Box-Behnken設計-響應面法優化鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片處方*

曾 媛，劉 輝，胡 華△，朱蘭瓊，2

（1.中國人民解放軍中部戰區總醫院醫療保障中心藥劑科，湖北 武漢 430070；2.南方醫科大學藥學院，廣東 廣州 510515）

鹽酸地芬尼多為強效抗暈止吐藥，適用于預防和治療由多種原因引起的眩暈、惡心嘔吐，且不良反應少，1967年在美國批準上市，我國于1975年開始進行藥理毒理、藥物劑型等相關研究［1-2］。國內目前已有28個鹽酸地芬尼多制劑獲批上市，均為普通片劑，規格為每片25 mg。臨床治療暈動病時，用法用量為每天3次、每次1～2片，用于長途旅行或遠航防治暈動病時需日服多次，易導致血藥濃度波動［3］。利用滲透泵控釋技術制備的具有零級釋藥特征的鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片，每日只需服用1次，且血藥濃度平穩，安全性高。雙層滲透泵（推拉式滲透泵，PPOP）片芯由含藥層和助推層組成，在片芯外包裹一層具有半透性的剛性衣膜后，在含藥層表面采用激光打孔的方式打一釋藥小孔，即得雙層滲透泵片［4］。口服雙層滲透泵控釋片后，水分由衣膜滲透進入片芯含藥層，形成藥物混懸液；由于衣膜內容積的限制，在助推層高分子材料吸水膨脹后的推動作用下［5］，含藥層藥物以混懸液的形式從釋藥孔中恒速釋放［6］。滲透泵控釋制劑的釋藥行為和釋藥速率受藥物、片芯處方、半透性衣膜處方等因素影響，故選擇合適的處方優化方法尤為重要［7］。預試驗結果表明，片芯含藥層處方、助推層處方、包衣膜處方等因素對鹽酸地芬尼多控釋片釋藥行為的影響呈非線性，普通的正交設計和均勻設計均運用線性模型擬合，雖然試驗次數較少，但無法考察各因素間的相互作用，且預測效果不佳。Box-Behnken設計-響應面法采用非線性數學模型擬合，在中心點進行重復性試驗，通過擬合各考察指標的響應面，不僅提高了試驗的精確度，還能明確各因素、指標與響應值間的關系等，確定最佳水平范圍，同時可對擬合效果進行方差分析［4，8］。本研究中采用Box-Behnken設計-響應面法優化了鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片的處方并考察其穩定性。現報道如下。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

DP-1.5型單沖壓片機（上海天駒制藥機械有限公司）；WGL-125B型電熱鼓風干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）；BY-300A型小型包衣機（上海滬粵明科學儀器有限公司）；SDK-I-02型激光打孔機（天津市工業自動化儀表研究所）；RC-806型溶出試驗儀（天津市天大天發科技有限公司）；SPX-250C型恒溫恒濕箱（上海博訊實業有限公司）；DELTA-320型pH計（瑞士Mettler Toledo公司）；BT25S型電子天平（德國Sartorius公司，精度為0.01 mg）；Agilent1200型高效液相色譜儀（Agilent Technologies Inc.）。

1.2 試藥

鹽酸地芬尼多對照品（中國食品藥品檢定研究院，批號為100841-201303，含量為99.60%）；鹽酸地芬尼多原料藥（湖南千金湘江藥業股份有限公司，批號為20150113）；聚氧乙烯（PEO，卡樂康公司，批號為D682J3SRH2）；氯化鈉（NaCl，江蘇勤奮公司，批號為20151019）；聚乙烯吡咯烷酮（PVP-K30，批 號為150206），硬脂酸鎂（批號為140216），均購自安徽山河藥用輔料有限公司；醋酸纖維素（CA，Eastman Inc.，批號為AC-02379NF）；聚乙二醇4000（PEG 4000，南京威爾化工有限公司，批號為20110101）；氧化鐵紅（上海一品顏料有限公司，批號為20160523）；95%乙醇（吉林省新天龍實業股份有限公司，批號為20150228）；丙酮（分析純，天津市富宇精細化工有限公司）；磷酸、三乙胺（色譜純，上海Dikma公司）；甲醇（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）。

2 方法與結果

2.1 雙層滲透泵控釋片的制備

片芯制備［4］：稱取處方量鹽酸地芬尼多、PEO、NaCl，研磨，過80目篩，按等量遞增法混勻，加入適量黏合劑PVP-K30乙醇溶液，制軟材，過20目篩，獲得含藥層濕顆粒a；另分別稱取處方量助推層各輔料，過80目篩，混勻，加入適量95%乙醇，制軟材，過20目篩，獲得助推層濕顆粒b。40℃干燥至水分為1%～3%（約4 h），用18目篩整粒，分別加入處方量硬脂酸鎂，混勻，即得含藥層顆粒a和助推層顆粒b。采用雙層壓片技術，先加入含藥層顆粒a，輕壓成形后倒入助推層顆粒b，壓制成硬度為60～80 N的雙層片芯。

包衣：稱取處方量CA，溶于適量丙酮中，緩慢加入溶解完全的PEG4000水溶液，持續攪拌4 h至完全溶解并成均一的溶液，即得包衣液。采用薄膜包衣技術，將制得的雙層片芯包衣至規定增重后，置40℃烘箱內干燥24 h。

打孔：取干燥后的包衣片，采用滲透泵激光打孔機于含藥層側打1個約0.70 mm的釋藥小孔，即得鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片。

2.2 雙層滲透泵控釋片釋放度測定［4，9-10］

取本品6片，按2015年版《中國藥典（四部）》通則0931第二法，釋放介質為900 mL脫氣新鮮純化水，介質溫度為（37±0.5）℃，轉速為50 r/min，依法操作。分別于2，4，6，8，10，12 h時取溶液4 mL，用0.45μm微孔濾膜濾過，分別取續濾液2 mL，作為供試品溶液。另取鹽酸地芬尼多對照品5 mg，精密稱定，加釋放介質制成質量濃度為50μg/mL的對照品溶液，依法測定。按外標法計算累積釋放度（Q）。

2.3 Box-Behnken設計-響應面法優化處方［4，11-12］

2.3.1 處方優化試驗設計

根據前期單因素考察試驗結果，選擇對鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片釋藥行為影響最大的3個因素為考察因素，即助推層PEO處方量（因素A，mg），含藥層NaCl處方量（因素B，mg），包衣增重（因素C，%）。以12 h累積釋放度（Y1）和釋藥曲線擬合度（Y2）為評價指標，每個因素設計3個水平，結果見表1。

表1 Box-Behnken設計-響應面法因素水平表Tab.1 Factors and levels of Box-Behnken design-response surface methodology

通過Design-Expert 8.0.6b軟件生成17組試驗組合，結果見表2。在相同制備工藝下分別進行制粒、壓片和包衣，測定，并分析結果。

表2 Box-Behnken設計-響應面法試驗結果Tab.2 Results of Box-Behnken design-response surface methodology test

2.3.2 試驗設計結果及模型擬合

采用Design-Expert 8.0.6b軟件分析數據，曾采用線性、兩因素相互作用、二次多項式及三次多項式模型進行擬合，根據擬合方程的P值和復相關系數（R2），得出三次多項式模型擬合最佳［4］。對擬合后的模型進行方差分析，剔除對響應值影響不顯著（P＞0.05）的項，三次多項式模型擬合方程如下。

響應值Y1和Y2的方差分析結果見表3。

表3 Y1和Y2的方差分析結果Tab.3 Analysis of variance for responses Y1 and Y2

由Y1擬合方程可知，因素A，C對其均有影響，影響大小C＞A。可見，12 h累積釋放度與因素C呈復相關，且因素A，C間有交互作用。由Y2擬合方程可知，因素A，B對其影響顯著，影響大小A＞B，且各因素間的交互作用顯著。可見，因素A，B，C對鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片的體外釋放行為均有顯著影響，且因素A對Y1和Y2均有影響。

2.3.3 響應面分析

采用Design-Expert 8.0.6b軟件分析響應面，考慮到三維響應圖只可繪制2個因素與指標的對應函數關系，故固定1個自變量，取自變量的中值，改變另外2個自變量。采用試驗設計軟件分析另外2個自變量與因變量間對應的關系。

由圖1 A可知，固定PEO處方量或NaCl處方量不變時，隨著包衣增重的增加，12 h累積釋放度降低；固定NaCl處方量不變時，隨著助推層PEO處方量的增加，12 h累積釋放度升高到一定值時，隨處方量的增大而減小；固定PEO處方量不變時，含藥層NaCl處方量對12 h累積釋放度影響不大。由圖1 B可知，在對釋藥曲線擬合度的影響中，NaCl和PEO處方量變化對其影響均很大，而包衣增重影響較顯著。固定PEO或NaCl處方量不變時，隨著包衣增重的增加，釋藥曲線擬合度呈現“低→高→低”的波動現象。因此，包衣增重控制在一定的比例范圍內，才能使控釋片的零級釋放更顯著。

圖1 12 h累積釋放度和擬合度的二維等高線和三維響應面圖Fig.1 3D and 2D contour maps of response surface of 12-hour cumulative release and fitness

2.3.4 優化處方驗證

通過模型擬合及響應面分析，Design-Expert 8.0.6b軟件擬訂了最佳預測值。最優處方：含藥層PEO處方量為每片64 mg，含藥層NaCl處方量為每片10.50 mg，半透性包衣膜增重至6.50%。在不改變已有制備工藝的基礎上，按處方制備3批樣品（批號分別為20161009，20161016，20161025），預測值與實測值測定結果見表4，最終的釋藥曲線見圖2。

圖2 3批樣品的12 h累積釋放度Fig.2 12-hour cumulative release of three batches of samples

表4 預測值與實測值比較Tab.4 Comparison of the predicted value and the measured value

根據Design-Expert 8.0.6b軟件推薦的最優處方制備3批樣品的12 h累積釋放度分別為80.14%，79.14%，78.08%，平均累積釋放度為79.12%；釋藥曲線擬合度分別為0.973 5，0.994 2，0.982 8，平均值為0.983 5，實測值與預測值無顯著差異，表明該軟件預測結果可靠。

2.4 穩定性試驗［4，13-14］

2.4.1 影響因素試驗

按優化處方制備控釋片，置玻璃培養皿中，分別于高溫（60℃）、高濕（92.5%）和強光照射（4 500 lx）試驗條件下觀察10 d，分別于第0，5，10天取樣。結果本品在高溫和強光照射條件下放置10 d穩定；在相對濕度為92.5%條件下放置10 d后，外觀性狀發生顯著變化，釋藥孔中有內容物流出，表明控釋片對相對濕度較敏感。考慮本品在潮濕環境下吸收空氣中的水分使片劑發生了釋藥行為，故應置密閉、干燥環境保存。

2.4.2 加速試驗和長期試驗

基于影響因素試驗結果，選擇防潮性、密封性更好的雙鋁水泡眼包裝為市售包裝進行加速試驗及長期試驗。取3批樣品（批號分別為20161009，20161016，20161025），采用雙鋁水泡眼包裝后置溫度為（40±2）℃、相對濕度為（75±5）%條件下進行加速試驗，分別于第0，1，3，6個月取樣；置溫度為（25±2）℃、相對濕度為（60±10）%條件下進行長期試驗，分別于第0，1，3，6個月取樣，觀察外觀性狀，并測定含量和4，8，12 h的累積釋放度［4］。結果3批樣品在加速試驗和長期試驗條件下，各項考察指標均符合規定，說明雙鋁水泡眼包裝可作為鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片的包材。結果見表5。

表5 鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片加速試驗和長期試驗結果Tab.5 Results of accelerated and long-term tests of Difenidol Hydrochloride Double-Layer Osmotic Pump Controlled-Release Tablets

3 討論

3.1 雙層滲透泵控釋片制備要點

1）處方中的主輔料PEO吸濕性強，制備過程中要求相對濕度控制在45%以下；穩定性考察結果提示本品對相對濕度很敏感，故應保證干燥的生產和儲存環境。2）為了保證藥品的均勻性，混粉前所有原輔料均需過80目篩，尤其是呈晶形的原料藥鹽酸地芬尼多和易吸濕結塊的NaCl，均需研磨后過篩。3）所用制藥設備為304鋼材，而NaCl中的Cl-對304鋼材有腐蝕作用［15-16］。因此，在鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片相關制備工藝完成后，應立即清洗所用制藥器械和設備。

3.2 三次多項式模型選擇

本研究中在前期單因素考察基礎上，采用Box-Behnken設計-響應面法對鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片處方進行優化，建立了以助推層中助推劑PEO處方量、含藥層中促滲劑NaCl處方量和包衣增重3個因素為自變量，以累積釋放度和釋藥曲線擬合度為響應值的三次多項式模型，確定了優化處方，并考察其穩定性。結果優化處方制得的鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片釋藥行為的實測值與預測值吻合，表明該模型適用于本制劑的處方優化。

3.3 片劑釋放影響因素

PEO為高分子材料，吸水后膨脹產生推動力，其處方量對雙層滲透泵控釋片的釋藥行為可產生顯著影響，量越大，膨脹體積越大，推動力越大，釋放則越快。包衣膜的厚度會影響水通過半透性衣膜進入片芯的速度，衣膜較厚時水透過衣膜的時間較長，會使藥物釋放減慢；反之，釋放加快。滲透壓差是影響滲透泵釋藥的另一重要因素，當藥物本身的滲透壓較小時，可通過加入促滲透劑來產生滲透壓，維持藥物釋放。本研究中鹽酸地芬尼多溶解性較小，需通過額外加入促滲劑NaCl來增加滲透壓壓差，故含藥層中促滲劑NaCl的處方量會影響片劑的釋放行為。

3.4 方法評價

本研究中采用雙層滲透泵控釋技術對鹽酸地芬尼多進行制劑創新，研制了具有臨床優效性的鹽酸地芬尼多雙層滲透泵控釋片。與普通片劑相比，控釋片可使藥物在體內緩慢釋放，長時間維持平穩、有效的血藥濃度，服藥次數少，用藥安全性更高，順應性更好。