星點設(shè)計-響應(yīng)面法優(yōu)選水合氯醛口服溶液制備工藝

饒俊珍，楊全偉，胡 松

（湖北省武漢市第一醫(yī)院藥學(xué)部，湖北 武漢 430022）

水合氯醛口服溶液為最早用于臨床且至今仍在應(yīng)用的催眠藥，主要用于緩解兒童焦慮、減輕疼痛、控制過度活動［1］，臨床還用于鎮(zhèn)靜、抗驚厥。其催眠作用強，胃腸道吸收迅速，半衰期極短，適用于入睡困難的患者。作為催眠藥，其催眠劑量在30 min 內(nèi)即可誘導(dǎo)入睡，催眠作用溫和，不縮短快速眼動睡眠期的睡眠時間。催眠機理與巴比妥類藥物相似，誘導(dǎo)近似生理性睡眠，無明顯后遺作用［2］，短期應(yīng)用有效，連續(xù)服用超過2周則無效。本研究中結(jié)合實際生產(chǎn)與臨床用藥的安全性，按單因素試驗和星點設(shè)計- 響應(yīng)面法優(yōu)選了水合氯醛口服溶液的制備工藝。現(xiàn)報道如下。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

Sartorius ME215S 型電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器<北京>有限公司，精度為0.01 mg）；KL-UP-IV-5型艾柯超純水機（成都唐氏康寧科技發(fā)展有限公司）；酸堿滴定裝置（鹽城萬陽儀器有限公司，規(guī)格為10 mL）。

1.2 試藥

水合氯醛（武漢安成醫(yī)藥有限公司，批號為20170401）；氫氧化鈉滴定液（濃度為0.1 mol/L），鄰苯二甲酸氫鉀（PT，批號為1801122），硫酸滴定液（濃度為0.05 mol/L），無水碳酸鈉（PT，批號為20190110），硝酸銀滴定液（濃度為0.1 mol/L），氯化鈉（PT，批號為20190210，均購于天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；酚酞指示液（天津市天新精細化工開發(fā)中心，批號為20180210）；水為蒸餾水；水合氯醛口服溶液（醫(yī)院制劑，批號為19081200，19081300，19081400）滴定液均為實驗室自配。

2 方法與結(jié)果

2.1 含量測定

2.1.1 溶液制備

取水合氯醛適量，精密稱定，加水制成每1 mL 含0.25 g的對照品貯備液。取水合氯醛10 g，溶于80 mL水中，濾過，自濾器上加水至100 mL，攪拌（轉(zhuǎn)速為250 r/min）20 min，混勻，即得供試品溶液。

2.1.2 含量測定［3-4］

精密量取樣品1 mL，精密加入氫氧化鈉滴定液（0.1 mol/L）10 mL，搖勻，靜置2 min，加酚酞指示液2滴，用硫酸滴定液（0.05 mol/ L）滴至紅色消失，再加鉻酸鉀指示液3 滴，用硝酸銀滴定液（0.1 mol/L）滴至顯淡紅棕色；從氫氧化鈉滴定液（0.1 mol/L）的容積中減去消耗硫酸滴定液（0.05 mol/ L）的容積，再減去消耗硝酸銀滴定液（0.1 mol/ L）容積的2/ 15。最后使每1 mL氫氧化鈉滴定液（0.1 mol/ L）中相當(dāng)于16.54 mg 的水合氯醛（C2H3Cl3O2）［4-5］。

2.1.3 方法學(xué)考察

線性關(guān)系考察：分別精密吸取2.1.1項下對照品貯備液2，3，6，7，10，12 mL，置25 mL容量瓶中，加水定容，搖勻，依法測定水合氯醛的量。以水合氯醛質(zhì)量濃度（X，g/ mL）為橫坐標、水合氯醛含量（Y）為縱坐標進行線性回歸，得回歸方程Y= 0.978 8X+ 0.000 7（r=0.999 7，n= 6）。結(jié)果表明，水合氯醛的質(zhì)量濃度在0.020 04～0.120 26 g/ mL 范圍內(nèi)與含量線性關(guān)系良好。

精密度試驗：精密吸取2.1.1 項下對照品貯備液10 mL，置25 mL容量瓶中，加水定容，搖勻，依法連續(xù)測定6次。計算得水合氯醛的平均含量為0.101 20 g/mL，RSD為0.52%（n=6），表明儀器精密度良好。

日間精密度試驗：精密稱取水合氯醛50.0 g，溶于400 mL水中，濾過，自濾器上加水至500 mL，攪拌（轉(zhuǎn)速為250 r / min）20 min，混勻，即得供試品溶液，分裝為5 瓶，每瓶100 mL，取其中1 瓶，依法在同一天內(nèi)連續(xù)測定 6 次。結(jié)果平均含量為 0.102 2 g/ mL，RSD為 0.99%（n=6），表明方法的日間精密度良好。

重復(fù)性試驗：取2.1.1 項下對照品貯備液適量，由2 個不同的操作人員分別制備6 份供試品溶液，依法測定水合氯醛含量。結(jié)果平均含量分別為0.100 93，0.100 81 g，RSD為 0.57%（n= 6），表明方法重復(fù)性良好。

回收試驗：分別取水合氯醛8.0，10.0，12.0 g，精密稱定，分別溶于80 mL水中，濾過，自濾器上加水至100 mL，攪拌（轉(zhuǎn)速為250 r/ min）20 min，混勻，即得供試品溶液，制備成高、中、低3 個質(zhì)量濃度的樣品各3 份，依法測定，并計算回收率。結(jié)果見表1。

表1 回收試驗結(jié)果（n=9）Tab.1 Results of the recovery test（n=9）

2.2 單因素考察

2.2.1 考察因素選擇

根據(jù)樣品制備工藝，盡量選擇對試驗指標影響大的因素。基于成本、生產(chǎn)的可操作性，以及工業(yè)化生產(chǎn)的合理性，以溶解水量、攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌時間為考察因素，以含量均勻度為考察指標。將單因素考察所得樣品分別沿液面吸取30 mL，分為上、中、下3層，分別精密量取樣品1 mL，按2.1.2 項下含量測定方法測定，并分別計算每份樣品的RSD，其RSD越小，表明制備的樣品越均勻。

2.2.2 因素考察結(jié)果與分析

溶解水量：取水合氯醛 10 g，溶于50，60，70，80，90 mL 水中，濾過，自濾器上加水至100 mL，攪拌（轉(zhuǎn)速為250 r/ min）20 min。當(dāng)溶解水量為70 mL 時，曲線趨于平滑，綜合考慮，擬訂后續(xù)試驗中溶解水量的3 個水平為70，80，90 mL。詳見圖1 A。

攪拌轉(zhuǎn)速：取水合氯醛10 g，溶于80 mL水中，濾過，自濾器上加水至100 mL，按150，200，250，300，350 r/min的轉(zhuǎn)速分別攪拌20 min。當(dāng)轉(zhuǎn)速為250 r/ min 時，曲線趨于平滑，綜合考慮，擬訂后續(xù)試驗中攪拌轉(zhuǎn)速的3 個水平為250，300，350 r/min。詳見圖1 B。

攪拌時間：取水合氯醛10 g，溶于80 mL水中，濾過，自濾器上加水至100 mL，分別按10，15，20，25，30 min攪拌時間攪拌。當(dāng)攪拌時間為20 min 時，曲線趨于平滑，綜合考慮，擬訂后續(xù)試驗中攪拌時間的3 個水平為10，20，30 min。詳見圖1 C。

圖1 單因素考察結(jié)果Fig.1 Results of the single factor test

2.3 星點設(shè)計-響應(yīng)面試驗

2.3.1 因素與水平

根據(jù)單因素考察結(jié)果，水平設(shè)置不少于3個，但依據(jù)不宜過寬的原則選擇溶解水量（因素A）、攪拌轉(zhuǎn)速（因素B）、攪拌時間（因素C）3 個因素，以樣品含量均勻度為考察指標，采用星點設(shè)計-響應(yīng)面法優(yōu)選工藝。因素與水平見表2。

表2 星點設(shè)計-響應(yīng)面試驗因素與水平Tab.2 Factors and their levels of CCD - RSM

2.3.2 模型擬合［5-20］

提取工藝直觀分析結(jié)果見表3。采用Design-Expert V8.0.6.1 版軟件，以樣品含量均勻度（Y）為縱坐標，對所選因素分別進行多元線性回歸分析及二次多項式擬合，分別得多元線性方程Y=3.27-0.52X1-0.40X2-1.18X3（r= 0.432 3，P= 0.090 1）和二次多項式方程Y= 2.67 - 0.52X1- 0.40X2- 1.18X3+ 1.34X1X2-0.16X1X3+ 0.21X2X3+ 1.52X12+ 0.33X22- 0.72X32（r= 0.994 1，P= 0.000 1）。回歸模型方差分析結(jié)果見表4。可見，二次多項式方程的r> 0.9，更接近1，且P< 0.05，故二次多項式擬合模型為最優(yōu)模型。繪制樣品含量均勻度與各因素的三維響應(yīng)面圖和二維等高線圖，結(jié)果圖2。

表3 提取工藝直觀分析結(jié)果Tab.3 Results of visual analysis for extraction process

表4 回歸模型方差分析Tab.4 ANOVA of the regression model

2.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化與評估

由圖2 可知，水合氯醛口服溶液的含量均勻度（Y1）隨溶解水量、攪拌轉(zhuǎn)速的增加而逐漸增加，到達頂點后逐步下降；隨攪拌時間的增加而增加。采用Design -Expert V8.0.6.1 版軟件分析，得水合氯醛口服溶液的含量均勻度最佳工藝參數(shù)為溶解水量79.79 mL，攪拌轉(zhuǎn)速298.44 r / min，攪拌時間29.76 min。綜合考慮，擬訂最佳制備工藝為溶解水量79.8 mL，攪拌轉(zhuǎn)速298 r/min，攪拌時間29.8 min。

圖2 樣品含量均勻度模型擬合圖Fig.2 Fitting diagram of content uniformity model of samples

2.2.4 驗證試驗

根據(jù)2.2.3 項下優(yōu)化結(jié)果，結(jié)合實際生產(chǎn)，取批號分別為 19081200，19081300，19081400 的樣品溶液各10 g，溶于80 mL 水中，濾過，自濾器上加水至100 mL，以300 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30 min，結(jié)果見表5。

表5 工藝驗證試驗結(jié)果（n=3）Tab.5 Results of the verification test of process（n=3）

3 討論

水合氯醛口服溶液在臨床于麻醉前、手術(shù)前和睡眠腦電圖檢查前用藥，主要用于治療小兒高熱、破傷風(fēng)及子癇引起的驚厥。其含量測定方法參照2020 年版《中國藥典（二部）》及2011 年版《湖北省醫(yī)療機構(gòu)制劑規(guī)范》，采用的滴定分析法簡單可行、準確度高，可直接應(yīng)用。

目前，在國內(nèi)藥物制劑工藝優(yōu)化過程中，均勻設(shè)計和正交試驗設(shè)計方法比較成熟，這2 種方法簡單可行，結(jié)果易得，但精確度不夠。本研究中采用的星點設(shè)計-響應(yīng)面法試驗次數(shù)少，精確度高，預(yù)測性高，試驗誤差范圍小，受主觀因素干擾小。

水合氯醛在水中溶解后，會在空氣中逐漸揮發(fā)。水合氯醛口服溶液在臨床用于兒科，而兒童屬特殊群體，為保證其用藥安全，需要更加精準的工藝參數(shù)，且能在工業(yè)化大生產(chǎn)中適當(dāng)降低生產(chǎn)能耗。本研究中采用星點設(shè)計- 響應(yīng)面法優(yōu)選水合氯醛口服溶液的制備工藝，選擇溶解水量、攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌時間3 個考察因素，可精確地確定最佳因素水平，使優(yōu)選工藝參數(shù)更加準確，彌補了正交設(shè)計與均勻設(shè)計方法的不足，采用星點設(shè)計- 響應(yīng)面法優(yōu)選提取工藝更全面，數(shù)據(jù)處理簡單方便，準確度更高。