星點(diǎn)設(shè)計(jì)效應(yīng)面法優(yōu)化阿霉素膠束的處方工藝

史瓊，游國葉

星點(diǎn)設(shè)計(jì)效應(yīng)面法優(yōu)化阿霉素膠束的處方工藝

史瓊，游國葉

（信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)院， 河南 信陽 464000 ）

目的：優(yōu)化阿霉素膠束的制備工藝。方法：采用透析法制備阿霉素膠束，采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)效應(yīng)面法篩選優(yōu)化阿霉素膠束的最優(yōu)處方和工藝。結(jié)果：最優(yōu)處方工藝為載體材料PEG-PCL和阿霉素的質(zhì)量比為6.5，水相和有機(jī)相體積的比為9，超聲時(shí)間為11 min，所制得膠束的平均包封率為65.89%，平均載藥量為3.37%，粒徑101.3 nm，電位-22.3 mV。結(jié)論：優(yōu)化所得的處方工藝可靠、穩(wěn)定，能夠用來制備阿霉素膠束。

阿霉素；膠束；星點(diǎn)設(shè)計(jì)效應(yīng)面法；處方設(shè)計(jì)

阿霉素屬于蒽環(huán)類的廣譜抗癌藥物，對于大部分的腫瘤性疾病，包括肝癌，乳腺癌，肝癌，卵巢癌等都有治療作用。但阿霉素具很強(qiáng)的細(xì)胞毒性作用，在對癌細(xì)胞具有強(qiáng)烈的殺傷作用的同時(shí)，對于人體中正常細(xì)胞的損害作用卻不容忽視[1-2]。阿霉素溶解度低、吸收差等缺點(diǎn)，都限制了它的藥理效果得到更好的發(fā)揮。膠束作為一種新型的載藥系統(tǒng)，具有一定的靶向作用可以減少藥物對人體的毒副作用，還可以增加藥物的溶解度和吸收利用程度，從而發(fā)揮更好的藥理作用[3]。故本實(shí)驗(yàn)把阿霉素制成膠束的形式，以期通過星點(diǎn)設(shè)計(jì)效應(yīng)面法篩選出包封率、載藥量較高，穩(wěn)定性較好的阿霉素膠束制備工藝。

1 實(shí)驗(yàn)儀器與試藥

高效液相色譜儀（LC-20AT型，日本島津公司）；磁力攪拌器（HJ-3型，鞏義予華儀器有限公司）；電子分析天平（AL204型，Metteler Toledo公司，）；超聲波清洗儀（SB-4200DTD型，寧波新芝儀器有限公司）；透析袋（MD34，8000-14000，索萊寶科技有限公司）；激光粒度測定儀（Nano-ZS90型，英國馬爾文儀器有限公司）；阿霉素（批號：JZ16011902；98%，南京景竹生物科技有限公司）; PEG2000-PCL5000(濟(jì)南岱罡生物工程有限公司）；二甲基亞砜（DMSO, 天津大茂試劑有限公司）；丙酮（河南利得源化工有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 膠束的制備

采用透析法制備阿霉素膠束。精確稱取定量的阿霉素原料藥溶于適量的二甲基亞砜溶劑中，在避光環(huán)境下超聲30 min使其溶解。稱取一定量的 PEG2000-PCL5000于丙酮溶劑中，超聲使其溶解。將前面所得的兩種溶液進(jìn)行混合，在磁力攪拌器的不斷攪拌條件下，用一次性注射器將混合溶液逐滴滴入裝有一定量蒸餾水的燒杯中，用保鮮膜封口，避光下攪拌10 min后將溶液移至處理好的透析袋中，封口后放入盛滿蒸餾水的500 mL燒杯中，在磁力攪拌器的攪拌下透析48 h，每隔一定時(shí)間換次水。透析結(jié)束后將透析袋中的液體移至燒杯中，在細(xì)胞粉碎機(jī)下冰浴超聲10 min得到阿霉素膠束。

2.2 包封率和載藥量測定方法[4]

將制備所得的阿霉素膠束溶液移至透析袋中，封口后放入盛有500 mL透析液的燒杯中，并放置磁力攪拌器上進(jìn)行透析操作。每間隔一定時(shí)間取1 mL燒杯中的透析液，按照一定的高效液相色譜條件測定其中阿霉素的含量。直到所測定的阿霉素含量不變則停止透析。透析結(jié)束后測定透析袋中阿霉素的含量記為1。起始投藥量記為2。包封率=1/2×100%。取適量透析后的膠束溶液，將其移至培養(yǎng)皿中，用保鮮膜封上口，并扎上小孔放入冷凍干燥機(jī)中干燥。凍干后取出，精密稱量固體粉末的重量記為3，將固體粉末用流動(dòng)相溶解后，在高效液相下測定并計(jì)算其中阿霉素的質(zhì)量記為4。載藥量=4/3×100%。

2.3 星點(diǎn)設(shè)計(jì)效應(yīng)面法優(yōu)化處方

通過單因素考察，確定PEG-PCL和阿霉素質(zhì)量比（1）、水相和有機(jī)相體積比（2）、超聲時(shí)間（3），三個(gè)因素對阿霉素膠束包封率影響明顯。選取范圍為：PEG-PCL和阿霉素質(zhì)量比為2∶1~10∶1，水相和有機(jī)相體積比在3∶1~12∶1，超聲時(shí)間為3~15 min。用以上3種因素作為考察因素，以阿霉素膠束的平均包封率（1）和平均載藥量（2）為評價(jià)指標(biāo)，采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)，三因素五水平對其處方工藝進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果見表1、表2。

表1 星點(diǎn)設(shè)計(jì)因素與水平表

表2 星點(diǎn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

2.4 響應(yīng)面法分析結(jié)果

采用Design-expert 8.0.6軟件，以包封率（1）、載藥量（2）為因變量，以PEG-PCL與阿霉素質(zhì)量比（1）、水相和有機(jī)相體積比（2）、超聲時(shí)間（3）為自變量，進(jìn)行擬合，其二項(xiàng)式擬合方程如下：

1=61.89+2.721+5.902-4.433+2.5512+0.5213+7.05×10-323-14.01-12+2.8122+2.9032，2=0.956 6

2=2.91-0.51-0.662-0.343-0.4812+0.1013+0.04623-0.8312-0.6522-1.0332，2=0.965 4

對以上二項(xiàng)式擬合方程的方差分析得出回歸模型中的包封率（1）及載藥量（2）的值均<0.000 1，說明所選取的三個(gè)自變量因素對于1、2均有顯著性的影響，同時(shí)得出1、2失擬項(xiàng)值均>0.05，則說明各個(gè)數(shù)據(jù)之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，數(shù)據(jù)沒有異常點(diǎn)[5-6]。

2.5 效應(yīng)面分析處方工藝

采用Design-expert 8.0.6軟件繪制評價(jià)指標(biāo)1（包封率）、2（載藥量）與各自變量因素1（PEG-PCL與阿霉素質(zhì)量比）、2（水相和有機(jī)相體積比）、3（超聲時(shí)間）間的三維曲面圖。通過對三維曲面圖分析可知，當(dāng)確定超聲時(shí)間為9 min時(shí)，隨2的增加，膠束的包封率隨之增加，而載藥量呈現(xiàn)先增后減的趨勢。而隨1的增大，包封率和載藥量都呈現(xiàn)先增后減的趨勢。當(dāng)2為7.5時(shí)，隨著3的增長膠束的包封率呈現(xiàn)先減后增的趨勢，而載藥量則呈現(xiàn)先增后減的趨勢。而隨著1的增加，膠束的包封率和載藥量均呈現(xiàn)先增后減的趨勢。當(dāng)1為6時(shí)，隨著3的增加膠束包封率呈現(xiàn)先減后增的趨勢，而載藥量呈現(xiàn)先增后減的趨勢。而隨2的增加膠束包封率逐漸增大，載藥量則呈現(xiàn)先增后減的趨勢。

結(jié)合以上分析最終得到制備阿霉素膠束的最佳處方工藝為：載體材料PEG-PCL和阿霉素的質(zhì)量比（1）為6.5，水相和有機(jī)相的體積比（2）為9，超聲時(shí)間（3）為11 min。

2.6 最佳處方工藝驗(yàn)證

2.6.1 包封率、載藥量的測定

根據(jù)“2.5”中篩選出的最優(yōu)處方工藝制備五批阿霉素膠束，并分別測定包封率、載藥量。結(jié)果見表3。結(jié)果得出，按最優(yōu)處方制備出的阿霉素膠束平均包封率為64.11%，平均的載藥量為3.48%，且包封率和載藥量的RSD值均小于2。

表3 包封率、載藥量驗(yàn)證結(jié)果

2.6.2 粒徑測定

取適量按照最優(yōu)處方制備的阿霉素膠束溶液，向里面加入適量的甘露醇作為凍干保護(hù)劑，進(jìn)行冷凍干燥處理。首先放入-60 ℃冷井中預(yù)凍4 h，接著在抽真空條件下冷凍干燥24 h，得到阿霉素膠束的凍干粉。將得到的凍干粉用適量的蒸餾水復(fù)溶后，用DLS測定其粒徑及分布。凍干前后膠束的粒徑變化情況見圖1。結(jié)果顯示，阿霉素膠束溶液的粒徑為101.3 nm，PDI為0.143。膠束凍干粉復(fù)溶后的粒徑為118.5 nm，PDI為0.110。說明凍干復(fù)溶后膠束的粒徑?jīng)]有太大的變化，粒徑均成正態(tài)分布，且分散均勻，膠束凍干粉復(fù)溶性較好。

圖1 阿霉素膠束粒徑分布圖

2.6.3 膠束的Zeta電位

取按最優(yōu)處方工藝制備好的阿霉素膠束溶液適量至Zeta電位測定樣品池中，放入粒徑測定儀中測定其電位，結(jié)果見圖2。測定結(jié)果顯示，Zeta電位為-22.3 mV。說明所制得的阿霉素膠束穩(wěn)定性較好。

3 討論

1)星點(diǎn)設(shè)計(jì)效應(yīng)面法作為一種新型處方工藝設(shè)計(jì)方法，和均勻?qū)嶒?yàn)中常用的數(shù)據(jù)模型及正交試驗(yàn)方法相比更能準(zhǔn)確地估計(jì)各個(gè)因素之間的交互作用，所需試驗(yàn)次數(shù)較少，節(jié)省時(shí)間，并且通過該方法所得的預(yù)測值和真實(shí)值之間更為精確，結(jié)果準(zhǔn)確性高。

圖2 阿霉素膠束Zeta電位圖

2)對篩選優(yōu)化的阿霉素處方工藝進(jìn)行驗(yàn)證可得，所制備的膠束的粒徑較小分布均勻，電位較穩(wěn)定，且其包封率和載藥量均相對較高。說明通過該方法篩選出的阿霉素膠束的處方工藝可靠性較高。

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Optimization of the Formulation Process of Doxorubicin Micelles by Central Composite Design-Response Surface Methodology

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（Xinyang Vocational and Technical College, Xinyang Henan 464000, China）

In order to optimize the preparation process of doxorubicin micelles, the dialysis method was used to prepare doxorubicin micelles, and central composite design-response surface methodology was used to screen and optimize the optimal formulation and preparation process of doxorubicin micelles. The optimal formulation process was determined as follows: the mass ratio of the carrier material PEG-PCL to doxorubicin 6.5, the volume ratio of the water phase to the organic phase 9, the ultrasound time 11 min.Under above conditions, the average encapsulation efficiency of the prepared micelles was 65.89 %, the average drug loading was 3.37%, the particle size was 101.3nm, and the potential was -22.3mV. So the optimized formulation process is reliable and stable, and can be used to prepare doxorubicin micelles.

Doxorubicin; Micelles; Central composite design-response surface methodology; Prescription design

2021-01-29

史瓊（1992-），女，河南省駐馬店市人，助教，研究生，2018年畢業(yè)于河南大學(xué)藥劑學(xué)專業(yè)，研究方向：藥物新劑型。

TQ460

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1004-0935（2021）03-0323-03