3D打印醋酸地塞米松口腔貼片的輔料篩選及體外評(píng)價(jià)

黃家琪，鄭康鈺，何妙珊，班俊峰，林威,3，皮雪瑩,3，陳培鴻，呂竹芬，陳燕忠

(1.廣東省藥物新劑型重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510006； 2.廣東藥科大學(xué)藥學(xué)院，廣東廣州 510006； 3.廣東省局部精準(zhǔn)藥物遞藥制劑工程技術(shù)研究中心，廣東廣州 510006)

復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍(recurrent aphthous ulcer，RAU)是口腔黏膜病最常見(jiàn)的三大疾病之一[1]，常于唇、頰、黏膜等部位發(fā)生類(lèi)圓形潰瘍面并伴隨明顯灼痛感[2]，其病灶大小不一，采用傳統(tǒng)口服藥物治療難達(dá)到較好療效。醋酸地塞米松(dexamethasone acetate，DA)具有抗感染作用，可有效減輕RAU癥狀、促進(jìn)潰瘍愈合。口腔貼片利用自身黏性可延長(zhǎng)在黏膜滯留時(shí)間，起到局部治療作用，且使用方便。3D打印技術(shù)以逐層制造方式結(jié)合藥物與輔料，在形狀、大小和結(jié)構(gòu)方面為個(gè)性化給藥提供技術(shù)支持。目前，尚未有將3D打印技術(shù)應(yīng)用于口腔貼片劑型的文獻(xiàn)報(bào)道。因此，本研究依據(jù)RAU患者的潰瘍狀況、潰瘍面積設(shè)計(jì)貼片形狀，采用3D打印技術(shù)制備個(gè)體化醋酸地塞米松口腔貼片新劑型，使藥物直接黏附于病灶區(qū)，充分發(fā)揮藥物局部治療的作用。

1 儀器與材料

TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀(英國(guó)SMS公司)；RBY-4融變時(shí)限檢查儀(天津市鑫洲科技有限公司)；FiveEasy Plus pH計(jì)(Mettler Toledo)；高效液相色譜儀(Waters，e 2695，2489UV)；RCZ-8B藥物溶出度實(shí)驗(yàn)儀(上海黃海藥檢儀器有限公司)；YPD-2000片劑硬度測(cè)定儀(上海黃海藥檢儀器有限公司)；BS 423S電子天平(Sartorius公司)；SHINNOVE-SI型3D打印機(jī)(中國(guó)杭州時(shí)印科技有限公司)。

醋酸地塞米松(武漢遠(yuǎn)成共創(chuàng)科技有限公司，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.88%，批號(hào)20180501)；醋酸地塞米松對(duì)照品(中國(guó)食品藥品檢定研究院，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.2%，批號(hào)100122-201707)；羥丙甲纖維素(HPMC E-50，批號(hào)180141；HPMC E-15，批號(hào)：170713；HPMC E-30，批號(hào)：170629)、微晶纖維素(MCC，型號(hào)：SH-105，批號(hào)：170156)、玉米淀粉(高黏度，批號(hào)：170301)由安徽山河藥用輔料有限公司提供；糊精(東莞葡萄糖廠(chǎng)，批號(hào)：151104)；無(wú)水Na2HPO4(批號(hào)：20141101-1)、KH2PO4(批號(hào)：20140701-1)由廣州化學(xué)試劑廠(chǎng)提供；NaCl(批號(hào)：2016061091)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP K-30,批號(hào)：20180328)、十二烷基硫酸鈉(批號(hào)：2016072089)由天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司提供。

2 方法與結(jié)果

2.1 口腔貼片的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1.1 體外黏附力 參考文獻(xiàn) [3-7]，采用改良的質(zhì)構(gòu)儀黏附力測(cè)定裝置(見(jiàn)圖1)，測(cè)定口腔貼片的體外黏附力：取新鮮雞蛋殼膜裁成2 cm×2 cm大小，用氰基丙烯酸鹽黏合劑固定于圖1所示裝置探頭末端，并移動(dòng)探頭到固定高度；將貼片的一面以樹(shù)脂型壓敏膠緊密固定于底部固定裝置上面。取20 μL人工唾液(以Na2HPO42.38 g、KH2PO40.19 g和NaCl 0.8 g溶于純凈水1 L)置于黏附片表面潤(rùn)濕，探頭以固定勻速向下運(yùn)動(dòng)直至接觸到黏附片,并以100 g質(zhì)量向底部緊壓20 s后撤離，同時(shí)探頭以向上勻速運(yùn)動(dòng)，直至貼片與雞蛋膜分開(kāi)。當(dāng)雞蛋膜與口腔貼片分開(kāi)時(shí)，所檢測(cè)的力為口腔黏附片的黏附力。

1.探頭； 2.雞蛋膜； 3.口腔貼片; 4.樹(shù)脂型壓敏膠； 5.不銹鋼載物臺(tái)。

圖1體外黏附力測(cè)定裝置

Figure1A device for determining theinvitroadhesion force

2.1.2 體外黏附時(shí)間 用氰基丙烯酸鹽黏合劑將新鮮雞蛋殼膜固定于融變時(shí)限測(cè)定儀的燒杯內(nèi)側(cè)，將口腔貼片用少量人工唾液潤(rùn)濕后置于雞蛋膜上，用砝碼緊壓5 min，加入適量的人工唾液，于(37±1)℃下恒溫，設(shè)定融變時(shí)限測(cè)定儀轉(zhuǎn)動(dòng)器每10 min轉(zhuǎn)動(dòng)1次，觀(guān)察貼片的形態(tài)變化，記錄貼片從雞蛋殼膜上脫落的時(shí)間[8]，每個(gè)處方測(cè)定6次。

2.1.3 體外釋放度

2.1.3.1 色譜條件 參照《中國(guó)藥典》2015年版第二部收載的醋酸地塞米松測(cè)定方法[9]，色譜條件：色譜柱為C18(4.6 mm×250 mm,520 μm)；流動(dòng)相為乙腈-水(體積比45∶55)；流速為1.0 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)為240 nm；柱溫為30 ℃；進(jìn)樣量為20 μL。

2.1.3.2 對(duì)照品溶液的配制 精密稱(chēng)取醋酸地塞米松對(duì)照品10.0 mg，置于200 mL量瓶中，加入無(wú)水乙醇12 mL振蕩使溶解，加入0.35%十二烷基硫酸鈉溶液，溶解并定容至刻度，制得質(zhì)量濃度為50 μg/mL的對(duì)照品儲(chǔ)備液。

2.1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn) 精密量取對(duì)照品儲(chǔ)備液10 mL，置于100 mL量瓶中，加溶出介質(zhì)至刻度，搖勻，即得5 μg/mL溶液。分別精密量取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0 mL置于50 mL容量瓶中，加流動(dòng)相至刻度，搖勻，即得0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80 μg/mL不同質(zhì)量濃度的對(duì)照品溶液。將以上溶液依次進(jìn)行HPLC分析，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行線(xiàn)性回歸，得標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程為Y=19 914X-1 205.5,r=0.999 9,表明醋酸地塞米松在0.10～0.80 μg/mL范圍內(nèi)線(xiàn)性良好。

2.1.3.4 方法學(xué)驗(yàn)證 回收率試驗(yàn)：精密取100 mg空白輔料3份，置于50 mL量瓶中，分別加入5 μg/mL對(duì)照品溶液0.8 mL(80%)、1.0 mL(100%)、1.2 mL(120%)各3份，加入溶出介質(zhì)搖勻，即得高、中、低(0.4、0.5、0.6 μg/mL)3 個(gè)質(zhì)量濃度的溶液，按“2.1.3.1”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定，結(jié)果得平均回收率為98.88%，RSD為1.17%，符合定量分析要求。

另外，分別考察得到精密度試驗(yàn)RSD值為0.82%、穩(wěn)定性試驗(yàn)RSD值為0.82%、重復(fù)性試驗(yàn)RSD值為0.56%。

2.1.3.5 體外釋放率測(cè)定方法 釋放介質(zhì)為新配的0.35%十二烷基硫酸鈉溶液900 mL，轉(zhuǎn)速為75 r/min，分別于15、30、45、60、90、120、180 min時(shí)取釋放液10 mL(同時(shí)補(bǔ)充同溫等量釋放介質(zhì))，采用“2.1.3.1”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定，計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的累積釋放率。裝置如圖2所示。

圖2體外釋放度測(cè)定裝置圖

Figure2A device for determining thevitrorelease

2.2 醋酸地塞米松3D打印口腔貼片的處方篩選及結(jié)果

2.2.1 醋酸地塞米松口腔貼片的制備 稱(chēng)取過(guò)80目篩的藥物和輔料，加入黏合劑，混合均勻。設(shè)定每片半徑為3 mm，含藥量為0.3 mg，片質(zhì)量為35 mg，采用3D逐層打印技術(shù)制備口腔貼片。

2.2.2 處方因素考察

2.2.2.1 填充劑種類(lèi)的選擇 以外觀(guān)、體外黏附力、黏附時(shí)間和3 h累積釋放度為指標(biāo)，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以處方中主藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%、黏附劑HPMC用量為15%、填充劑用量為80%，分別考察玉米淀粉、糊精、MCC作為填充劑對(duì)3D打印口腔貼片性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。

可見(jiàn)，糊精為親水性輔料，吸水性較強(qiáng)，片劑干燥后，水分揮發(fā)過(guò)多導(dǎo)致片型失水皺縮裂片；MCC具有海綿的多孔管狀結(jié)構(gòu)，吸水速度快，貼片崩解及體外黏附時(shí)間縮短；玉米淀粉具有較高的黏度、粒徑較小，成漿后擠出絲較糊精和MCC滑膩，黏附時(shí)間和釋放度均合適。綜合考慮，選用玉米淀粉為醋酸地塞米松口腔貼片的填充劑。

2.2.2.2 黏附劑種類(lèi)的選擇 選擇合適的黏附劑是制備口腔貼片的關(guān)鍵步驟，考慮一日三餐之間最短用餐間隔，設(shè)計(jì)該口腔貼片黏附時(shí)間在3 h以上，同時(shí)3 h釋藥量須達(dá)到90%左右[10]。根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以玉米淀粉為填充劑(用量為80%)、黏附劑用量為15%，分別考察HPMC E 15、 HPMC E 30、 HPMC E 50對(duì)口腔貼片性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

可見(jiàn)，口腔貼片黏附力由大到小順序?yàn)镠PMC E 50>HPMC E 30>HPMC E15；體外黏附時(shí)間隨著HPMC分子量增大而增加，HPMC E 50黏附時(shí)間超過(guò)3 h，而HPMC E 30、HPMC E 15黏附時(shí)間過(guò)短；釋放試驗(yàn)結(jié)果表明，HPMC E15親水性較強(qiáng)，釋放速率大于其他兩個(gè)處方，3種處方釋放行為較為相似。推測(cè)原因是HPMC E 50分子量較大，易吸水形成凝膠層結(jié)構(gòu)，該凝膠層堅(jiān)固不易破裂，有較大的體外黏附力與較長(zhǎng)的體外黏附時(shí)間，且藥物釋放緩慢，故選用HPMC E 50作為黏附劑。

2.2.2.3 黏附劑用量的選擇 不同用量的黏附劑直接影響口腔貼片的黏附力、黏附時(shí)間和釋藥性能，以其他釋放速度調(diào)節(jié)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、玉米淀粉為填充劑、HPMC E 50為黏附劑，分別考察HPMC E 50用量在15%～50%范圍內(nèi)對(duì)口腔貼片性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

表1 不同填充劑種類(lèi)對(duì)口腔貼片性能的影響Table 1 Effect of Filler Types on the Properties of the Buccal Patches

表2 黏附劑種類(lèi)對(duì)口腔貼片性能的影響Table 2 Effect of Adhesives on the Properties of the Buccal Patches

表3 黏附劑用量對(duì)口腔貼片性能的影響Table 3 Effect of adhesive amount on the properties of the buccal patches

可見(jiàn)，HPMC E 50用量在15%～50%范圍時(shí)，體外黏附力隨HPMC用量增大呈先增大后下降的趨勢(shì)，推測(cè)原因是隨著HPMC用量增大，片劑產(chǎn)生凝膠層所需水分增加，無(wú)法快速產(chǎn)生黏附力；在體外黏附時(shí)間方面，貼片體外黏附時(shí)間隨著黏附劑用量增加而增大，均超過(guò)3 h，其中HPMC E 50用量為40%和50%時(shí)，體外黏附時(shí)間均大于5 h；在體外釋放方面，3 h累積釋放度隨著隨處方中HPMC用量的增大而減小。綜上所述與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，確定20% HPMC E50為最佳用量。

2.2.3 相同劑量不同面積口腔貼片的制備及質(zhì)量評(píng)價(jià)

為降低理論模型與實(shí)際模型存在的“半層誤差”，提高3D片劑質(zhì)量，根據(jù)文獻(xiàn)[11-12]報(bào)道方法制備一系列遞增、高/直徑相等的藥片，擬合質(zhì)量與模型(mass-volume)回歸方程。確定片劑半徑后，設(shè)定片劑層高為實(shí)際層高整數(shù)倍，以此求得模型體積。通過(guò)回歸方程確定片劑理論模型參數(shù)，通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)在此參數(shù)上進(jìn)行微調(diào)直至打印平均片質(zhì)量符合目標(biāo)質(zhì)量(±7.5%以?xún)?nèi))，最終確定打印模型。

常見(jiàn)RAU病灶存在個(gè)人差異性，其半徑多數(shù)小于5 mm，以半徑3～4 mm為較常見(jiàn)。采用3D逐層制造技術(shù)，利用3D模型軟件分別設(shè)計(jì)半徑為3、4、5 mm的口腔貼片。3種片劑模型的參數(shù)見(jiàn)表4，貼片性能見(jiàn)表5。

可見(jiàn)，3種相同劑量不同面積的口腔貼片體外黏附力均超過(guò)1.46 N/cm2，且黏附力大小依次遞增，分析原因是在相同質(zhì)量下，半徑數(shù)值越大貼片厚度越低，等體積水分滲透更深，產(chǎn)生更大黏附力；體外黏附時(shí)間均超過(guò)3 h，能有效黏附；3種貼片體外釋放行為相似。綜上所述，相同含藥量不同半徑貼片在體外黏附力、體外黏附時(shí)和累計(jì)釋放度均符合設(shè)計(jì)要求，能有效達(dá)到個(gè)體化給藥目的。

表43D打印相同劑量不同半徑口腔貼片模型參數(shù)

Table4Model parameters of oral patch with the same dose and different radius by 3D printing

r/mm片質(zhì)量/mg片厚/mm層高/mm層數(shù)3351.60.3154351.00.3135350.60.312

表53D打印相同劑量不同半徑口腔貼片質(zhì)量評(píng)價(jià)

Table5Quality evaluation of 3D printing same dose and different radius oral patches

r/mm黏附力/(N·cm-2)黏附時(shí)間/h3 h累計(jì)釋放度/%31.46±0.084.06±0.7693.61±1.0742.04±0.944.87±0.5992.73±1.3452.25±0.195.64±0.6393.57±1.63

3 討論

口腔貼片的填充劑是影響貼片性能的重要輔料，本研究分別考察了玉米淀粉、糊精和MCC 3種填充劑，結(jié)果顯示：玉米淀粉粒徑分布較小且成漿后附帶有黏附性，能均勻包裹其他輔料，保證了打印擠出滑膩，同時(shí)還具崩解效果，有效加快醋酸地塞米松的釋放；糊精由于干燥老化后，水分丟失過(guò)多，造成片面皺縮；MCC具有較好的成型性，但本身不具備黏附性。

黏附性是口腔貼片的一個(gè)重要性質(zhì)，選擇合適的黏附劑是制備口腔貼片的關(guān)鍵步驟，本研究分別考察了HPMC E15、 HPMC E30和 HPMC E50 3種黏附劑及其用量，結(jié)果顯示：黏附劑HPMC E15、HPMC E30分子量較小，水化后產(chǎn)生的氫鍵作用力較弱，無(wú)法保證片劑具有一定量的黏附力，HPMC E50在保證黏附力的同時(shí)也均勻分散包裹其他輔料，確保擠出順滑；HPMCE50用量較高的片劑體外釋放較為緩慢，同時(shí)由于本身性黏附性過(guò)強(qiáng)，導(dǎo)致擠出不順暢，影響片劑成型。

本研究以3D打印藥物技術(shù)為基礎(chǔ)，依據(jù)“逐層打印，層層疊加”的原理逐層制造，根據(jù)RAU病灶表面半徑通常小于5 mm的特點(diǎn)，分別制備同等劑量、半徑分別為3、4、5 mm的口腔貼片，通過(guò)測(cè)試體外黏附力、體外黏附時(shí)間、3 h累積釋放度對(duì)比，表明相同含藥量不同面積貼片在體外黏附力、體外黏附時(shí)間和3 h累計(jì)釋放度均符合設(shè)計(jì)要求。

與傳統(tǒng)壓片片劑面積單一，直接黏附于口腔病灶處給藥，或其他口腔給藥制劑(如含漱劑、乳膏等)易受唾液稀釋而降低藥物療效不同，采用3D打印技術(shù)可以根據(jù)患者口腔潰瘍面積大小打印含藥物的口腔貼片，實(shí)現(xiàn)治療復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍的個(gè)體化給藥治療，可以提高藥物的療效和患者的順應(yīng)性。