星点设计-效应面法在酒石酸美托洛尔缓释微丸处方优化中的应用

星点设计一效应面法在酒石酸美托洛尔缓释微丸处方优化中的应用 黄健，高春生，单利，梅兴国。(军事医学科学院毒物药物研究所，北京100850) 摘要：目的本研究以EudragitRS30D和EudragitRL30D的混合物为包衣，制备日服2次的酒石酸美托洛尔包衣缓释微 丸，并将星点设计一效应面法应用于处方筛选过程中。方法 以微丸在1，4，8h的释放度作为考察指标，将EudragitRS30D与 EudragitRL30D的比例和包衣增重为自变量，采用星点设计一效应面优化法，对缓释包衣处方进行优化。结果经F2(相似因 子)检验，3批自制样品的释药曲线与理论释药曲线基本一致。结论星点设计一效应面优化法可用于酒石酸美托洛尔微丸缓 释包衣处方的优化，所建模型具有较好的预测能力和实用性。 关键词：酒石酸美托洛尔；优特奇RS30D；优特奇RL30D；包衣缓释微丸；星点设计一效应面法 中图分类号：R944．9 文献码：A 文章编号：1001—2494(2007)07—0512—04 OptimizationofCoatingFormulationofSustainedReleasePelletsofMetoprololTartratebyCentralCom- positeDesign-ResponseSurfaceMethodology HUANGJian，GAOChun—sheng，SHANLi，MEIXing—guo+(InstituteofPharmacologyandToxicology，AcademyofMilitary MedicalSciences，Beijing100850，China) ABSTRACT：OBJECTIVEToprepareatwicedailysustainedreleasepelletsofMetoprololTartratewithblendsofEudragitRS30D andEudragitRL30Dassustainedcoatingmaterialandoptimizethecoatingformulationwithcentralcompositedesign—responsesurface methodology．METHODSDrugreleasefromthecoatedpelletsafter1，4and8hwereusedasresponsesandcentralcompositede— sign—responsesurfacemethodologywasappliedtooptimizesustainedcoatingformulation，namelyEudragitRS30D／EudragitRL30D ratioinsustainedcoatingmaterialandpolymerload(weightgain)，whichwerebasedonsinglefactortests．RESULTSUsingsimilar— ityfactor(F2)，thedissolutionprofilesofthreebatcheswerefoundtobesimilarwiththeexpectedtargetprofile．CONCLUSION Centralcompositedesign--responsesurfacemethodologycanbeappliedtooptimizethecoatingformulationforMetoprololTartrateSUS-- tainedreleasepelletsandthemodelsdevelopedinthisstudyareprovedtobepredictableandfeasible． KEYWORDS：metoprololtartrate；EudragitRS30D；EudragitRL30D；sustainedreleasepellets；centralcompositedesign—response surfacemethodology 在工艺优化和处方筛选过程中，星点设计．效应 面法由于能准确找出较佳的处方配比或较佳的工艺 参数，因此近年来在药剂学领域得到了广泛的应 用¨j。酒石酸美托洛尔(metoprololtartrate)是一种 常用的届，受体阻滞剂，用于高血压和冠心病的长期 治疗。由于酒石酸美托洛尔的口服生物半衰期较短 (3～4h)，个体差异较大，有必要将其制成口服缓控 释制剂，以减少血药浓度波动，增加患者的依从 性。2J。目前已有缓释片剂在临床使用。微丸属剂 量分散类剂型，与片剂这种单剂量剂型相比，具有更 好的疗效重现性和更小的不良反应发生率一J。随 着新材料的不断涌现和应用，缓释微丸在新药研究 与开发中正发挥着更大的作用。 EudragitRS与EudragitRL属于水不溶性成膜 材料，在水中可溶胀。分子中季胺盐基团的含量决 定它们在水中的溶胀性和渗透性。EudragitRS中 季胺盐基团含量较低，渗透陛和溶胀性较小，其形成 的包衣可有效阻滞药物释放；EudragitRL季胺盐基 团含量较高，渗透性和溶胀性较大。将EudragitRS 和EudragitRL配合使用，可有效调节包衣型缓释制 剂的释药速率HJ。EudragitRS30D与EudragitRL 30D分别是两者固含量30％的水分散体。本研究 旨在以星点设计一效应面法优选出释放效果理想的 缓释包衣处方，并检验模型的预测性。 1材料和仪器 酒石酸美托洛尔(广东肇庆定康药业有限公 司)，EudragitRS30D和EudragitRL30D(上海罗姆 公司药用树脂部)，空白糖球(610～750Ixm，意大利 戴维林公司)，羟丙甲纤维素(HPMC，6cps，上海运 宏辅料有限公司)；滑石粉(北京燕京制药厂)；酒石 作者简介：黄健，男，硕士研究生 4通讯作者：梅兴国，男，教授，博士生导师Tel：(010)6692644E—mail：xgmei@yahoo．COB ChinPharm，，2007apr／l，V01．42No．7 中国药学杂志2007年4月第42卷第7期 万方数据万方数据 酸美托洛尔缓释片(100mg，江西南昌济生制药 厂)。 流化床(GPCG1，Glatt，德国)；溶出仪(Hanson SR8PLUS，美国)；紫外分光光度计(HITACHIU一 3010，日本)；磁力搅拌器(DF一101S，巩义市英峪予 华仪器厂)。 2方法和结果 2．1 上药包衣 称取350g酒石酸美托洛尔原料，在微热搅拌 状态下用水配制成30％的溶液，加适量HPMC，溶 解，即得上药包衣溶液。取500g空白糖球(610— 750Ixm)置于流化床底喷包衣锅中，进风温度设定 为65℃，丸芯在流化状态下预热5rain。选择直径 为1．2him的喷嘴，在120kPa的雾化压力下，以 10～15mL·rain‘1的喷液速率进行上药包衣。包衣 过程中随时调整进风温度和喷液速率，使物料温度 控制在50～55℃，上药结束后60℃继续干燥10 raino 2．2缓释层包衣 分别称取EudragitRS30D和EudragitRL30D 两种水分散体，按预先设定的比例混和，加水适量， 搅匀；将滑石粉、柠檬酸三乙酯和消泡剂(甲基硅 油)加入适量水中，用高剪切匀化机匀化3rain；将 此混悬液缓慢倒人上述水分散体中，搅匀；过80目 筛，即得缓释包衣液。取酒石酸美托洛尔载药微丸 500g，置于流化床底喷包衣锅中，包衣过程中需对 包衣液进行持续搅拌，以防沉淀发生。包衣结束后 40℃继续干燥20rain。将微丸从流化床内取出，于 40℃烘干24h，即得。 2．3含量测定 取本品约250mg，精密称定，置100mL量瓶 中，加体积分数90％乙醇适量，超声30rain，溶解， 再用体积分数90％乙醇稀释至刻度，混匀，精密量 取1．0mL于10mL量瓶中，用体积分数90％的乙 醇稀释至刻度，混匀，照已通过方法学评价和验证的 紫外分光光度法，于274nm处测定吸光度。另取酒 石酸美托洛尔对照品，同法测定。计算本品中主药 的百分含量。 2．4释放度测定 取本品，按《中国药典》)2005年版释放度测定第 一法(附录xo)，采用溶出度测定法第一法装置(附 录XC)，以900mL蒸馏水为释放介质，转速为100 r·rain～，37℃。分别于0．5，1，2，4，6，8，12h取 样，滤过，照已通过方法学评价和验证的紫外分光光 中国药学杂志2007年4月第42卷第7期 度法，在274nm波长处测定吸光度，按外标一点法 计算不同时问药物的累积释放百分率。 2．5单因素考察 2．5．1 EudragitRS30D与EudragitRL30D的比例 对释放的影响 本固定包衣液中EudragitRS30D 和EudragitRL30D的总量，调整EudragitRS30D与 EudragitRL30D的比例分别为：40：60，70：30，90： 10。制备相应的酒石酸美托洛尔缓释微丸，测定不 同时间的释放度。结果随着EudragitRS30D比例 的提高药物释放速度逐渐减慢，见图l。 U 2 4 O g lU 12 t／h 图1 EudragitRS30D在缓释材料中所占比例对微丸体外 释放的影响 1一EudragitRS30D(Rs)一EndragitRL30D(RL)=40：60；2一RS—IlL=70：30； 3一RS—RL=90：10 Fig1 InfluenceofdifferentEudragitRS30Dratioondrugre— leaseinvitro l—EudragitRS30D(1tS)-EndragitRL30D(RL)=40：60；2一RS—RL=70：30； 3一RS．RL=90：10 2．5．2聚合物用量对释放的影响将EudragitRS 30D和EudragitRL30D的比例固定在70：30，设计 10％，20％，30％等3种水平的包衣增重(按载药丸 芯重量计)，制备相应的酒石酸美托洛尔缓释微丸， 通过测定不同时间的释放度，来考察聚合物的不同 用量对微丸释药行为的影响。结果随着包衣增重的 提高药物释放速度减慢，见图2。 0 2 4 6 8 10 12 t／h 图2不同缓释包衣增重对微丸体外释放的影响 l一10％包衣增重；2—20％包衣增重；3—30％包衣增重 Fig2 IntlueneeofdifferentEudragitRS30DratioOildrugre- leaseinvitro l—weightgain10％；2一weig}l‘gain20％；3一weightgain30％ 2．5．3增塑剂的不同用量和放置时间对释放的影 响选用丙烯酸树脂类聚合物常用的柠檬酸三乙酯 Chin肌omI，，2007Apr／I，901．42No．7 式≥日∞08Q∞＆奄岳 摹毫-8甚口∞§石出 万方数据万方数据 (TEC)作为增塑剂，考察了10％，20％和40％(以聚 合物干重计)3个水平对微丸释药行为的影响。结 果发现，增塑剂用量过低(10％)不能让聚合物形成 连续衣膜，过高(40％)容易使衣膜在贮存过程中出 现过老化现象。因此将TEC用量固定在20％左右 比较合适。 2．6采用中心复合设计对处方进行优化 星点设计是多因素五水平的实验设计，在二水 平析因设计的基础上加上极值点和中心点构成，其 代码分别为±1，±0【和0，仅=(F)Ⅳ4，F=2k(k为因 素数)为析因设计部分实验次数。在预试验的基础 上，确定各因素水平的极大(+仅)和极小值(一仅) 后，±1，0水平的安排遵循任意两个物理量之间的 差值与对应代码之间差值成等比的原则。将效应与 因素进行模型拟合，并根据所建立的数学模型描绘 三维效应面，从效应面的较优区域即可直接读取较 佳工艺条件一引。 星点设计一效应面优化：在单因素考察的基础 上，选择对药物释放影响较大的，EudragitRS30D在 缓释材料中的比例，以及聚合物用量(缓释包衣增 重)进行优化，以预实验所得较好处方的因素水平 为中心，按中心复合设计分别确定5个水平，共有 13个组合，每个组合是一个处方，按星点设计表的 排列做13次实验"1。按照制备工艺制备缓释微丸， 依照释放度测定方法测定缓释微丸在1，4及8h的 释放度。星点设计实验安排见表1，星点设计的具 体因素和水平见表2。 表1星点设计实验表 Tab1 Centralcompositedesigntable 2．7模型拟合和预测 采用SPSS软件对释放数据进行处理，对各水平 进行多元非线性回归，得到二项式拟合的方程分别 为：YI^=161．512—30．314xl一204．629x2—58．869 Chin确。m，，2007Apr／l，V01．42No．7 表2星点设计因素水平表 Tab2 Independentvariablesandtheirlevels 戈1戈2—63．629x；一48．81lxi；K^=190．272—28．687 戈1—35．165x2—2．048x；；K^=171．064— 16．194x1—30．244x2—43．971xlx2—1．233x；。 其中，K。，y4。，y8。依次代表微丸于1，4，8h的 累积释放度；戈，代表EudragitRS30D缓释材料中所 占的比例，戈：代表缓释包衣增重。 按照二项式拟合方程描绘各效应对因素的效应 面，见图3。由图3可见，在1，4，8h3个取样点，微 丸的累积释放度随EudragitRS30D比例的提高而 减小，随聚合物用量的增加而减少。这与单因素考 察的结果一致。 图3星点设计不同包衣配方微丸在1，4，8h释放的三维效 应面图 A一1h；B一4h：C一8h Fig3 Three—dimensionalcontourdiagramsofdrugreleaseafter 1．4and8haccordingtocentralcompositedesign A一1h：B～4h：C～8h 为检验模型的预测能力，根据所建立的方程，应 用Maple描绘各效应面的等高线图，见图4。 为确定缓释包衣处方的最优取值区域，对以上 3幅等高线图进行叠加，将1h等高线图中30％的 释放曲线定为目标曲线，4h等高线图中60％的释 放曲线定为目标曲线，8h等高线图中80％的释放 曲线定为目标曲线，等高线叠加图中由这3条曲线 围成的区域，即最优区域(用细斜线标示区域)旧J， 见图5。 中国药学杂志2007年4月第42卷第7期 万方数据万方数据 Weightgain 图4根据星点设计不同包衣配方微丸在1，4，8h释放的二 维等高线图 A一1h；B一4h；C一8h Fig4 Two—dimensionalcontourdiagramsofdrugreleaseafter 1。4and8haccordingtocentralcompositedesign A一1h；B一4h；C一8h wec虫tgam 图5二维等高线叠加图(斜线区域为最优区) Fig5 Superimposedtwo—dimensionalcontourdiagrams(Opfi- mizedareaismarkedbyslopes) 2．8模型预测能力验证 在优化区域任选一点，按对应的自变量数值制 备3批缓释微丸。处方配比见表3。 表3酒石酸美托洛尔微丸的缓释衣膜处方 Tab3 Formulationsforthesustainedreleasecoatingofmeto— prololtartratepellets 2．9稳定性研究结果 按“2．4”项下的方法，对这3批自制样品在1， 4，8h的释放度(observedvalue)，与理论目标值 (targetprofile)进行比较，经相似因子检验，本研究 3批自制样品释药F：值均在65以上(50～100为 中国药学杂志2007年4月第42卷第7期 合格)，说明自制样品与参比制剂的释放没有差 异。 本研究制得的缓释微丸罐装胶囊，经强光、高 温、高湿等影响因素考察，表明该缓释微丸胶囊有较 好的耐光性、耐热性，但有一定的吸潮性。采用P11P 铝箔和PVC硬板的泡罩密封包装后经加速及室温 留样考察6个月，胶囊外观性状未变，释放度合格， 含量未见下降，有关物质均未见明显增加，符合规 定。 3讨论 采用星点设计．效应面法制剂工艺处方时，在得 到优化的工艺处方参数后，需按优化的处方工艺参 数重新进行实验，比较实测值(observedvalued)和模 型预测值(predictedvalue)的差异，以检验模型的预 测性能力一j。本实验在最优区域选择一点，根据相 应的包衣处方参数制备3批样品，用R检验对样品 的释放度和模型预测值进行了比较，结果两者趋势 基本一致，无显著性差别(F2>50)，说明本研究所 采用的星点设计．效应面法具有较好的预测能力。 虽然星点设计．效应面法具有预测能力强，设计操作 简便等优点，但相对于因子，精度仍不够，并且 实验次数仍偏高。 REFERENCES [1] SOLIMANM，KHANM．Optimizationandcharacterizationof eontmHedreleasemuhi．．particulatebeadscoatedwithstarchace- tate[J]．／nt．，‰m，2005，294(1-2)：89—101． [2] QUARTERMANC，KENDALLM．Plasmalevelsandnegative ehronotropieeffectofmetoprololfollowingsingledosesofacon— ventionalandsustained—releaseformulation[J]．Europ．，Clin Pharmacol，1979，15(11)：97—103． [3] SCHULTZP，KLEINEBUDDEP．Anewmutiparticulatedelayed relea$esystem．PartI：Dissolutionpropertiesandreleasemecha- nism[J]．．，ControlledRelease，1997，47(9)：181—189． [4] KRAMARA，VRECERF．Statisticaloptimizationofdiclofenac sustainedreleasepelletscoatedwithpolymethaerylicfilms[J]． m￡．，Pharm，2003，256(10)：43-52． [5] ALKHATIBHs，SAKRA．Optimizationofmethaeryhcacidester 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