星點設計—效應面法優化復方拜顫停片劑的處方

盧芳 井月娥 任燕冬 張淑香 劉樹民

摘要：目的 采用星點設計-效應面優化法優化復方拜顫停片劑的處方。方法 分別以微晶纖維素（MCC）、交聯羧甲基纖維素鈉（cCMC-Na）、微粉硅膠及硬脂酸鎂的用量百分比為考察因素，崩解時間及吸濕率為指標，用線性方程和二次多項式描述崩解時間及吸濕率與4個影響因素之間的數學關系，根據最佳數學模型描繪效應面，選擇最佳處方，并進行預測分析。結果 崩解時間及吸濕率與4個因素間的關系均不能用線性方程描述，而用二次多項式擬合時，相關系數分別為0.837 9和0.923 1，具有較高的可信度。優選的最佳處方為30.60%MCC、10%cCMC-Na、0.30%微粉硅膠、0.10%硬脂酸鎂。最佳處方崩解時限及吸濕率的理論值與預測值偏差均在5%以內。結論 所建立的模型預測性良好，應用星點設計-效應面法能夠精準地優化復方拜顫停片劑的處方。

關鍵詞：拜顫停片；星點設計；效應面法

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2016.07.022

中圖分類號：R283.5 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5304（2016）07-0087-05

Optimization of Prescription of Baichanting Tablets by Central Composite Design-Response Surface Methodology LU Fang1， JING Yue-e1， REN Yan-dong2， ZHANG Shu-xiang1， LIU Shu-min3 （1. Heilongjiang University of Chinese Medicine， Harbin 150040， China； 2. Jiamusi Medical College， Jiamusi 150400， China； 3. Center for Safety Evaluation of Drugs， Heilongjiang University of Chinese Medicine， Harbin 150040， China）

Abstract： Objective To optimize the prescription of Baichanting Tablets by the central composite design-response surface methodology. Methods The doses of MCC， cCMC-Na， SiO2， and magnesium stearate were set as investigation factors； disintegration time and moisture rate were set as indexes. Linear equation quadratic polynomial described mathematic relationship of disintegration time and moisture rate with other four influence factors. Response surface was described according to the optimal mathematic models； the optimal prescription was chosen； predictive analysis was conducted. Results The relationship of disintegration time and moisture rate with other four influence factors could not be described by linear equation. When quadratic polynomial matching was used， correlation coefficients were 0.837 9 and 0.923 1， with relatively high reliability. Optimal prescription contained 30.6%MCC， 10%cCMC-Na， 0.30%SiO2， and 0.10% magnesium stearate. The theoretical value and predicted value deviations of the disintegration time limit and moisture absorption rate were within 5%. Conclusion The predictability of the established model is good. Application of central composite design-response surface methodology can precisely optimize the prescription of Baichanting Tablets.

Key words： Baichanting Tablets； central composite design； response surface methodology

帕金森病（Parkinson's disease，PD），是一種慢性神經系統退行性疾病，其臨床癥狀除震顫、肌肉僵

基金項目：國家自然科學基金青年基金（81303249）

通訊作者：劉樹民，E-mail：keji-liu@163.com

直、運動遲緩等運動癥狀外，通常伴有精神、認知或睡眠障礙等非運動癥狀。目前對于該病的治療普遍以多巴胺制劑為主，但只能改善患者的臨床癥狀而不能阻止疾病的進程[1]，且長期服用會出現一系列不良反應。因而開發創新中藥保護制劑尤為重要。本課題組選擇平肝熄風[2-3]、補益肝腎[4]、補血養肝[5]的3味中藥材自組復方并命名為拜顫停，經前期藥效學研究，該復方可明顯提高1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（MPTP）誘導的帕金森小鼠腦內多巴胺含量并改善其運動癥狀[6]，故將此中藥復方制成服用方便、質量穩定的片劑，本研究對該片劑處方進行優化。

在前期單因素考察中，已確定了處方的基本組成。鑒于廣泛使用的正交和均勻設計是基于線性模型，存在預測精準度不高的弊端，本試驗在處方優化過程中，為提高效率和科學性，采用星點設計-響應面優化法[7]，即以三維效應面進行數據處理及非線性方程擬合來優化復方拜顫停片劑處方中輔料的用量。

1 儀器與試藥

ZP-5旋轉式壓片機（廣州市旭朗機械有限公司），ZBS-6G智能崩解試驗儀（天津大學無線電廠），78X-Z型片劑四用測定儀（上海黃海藥檢儀器廠），恒溫恒濕箱BSC-150（上海博弈實業有限公司醫療設備廠），電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）。

微晶纖維素（MCC），天津市光復精細化工研究所；交聯羧甲基纖維素鈉（cCMC-Na）、微粉硅膠，安徽山河藥用輔料股份有限公司；硬脂酸鎂，天津市科密歐化學試劑有限公司；食用酒精，望奎縣春燕消毒液制造有限公司。

2 方法與結果

2.1 拜顫停素片的制備

藥粉、輔料分別過100目篩，然后按處方比例稱量，混合均勻，加入適量70%食用乙醇制軟材，20目篩制粒，60 ℃干燥，20目篩整粒，外加助流劑微粉硅膠和潤滑劑硬脂酸鎂，混勻，壓制成硬度均為7～8 kg的片劑。

2.2 崩解時限的測定

按照2010年版《中華人民共和國藥典》（一部）附錄 ⅫA崩解時限檢查法進行。篩孔內徑為2 mm，加擋板，往返頻率為平均30次/min。燒杯內介質為（37±1）℃的蒸餾水。

2.3 吸濕率的測定

先測量干燥具塞稱量瓶質量（m1），再將藥片置于稱量瓶內并稱量質量（m2），取下稱量瓶塞，將稱量瓶與藥片置于相對濕度92%、溫度25 ℃的恒溫恒濕箱中24 h[8]，取出，將稱量瓶、藥片及瓶塞共同稱定質量（m3），計算吸濕率。吸濕率（%）=（m3-m2）÷（m2-m1）×100%。可以明顯觀察到不同處方的藥片吸濕狀態有很大差別，吸濕率大的處方藥片呈現黏度大、顏色深、高度膨脹狀態。對于吸濕率較大的處方必須進行密封保存或將素片進行包衣，以保證藥片的穩定性。

2.4 因素與水平的確定

首先采用單因素考察法對填充劑、崩解劑、助流劑、潤滑劑進行篩選，見表1。確定基本輔料為MCC、cCMC-Na、微粉硅膠、硬脂酸鎂，且崩解劑為內加的方式，同時確定了各自的百分比范圍。根據星點設計原理，以MCC、cCMC-Na、微粉硅膠及硬脂酸鎂的用量百分比分別為獨立因素A、B、C、D，共設五水平，包括中心點、析因設計點、極值點。真實值和代碼值見表2。

2.6 模型擬合及方差分析

采用Design Expert 8.0.6軟件，以評價指標崩解時限（Y1）、吸濕率（Y2）分別對A、B、C、D各因素數據進行多元線性回歸（ModelⅠ）和二次多項式（ModelⅡ）擬合，得到回歸模型：

ModelⅠ：

Y1=15.44+0.94A-0.24B-0.25C+0.27D（r2=0.521 3，P=0.000 8）

Y2=7.39-0.18A-0.081B-0.23C+0.15D（r2=0.391 0，P=0.012 0）

ModelⅡ：

Y1=15.57+0.94A-0.24B-0.25C+0.27D+0.091AB+0.30AC-0.62AD-0.25BC-0.35BD+0.43CD+0.073A2+0.016B2-0.24C2（r2=0.837 9，P=0.000 4）

Y2=7.17-0.18A-0.081B-0.23C+0.15D-0.10AB-0.020AC+0.11AD+0.32BD-0.064CD+0.17A2-0.095B2+0.083C2+0.12D2（r2=0.923 1，P<0.000 1）

由以上擬合方程的r2和P值可見，采用二項式方程擬合效果較好。效應面模型對Y1和Y2的方差分析結果見表4、表5。

由表4可知，F值為6.36表明二項式Y1模型顯著，只有0.04%的幾率導致產生噪音。P<0.05表明模型是顯著的，在這種情況下，A、AD、CD都是模型的顯著項；P>0.1表明模型不顯著。

由表5可知，F值為14.77表明二項式Y2模型顯著，產生噪音的幾率<0.01%。P<0.05表明模型是顯著的，在這種情況下，A、B、C、D、AB、AD、BD、A2、B2、C2、D2都是模型的顯著項。

2.7 效應面分析

根據模型Ⅱ方程描繪因變量和自變量的二維等高線和三維效應面，選取拜顫停片劑的最優處方。由于效應面圖為三維圖，只能表達含2個自變量的函數，故每次需固定其中2個自變量來考察因素對指標的效應。由圖可見，在因素C的整體變化范圍內，Y1及Y2的效應值幾乎在一個水平面上，故可知因素C對指標的貢獻最小，所以圖中只考察交互項AB、AD、BD分別對Y1、Y2的影響。利用Design Expert 8.0.6軟件描繪效應面圖，見圖1、圖2。

由圖1可知，A在27.50%～36.50%之間時Y1逐漸增大，B在6.25%～8.75%之間對Y1的影響不大。20%以上的MCC即有一定的崩解作用，加之聯合cCMC-Na，崩解時限便可達到藥典的規定范圍。C項對指標的貢獻較小，D項在0.33%～0.66%之間時Y1逐漸增大，所以輔料的基本用量不需要過多，對縮短崩解時限益處也不明顯。如此分析圖2可知，Y2隨著A項含量的增加而減小，B項在6.25%～7.25%及7.75%～8.75%之間時Y2呈現不連續下降趨勢，C項在0.18%～0.25%之間時Y2下降，D項在0.33%～0.66%之間時Y2增加。由效應面優化的基本原理選取較佳處方區域回推至因素的取值范圍[9]，由軟件自動優化后得到最佳處方：MCC為30.60%，cCMC-Na為10%，微粉硅膠為0.3%，硬脂酸鎂為0.1%。

2.8 處方驗證

按優化出的處方制備3批復方拜顫停素片，按公式計算偏差。偏差=（預測值-實際值）÷預測值×100%，結果見表6。說明所建的二項式模型具有很好的預測能力，應用星點設計-效應面法能科學夠精準地優化復方拜顫停片劑的處方。

3 討論

本試驗采用四因素五水平的星點設計，在二水平析因設計的基礎上加上極值點和中心點構成。數據通過二次多項式模型進行擬合獲得最佳方程，再描繪效應對考察因素的效應面，綜合分析等高線和效應面區域選擇取值范圍即最佳條件。對于復雜的多因素試驗，星點設計-效應面法能夠以最少的實驗次數，篩選出最優處方，科學合理、精準度高。

通過驗證結果可以看出，理論預測值與實測值比較吻合，相對偏差均在5%以內，證實所建立的數學模型具有較好的預測性。同時也可以確定，該處方下所制得的片劑崩解時限符合藥典規定，達到了優選處方的目的，但素片的吸濕率過大，這是由于中藥材提取物的易吸濕性造成的，故在后期研究中會對片芯進行包薄膜衣處理或者直接進行真空密閉包裝。

目前臨床對PD主要以藥物治療為主，如左旋多巴及其復方制劑、DA受體激動劑（α-二氫麥角隱亭）、單胺氧化酶抑制劑及兒茶酚胺-氧位-甲基轉移酶抑制劑、抗膽堿藥等，但現有的西藥都存在著不良反應多、患者依從性差、價格高昂等弊端，因此，開發安全有效、質量穩定、無毒副作用的中藥制劑意義重大。

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（收稿日期：2015-07-27）

（修回日期：2015-08-21；編輯：陳靜）