星点设计_效应面法优化洛索洛芬钠微丸的缓释包衣处方

学 报 Journal of China PharmaceuticalUn iversity� 2010, 41( 2): 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 8 h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( 2010) 02- 0130- 05 Optmi ization o f the coating formulation of loxopro fen sod ium susta ined� release pe llets by central compos ite des ign�response surface methodology ZHANG Ji�x ing* , CHEN Y an�zhong Guangdong Pharm aceutical Un iver sity, Guangzhou 510006, China Abstract� The a im of the study w as to optim ize the coating formulat ion o f susta ined release pe llets of loxoprofen sod ium by the central composite design�response surfacemethodo logy(RSM p lus CCD) �In the formu lation design using RSM plus CCD, independent variablesw ere the ratio o fHPMC to EC (X 1 ) in the sustained coating fo rmula� t ion and polymer load(w e ight gain, X 2 ) w ere selected as in dependent variab les, and in vitro accumu lated re leases from the pellets at 1, 4, and 8 h w ere dependent variab les�Mu ltilinear, tw o and three order quadrat icmodels w ere used to estimate the relationsh ip betw een the dependent and the independent variables, and to de lineate RSM and overlay con tour p lo ts in order to se lect the optim al formulat ions in compliance to the hypothesized in vitro re leases (% ) at 1, 4, and 8 h�The results show ed that the re lationship betw een dependen t and independent variab les w as best fitted to three�o rder quadrat ic equat ion�The regression equation generated for the hypothesized in vitro cumu� lative re leases(% ) at 1, 4, and 8 h w ere Q 1 h = 227�699 2- 30�785 9X 1 - 43�395 4X 2 + 0�917 4X 1 2 + 1�820 3X 2 2 + 6�803 9X 1X 2 - 0�131 5X 1 2X 2 - 0�268 2X 1X 2 2, Q 4 h = 408�254 0- 47�427 8X 1 - 75�229 2X 2 + 3�304 0X 2 2 + 12�357 3X 1X 2 - 0�111 8X 1 2X 2 - 0�5425X 1X 2 2, Q 8 h = 303�539 0- 30�417 6X 1 - 45�114 0X 2 + 2�064 4X 2 2 + 6�865 0X 1X 2 - 0�334 1X 1X 2 2, respective ly� In the optim ized coat ing formu lation, the rat io o fHPMC to EC was 4�0% and the polymer load 9�0% �B ias betw een observed and pred icted values in vitro accumu lated re leases w ere neg lig ib le, indicat ing the h igh predictab ility o f the se lectedmode ls�Therefore, RSM plus CCD is applicab le in the opt im iza tion of the coating formu lation of loxopro fen sod ium sustained�release pellets� Key words� loxoprofen sod ium; susta ined release pellets; centra l composite design; response surface me thodo lo� gy; overlay contour p lo t � � 洛索洛芬钠 ( loxoprofen sod ium )是第一个丙酸 类前体型非甾体抗炎药 NSA IDs,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 30m in浓度达到最高, 活性代谢物在 1 ~ 1�5 h 130 * 收稿日期 � 2009�11�02� � * 通讯作者 � T e:l 020- 39352117� E�m ai:l jxzh1998282@ 163� com 第 2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 达到最高, 原形药的半衰期约为 1~ 2 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 [ 2] ,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~ 20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 60 mg, 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 究旨在应用星点设计 �效应面法 [ 6]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 12 h,每天服药两次的缓 释微丸。 1� 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 20 cP,上海卡乐康包衣技术有限 公司 ) ; 羟丙甲纤维素 ( HPMC K15M, 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�2� 仪 � 器 UV1201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�250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 )。 2� 方 � 法 2�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 HPMC K15M ( 6 cP)水溶液为黏合剂 制成软材,经孔径为 700 �m 的筛板挤出, 挤出速 度 30 r /m in, 挤出物置滚 圆机内, 滚圆转速 800 r /m in,滚圆 10 m in, 微丸于 40 � 干燥 12 h。 筛分,即得含药丸芯 ( 24~ 30目 )。 2�2� 缓释薄膜包衣 2�2�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 30 m in, 完成 后加入致孔剂 HPMC K15M, 搅拌均匀, 在包衣过 程中保持搅拌, 防止包衣液的黏结。 2�2�2� 缓释包衣操作 � 将含药丸芯置入包衣锅 中,控制转速为 60~ 80 r /m in, 控制温度为 30 ~ 35 � ,喷入包衣液 (喷液速度 5 mL /m in) , 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。 2�3� 含量和释放度测定 [ 7] 2�3�1� 标准曲线的绘制 � 精密称取洛索洛芬钠 标准对照品 25mg,置 1 000 mL量瓶中, 加水充分 溶解并稀释至刻度, 摇匀, 制成 25 �g /mL的洛索 洛芬钠对照品贮备液。精密量取 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8mL贮备液分别置 10 mL量瓶中, 加水稀释至刻 度,摇匀。以水为空白,在 223 nm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�004 9+ 0�035 4c, r= 0�999 6。洛索洛芬钠在 2�512~ 20�096 �g /mL 质量浓度范围内与吸收度呈良好线性关系。 2�3�2� 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 25 mg的细粉于 250mL的量瓶中,加适量水充分振摇,再加水至刻 度, 旋涡振荡 5m in, 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。 2�3�3� 释放度测定 � 参照 �中华人民共和国药 典� ( 2005年版 )二部附录 XD第一法装置,以纯化 水 900mL为溶剂,转速为 100 r /m in,温度 37 � , 依法操作, 分别于 1, 4, 8 h取样, 每次 5 mL , 同时 补加释放介质 5 mL, 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。 2�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 131 学 报 � Journal of China Pharm aceutical Univer sity 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 2是影响 缓释微丸释放行为的主要因素,实验采用 X 1及 X 2 作为考察因素, 其范围分别为: X 1: 3% ~ 9% ; X 2: 5% ~ 15%。根据星点设计的原理, 各因素设置 5 水平,可用代码值 � �, � 1, 0来表示。对于二因素 的星点设计 �= 1�414,以缓释微丸在 1、4、8 h的 累积释放度 (分别用 Q 1 h、Q 4 h、Q 8 h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 验设计 [ 8]和结果见表 2。 Table 1� Independ ent variab les and th eir levels of coat ing formu lat ion of su sta ined�velease pellets of loxoprofen sod ium Variab le Level - 1�414 - 1 0 1 1�414 X 1 3�00 3�88 6�00 8�12 9�00 X 2 5�00 6�46 10�00 13�54 15�00 X 1: H PMC�EC (% ) ; X 2: W eight gain Table 2� C entral compos ite d es ign and average of d eterm in ed in v itro cum u lative release percentage(% ) No� X 1 X 2 Q 1 h Q 4 h Q 8 h 1 1 1 15�76 63�10 83�98 2 1 - 1 43�88 93�76 100�01 3 - 1 1 8�09 53�47 78�49 4 - 1 - 1 32�04 89�07 100�02 5 1�414 0 37�33 91�03 97�99 6 - 1�414 0 3�41 40�20 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 24�07 77�79 90�89 10 0 0 23�98 76�99 89�00 2�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, 8 h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 式 [ 9]和三次多项式 [ 10]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 ( R2 )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 = b0+ b1X 1 + b2X2; 二次多项式模型: Q = b0 + b1X 1 + b2X 2 + b3X 1 2 + b4X 22 + b 5 X 1 X 2 ; 三次多项式模型: Q = b0 + b1X 1 + b2X 2 + b3X 1 2 + b4X 22 + b 5 X 1 X 2 + b 6 X 2 + b 7 X 1 X 2 2。 根据优选模型绘制效应面和等高线图,及设定 的 1, 4, 8 h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。 3� 结 � 果 3�1� 模型拟合 不同处方工艺制备的缓释微丸在 1、4、8 h的 累积释放度见表 2, 采用 SPSS统计软件进行回归 分析,得出 Q 1 h、Q 4 h、Q 8 h和 X 1、X 2之间拟合方程的 R 2 值, 多元线性模型为: 0�898 3、0�823 4和 0�807 0;二次多项式模型为: 0�942 3、0�870 3和 0�828 6; 三次多项式模型为: 0�999 9、0�992 3和 0�954 2。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 1 h = 227� 699 2 - 30�785 9X 1 - 43�395 4X 2 + 0�917 4X 1 2 + 1� 820 3X2 2 + 6� 803 9X 1X2 - 0�131 5X 12X2 - 0�268 2X 1X 2 2, R2 = 0� 999 9, P = 0� 000 1; Q 4 h = 408� 254 0 - 47�427 8X 1 - 75�229 2X 2 + 3�304 0X 2 2 + 12�357 3X1X2 - 0�111 8X 1 2X 2 - 0� 542 5X 1X 2 2, R2 = 0� 992 3, P = 0�002 9; Q 8 h = 303� 539 0 - 30�417 6X1 - 45� 1140X2 + 2�064 4X 2 2 + 6�865 0X1X 2 - 0� 334 1X 1X 22, R 2 = 0� 940 8, P = 0� 014 4。 可见, 通过多元逐步回归所确立的最优回归方 程, R2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 2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 1 h累积释放度等高线图中 30%以下的释放曲线设为目标曲线, 4 h累积释放 度等高线图中 50% 左右的释放曲线设为目标曲 线, 8 h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 2。 132 第 2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 F igure 1� Respon se su rfaces sh ow ing the effect of the ratio ofH PMC and EC in sustain ed coat ingm aterial and polym er load (w eight gain ) on in vitro cum u lative release of loxoprofen sod ium su sta ined�release pellets at 1 h (A ), 4 h( B ) , and 8 h( C ) by three order qu adrat ic equat ion m odel F igure 2� O verlay ing con tour plots of th e opt im ized form ulation of loxo� profen sod ium sustain ed�release pellets b ased on th ree order qu adrat ic equat ion m odel 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) 1 h累积释 放度 15%等高线、4 h累积释放度 60%等高线和 8 h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 2: 8�3% ~ 11�3%; ( 2) 1 h累积释放度 15%等高线、4 h累积释放度 60%等高线和 8 h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 2: 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�2� 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 2的较佳取值范围内选取一组数据 (X 1 = 4�0, X 2 = 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 2 的最佳取值代入最佳模型方程, 得理论预测值, 将 实测值 (V ob served )与预测值 ( Vp red icted )比较,根据以下 公式计算偏差: 偏差 = ( Vobserved - Vpredicted ) /V pred icted � 100% ,偏差越小, 表明所建立的模型预测性越 好 [ 9]。结果见表 3。 Table 3� B ias betw een p red icted and ob served valu e Cum u lative release tim e /h Pred icted Ob served B ias /% 1 15�21 14�73 - 3�16 4 62�08 58�91 - 5�10 8 81�95 80�65 - 1�59 � � 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 2�077 6,小于临 界值 4�302 7, 即理论预测值与实测值之间没有显 著性差异。 4� 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 2将效应 面三维图中的目标等高线图叠加就更加直观的体 133 学 报 � Journal of China Pharm aceutical Univer sity 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, 2001: 2 855- 2 859� [ 2] � K oo TS, K im DH, Ahn SH, et a l. 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AAPS Pha rmS ciT ech, 2006, 7 ( 1) : E 3� �征订启事 � 欢迎订阅 2010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, EM BASE /ExcerptaM ed ica, 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。 2008年�中国药科大学学报�被评为中国精品科技期刊, 2006年、2008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�2009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 2008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 2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: CN 32�1157 /R� � � ISSN: 1000�5048 国内邮发代号: 28- 115 定 � 价: 20元 /期,全年 120元 地 � 址: 南京童家巷 24号 邮政编码: 210009 电 � 话: 025�83271566 /562 传 � 真: 025�83271279 E�m a i:l cpuxuebao@ sohu� com http: / /www� zgykdxxb� cn� http: / / qk� cpu� edu� cn /xuebao / index� asp �欢迎投稿 � � � � � � � � � � � � �欢迎订阅 � 134