健脾通氣無糖顆粒制備工藝的優化及質量控制

吳玉瓊， 金永新， 張紅梅， 孟 敏， 康玉龍， 張瑞堂， 楊麗寧， 施有琴

(1.西北民族大學，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省第二人民醫院，甘肅 蘭州 730000；3.甘肅省人民醫院，甘肅 蘭州 730000)

健脾通氣合劑是醫院重點院內制劑(甘藥制字Z12002215)，由黨參、當歸、陳皮、半夏、木香、砂仁、枳實(炒)7味藥材組成，主要用于脘腹疼痛、脾胃功能低下、術后氣滯的治療，但該方存在著攜帶不便、口味不佳、患者順應性差等缺點。顆粒劑具有服用方便、易于攜帶、生物利用度較高的特點，近年來正成為應用最廣泛的中藥固體制劑之一[1]，故本實驗將健脾通氣合劑改進為該劑型。

為保證制劑自身特性指標在一定意義上的最優，處方中輔料的選擇及其配比成為其制備過程中關鍵步驟。混料實驗可通過合理的實驗設計來研究產品多種性能與其自身多種成分配比的關系，得到最佳的處方配比，進而優化產品性能，其中D-最優混料設計的理念是將D-最優化方法運用到混料實驗中，具有多目標同步優化、實驗次數少、參數預測精度高、信息量充分等特點，被廣泛用于處理制劑輔料配比問題[2-3]。

本實驗以顆粒成型率、溶化率、吸濕率、休止角為評價指標，采用正交試驗結合D-最優混料設計優化健脾通氣無糖顆粒制備工藝。同時，應用物理指紋圖譜對該制劑的均一性、流動性、堆積性、穩定性進行綜合表征，以期為其制備工藝及質量控制的研究提供參考。

1 材料

1.1 儀器 電子分析天平(德國賽多利斯公司)；藥典標準檢驗篩(浙江上虞市華豐五金儀器有限公司)；YLD-2000電熱鼓風干燥箱(北京興爭儀器設備廠)；ZLB-80試驗用旋轉制粒機(張家港市榮華機械制造有限公司)；750T多功能粉碎機(上海市浦恒信息科技有限公司)；HH-2數顯恒溫水浴鍋(常州國華電器有限公司)。

1.2 試劑與藥物 黨參、當歸、陳皮等藥材均購自蘭州旭康藥業有限公司，經蘭州大學藥學院胡芳弟教授鑒定為正品。健脾通氣方干膏粉制備方法為按處方比例稱取7味飲片至提取器中，加水提取3次，每次10倍量，共提取2 h，濾過，合并濾液，濃縮，減壓干燥(60 ℃)，即得。甘露醇(青島明月海藻集團有限公司)；可溶性淀粉(湖州展望藥業有限公司)；微晶纖維素、乳糖(曲阜市藥用輔料有限公司)；糊精(山東聊城阿華制藥有限公司)，以上輔料均符合藥用或食用標準。

2 方法與結果

2.1 健脾通氣無糖顆粒制備 經前期研究，將干膏粉與適量輔料過5號篩(80目)，混合均勻，加潤濕劑制軟材，制粒，干燥，整粒，即得。

2.2 評價指標測定

2.2.1 成型率 按2020年版《中國藥典》四部0104顆粒劑項下粒度檢查法[4]測定，篩選合格顆粒[能通過1號篩(10目)而不能通過五號篩(80目)]，計算成型率，公式為成型率=(合格顆粒質量/顆粒總質量)×100%。

2.2.2 溶化率 根據2020年版《中國藥典》及文獻[5]報道，取“2.2.1”項下合格顆粒5 g，加100 mL熱水攪拌5 min，高速離心15 min，精密吸取上清液20 mL，將其置于已恒重的蒸發皿中，水浴蒸干，60 ℃下殘渣干燥至恒重，稱定質量，計算溶化率，公式為溶化率=(溶化顆粒質量/顆粒總質量)×100%。

2.2.3 吸濕率(H) 參考文獻[6]報道，將稱量瓶置于底部放有NaCl過飽和溶液的玻璃干燥器(相對濕度75%[7])中，在25 ℃下平衡24 h。取“2.2.1”項下合格顆粒2 g(W1)，置于扁稱量瓶中(瓶蓋打開)，當其質量不再變化時稱定質量(W2)，計算H，公式為H=[(W2-W1)/W1]×100%。

2.2.4 休止角(α) 參考文獻[8]報道，采用固定漏斗法，取半徑(R)為1.85 cm的表面皿(平放于桌面上)，將漏斗固定于上方，并使其下端正對表面皿中心，從漏斗上方緩緩加入“2.2.1”項下合格顆粒(可通過1號篩而不能通過5號篩)，使其自然流下，當漏斗下端顆粒形成的椎體邊緣與表面皿邊緣重合時測定高度(H)，計算α。公式為α=arctg(H/R)。

2.2.5 水分 取“2.2.1”項下合格顆粒，按照2020年版《中國藥典》四部減壓干燥法[4]測定含水量。

2.2.6 松密度(Da) 取25 mL量筒，緩慢加入“2.2.1”項下合格顆粒約5 g(W)，讀取體積(V)，計算Da，公式為Da=W/V。

2.2.7 振實密度(Dc) 參考文獻[8]報道，將裝有“2.2.1”項下合格顆粒(W)的量筒上下振動200次(每次2 s)，讀取體積(V)，計算Dc，公式為Dc=W/V。

2.2.8 豪斯納比(HR) 公式為HR=Dc/Da。

2.2.9 相對均齊度指數(Iθ) 參考文獻[9]報道，將“2.2.1”項下合格顆粒依次過2號(24目)、3號(50目)、4號(65目)、7號(120目)、8號(150目)、9(200目)號篩，振蕩5 min，記錄每個篩網截留的粉末質量。取平均孔徑分別為 0.603、0.303、0.188、0.108、0.083 mm的篩網截留的顆粒質量，計算Iθ，公式為Iθ=Fm/[100+(dm-dm-1)Fm-1+(dm+1-dm)Fm+1+(dm-dm-2)Fm-2+(dm+2-dm)Fm+2+…+(dm+n-dm)Fm+n]。其中，Fm為中間粒徑范圍粉末質量占比，Fm+1為中間粒徑范圍上一層粉末的質量占比，Fm-1為中間粒徑范圍下一層粉末的質量占比，n為確定的粒徑范圍個數，dm為中間粒徑范圍粉末的平均粒徑，dm+1為中間粒徑范圍上一層粉末的平均粒徑，dm-1為中間粒徑范圍下一層粉末的平均粒徑。

2.3 輔料種類篩選 按照表1水平取干膏粉與輔料，按1∶1比例混合均勻，加入一定量潤濕劑制軟材，過1號篩(10目)制粒，60 ℃以下干燥至恒重，測定溶化率、吸濕率、成型率、休止角，并以四者為指標綜合評價篩選最佳輔料。由于成型率、吸濕率、溶化率是決定中藥復方顆粒制備成功的重要因素，故三者權重均設定為0.3，而休止角休止角0.1，綜合評分=[(成型率/最大成型率+最小吸濕率/吸濕率+溶化率/最大溶化率)×0.3+(最小休止角/休止角)×0.1]×100%[10]。

表1 輔料種類

2.4 正交試驗 選擇藥輔比(A)、潤濕劑(乙醇)體積分數(B)，潤濕劑用量(C)作為影響因素，采用L9(34)正交試驗優化制備工藝，因素水平見表2。

表2 正交試驗因素水平

本方水煎煮提取率約為48%，每日服用藥材量為45 g，每日干膏粉服用量為22 g。一般口服顆粒劑劑量為10～15 g/包，加入輔料量為0～8 g，故本實驗選擇藥輔比1∶0.1、1∶0.2、1∶0.3進行考察。

預實驗選擇潤濕劑(乙醇)體積分數分別為60%、70%、80%、85%、90%、95%，發現由于干膏粉含糖量高，黏性強，在60%、70%、80%時若用量過少則不易成團，而加大用量則太黏，易板結，難以制軟材；在85%時干膏粉中仍有板結現象；在95%時黏性太低，難以制軟材，不易成團；在90%時軟材較易制得，而且“手捏成團，壓之即散”，故本實驗選擇潤濕劑體積分數86%、89%、92%進行考察。

預實驗選擇90%乙醇作為潤濕劑，藥輔比為1∶0.2，發現加入45 mL乙醇時剛好能使軟材達到“手捏成團，壓之即散的”狀態，故本實驗選擇潤濕劑用量40、45、50 mL進行考察。

取9份顆粒，以成型率、吸濕率、溶化率、流動率為指標，對上述指標進行歸一化和綜合評分，采用SPSS 17.0軟件進行方差分析[11]，結果見表3～4。由表4可知，因素A對結果存在顯著影響(P<0.05)，而B、C無顯著影響(P>0.05)，各因素影響程度依次為A>C>B；直觀分析中A2>A1>A3，C1>C3>C2，B3>B2>B1，故理論上最優工藝應為A2B3C1，由于因素B各數值之間差異不大，F值較小，故選擇B2，最終確定為A2B2C1，即藥輔比為 1∶0.2，潤濕劑(乙醇)體積分數為89%，潤濕劑用量為40 mL。

表3 正交試驗設計與結果

表4 正交試驗方差分析

2.5D-最優混料設計 表1顯示，乳糖(A)、甘露醇(B)、糊精(C)綜合評分較高，故采用D-最優混料設計，以三者為影響因素，與干膏粉按1∶0.2比例混合，制備顆粒劑。以成型率(Y1)、溶化率(Y2)、吸濕率(Y3)、休止角(Y4)為評價指標進行優化，因素水平見表5。再將上述指標轉化為“歸一值”(d，0～1)，根據指標數(k)計算其幾何平均數，得到總評“歸一值”(OD)[5]，公式為OD=(d1d2…dk)1/k，結果見表6。

表5 D-最優混料設計因素水平

表6 D-最優混料設計與結果

采用Hassan方法，分別對取值越小越好(如吸濕率、休止角)或越大越好(如成型率和溶化率)的指標進行數學轉換，求得其最大和最小“歸一值”，即dmin、dmax，公式分別為dmin=(Ymax-Yi)/(Ymax-Ymin)、dmax=(Yi-Ymin)/(Ymax-Ymin)，結果見表7。

采用Design-expert 10.0軟件對表7結果進行擬合[12]，得方程為OD=-0.309 37A-6.341 82B-1.977 95C+13.614 46AB+6.442 20AC-1.735 35BC(r=0.904 4)，方差分析見表8，響應面分析見圖1。由此可知，模型P<0.01，表明其顯著性高，可用于預測；失擬項P>0.05，表明模型擬合程度較好；交互因素AB、AC的P<0.05，而BC的P>0.05，曲面接近于平滑，表明兩者之間的交互作用很小。

圖1 各因素響應面圖

表7 各評價指標測定結果及轉換值

表8 D-最優混料設計方差分析

在響應面分析基礎上，對各評價指標進行適當范圍的限定，采用Design-expert 10.0軟件得到最優工藝為A0.684，B0.316，C0，OD值為0.643 8。

2.6 驗證試驗 采用“2.5”項下優化工藝，按“2.1”項下方法平行制備3批顆粒，進行驗證試驗，結果見表9。由此可知，該方法穩定可靠，可用于工藝優化。

表9 驗證試驗結果(n=3)

2.7 物理指紋圖譜建立

2.7.1 物理質量指標確定 根據顆粒粉體學性質及物理性質，將均一性、堆積性、流動性、穩定性作為物理指紋圖譜一級指標[9]，相對均齊度指數、松密度、振實密度、豪斯納比、休止角、水分、吸濕率作為二級指標。

2.7.2 物理指標標準化轉換 為了消除物理指標量綱的影響，測定二級指標，參考2020年版《中國藥典》及文獻[9]報道將其轉化為同一范圍(0～10)，見表10。

表10 二級指標轉換方法

2.7.3 圖譜生成 按“2.2”項下方法測定5批顆粒(批號20190801～20190805)的7個二級指標，并對其數值進行轉化以消除量綱的影響，結果見表11，再繪制雷達圖，以轉換后參數值的平均值描述對照物理指紋圖譜，結果見圖2。采用SPSS 17.0軟件中的夾角余弦法，測得5批顆粒之間物理指紋圖譜的相似度大于0.99，與對照物理指紋圖譜比較也均大于0.99，及其物理屬性差異很小。

表11 5批顆粒二級指標測定結果與轉化值

圖2 5批顆粒物理指紋圖譜的雷達圖

3 討論

課題組前期發現，健脾通氣方(水提法)出膏率高，黏性強，難以成型，如果采用中藥稠浸膏與輔料混合制軟材，則制粒難度很大。由于本實驗是在院內制劑健脾通氣合劑的基礎上進行劑型改造，若改變提取工藝，可能會造成顆粒劑的物質基礎與原方不一致，勢必會影響其功效，故將制備方法確定為浸膏減壓干燥后濕法制粒，可在保證原方療效的同時減少輔料用量，從而提高患者服藥依從性。

中藥干膏粉吸濕性較強，直接制粒有一定難度，為減小其吸濕性，增加顆粒劑順應性，需要加入適量輔料[13]。本實驗首先以顆粒劑相關的粉體學性質為指標對單一輔料進行篩選，發現乳糖、甘露醇、糊精均體現出一定的優勢，但單一輔料不能同時滿足顆粒劑多種要求[5]。因此，本實驗采用D-最優混料設計對上述3種輔料配比進行優化，發現浸膏粉與輔料比例、乙醇體積分數及其用量對顆粒成型性有一定影響，故采用正交試驗進一步優化成型工藝。

中藥顆粒劑物理指紋圖譜以多個物理質量指標為切入點，從粉體學角度對顆粒劑物理屬性進行研究，能更全面充分地表征其外在性質。僅從化學組分對中藥顆粒劑工藝及質量進行評價具有一定局限性[14-17]，而采用化學評價與物理指紋圖譜相結合的質控模式能更全面地表征其整體性質，在保證相關工藝穩定可控的基礎上確保其質量一致性。本實驗可為健脾通氣無糖顆粒生產工藝及制備條件提供理論參考，也能為其他中藥顆粒劑的質量控制提供數據支持[18]。