金蕾顆粒成型工藝優(yōu)化及其物理指紋圖譜建立

曲 馨，張尚智，薄雙琴，徐 婕，王嘉明，景 明*

（1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730000； 2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)定西校區(qū)，甘肅 定西 744300）

金蕾?gòu)?fù)方為臨床經(jīng)驗(yàn)方，由濕生扁蕾、金錢(qián)草等藥物組成，臨床用于治療膽囊炎。課題組前期藥理研究表明，金蕾?gòu)?fù)方具有鎮(zhèn)痛、抗炎、保肝護(hù)肝作用，LD50＞120 g／kg（成人劑量的12 倍），未發(fā)現(xiàn)明顯毒副作用［1］。目前，針對(duì)金蕾顆粒的制劑工藝研究大多基于經(jīng)驗(yàn)，而且局限于輔料、輔料配比、潤(rùn)濕劑，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)參數(shù)沒(méi)有全面考察，評(píng)價(jià)指標(biāo)較為單一，顆粒質(zhì)量存在不確定性，大生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)制劑工藝的重現(xiàn)［2-4］。

質(zhì)量源于設(shè)計(jì)（QbD）作為先進(jìn)的質(zhì)量控制理念，以目標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)量作為研發(fā)的起始，注重對(duì)源頭、過(guò)程的控制，通過(guò)合理試驗(yàn)深入解析產(chǎn)品及原料質(zhì)量屬性與工藝參數(shù)之間的關(guān)系，從而設(shè)計(jì)出過(guò)程可控且質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品［5-7］。本研究基于QbD 理念強(qiáng)調(diào)制劑原料的物理性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、顆粒質(zhì)量之間的相關(guān)性，通過(guò)單因素、正交試驗(yàn)選擇5 個(gè)一級(jí)指標(biāo)，8 個(gè)二級(jí)指標(biāo)對(duì)浸膏粉和顆粒的粉體學(xué)進(jìn)行表征，采用AHP-熵權(quán)法對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，使評(píng)定結(jié)果更加可靠，進(jìn)而設(shè)計(jì)出更加科學(xué)、合理、適合大生產(chǎn)的成型工藝。采用物理指紋圖譜結(jié)合SPSS 21.0 軟件皮爾遜法進(jìn)行相似度分析對(duì)金蕾顆粒物理特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定所得制劑質(zhì)量一致，同時(shí)為中藥制劑工藝研究提供一定的參考［8］。

1 材料

1.1 儀器 ST-501 型流水式中藥粉碎機(jī)（瑞安市賽特機(jī)電有限公司）；DZF-6090LC 型電熱恒溫真空干燥箱、HGZF-9203 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司）；XPE105 型分析天平（萬(wàn)分之一，瑞士Mettler-Toledo 公司）；GB6003-85 藥典檢驗(yàn)篩（1～9 號(hào)篩，上虞市華豐五金儀器有限公司）。

1.2 試劑與藥物 濕生扁蕾于2020 年8 月采自甘肅省定西市漳縣大草灘及岷縣狼渡灘，金錢(qián)草購(gòu)自甘肅省蘭州市黃河中藥材市場(chǎng)，經(jīng)甘肅中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院楊錫倉(cāng)主任藥師鑒定為正品。糊精（批號(hào)20201109）、麥芽糊精（批號(hào)20210227）（江蘇尊嘉生物科技有限公司）；甘露醇（批號(hào)20180320，山東龍力生物科技股份有限公司）；木糖醇（批號(hào)20191220，山東福田藥業(yè)有限公司）；蔗糖（批號(hào)20180306，河南正弘藥用輔料股份有限公司）。乙醇（分析純，批號(hào)20200801，天津市大茂化學(xué)試劑廠）；溴化鈉（分析純，批號(hào)20201125）、無(wú)水碳酸鉀（分析純，20180706）、氯化鎂（分析純，20161012）、氯化鈉（分析純，批號(hào)20210419）、硝酸鉀（分析純，批號(hào)20161118）、氯化鉀（分析純，批號(hào)20201119）、氯化鋁（分析純，批號(hào)20181206）（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 浸膏粉制備 依據(jù)前期篩選出的最優(yōu)提取工藝，稱(chēng)取處方量濕生扁蕾、金錢(qián)草等藥材5 kg 至不銹鋼桶中，加入12 倍量蒸餾水回流提取3 次，每次0.5 h，合并3 次濾液，濃縮至水提液密度為1.04（25 ℃），加入95%乙醇至終體積分?jǐn)?shù)為70%，在10 ℃下靜置24 h，取上清液，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（30～30.8 kPa，55～60 ℃，90 r／min）上濃縮并回收乙醇，得濃縮液，真空（－75 kPa，75 ℃）干燥，粉碎，過(guò)5 號(hào)篩，即得。

2.2 顆粒制備 將浸膏粉與輔料過(guò)5 號(hào)篩，按照一定比例混合均勻，以乙醇為潤(rùn)濕劑制軟材，過(guò)18 目篩制粒，干燥，1、5 號(hào)篩整粒，即得。

2.3 指標(biāo)測(cè)定 參考文獻(xiàn)［9-10］報(bào)道，選擇5 個(gè)一級(jí)指標(biāo)，包括顆粒劑成型率、流動(dòng)性、堆積性、均一性、穩(wěn)定性；8 個(gè)二級(jí)指標(biāo)，包括成型率、休止角、豪斯納比、松密度、振實(shí)密度、相對(duì)均齊度指數(shù)、水分、吸濕率。

2.3.1 成型率 將所得顆粒精密稱(chēng)定質(zhì)量后置于1 號(hào)篩上，下接5 號(hào)篩，保持水平狀態(tài)過(guò)篩，左右往返，邊篩動(dòng)邊拍打3 min，取出能通過(guò)1 號(hào)篩、不能通過(guò)5 號(hào)篩的合格顆粒，稱(chēng)定質(zhì)量，計(jì)算成型率，公式為成型率＝（合格顆粒質(zhì)量／顆?？傎|(zhì)量）×100%。

2.3.2 休止角 將2 只規(guī)格相同的漏斗串聯(lián)固定于鐵架臺(tái)上，距離紙面一定高度H，將干燥顆粒沿漏斗壁緩慢倒入，直到紙上浸膏粉形成的小圓錐體尖端觸碰到漏斗口為止，坐標(biāo)紙讀出該圓錐體的直徑2R，計(jì)算休止角，公式為休止角＝acrtan（H／R），平行2 次，取平均值。

2.3.3 松密度 取干燥、潔凈的10 mL 量筒，精密稱(chēng)取一定質(zhì)量（M）顆粒緩慢加入其中，讀取體積Va，計(jì)算松密度，公式為松密度＝M／Va。

2.3.4 振實(shí)密度 將“2.3.3” 項(xiàng)下盛有顆粒的量筒以2 s／次的頻率上下振動(dòng)200 次，讀取體積Vc，計(jì)算振實(shí)密度，公式為振實(shí)密度＝M／Vc。

2.3.5 豪斯納比 公式為豪斯納比＝振實(shí)密度／松密度。

2.3.6 相對(duì)均齊度指數(shù) 將顆粒依次過(guò)1～9 號(hào)篩，振蕩5 min，分別記錄每個(gè)篩網(wǎng)截留的顆粒質(zhì)量。取平均孔徑分別為 2 000、1 425、602.5、302.5、215、165、137.5、107.5、82.5 μm 篩網(wǎng)截留的顆粒，計(jì)算相對(duì)均齊度指數(shù)，公式為相對(duì)均齊度指數(shù)＝Fm／［100 ＋（dm－dm－1）×Fm－1＋（dm＋1－dm）×Fm＋1＋（dm－dm－2）×Fm－2＋…＋（dm＋n－dm）×Fm＋n］，其中Fm為顆粒粒徑在多數(shù)范圍的質(zhì)量百分比，F(xiàn)m＋1為多數(shù)粒徑范圍上一層篩子截留顆粒的質(zhì)量百分比，F(xiàn)m－1為多數(shù)粒徑范圍下一層篩子截留顆粒的質(zhì)量百分比，dm為多數(shù)粒徑范圍的顆粒平均粒徑，dm＋1為多數(shù)粒徑范圍上一層篩子截留的顆粒平均粒徑，dm－1為多數(shù)粒徑范圍下一層篩子截留的顆粒平均粒徑，n為確定的粒徑范圍個(gè)數(shù)。

2.3.7 水分 按2020 年版《中國(guó)藥典》 第四部通則項(xiàng)下水分測(cè)定方法，稱(chēng)定制得的顆粒質(zhì)量M，平鋪于干燥至恒重的扁平稱(chēng)量瓶中（厚度約3～5 mm），精密稱(chēng)定質(zhì)量M1，開(kāi)啟瓶蓋，在105 ℃下干燥5 h，將瓶蓋蓋好后轉(zhuǎn)至干燥器中，放涼，精密稱(chēng)定質(zhì)量M2，計(jì)算含水量，公式為含水量＝ ［（M1－M2）／M］×100%。

2.3.8 吸濕率 將底部裝有氯化鈉過(guò)飽和溶液的干燥器于25 ℃恒溫干燥箱中放置24 h，再將顆粒平鋪于恒重稱(chēng)量瓶中，稱(chēng)定質(zhì)量m1，厚度不超過(guò)2 mm，置于已平衡的干燥器中，放在25 ℃恒溫干燥箱中，于24 h 稱(chēng)定質(zhì)量m2，計(jì)算吸濕率，公式為吸濕率＝ ［（m1－m2）／m2］×100%。

2.4 單一輔料篩選 本實(shí)驗(yàn)選取流動(dòng)性、吸濕性作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，初步確定浸膏粉在后續(xù)顆粒劑制備過(guò)程中加入輔料的必要性。粉體學(xué)研究表明，浸膏粉休止角為41.24°，流動(dòng)性較差；在相對(duì)濕度75% 下其24 h 吸濕率達(dá)19.02%，48 h 吸濕率達(dá)26.70%，表明吸濕性較強(qiáng)，故需加入一定輔料來(lái)改善顆粒物理性質(zhì)，優(yōu)化其質(zhì)量。

顆粒劑常用輔料有蔗糖、木糖醇、糊精、甘露醇、麥芽糊精等。考慮到浸膏粉物理性質(zhì)及顆粒質(zhì)量，將浸膏粉與上述輔料按1∶1 比例混合均勻，測(cè)定48 h 時(shí)吸濕率，以同一藥輔比混合均勻85%乙醇為黏合劑制軟材，18 目篩制粒、整粒，以制粒難易程度、成型率、顆粒休止角為考察指標(biāo)進(jìn)行，結(jié)果見(jiàn)表1。由此可知，麥芽糊精制軟材容易，在防吸潮能力、顆粒合格程度、顆粒流動(dòng)性均為最優(yōu)，故選用其作為輔料。

表1 輔料篩選結(jié)果

2.5 單因素試驗(yàn) 采用單因素試驗(yàn)，考察藥輔比（1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5）、潤(rùn)濕劑（乙醇）體積分?jǐn)?shù)（70%、75%、80%、85%、90%）、潤(rùn)濕劑用量（7%、10%、13%、15%）、干燥溫度（40、60、80 ℃）、干燥時(shí)間（60、90、120、150 min）對(duì)顆粒物理性質(zhì)的影響，按“2.3” 項(xiàng)下方法測(cè)定各指標(biāo)。

2.5.1 藥輔比 隨著輔料比增加，顆粒成型率先升高后降低，均一性變差，松密度、振實(shí)密度降低，穩(wěn)定性、流動(dòng)性無(wú)明顯變化規(guī)律。最終，選擇1∶1、1∶1.5、1∶2 進(jìn)行后續(xù)考察。

2.5.2 潤(rùn)濕劑體積分?jǐn)?shù) 以70%乙醇為潤(rùn)濕劑時(shí)，軟材過(guò)黏，粘篩較嚴(yán)重，隨著其體積分?jǐn)?shù)增加，顆粒成型率先升高后降低，松密度、振實(shí)密度逐漸降低，流動(dòng)性先好后差，均一性逐漸變差，顆粒穩(wěn)定性無(wú)明顯變化規(guī)律。最終，選擇75%、80%、85%進(jìn)行后續(xù)考察。

2.5.3 潤(rùn)濕劑用量 隨著潤(rùn)濕劑用量增加，顆粒成型率逐漸升高，均一性變好，休止角逐漸降低，豪斯納比先降低后升高，松密度逐漸降低，振實(shí)密度先降低后升高，穩(wěn)定性無(wú)明顯變化規(guī)律。最終，選擇10%、13%、15% 進(jìn)行后續(xù)考察。

2.5.4 干燥溫度 隨著干燥溫度增加，顆粒穩(wěn)定性、流動(dòng)性變好，顆粒成型率均在85%以上，均一性、堆積性無(wú)明顯變化規(guī)律。最終，選擇80 ℃并不再進(jìn)行后續(xù)考察。

2.5.5 干燥時(shí)間 隨著干燥時(shí)間延長(zhǎng)，成型率逐漸降低，對(duì)顆粒流動(dòng)性、穩(wěn)定性、均一性、堆積性均無(wú)明顯影響。最終，選擇60 min 并不再進(jìn)行后續(xù)考察。

2.6 正交試驗(yàn) 根據(jù)“2.5” 結(jié)果，選擇藥輔比（A）、潤(rùn)濕劑體積分?jǐn)?shù)（B）、潤(rùn)濕劑用量（C）作為影響因素，每個(gè)因素3 個(gè)水平，“2.4” 項(xiàng)下指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用L9（34）表進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表2，結(jié)果見(jiàn)表3，方差分析見(jiàn)表4。

表2 因素水平

表3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

表4 方差分析

由此可知，各因素影響程度依次為潤(rùn)濕劑體積分?jǐn)?shù)（B）＞藥輔比（A）＞潤(rùn)濕劑用量（C），潤(rùn)濕劑體積分?jǐn)?shù)有顯著影響（P＜0.05）。最終確定，最優(yōu)成型工藝為A1B2C1，即藥輔比1∶1，潤(rùn)濕劑體積分?jǐn)?shù)80%，潤(rùn)濕劑用量10%，在80 ℃下干燥60 min。

2.7 AHP-熵權(quán)法賦權(quán) 參考文獻(xiàn)［11-12］報(bào)道。

2.7.1 AHP 法 根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)確定制劑工藝中評(píng)價(jià)指標(biāo)重要性?xún)?yōu)先順序，其中一級(jí)指標(biāo)依次為穩(wěn)定性＞成型性＞流動(dòng)性＞堆積性＞均一性，二級(jí)指標(biāo)依次為吸濕率＝水分≈休止角＞豪斯納比≈振實(shí)密度＞松密度（若一級(jí)指標(biāo)下僅有1 個(gè)二級(jí)指標(biāo)，則該二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重值與一級(jí)指標(biāo)權(quán)重值相等），構(gòu)建成對(duì)比較的判斷優(yōu)先矩陣，賦予各項(xiàng)指標(biāo)間的相對(duì)評(píng)分，AHP 法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表5。由此可知，所有指標(biāo)的一致性比率CR均小于0.1，即判斷矩陣都通過(guò)一致性檢驗(yàn)，層次分析法賦權(quán)合理。

2.7.2 熵權(quán)法 按照熵權(quán)法相關(guān)公式，計(jì)算吸濕率、水分、成型率、休止角、豪斯納比、相對(duì)均齊度指數(shù)、松密度、振實(shí)密度的權(quán)重W2分別為0.084 1、0.159 2、0.103 3、0.054 7、0.139 5、0.122 7、0.137 0、0.199 5。

2.7.3 組合權(quán)重 AHP 法得到主觀權(quán)重W1，熵權(quán)法得到客觀權(quán)重W2，計(jì)算組合權(quán)重W，公式為得吸濕率、水分、成型率、休止角、豪斯納比、相對(duì)均齊度指數(shù)、松密度、振實(shí)密度的W分別為0.189 3、0.358 3、0.239 4、0.066 0、0.028 1、0.041 5、0.014 4、0.063 1。再計(jì)算綜合評(píng)分，公式為綜合評(píng)分＝ ［（成型率／成型率最大值）×0.239 4＋（豪斯納比／豪斯納比最大值）×0.028 1＋（相對(duì)均齊度指數(shù)／相對(duì)均齊度指數(shù)最大值）×0.041 5＋（松密度／松密度最大值）×0.014 4＋（振實(shí)密度／振實(shí)密度最大值）×0.063 1＋（吸濕率最小值／吸濕率）×0.189 3＋（水分最小值／水分）×0.358 3 ＋（休止角最小值／休止角）×0.066 0］×100。

2.8 驗(yàn)證試驗(yàn) 取浸膏粉適量，按“2.6” 項(xiàng)下優(yōu)化工藝制備3 批樣品，按“2.3” 項(xiàng)下方法測(cè)定各指標(biāo)。結(jié)果，顆粒平均吸濕率、水分、成型率、休止角、豪斯納比、松密度、振實(shí)密度分別為13.29%、5.24%、90.23%、27.63°、1.276 7、0.348 4、0.444 9，RSD 均小于3%；平均相對(duì)均齊度指數(shù)為0.001 4，RSD 小于5%，表明該工藝穩(wěn)定可靠，重復(fù)性好。

2.9 臨界相對(duì)濕度測(cè)定 精密稱(chēng)取適量顆粒，平鋪于已恒重的稱(chēng)量瓶中，放到25 ℃下盛有6 種相對(duì)濕度過(guò)飽和鹽溶液（MgCl2、K2CO3、NaBr、NaCl、KCl、KNO3）的干燥器中，48 h 后取出，精密稱(chēng)定質(zhì)量，計(jì)算吸濕率，以吸濕率為縱坐標(biāo)，相對(duì)濕度為橫坐標(biāo)作圖，作曲線兩端切線，2 條切線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)即為臨界相對(duì)濕度，見(jiàn)圖1。由此可知，顆粒臨界相對(duì)濕度約為70%，即在生產(chǎn)、儲(chǔ)存等過(guò)程中環(huán)境相對(duì)濕度應(yīng)控制在70%以下。

圖1 金蕾顆粒吸濕曲線

2.10 物理指紋圖譜建立

2.10.1 物理質(zhì)量屬性確定 參考文獻(xiàn)［13-15］報(bào)道，根據(jù)顆粒物理性質(zhì)及粉體學(xué)性質(zhì)，將物理質(zhì)量屬性分為4 個(gè)方面，即穩(wěn)定性、流動(dòng)性、堆積性、均一性，作為一級(jí)指標(biāo)。再篩選出7 個(gè)物理指標(biāo)參數(shù)作為二級(jí)指標(biāo)，分別為吸濕率、水分、休止角、豪斯納比、松密度、振實(shí)密度、相對(duì)均齊度指數(shù)。

2.10.2 標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換 按“2.6” 項(xiàng)下優(yōu)化工藝制備10 批樣品（批號(hào)20211006～20211015，編號(hào)G1～G10），按“2.3” 項(xiàng)下方法測(cè)定各指標(biāo)，為了消除量綱影響，將測(cè)定值轉(zhuǎn)化至同一范圍，即0～10，具體見(jiàn)表6。

表6 二級(jí)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換

2.10.3 圖譜生成 取10 批樣品，按“2.3” 項(xiàng)下方法測(cè)定各指標(biāo)，將其標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換后繪制雷達(dá)圖，建立物理指紋圖譜，再以標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換后數(shù)值的平均值繪制雷達(dá)圖，建立對(duì)照物理指紋圖譜，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 10 批樣品物理指紋圖譜

2.10.4 相似度分析 采用SPSS 21.0 軟件中的皮爾遜相關(guān)系數(shù)法，將10 批樣品物理指紋圖譜與對(duì)照指紋圖譜進(jìn)行相似度分析。結(jié)果，樣品G1～G10 相似度分別為0.987、0.993、0.989、0.994、0.989、0.999、0.991、0.992、0.995、0.996，表明各批顆粒物理性質(zhì)差異不大，成型工藝穩(wěn)定可行。

3 討論

成型工藝作為中藥制劑工藝過(guò)程中的重要部分，對(duì)制劑的質(zhì)量、穩(wěn)定性等具有重要影響。本研究將QbD 理念運(yùn)用到金蕾顆粒的成型工藝中，考慮大生產(chǎn)中運(yùn)用的工藝參數(shù)，以浸膏粉的物理性質(zhì)、輔料種類(lèi)、輔料比、潤(rùn)濕劑體積分?jǐn)?shù)、潤(rùn)濕劑用量、干燥溫度、干燥時(shí)間作為影響因素，選擇5 個(gè)一級(jí)指標(biāo)、8 個(gè)二級(jí)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以全面地評(píng)價(jià)所選工藝參數(shù)的優(yōu)劣。評(píng)價(jià)指標(biāo)采用AHP-熵權(quán)法進(jìn)行分析，其中AHP 法依據(jù)成型經(jīng)驗(yàn)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行主觀賦權(quán)，熵權(quán)法通過(guò)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀賦權(quán)，兩者相結(jié)合有效避免主觀確定權(quán)重的隨意性，使信息體現(xiàn)更加全面，綜合評(píng)價(jià)結(jié)果更加可靠合理。

中藥顆粒劑物理指紋圖譜的建立能夠更加全面地反映顆粒的整體性質(zhì)［9］。本研究共設(shè)置7 個(gè)二級(jí)指標(biāo)對(duì)金蕾顆粒的物理指紋圖譜進(jìn)行綜合表征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得金蕾顆粒性質(zhì)均一、質(zhì)量穩(wěn)定，均符合2020 年版《中國(guó)藥典》 顆粒劑項(xiàng)下質(zhì)量要求，為以后中藥復(fù)方制劑的開(kāi)發(fā)及成型工藝研究提供參考。