease Predicted Observed Bias/% time/h 1 15 1 14 73-3 16 4 6 08 58 91-5 10 8 81 95 80 65-1 59 Figure Overlayingcontourplotsoftheoptimizedformulationofloxo profensodium sustained releasepeletsbasedonthreeorderquadratic equationmodel 目标曲线的叠加图中出现了两个 3 条目标曲线的叠加区域 ( 图 1 中阴影部分 ):(1)1h 累积释放度 15% 等高线 4h 累积释放度 60% 等高线和 8h 累积释放度 80% 等高线有一叠加区域, 其范围大致为 :X 1 :3 3% ~4 8%;X :8 3% ~11 3%; ()1h 累积释放度 15% 等高线 4h 累积释放度 60% 等高线和 8h 累积释放度 77 5% 等高线也有一叠加区域, 其范围大致为 :X 1 :6 5% ~7 8%;X : 13 8% ~14 1% 显然, 实际应用时选择第一个叠加区域为最佳取值区域更为合理 3 处方优化 预测和验证 根据以上目标曲线叠加图获得的最佳取值区域, 结合膜控包衣工艺的具体操作, 从因素 X 1 和因素 X 的较佳取值范围内选取一组数据 (X 1 =4 0, X =9 0), 对此优化处方的累积释放度进行考察, 得 3 个指标的实测值 同时将因素 X 1 和因素 X 的最佳取值代入最佳模型方程, 得理论预测值, 将 将以上理论预测值与实测值进行双样本方差分析, 结果偏差检验统计量 t 值为 0776, 小于临界值 4 307, 即理论预测值与实测值之间没有显著性差异 讨论星点设计 效应面法是比较适宜进行非线性拟合的优化法 通常在实验的最佳条件附近, 实验考察指标与实验主要影响因素之间的关系为非线性, 用多元线性模型进行拟合, 模型线性回归的拟合度相对较差 而选用二次多项式模型或更高次的多项式模型进行拟合, 可以得到比较理想的模型拟合度 本实验中采用了三次多项式模型, 拟合方程的相关确定系数相对最高, 在进一步对模型采用多元逐步回归的情况下, 最后所得到的优化模型可信度亦较为理想 综合累积释放度的效应面图 ( 图 1) 可以较为直观的看出效应与因素之间的关系 在整个考察范围内, 距离较佳区域远的地方接近线性, 而越接近较佳区域, 效应面的弯曲度就越大 图 将效应面三维图中的目标等高线图叠加就更加直观的体
134 学报 JournalofChinaPharmaceuticalUniversity 第 41 卷 现了出来, 越接近较佳区域, 目标等高线越密集, 最终相交形成叠加的目标区域, 结合实际应用情况, 选择一最佳取值区域 本研究最后通过选取优化的最佳取值区域中的一组数据进行实验验证, 结果表明该组数据带入最佳模型方程获得的理论预测值, 与实测值偏差不大, 证实所建立的数学模型具有极佳的预测性, 表明星点设计 效应面优化法可以较好地应用于制剂的处方与制备工艺优化 参考文献 [1] 日本药局方解说书编辑委员会. 日本药局方第十四改正解说书 [M]. 东京 : 广川书店,001:855-859 [] KooTS,KimDH,AhnSH,etal.Comparisionofpharmacokinet icsofloxoprofenanditsactivemetabolitesafteranintravenous, intramuscular,andoraladministrationofloxoprofeninrats:evi denceforextrahepaticmetabolism[j].jpharm Sci,005,94 (10):187-197 [3] 周淑琴 (ZhouSQ). 新型非甾体抗炎药洛索洛芬钠的研究进展 [J]. 上海医药 (ShanghaiMedPharm J),008,9(10): 468-469 [4] 新药介绍. 新一代非甾体镇痛消炎药 洛索洛芬钠片 [J]. 海峡药学 (StraitPharmJ),003,15():89-90 [5] 陈盛君 (ChenSJ), 朱家壁 (ZhuJB). 缓控释微丸制剂的研究进展 [J]. 国外医学药学分册 [ForeignMedSci(Pharm)], 004,31(3):177-181 [6] 吴伟 (WuW), 崔光华 (CuiGH). 星点设计 效应面优化法及其在药学中的应用 [J]. 国外医学药学分册 [ForeignMed Sci(Pharm)],000,7(5):9-98 [7] 夏鹏霄 (XiaPX), 杨翰春 (YangHC), 袁洪泽 (YuanHZ), 等. 紫外分光光度法测定洛索洛芬钠片的含量 [J]. 药学实践杂志 (JPharmPrac),004,():9-93 [8] 周云飞 (ZhouYF), 王柏 (WangB). 星点设计 效应面法优化盐酸氨溴索缓释片处方 [J]. 中国药科大学学报 (JChina PharmUniv),007,38(1):39-4 [9] DeependraS,SwarnlataS,VinodKD,etal.Formulationoptimi zationofgentamicinloadedeudragitrs100microspheresusing factorialdesignstudy[j].biolpharmbul,008,31(4):66-667 [10] SinghB,ChakkalSK,AhujaN.Formulationandoptimizationof controledreleasemucoadhesivetabletsofatenololusingresponse surfacemethodology[j].aapspharmscitech,006,7(1):e3 征订启事 欢迎订阅 010 年 中国药科大学学报 中国药科大学学报 是由国家教育部主管 中国药科大学主办的药学类核心期刊, 主要刊登合成药物化学 天然药物化学 生药学 中药学 药剂学 药物分析 药物生物技术 药理学 药代动力学等学科的研究论著 中国药科大学学报 在药学界享有较高的学术声誉, 目前已被国际上多家著名数据库 (CA,IPA,SCOPUS,JST, IC,EMBASE/ExcerptaMedica,CAS) 所收录, 被国内权威数据库 : 中文核心期刊要目总览 中国科技论文统计源数据库 中国科学引文数据库等列为药学类核心期刊 ; 屡获国家新闻出版总署 教育部 科技部等各种优秀期刊奖 008 年 中国药科大学学报 被评为中国精品科技期刊,006 年 008 年两次被教育部评为中国高校精品科技期刊 据中国科学技术信息所最新出版的 009 年版中国科技期刊引证报告 ( 核心版 ) 公布的最新数据, 中国药科大学学报 综合评价总分为 45 1, 位居中国药学核心期刊第 5 位 据 008 年中国科学技术信息研究所统计, 本刊 5 年影响因子为 0 879, 名列中国高等学校学报 ( 医药卫生 ) 第 位 中国药学学术期刊第 6 位, 学术影响力极高, 在高等院校 科研机构 制药企业 医院等单位拥有众多读者 本刊为双月刊,96 页 国际标准开本, 国内外公开发行 欢迎到当地邮局订阅, 漏订者可直接与编辑部联系 国内刊号 :CN3 1157/R ISSN:1000 5048 国内邮发代号 :8-115 定价 :0 元 / 期, 全年 10 元地址 : 南京童家巷 4 号邮政编码 :10009 电话 :05 8371566/56 传真 :05 837179 E mail:cpuxuebao@sohu com htp://www zgykdxxb cn htp://qk cpu edu cn/xuebao/index asp 欢迎投稿 欢迎订阅