溫通減肚水凝膠貼的制備及質量評價

張琦， 王美君， 何喆， 陳浩

（1.江西中醫藥大學基礎醫學實驗中心，江西南昌 330004；2.江西中醫藥大學科技學院，江西南昌 330004；3.江西中醫藥大學附屬醫院，江西南昌 330004）

腹型肥胖作為一種慢性低度炎癥，可非特異性激活免疫系統，引發許多慢性疾病包括高血壓、Ⅱ型糖尿病等，影響患者的身心健康[1-2]。目前，現代醫學治療腹型肥胖主要集中在胃腸道脂酶抑制藥（奧利司他）、胰腺激素及其他影響血糖藥（如二甲雙胍）、食欲抑制藥（如西布曲明）、作用于新靶點的減肥藥（如瘦素）、外科手術治療、基因治療等方面，但治療存在價格昂貴、治療靶向單一、不良反應較大、新靶點的口服藥較少等缺點。因此，從中草藥中優選出無刺激性而有效的中藥配方，已成為開發減肚降脂藥物的主要途徑。

中藥水凝膠貼劑是由傳統中藥提取物與適宜的凝膠基質混合后涂布于背襯材料上制備而成的一種中藥新型外用給藥系統。溫通減肚水凝膠貼是以水溶性高分子材料為主要成分的交聯聚合物，其高濃度載藥量，藥效穩定持久以及輔料基質與藥物可調可控，非常適宜中藥多組方、大劑量的給藥特點[3]。而溫通減肚水凝膠貼的中藥組合物由火麻仁、厚樸、枳實、決明子、蘆薈、荷葉等23 味中藥組成，方中含有大量揮發油類成分，將其貼于脂肪堆積的腹部，經皮擴散，可溫經理氣，暢達經絡，通徹表里上下，達活血化瘀、潤腸通便之效，從而改善患者體內的新陳代謝，加快腹部脂肪的分解，可用于治療脾虛、痰濕、氣滯所致的單純性肥胖[4]。

本實驗采用Plackett-Burman 設計，優選出對貼劑性能影響顯著的基質輔料，再應用Box-Behnken響應曲面設計法對輔料配方進行優化。以黏接力性能和外觀評分為質量評價指標，對溫通減肚水凝膠貼進行質量評價，并通過對比C-松油烯、莰烯、桉葉油醇、右旋檸檬烯等成分的含量，對水凝膠貼進行體外透皮研究，現將研究結果報道如下。

1 材料

1.1藥物與試劑火麻仁（批號：181202）、厚樸（批號：180514）、枳實（批號：180123）、決明子（批號：181211）、蘆薈（鮮）、荷葉（批號：181219）、紫草（批號：180617）、細辛（批號：180519）、艾絨（批號：181109）、干姜（批號：181006），由江西江中中藥飲片公司提供。中和的聚丙烯酸、水凝膠樹脂粉、冰片、甘油、羧甲基纖維素鈉（CMC）（常州市潤洋化工有限公司）；甘羥鋁、乙二胺四乙酸（EDTA）二鈉鹽、聚維酮（PVPK120）、10%酒石酸水溶液、薄荷腦、聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、體積分數95%乙醇、氮酮（鄭州瓊岳化工產品有限公司）；二甲基乙內酰脲（DMDMH）、丙二醇、羥苯乙酯、藥用級聚丙烯酸鈉（NP-700）等水凝膠輔料（淮北匯強高分子材料有限公司）；無水乙醇（濟南億驍化工有限公司）；純水，實驗室級超純水器。

1.2儀器密度計、數顯恒溫水浴鍋、電子天平（上海科興儀器有限公司）；旋轉蒸發儀、冷凍干燥機、電爐（上海岐耀儀器設備有限公司）；Physica MCR101 型流變儀、集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、電熱鼓風干燥箱（蘇州威爾實驗用品有限公司）；CZY-G 型初黏性測試儀、BLD-200N 型電子剝離試驗機（東莞普賽特檢測設備有限公司）。

1.3動物SPF級昆明雄性小鼠60只，質量18～22 g，購自江西中醫藥大學動物中心，動物質量合格號：SCXK（贛）2019-0015。

2 方法與結果

2.1溫通減肚水凝膠貼的制備[4-11]將處方量的增黏劑PVPK120、酒石酸水溶液、薄荷腦、冰片加入乙醇攪拌均勻制成水相。再將一定量的青黛粉和紫草油加入乙醇中，可得脫色后紫草油。將藥粉與一定量純凈水混合，攪拌均勻并將雜質過濾，可得藥液。將艾絨、干姜、細辛放入輕油提取器中，采用水蒸氣蒸餾法提取5～9 h，得到艾絨、干姜、細辛揮發油。在甘油中加入各10 mL的細辛、干姜、艾絨揮發油稀釋液，以及HQ841（部分中和的聚丙烯酸）、EDTA 二鈉鹽、CMC、PVPP、甘羥鋁等制成甘油相。在甘油相中，依次加入5 mL 氮酮，脫色后紫草油、藥液和水相，攪拌15 min 后可得到水凝膠半固體，將半固體轉移置無菌敷貼進行涂布，放置于40 ℃電熱鼓風干燥箱中干燥2 ～4 h，再移置陰涼處固化3 ～4 h，即得。

2.2溫通減肚水凝膠貼評價方法的建立[12-15]以水凝膠貼的外觀性狀，初黏力、內聚力和剝離強度等黏接力為評分指標，對凝膠基質的綜合性能進行評分。其綜合評分＝（外觀性狀分值＋初黏力分值＋內聚力分值＋剝離強度分值）/4，各指標的檢測方法分別如下：

2. 2. 1 初黏力測試 用斜坡滾球法測定3 個試樣。將傾斜板調至15°，用消毒棉球清潔板面和鋼球，膠帶固定貼劑試品兩端。將鋼球放入儀器中，打開開關，測試鋼球是否在凝膠面上停留。取3片貼劑安排試驗，若鋼球被全部或其中2片貼劑粘住，便將其號碼確定為該試品的初黏力。計算方法：初黏力分值=10×Mi/Mmax（Mi為所測初黏力的最小值，Mmax為最大值）。

2.2.2 內聚力測試 通過測試凝膠基質的交聯體系的穩定度及其黏基力的強度，可確定凝膠貼的內聚力大小。在進行實驗之前，先用酒精清潔試驗板，然后將凝膠貼劑緊密貼于板上，并用重壓輥來回滾壓3次去除氣泡，將試驗板豎直放置，在貼劑末端掛上250 g的砝碼，并記錄脫離時間。每次取3份凝膠貼進行試驗，計算平均脫離時間作為試驗結果，以Tmax為滿分，其余按（Ti/Tmax）× 100計算分值（Ti為所測內聚力的最小值，Tmax為最大值），滿分為100。

2.2.3 剝離強度測試 取3 份試樣進行試驗，采用180°剝離強度試驗法測定[9]。將凝膠貼的黏性面與試驗板黏接，并用重壓輥捻除氣泡，然后使試驗板向左移動到試驗機的固定端。供試品的另一端空白貼180°對折夾持在固定端，最后試驗板向右移動，并以（300±10）mm/min 的速度將貼劑從試驗板上勻速剝離，記錄下試驗機顯示的力值，以上操作重復3次，計算方法：初黏力分值=10×Ni/Nmax（Ni為所測剝離強度最小值，Nmax為最大值）。

2.2.4 外觀性狀評分 外觀性狀評分指標包括膏體光澤、污染性、無紡布的滲出度、皮膚親和力、氣味，每項占20 分，總計100 分。將每份試品的5項指標得分相加即外觀性狀得分。

2.3 Plackett-Burman實驗

2.3.1 實驗因素及水平的篩選 對凝膠貼劑的基質輔料：PVPP（A）、酒石酸（B）、甘油（C）、HQ841（D）、CMC（E）和甘羥鋁（F）安排實驗。篩選出對凝膠貼劑的綜合性能影響較大的因素，每個因素取最高、最低2 個水平，共12 組實驗，響應值為綜合評分，篩選結果見表1。

2.3.2 Plackett-Burman實驗結果及分析 按照表1進行實驗，按“2.2”項評價方法計算綜合分值。用Design-Expert 8.0 進行F檢驗，結果見表2。模型P值為0.031 2＜0.05，回歸模型有顯著性。因此基質輔料對凝膠貼劑綜合性能的影響，從大到小排列為PVPP、CMC、酒石酸、甘油、甘羥鋁、HQ841，PVPP、CMC、酒石酸3個因素影響較顯著。

表1 溫通減肚水凝膠貼制備的Plackett-Burman實驗設計與結果Table 1 Plackett-Burman experimental design and results for preparation of Wentong Jiandu Hydrogel Patch

表2 溫通減肚水凝膠貼制備的Plackett-Burman方差分析Table 2 Plackett-Burman design using analysis of variance for preparation of Wentong Jiandu Hydrogel Patch

表3 溫通減肚水凝膠貼制備的響應曲面實驗設計方案與實驗結果Table 3 Design and results of response surface experiment for preparation of Wentong Jiandu Hydrogel Patch

表4 溫通減肚水凝膠貼制備的二次回歸F檢驗Table 4 Quadratic regression F test for preparation of Wentong Jiandu Hydrogel Patch

2.4 Box-Behnken響應曲面法實驗

2.4.1 實驗設計[16-17]根據“2.3”項的實驗數據結果，篩選出影響水凝膠貼性能的主要輔料為PVPP、酒石酸、CMC。自變量為PVPP 用量（A）、酒石酸用量（B）、CMC 用量（C），凝膠貼劑的外觀性狀分值（Y1）、初黏力分值（Y2）、內聚力分值（Y3）、剝離強度分值（Y4）的綜合評分（Y）為響應值進行Box-Behnken實驗，試驗因素與工藝參數的設計及結果見表3。

2.4.2 模型擬合及F檢驗 對表3 中的數據進行模型擬合和F檢驗，計算出的模型方程為Y=77.20-6.62A+2.00B-0.87C+5.75AB-2AC-6.75BC+10.15A2-1.60B2-2.85C2。R2＝0.886 4，表明預測結果與試驗較吻合，可進一步測定和分析貼劑的綜合性能。由表4 分析結果可知，模型P＝0.003 1＜0.05，模型顯著且與實驗結果相吻合，并且模型的失擬項P＝0.273 3＞0.05，差異并不顯著，說明該二次多元回歸擬合方程可綜合預測此實驗的結果。各因素對水凝膠貼性能的影響次序為PVPP＞CMC＞酒石酸，其中PVPP含量的影響最顯著。

2.4.3 響應面優化與預測 根據表3，繪制響應曲面圖和二維等高線圖。圖1-b 的曲線較陡，說明PVPP、CMC 對綜合性能的影響最明顯，與F檢驗結果一致。等高線圖的形狀可反映出各因素之間的聯系，其中心點代表交互作用最強的位置。由等高線圖可以看出，AC與AB之間交互效應顯著。以綜合評分最高的各輔料參數水平為優化目標，得出最佳配方為A＝50.78，B＝20.75，C＝3.28，即PVPP 120 50.78 g、酒石酸20.75 g、CMC 3.28 g。

圖1 PVPP、酒石酸和CMC用量對溫通減肚水凝膠貼劑性能影響的響應面圖和等高線圖Figure 1 Response surface plots and contour maps for the effects of PVPP，tartaric acid and CMC dosage on the properties of gel patches

2. 4. 4 驗證試驗 根據基質輔料最佳處方制備3 份水凝膠貼劑，按“2.2”項評價體系，得出各項性能的綜合分值。結果可看出，以最優處方制備的水凝膠貼膏體光澤、無紡布的滲出度小、皮膚親和力強、氣味芳香、可反復揭貼且無污染物殘留，驗證結果見表5。

表5 溫通減肚水凝膠貼制備的響應曲面設計法的驗證Table 5 Verification of response surface design method for preparation of Wentong Jiandu Hydrogel Patch

2.4.5 溫通減肚水凝膠貼載藥量的考察[18]本研究在優選出的輔料處方基礎上，參照“2.2”項，對凝膠貼劑的最大載藥量進行了綜合測定（見表6）。由表6可知，載藥濃度的高低會對貼劑的綜合評分產生影響，當貼劑載藥濃度逐漸增高時，初黏力、內聚力都有所下降，且貼劑較硬、皮膚殘留量增多、氣味不佳。當貼劑載藥濃度較低時，各項分值無顯著改變，但是不能充分發揮藥效。當貼劑載藥量為12 g 時，其各項指標的綜合評分最高，因此12 g為最佳載藥量。

表6 溫通減肚水凝膠貼載藥量的考察Table 6 Investigation of drug loading on Wentong Jiandu Hydrogel Patch

2.5溫通減肚水凝膠貼的性能研究

2.5.1 水凝膠黏彈性能 增黏劑可以增加貼劑基質的黏附力，提高基質內聚力，減少皮膚黏附后的膏體殘留。本實驗采用的增黏劑——PVPK120具有優良的生物相溶性、穩定性和多種有機、無機化合物復合的能力，與貼劑內其他成分穩定溶合。采用流變儀測定不同質量分數（6%、8%、10%）增黏劑基質材料的黏彈性參數，研究凝膠貼劑的內在特性，從而測試出增黏劑的最佳含量。測試4個試樣，提前打開水浴、空氣壓縮機、流變儀主機和電腦相關軟件，進行初始化調整及設置溫度和測試參數。裝上P50 轉子，進行“零差距”調節，加熱到指定溫度。裝樣并清除多余樣品，開始測試。自動保存好數據曲線，升高馬達，摘下轉子，清洗轉子和測試臺，以上操作重復4 次。最終將4 組數據整理在同一個曲線圖（見圖2）上保存。

G’表示基質材料發生彈性變形的應力，為彈性模量；G’’反映材料基質的黏性大小，為黏性模量；Strainγ 表示振蕩實驗時應變大小，Pa 為線性黏彈區。由圖2可看出，每條不同的增黏劑體系都表現為G’>G’’，說明不同的增黏劑體系均呈現固體性質的特征。6%體系和10%體系的彈性模量和黏性模量都比8%體系小，因此，表明黏性過大或過小會影響載藥狀態和基質的黏彈性。空白體系（不載藥，添加8%增黏劑）與8%增黏劑體系的彈性模量基本一致，但8%增黏劑體系的黏性模量比空白體系大，說明載藥之后會影響基質的黏性。應變逐漸提高，各體系的模量隨之降低，說明應變越大，各體系的黏彈性可能越差。因此，選擇8%增黏劑體系，凝膠體系的載藥狀態最佳，結構最穩定。

圖2 不同含量增黏劑貼劑的黏彈性參數變化圖Figure 2 Variation of viscoelastic parameters of the Patch with different contents of tackifier

2.5.2 水凝膠增黏劑含量測試[18]按照“2.2”項，對不同含量增黏劑的水凝膠貼劑進行性能測試。由表7可知，添加的增黏劑越多，水凝膠貼的初黏力越大，吸附在皮膚的黏性越大，剝離強度也越大，皮膚相容性越差。本實驗采用藥典中的黏附力測定法，包含黏附力在內的綜合測試與流變學特性參數考察實驗相結合，直觀地評價了添加增黏劑后基質的黏附性能，并通過了解基質的內在結構性能參數，全面評價了基質的綜合性能。綜合分析，暫定含量8%的增黏劑為最佳。

表7 不同含量增黏劑的貼劑綜合性能測定Table 7 Determination of comprehensive properties of the Patch with different contents of tackifier

2.6主要成分含量測定[19-20]

2. 6. 1 色譜條件 色譜柱為AcclaimTM120 C8HPLC Columns（150 mm× 2.1 mm，2.2 μm），流動相為乙腈-0.1% 磷酸緩沖液，梯度洗脫：0～20 min，25%～50%甲醇，體積流量1 mL/min；檢測波長：235 nm；進樣量：15 μL；柱溫：35 ℃。

2.6.2 配制溶液

2.6.2.1 配制對照品溶液 將適量C-松油烯、莰烯、桉葉油醇、右旋檸檬烯分別用甲醇稀釋，配制成含0.528、0.574、0.618、0.632 mg/mL 的C-松油烯、莰烯、桉葉油醇、右旋檸檬烯儲備液。分別將3.2、2.5、3.4、3.6 mL 的C-松油烯、莰烯、桉葉油醇、右旋檸檬烯儲備液用甲醇定容，即得對照品溶液。

2.6.2.2 配制樣品溶液 將2 片凝膠貼劑去掉防黏層，剪碎置于燒杯中，稱定甲醇100 mL，靜置10 h 后，超聲處理30 min，取提取液，經0.45 μm微孔濾膜濾過，取濾液作為樣品溶液進樣測定。

2.6.2.3 空白對照溶液的制備 取凝膠貼劑空白基質的體外透皮接收液，過0.45 μm 微孔濾膜，取濾液即得。

2.6.3 專屬性考察 取對照溶液、樣品溶液、空白接受液適量，按“2.6.1”項下色譜條件測定各成分含量，結果見圖3。結果發現空白接受液對指標成分的測定無干擾。

2.6.4 標準曲線考察 分別用甲醇稀釋至不同質量分數的對照品溶液。取各質量分數的對照品溶液10 μL，按照“2.6.1”色譜條件依次進樣，測定C-松油烯、莰烯、桉葉油醇、右旋檸檬烯的峰面積（RSD），并以各成分的進樣量（V/μL）為橫坐標，峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，計算回歸方程。結果見表8。

圖3 對照溶液（A）、樣品溶液（B）、空白對照溶液（C）的高效液相色譜（HPLC）圖Figure 3 HPLC chromatogram for control solution（A），sample solution（B），and blank control solution（C）

表8 溫通減肚水凝膠貼4種成分的回歸方程及相關系數Table 8 Regression equations and related coefficients of 4 kinds of constitutes in Wentong Jiandu Hydrogel Patch

2.6.5 供試品溶液含量測定 將供試品溶液用甲醇稀釋20倍后，以0.45 μm濾膜濾過，取濾液，取10 μL注入高效液相色譜儀中，按“2.6.1”項色譜條件進行測定。并按外標法公式計算供試品中C-松油烯、莰烯、桉葉油醇、右旋檸檬烯的含量：含量（cx）=cr×Ax/Arm，其中cx為供試品濃度，cr為對照品濃度；Ax為供試品峰面積，Arm為對照品峰面積。結果測得供試品中C-松油烯、莰烯、桉葉油醇、右旋檸檬烯的含量分別為（1.66 ± 0.04）%、（1.92±0.02）%、（2.36±0.03）%，（1.45±0.01）%。

2. 6. 6 精密度試驗 取樣品溶液，配制成高、中、低濃度，一日內連續進樣6 次，日間精密度每日進樣6 次，連續進樣3 d，分別測定C-松油烯、莰烯、桉葉油醇、右旋檸檬烯的峰面積。結果顯示各成分的RSD均在3%以下，表明儀器精密度良好。結果見表9。

2.6.7 穩定性試驗 室溫放置樣品溶液，分別于0、4、8、12、24 h 取樣測定，并記錄色譜圖。結果顯示C-松油烯、莰烯、桉葉油醇、右旋檸檬烯的RSD 為1.36%、1.59%、1.76%、0.35%，表明樣品溶液在24 h內穩定。

2.6.8 重復性試驗 分別制備6 份樣品溶液，用相同的色譜條件，測定4種成分的峰面積。結果顯示RSD分別為C-松油烯1.54%、莰烯1.54%、桉葉油醇1.69%、右旋檸檬烯1.20%，表明樣品溶液制備方法的重復性良好。結果見表9。

表9 溫通減肚水凝膠貼含量測定方法學考察結果Table 9 Results of methodological investigation on the content dermination of Wentong Jiandu Hydrogel Patch

2.6.9 加樣回收率測定 取凝膠貼劑5 份，加入4 種待測成分適量，分別制備成高、中、低3種濃度的混合樣品溶液，按上述色譜條件進行分析并計算加樣回收率。結果顯示平均加樣回收率分別為C-松油烯100.6%、莰烯101.4%、桉葉油醇102.3%、右旋檸檬烯99.7%，表明該方法加樣回收率合格。

2.7體外透皮實驗[21-23]

2. 7. 1 制備不同質量分數氮酮的貼劑 按照“2.4”及“2.5”“2.6”項下的制備工藝，分別加入0%、1%、2%、3%、4%和5%質量分數的氮酮，制備一批貼劑備用。

2.7.2 離體小鼠皮膚的制備 脫去小鼠腹部的毛發，24 h后將小鼠處死，剝取完整的腹部皮膚并去除皮下組織，用氯化鈉溶液清洗。將皮膚放于Franz 擴散池結合處，皮膚外層朝上，將貼劑緊貼于皮膚外層，并固定接收池與釋放池。將氯化鈉溶液注入接收池，使液面與皮膚緊密接觸，并使氣泡消散。接收池300 r/min 恒速攪拌，水浴溫度32 ℃，分別于3、6、9、12、15、24 h各取2.0 mL接收液，并快速補充等量的氯化鈉溶液。將移取的氯化鈉溶液用0.45 μm 微孔濾膜過濾，并用HPLC 法檢測各成分的含量。以公式Qn＝（VnCn＋V0Cn-1）/A計算其單位面積累積滲透量（Qn），其中：Vn為接收室的體積，Cn為第n個時間點移取的氯化鈉溶液中的藥物質量濃度，Cn-1為第n-1 個時間點移取的氯化鈉溶液中藥物質量濃度，V0為移取的氯化鈉溶液的體積，A為滲透池的面積。以Qn-t做圖，得到4種化學成分的體外透皮曲線，見圖4。

圖4 溫通減肚水凝膠貼4種成分在不同含量氮酮下的Qn-t曲線Figure 4 Qn-t curves with different contents of azone for 4 constitutes in Wentong Jiandu Hydrogel Patch

將Qn對t進行回歸，得到Qn-t模型擬合方程，見表10。從表10 可以看出，當凝膠貼劑不含氮酮時，體外透皮速率（J）由大到小依次為C-松油烯3.229 μg·cm2·h-1、莰烯2.422 μg·cm2·h-1、桉葉油醇0.634 μg·cm2·h-1、右旋檸檬烯0.469 μg·cm2·h-1。與不含氮酮的對照組相比，加入一定含量氮酮的凝膠貼劑的J明顯更高，且氮酮對4種化學成分中的C-松油烯和桉葉油醇的促滲效果最明顯。促滲效果與氮酮濃度不一定都成正相關，當達到一定濃度時，反而起到抑制作用。當氮酮濃度為大于3%時，C-松油烯和莰烯的J均下降。當氮酮濃度為3%、4%時，桉葉油醇、右旋檸檬烯的J均相差不大，因此，選擇氮酮用量為3%比較合適。

3 討論

水凝膠貼膏劑的制備過程須嚴格按照規范操作，輔料基質的選擇和配比至關重要。本研究對溫通減肚水凝膠貼進行制劑學研究，以水凝膠貼的黏力和外觀評價為指標，進行處方的優化設計。利用Plackett-Burman 實驗設計，快速地從6 個輔料中篩選出對凝膠貼性能影響顯著的輔料，即PVPP、CMC、酒石酸。Box-Behnken 響應面法可以找到響應值與各因子間的定量規律，計算出各因子的最佳工藝參數并進行組合，通過實驗可以得到輔料的最佳配比為PVPP120 50.78 g、酒石酸20.75 g、CMC 3.28 g。制備過程中攪拌速度和時間、濃縮溫度和時間對水凝膠貼的性能也有一定的影響，還需進一步的研究。

促滲劑及其濃度的選擇決定了藥物實際療效的大小。氮酮可使皮膚角質層與脂質發生交互效應，促進了皮膚對藥物活性成分的吸收。體外透皮研究證明了氮酮促透效果與用量有關，含量為3%的氮酮能發揮最大促透作用。當氮酮含量小于3%時，4 種成分的透皮速率均隨著氮酮含量的增加而增加，C-松油烯和桉葉油醇的促透效果最顯著。當氮酮質量分數為大于3%時，C-松油烯和莰烯促滲速率則存在抑制現象，說明藥物成分的滲透效果并不一定與促滲劑濃度成正比。此外，溫通減肚水凝膠貼中4 種有效成分在24 h 內透皮曲線Qn-t線性良好，體外擴散均符合零級方程，能長效恒定地緩釋藥物，避免了藥物的峰谷現象，可以更好地針對腹部脂肪囤積型肥胖的治療。

表10 溫通減肚水凝膠貼不同含量氮酮貼劑的體外Qn-t 模型擬合方程Table 10 Fitting equations of Qn-t model of different contents of Azone patch in vitro