Box-Behnken設(shè)計-效應(yīng)面法優(yōu)化淫羊藿總黃酮微孔滲透泵片處方

魏萍，尹蓉莉，李東芬，吳圣琴，陳金玉

(成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川成都 611137)

Box-Behnken設(shè)計-效應(yīng)面法優(yōu)化淫羊藿總黃酮微孔滲透泵片處方

魏萍，尹蓉莉，李東芬，吳圣琴，陳金玉

(成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川成都 611137)

淫羊藿總黃酮;微孔滲透泵片;效應(yīng)面

目的:應(yīng)用Box－Behnken設(shè)計－效應(yīng)面法優(yōu)化淫羊藿總黃酮微孔滲透泵片處方。方法:以滲透壓活性物質(zhì)用量(乳糖)、增塑劑用量(鄰苯二甲酸二丁酯)、包衣增重量為影響片劑釋放的主要因素，以12 h的藥物累積釋藥量和釋放曲線擬合度為效應(yīng)值，應(yīng)用Design Expert進行處方優(yōu)化，并對優(yōu)化處方進行驗證。結(jié)果:成功找到了最優(yōu)釋藥區(qū)域;優(yōu)化后處方呈零級釋放特性。結(jié)論:淫羊藿總黃酮微孔滲透泵片的最佳賦形劑配方是0.18 g乳糖，鄰苯二甲酸二丁酯與醋酸纖維素之比是0.26，片劑增量為7.7%。

KEY WORDS:total epimediumon flavone;microporosity osmotic pump tablet;box－behnken design and response surface methodology

ABSTRACT:AIM:To optimize total flavone of herba epimediumon microporosity osmotic pump tablets by boxbehnken design－response surface methodology.METHODS:Osmotic agent(lactose)，dosage of plastificator(dibutyl phthalate)，and coating weight gain were selected as key factors of influencing total flavone delivery.Total flavones cumulatiive yield in 12 h and fitting approximation was regarded as the response.Design Expert method useful for the modeling and analysis was to optimize the response.RESULTS:Response surface surface obtained represented maximum one which conformed to the zero－order delivery rate equation.CONCLUSION:Optimal excipient formulation of total epimedium flavone microporosity osmotic pump tablet consists of 0.18 g of lactose，0.26 ratio of dibutyl phthalate to acetyl celulose and 7.7%of coating weight gain.

淫羊藿是我國中醫(yī)常用的補益藥之一，具有補腎壯陽、祛風(fēng)濕、強筋骨等功效，其主要有效部位為淫羊藿總黃酮，可選擇性阻斷離體及整體動物心肌β受體，具有降低心肌耗氧量，增加冠狀動脈腦血管流量，緩解心絞痛，抗心律失常，抗腫瘤，增加機體免疫力的作用，臨床上可用來治療冠心病、心絞痛等心血管疾病［1］，但是淫羊藿總黃酮屬難溶性藥物，在水中溶解度為0.4 mg/mL，在胃腸液中其溶解度小，肝首過效應(yīng)強，為提高生物利用度，更好的發(fā)揮淫羊藿總黃酮治療心血管疾病的作用，保持其釋藥速率和體內(nèi)吸收恒定，增加血藥濃度平穩(wěn)性，減少每天服用次數(shù)以降低或避免藥物治療的副作用，從而達到藥物作用持久、患者順應(yīng)性良好的目的［2］。本文研制了淫羊藿總黃酮微孔滲透泵片，將淫羊藿總黃酮與其他輔料混合均勻作為片芯，壓片、包衣，采用Box－Behnken設(shè)計－效應(yīng)面法優(yōu)化淫羊藿總黃酮微孔滲透泵片的處方，能在0～12 h恒速釋藥，減少了服藥次數(shù)，提高了患者的順應(yīng)性。

1 儀器與試藥

UV－1700型紫外分光光度計(SHIMADZU CORPORATION);BP211D－型電子分析天平(德國Sartorius);TDP－1單沖壓片機(上海中藥機械廠);ZRS－8G智能溶試驗儀(天津天大天發(fā)科技有限公司);淫羊藿總黃酮提取物(總黃酮含量≥80%，四川維克奇生物科技有限公司);乳糖(成都市科龍化工試劑廠);二乙酸纖維素(國藥集團化學(xué)試劑有限公司);丙酮(上海有機化工試劑研究所);異丙醇(成都市科龍化工試劑廠);鄰苯二甲酸二丁酯(成都市聯(lián)合化工試劑研究所);PEG－400(成都市科龍化工試劑廠);滑石粉(成都市科龍化工試劑廠);淀粉(成都市科龍化工試劑廠)。

2 方法

2.1 片劑的制備

將淫羊藿總黃酮(60 mg/片)及滲透壓活性物質(zhì)、pH調(diào)節(jié)劑、阻滯劑等輔料混和均勻，用5%的PVP乙醇溶液制粒，50℃烘箱中干燥2 h，壓片。將醋酸纖維素溶于丙酮－異丙醇(100∶3)的混合溶劑中，再依次加入增塑劑、致孔劑、抗黏劑并混合均勻，包衣溫度為30～40℃，包衣液流速為8 mL/ min，轉(zhuǎn)速為45 r/min，對片子進行包衣至預(yù)定增重，包衣片放置50℃烘箱固化24 h。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

精密稱取淫羊藿苷對照品1.62 mg，置于10 mL量瓶中，加水溶解，并稀釋至刻度，搖勻，即得濃度為0.162 mg/mL的淫羊藿苷對照品溶液。分別精密量取0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mL至10 mL量瓶中，用水定容至刻度，搖勻，在270 nm波長處測定吸光度，以吸光度與濃度進行線性回歸，其回歸方程為Y= 44.198X+0.030 8，R2=0.998 5，表明0.004 86 mg/ mL～0.011 34 mg/mL范圍內(nèi)濃度與吸光度線性關(guān)系良好。

2.3 溶出度測定

取淫羊藿總黃酮微孔滲透泵片，參照《中國藥典》(2005年版二部附錄XC)釋放度測定法第一法，漿法。溶出參數(shù)如下:介質(zhì)為900 mL水;溫度37℃;轉(zhuǎn)速100 r/min。依法操作，在2、4、6、8、10、12 h分別取溶液5 mL，并及時向溶出杯中補充介質(zhì)5 mL，將樣品用0.45 μm微孔濾膜過濾，棄去粗濾液，取續(xù)濾液稀釋至適當(dāng)濃度，在270 nm處測定吸光度，并帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線求得上述各時間點的釋放量。

2.4 實驗設(shè)計

預(yù)實驗表明，滲透壓活性物質(zhì)用量(乳糖)、增塑劑用量(鄰苯二甲酸二丁酯)、包衣增重是影響片劑釋放的主要因素。促滲劑用量為X1(g)，增塑劑用量以增塑劑與醋酸纖維素包衣溶液的體積比(v/ v)X2表示;包衣增重以包衣膜與片芯的重量比(w/ w)X3(%)表示。X1、X2、X3作為考察的處方變量，以12 h的累積釋藥量Y12為效應(yīng)面，用Box－Behnken設(shè)計對淫羊藿總黃酮微孔滲透泵的處方進行效應(yīng)面優(yōu)化實驗。然后用design expert 7.0軟件對實驗數(shù)據(jù)(表2)進行分析。每一自變量的低、中、高實驗水平分別以－1，0，1進行編碼，各變量的編碼(如表1所示)，其編碼制與真實值之間的關(guān)系符合一下方程:

表1 實驗因素水平及編碼

生成17組實驗組合(見表2)，在相同條件下分別進行制粒、壓片、包衣和釋放度測定。按照Box－Behnken實驗設(shè)計的統(tǒng)計學(xué)要求，實驗?zāi)Ｐ屯ㄟ^最小二乘法擬合二次多項式方程可以表達為:

其中Y為效應(yīng)值(累計釋放率，%)，A0，Ai，Aii，Aij為方程系數(shù)，Xi，Xj(i=1，3;j≠i)為自變量編碼值。多項式模型方程擬合的性質(zhì)由確定系數(shù)R2表達，其統(tǒng)計學(xué)上的顯著性由F值檢驗;采用design expert 7.0軟件分析，建立數(shù)學(xué)模型，以方差分析檢驗?zāi)Ｐ偷目煽啃浴Ｋ玫降姆匠虒⒔?jīng)過失擬(lack－of－fit)，以95%的顯著水平對模型進行簡化。根據(jù)擬合方程，描繪效應(yīng)的效應(yīng)面，以揭示效應(yīng)值與各因素之間的關(guān)系，各因素的最佳取值范圍將通過各效應(yīng)的等高線圖來確定。最后，為了評價預(yù)測的準(zhǔn)確性，將按照優(yōu)化的比例進行實驗，將效應(yīng)的實測值和預(yù)測值進行比較，以偏差的大小進行評判。

2.5 數(shù)據(jù)分析

表2中所示為不同條件下淫羊藿總黃酮滲透泵片的效應(yīng)值、12 h的累積釋放率和釋放曲線擬合度的相應(yīng)變化。第13～17次實驗為5次重復(fù)的中心點實驗，用于考察模型的誤差。

表3為本實驗的方差分析結(jié)果，經(jīng)F值檢驗顯示總模型方程顯著(P＜0.001)，R2=0.988，表明該回歸方程的代表性較好，回歸模型的擬合情況良好，能準(zhǔn)確的預(yù)測實際情況。其校正決定系數(shù)(R2adj)為0.973 5，表明此模型能解釋97.35%效應(yīng)值變化，因此該模型擬合程度良好，實驗誤差小，僅有約3%不能由此模型進行解釋。擬合回歸方程為:

表2 Box-Behnken實驗設(shè)計下實驗結(jié)果

而多元線性回歸的相關(guān)系數(shù)R2為0.2167，其校正決定系數(shù)(R2adj)為0.035 9，不如二項式回歸擬合好。

線性方程為

表3 二項式回歸模型系數(shù)顯著性檢驗表

由表3可知，促滲劑用量與DBP－CA的配比對藥物釋放具有顯著性影響，包衣增重對藥物釋放影響較小，在統(tǒng)計學(xué)上不具有顯著性意義。而在因素交叉影響中可以看出，促滲劑用量與另外兩個因素交互作用對藥物釋放影響較小，而DBP－CA與包衣增重交互作用對藥物釋放影響較大，說明包衣工藝對藥物釋放影響較大。

2.5.1 促滲劑用量與DBP－CA配比交互作用對釋藥的影響

根據(jù)促滲劑用量項與DBP－CA比例的交互作用的等高線圖與響應(yīng)面圖可以看出，隨著促滲劑用量的增加，12 h時藥物累積釋放量越大，而DBP－CA比例的改變則使藥物累積釋放量變化趨勢呈拋物線，即隨著其比例的增加而升高，當(dāng)比例增加到0.3左右時，其藥物累積釋放量又隨著其比例的增加而下降，從三維圖可以看出，當(dāng)促滲劑用量約為0.16 g，而DBP－CA比例為約0.3，藥物累積釋放量最大。

2.5.2 促滲劑用量項與包衣增重的交互作用

根據(jù)促滲劑用量項與包衣增重的交互作用的等高線圖與響應(yīng)面圖可以看出，促滲劑用量在0.05～0.10 g時，對藥物釋放影響較大，且隨著其用量的增加而升高，當(dāng)促滲劑用量大于0.1 g時，再增加促滲劑用量，也不能提高藥物釋放量，反而可能降低。從三維圖可以看出，當(dāng)促滲劑用量0.16～0.18 g，而包衣增重為8%－9%時，其藥物最佳釋放量仍落在其有效區(qū)域內(nèi)。

2.5.3 DBP－CA比例與包衣增重交互作用對藥物釋放的影響

根據(jù)DBP－CA比例與包衣增重的交互作用的等高線圖與響應(yīng)面圖可以看出，DBP－CA比例與包衣增重的改變使藥物累積釋放量變化趨勢均呈拋物線，由上表可以看出，DBP－CA比例與包衣增重的交互作用在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著性意義，說明包衣工藝對藥物累積釋放量影響很大。從三維圖可知，當(dāng)促滲劑用量項為0.125 g，其藥物累積釋放度的最佳值落在DBP－CA比例與包衣增重兩因素的有效區(qū)域內(nèi)。

2.5.4 最佳工藝參數(shù)計算

由圖1～3的效應(yīng)面分析立體圖可以看出，促滲劑用量、DBP－CA比例、包衣增重三因素對藥物釋放的影響都比較顯著，兩兩因素間仍存在比較明顯的交互作用，從效應(yīng)面圖可以判斷出，最佳點落在實驗考察區(qū)域內(nèi)。

為了更進一步求證最佳點的值，對回歸方程分別求X1，X2，X3的一階偏導(dǎo)，并賦值為零，得到以方程組。

解以上方程組求得:

圖1 促滲劑用量項與DBP-CA比例對藥物釋放的影響效應(yīng)圖與等高線圖(包衣增重為8%)

圖2 促滲劑用量項與包衣增重對藥物釋放的影響效應(yīng)圖與等高線圖(DBP-CA比例為0.3)

圖3 DBP-CA比例與包衣增重對藥物釋放的影響效應(yīng)圖與等高線圖(促滲劑用量為0.125 g)

X1=0.698 9，X2=－0.146 6，X3=－0.063 8帶入Y回歸方程，解得預(yù)測的藥物累積釋放度為86.23%。進行編碼代換后，促滲劑用量為0.177 4 g，DBP－CA比例為0.256 0，包衣增重為7.744%，考慮到實際操作的方便，確定淫羊藿總黃酮微孔滲透泵片制備工藝最優(yōu)條件為:促滲劑用量為0.18 g，DBP－CA比例為0.26，包衣增重為7.7%。

2.6 驗證實驗

微孔滲透泵片屬控釋制劑，理想的釋藥方式為零級釋放，按照Box－Behnken設(shè)計優(yōu)化出的最優(yōu)條件，進行壓片、包衣、釋放作為處方驗證，如圖4，4條曲線的R2分別為0.996、0.995 5、0.996 2、0.996 5，說明優(yōu)化處方具有較好的零級特性。

圖4 驗證處方的釋藥曲線

3 結(jié)論

國內(nèi)文獻報道中，諸多工藝研究常用均勻設(shè)計和正交設(shè)計方法選擇較佳工藝，雖然實驗次數(shù)少，數(shù)據(jù)處理和操作都較方便，應(yīng)用已達到普及的程度，然而它們是基于線性模型設(shè)計的方法，其應(yīng)用過程也存在誤區(qū)，忽略了影響因素與效應(yīng)間有時可能是非線性關(guān)系而進行簡單的線性模式設(shè)計實驗，從而很大程度上使預(yù)測值跟真實值偏離，達不到實驗要求。而Box－Behnken設(shè)計－效應(yīng)面優(yōu)化的方法運用效應(yīng)曲面模型進行分析，基于非線性模式進行設(shè)計和研究［3］，不但設(shè)計方法簡單，實驗次數(shù)少，而且充分考慮到各影響因素間的交互作用，同時在中心點進行重復(fù)實驗，從而提高了實驗準(zhǔn)確性，可信度較好，預(yù)測值與直實值更接近［4］。因此本實驗選用Box－Behnken設(shè)計對淫羊藿總黃酮微孔滲透泵片進行處方優(yōu)化，經(jīng)驗證該優(yōu)化處方體外釋放預(yù)測值與試驗值吻合良好且符合設(shè)計要求，說明此方法有效、可行。該優(yōu)化方法為淫羊藿總黃酮微孔滲透泵片這一新制劑的研究提供了基礎(chǔ)。

促滲透劑種類和用量、增塑劑和致孔劑的用量、以及包衣膜的組成對藥物的釋放均有具有顯著的影響［5］，促滲透物質(zhì)產(chǎn)生的滲透壓是釋藥的主要動力，本制劑研究發(fā)現(xiàn)，促滲透物用量具有顯著性的影響，且隨著其用量增加，其釋藥速度加快;此外通過調(diào)節(jié)增塑劑用量，進而調(diào)節(jié)藥物釋放速率，速包衣液(DBP－CA)組成對藥物釋放具有顯著性影響，從響應(yīng)面分析可知，DBP－CA比例與包衣增重的交互作用在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著性意義，因此包衣工藝對本品中藥物釋放也具有顯著性影響。

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Optimization of total epimediumon flavone microporosity osmotic pump tablet formulation by box-behnken design and response surface methodology

WEI Ping，YIN Rong－li，LI Dong－fen，WU Sheng－qi，CHEN Jin－yu

(Chengdu University of Traditional Chinese Medicine，Chengdu 611137，China)

R944

A

1001－1528(2010)07－1124－05

2009－07－12

魏萍(1985－)，女，碩士研究生，研究方向:中藥生產(chǎn)新技術(shù)和新劑型。Tel:(028)61800127 E－mail:36468959@qq.com