星點設計-效應面法優化復方左氧氟沙星原位凝膠的制備工藝*

袁玉霞，關延彬，周寧，王佳樂，賈永艷

(河南中醫學院藥學院，鄭州 450008)

左氧氟沙星為新一代全合成氟喹諾酮類抗菌藥，抗菌譜廣，抗菌活性強，對各種感染性疾病有良好療效［1］;替硝唑是第二代硝苯咪唑類藥物，是目前最為理想的抗原蟲和抗滴蟲藥，對陰道滴蟲、厭氧菌所感染婦科疾病有良好的治療效果［2］。星點設計-效應面法是基于非線性擬合的實驗設計方法，較基于線性模型設計的均勻實驗設計與正交實驗設計精度高，預測性好，更適用于溫敏型原位凝膠的工藝優化。筆者將復方左氧氟沙星制成原位凝膠劑，并采用星點設計-效應面法對其制備工藝進行優化，制得的復方左氧氟沙星原位凝膠在儲藏條件下是自由流動的液體，給藥后可根據體溫的變化而迅速發生相轉變，在陰道內形成透明、不流動的凝膠［3］，工藝穩定可行，達到預期實驗目的。

1 儀器與試藥

BSA224S-CW分析天平(北京賽多利斯科學儀器有限公司);PHS-3C型pH計(上海儀電科學儀器股份有限公司);DK-2000-ⅢL電熱恒溫水浴鍋(天津市素斯特儀器有限公司);泊洛沙姆407(Pluronic?F127，德國BASF，批號:50011254);泊洛沙姆 188(Pluronic?F68，德國BASF，批號:50011388);左氧氟沙星(南京正大天晴制藥有限公司，純度:98%，批號:20110821);替硝唑(浙江蘇泊爾制藥有限公司，批號:20100549R1)，水為純化水。

2 方法與結果

2.1 原位凝膠的制備 將準確稱量的 Pluronic?F127、Pluronic?F68按處方比例加入適量純化水中，用玻璃棒緩慢攪拌，使其充分潤濕，然后將其放入4℃冰箱中，充分溶脹，得到分散均勻的澄明溶液。將左氧氟沙星、替硝唑加水溶解，制成水溶液，將藥液加入凝膠基質中，加適量水，即得。

2.2 膠凝溫度的測定 選擇試管倒置法，取供試品溶液2mL，置10mL具塞試管中，密塞，放入恒溫水浴鍋中，試管液面低于水浴液面，水浴鍋以1℃·(2min)－1緩慢升溫，每升高1℃，迅速傾斜試管90℃，觀察內容物不流動時的溫度即為膠凝溫度。

2.3 藥物對原位凝膠膠凝溫度的影響 取Pluronic?F127分別制成濃度為19%，20%，22%，24%的空白及含藥(左氧氟沙星1.00%，替硝唑0.32%)原位凝膠溶液，測定其膠凝溫度。由實驗可知，在一定濃度范圍內，膠凝溫度隨著Pluronic?F127濃度的增加而降低，藥物對膠凝溫度的影響不大，故以空白凝膠考察溫度調節劑Pluronic?F68對膠凝溫度的影響。實驗結果見圖1。

圖1 藥物對Pluronic?F127膠凝溫度的影響Fig.1 Effect of drugs on the gelation temperature of Pluronic?F127

2.4 Pluronic?F68的用量對膠凝溫度的影響 根據預實驗結果，按表1處方進行實驗，制成凝膠，測定膠凝溫度，考察Pluronic?F68的用量對膠凝溫度的影響。由實驗結果可知，Pluronic?F127與Pluronic?F68的濃度對膠凝溫度的影響較大，隨著Pluronic?F127濃度的增大膠凝溫度逐漸降低;當Pluronic?F68濃度在0% ～5%范圍內時，膠凝溫度隨著Pluronic?F68濃度的增加而升高，當 Pluronic?F68濃度在5.0% ～10.0%范圍內時，膠凝溫度變化不大。實驗結果見圖2，3。

2.5 星點設計-效應面法優選處方

2.5.1 星點設計 由以上實驗結果可知藥物左氧氟沙星、替硝唑對膠凝溫度的影響較小，而 Pluronic?F127與Pluronic?F68的用量是影響原位凝膠膠凝溫度的顯著因素。故采用兩因素五水平星點設計以Pluronic?F127(X1)，Pluronic?F68(X2)為自變量，確定其極值范圍分別為18% ～22%，0% ～10%，以膠凝溫度為因變量，優化原位凝膠處方。因素水平見表1，實驗安排及結果見表2。

圖2 Pluronic?F127對不同濃度Pluronic?F68膠凝溫度變化的影響Fig.2 EffectofPluronic? F127 on the gelation temperature of different concentrations of Pluronic?F68

圖3 Pluronic?F68對不同濃度Pluronic?F127膠凝溫度變化的影響Fig.3 EffectofPluronic? F68 on the gelation temperature of different concentrations of Pluronic?F127

表1 星點試驗因素與水平Tab.1 Factors and levels for central composite design

2.5.2 數據模型擬合 采用Minitab軟件對數據進行擬合，該軟件對數據分別進行了線性、兩因素相互作用、二次多項式模型擬合，得出最佳擬合模型為二次多項擬合，其擬合方程及相應r值如下:Y=38.465 3－3.717 6X1+1.540 8X2+0.097 8X12－ 5.002 2X22+1.424 9X1X2(r=0.943 4)。對二次多項擬合模型進行方差分析，結果見表3。

2.5.3 效應面優化和估測 采用Minitab軟件繪制星點試驗結果的三維效應面圖和二維等高線圖，見圖4。本實驗在膠凝溫度區域37℃的基礎上，通過滿意度函數來預測最優處方為:Pluronic?F127(%)=19.27，Pluronic?F68(%)=9.31，膠凝溫度為 37.0℃。

表2 星點試驗設計與結果Tab.2 Design and results of central composite

表3 回歸模型的方差分析Tab.3 Variance analysis of the regression model

2.5.4 驗證試驗 優化處方:左氧氟沙星10 g，替硝唑3.2 g，Pluronic?F127 192.7 g，Pluronic?F68 93.1 g，加水至1 000mL。

按優選的處方進行3次驗證實驗:采用冷溶法制備復方左氧氟沙星原位凝膠，將處方量的左氧氟沙星、替硝唑加入適量純化水溶解，制成藥液，將藥液加入處方量的 Pluronic?F127、Pluronic?F68 中，加水至1 000mL，用玻璃棒緩慢攪拌，使其充分潤濕，然后將其放入4℃冰箱中，溶脹24 h以上，直至其完全溶解，即得。結果實測值分別為36.4，37.5，36.8℃，均與預測值接近，說明所建數學模型具有良好的預測效果。制得復方左氧氟沙星原位凝膠在常溫下為淡黃色液體，在37.0℃為不流動的淡黃色凝膠，具溫敏性質，符合質量要求。

3 討論

目前常用的均勻實驗設計與正交實驗設計是基于線性模型設計，只能指出某一因素的取值方向，而溫度敏感型原位凝膠基質用量對膠凝溫度的影響并非線性，如采用正交或均勻設計優化處方，即用線性數學模型進行擬合，實驗次數雖少，但精度不夠，預測性較差。效應面優化法是基于非線性擬合的實驗設計方法，通過描繪效應(因變量)對考察因素(自變量)的效應面，從效應面上選擇目的效應區，從而預測出自變量取值范圍即最佳試驗，精度高，預測性好。

復方左氧氟沙星原位凝膠劑的制備使用了目前研究較為成熟的高分子材料Pluronic?F127［3］為基質，單獨使用Pluronic?F127時其膠凝溫度較高，且微小的濃度變化即可引起較大的溫度變化，與Pluronic?F68合用可使其膠凝溫度在一定范圍內趨于穩定，抗稀釋性增強，還可提高凝膠的強度和生物黏附性。不僅克服了普通洗劑、噴霧劑在腔道內滯留時間短、頻繁給藥的缺點，還克服了普通凝膠劑缺乏良好的鋪展性，劑量不易控制的問題，具有廣闊的應用和發展前景。

膠凝溫度是溫敏型原位凝膠的重要參數，其測定方法主要有磁力攪拌子法［4］和試管倒置法［5］，試管倒置法較直觀，簡便，易于操作，因此，本實驗采用該方法。

圖4 膠凝溫度對Pluronic?F127與Pluronic?F68的三維效應面圖(A)及二維等高線圖(B)Fig.4 Effect of gelation temperature on 3D predicted response surface(A)and 2D contour line(B)of Pluronic? F127and Pluronic?F68

［1］楊帆，焦紅梅，張嬰元，等.左氧氟沙星治療細菌性感染70例［J］.中國新藥與臨床雜志，1998，17(2):6－8.

［2］徐丹，朱照靜，程安媛，等.陰道用替硝唑緩釋微囊的制備及其體外釋放度考察［J］.中國醫院藥學雜志，2008，28(12):994－996，1017.

［3］劉銘佩，朱恒，王利，等.復方雙氯芬酸鈉溫敏型水凝膠的制備及質量控制［J］.中國藥房，2013，24(9):808－810.

［4］齊紅藝.葛根素溫度敏感與生物粘附型眼用原位凝膠的研究［D］.成都:成都中醫藥大學，2007.

［5］朱照靜.泊洛沙姆溫度敏感原位凝膠的研制［D］.重慶:重慶醫科大學，2008.