西地碘咀嚼胶制备工艺的考察

刘新权， 叶 程， 操 锋， 耿龙坚， 龚明飞

(中国药科大学药剂学教研室，江苏南京210009)

西地碘是利用碘和β-环糊精分子空穴的相互作用而制成的包合物。临床实践表明:碘以分子形式作用于口腔、咽喉等部位，具有广谱、高效、快速的杀菌作用和明显的收敛作用，故西地碘用于治疗慢性咽炎、多种口腔溃疡、牙周炎、牙龈炎和白色念珠菌感染性口炎等疾病的疗效显著，且对口腔顽症糜烂型扁平苔藓也有确切疗效;此外，西地碘还可用于消除口臭，并具有不易产生耐药性、无毒副作用等优点。

市售西地碘含片虽经适当矫味处理，但仍有苦涩味，并有消毒水味;且含片虽可在口腔中缓缓崩解，但碎裂后溶解时间缩短，导致药物有效治疗时间缩短。相比之下，咀嚼胶药物制剂在口腔内的存留时间较长，因而使得药物与口腔黏膜充分接触，药物有效治疗时间可维持13～30 min，且释药速率稳定。此外，该剂型还具有使用方便、口感和咀嚼感甚佳等优点，特别适用于儿童、老人等有吞咽困难的病人。因此，通过处方工艺的优化，制备西地碘咀嚼胶制剂，有望提高西地碘包合物顺应性，从而更好地发挥西地碘的疗效，为临床用药提供更多的选择，同时也为开发新型给药系统提供参考。鉴于此，本文采用饱和水溶液法制备西地碘包合物，通过单因素考察和正交实验设计优选最佳制备工艺，然后采用热熔法优化处方制备西地碘咀嚼胶［规格与市售西地碘含片相同，即每片含碘1.5 mg(以碘质量计)］，并建立了测定西地碘咀嚼胶中碘含量的方法。

1 材料

S10-3型恒温磁力搅拌器(上海同乐仪器有限公司);SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司);DZF-6020型真空干燥箱(上海博讯实业有限公司医疗设备厂);UV-9600型紫外－可见分光光度计(北京瑞利分析仪器公司);NETZSCH DSC204型差示扫描量热仪［耐驰仪器(上海)有限公司］;HH-2型数显恒温水浴锅(国华电器有限公司);电子万用炉(天津市泰斯特仪器有限公司); KH-250DB型数控超声波清洗器(昆山禾创超声仪器有限公司)。

有机滤膜(上海市新亚净化器件厂);标准检验筛［200目(孔径75μm)，浙江省上虞市道墟张纱筛厂］。

胶姆糖胶基(无锡市三喜胶基厂);西地碘含片(北京华素制药股份有限公司，批号:1101241);碘、碘化钾、β-环糊精、硝酸钾和无水乙醇等化学试剂均为分析纯。

2 方法

2.1 西地碘包合物的制备

2.1.1 制备方法 按一定比例，精密称取I2、KI和β-CD;将I2和KI加入烧瓶中，用乙醇溶液溶解;搅拌下，将碘液逐滴滴入预先制备的β-环糊精的饱和水溶液中，并在设定温度下恒温搅拌;待反应完毕，冷却至室温，冰箱保存12 h，抽滤，冷水洗涤，40℃真空干燥6 h，即得［1］。

2.1.2 包合条件的筛选与包合工艺的优化

采用单因素实验筛选包合条件，包括I2与KI混合物溶剂的选择，以及包合温度、时间和I2与KI混合比例的筛选。

1 )I2与KI混合物溶剂的选择 配制50%、70%和90%乙醇溶液，分别溶解等量的I2与KI混合物［I2和 KI的物质的量比为1∶1(其中，I2为0.5 g)］，选取完全溶解混合物所需体积最小的溶剂。

2 )包合温度的筛选 按1∶1∶1的物质的量比，精密称取I2、KI和β-CD各3份(其中，I2为0.5 g)，分别于30、40和50℃下，恒温搅拌4 h，按“2.1.1”项下方法制备包合物。

3 )包合时间的筛选 按1∶1∶1的物质的量比，精密称取I2、KI和β-CD各3份(其中，I2为0.5 g)，于30℃下，分别恒温搅拌1、2、4 h，按“2.1.1”项下方法制备包合物。

4 )I2与KI比例的筛选 分别按3∶1∶3、2∶1∶2及1∶1∶1的物质的量比，精密称取I2、KI和β-CD各3份(其中，I2均为0.5 g)，分别于30℃下，恒温搅拌4 h，按“2.1.1”项下方法制备包合物。

在参考相关文献资料并在以上实验的基础上，选定包合温度(A)、β-CD与I2的物质的量比(B)和包合时间(C)为考察因素，每个因素各取2个水平，采用L4(23)正交实验，以确定包合物制备的最佳工艺条件。

采用归一法对正交实验的结果进行评分，包合工艺的评价指标分别为包合物的包合率、质量收率和载药量，包合率max、质量收率max和载药量max分别为实验中各指标的最大值。综合评分按如下公式计算［2］:

综合评分越高，则所得包合物质量越好。

2.1.3 包合物包合率、质量收率和载药量的测定

1 )碘标准曲线的绘制 有文献资料报道，在356 nm波长处，I2的乙醇溶液于12～60 mg·L－1范围内，吸光度与质量浓度线性关系良好［3-4］。据此，精密称取I20.03 g，置于10 mL容量瓶中，用乙醇溶解定容;精密移取此溶液2.00 mL于干净的容量瓶中，用乙醇定容;再分别精密移取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL的该溶液于10 mL容量瓶中，用乙醇定容;以乙醇为参比溶液，在356 nm处分别测定所配制的系列溶液的吸光度，绘制吸光度－质量浓度标准曲线。

2 )测定方法 将包合物研碎成粉末，精密称取0.016 4 g置于10 mL容量瓶中，加入乙醇定容，超声20 min，过滤，取续滤液备用;精密移取续滤液1.60 mL置于10 mL容量瓶中，用乙醇定容摇匀，并以乙醇为对照，于356 nm处测定吸光度。根据标准曲线，读取溶液中碘的浓度，继而由配制溶液的体积和稀释倍数得包合物中碘的质量，再根据以下公式计算得包合物包合率、质量收率和载药量［2］:

2.1.4 差示扫描量热分析 对β-CD、碘、β-CD与碘的物理混合物和西地碘包合物进行差示扫描量热分析(DSC)。在空气氛围下，以Al2O3为参比物，升温速率为10℃·min－1，扫描范围为30～350℃。

2.1.5 包合物稳定性考察 参照文献［5-6］，按1∶1∶1的物质的量比，精密称取 I2、KI和 β-CD，混合，制得物理混合物，作为对照品。分别称取按优化工艺制备的西地碘包合物样品和对照品各0.5 g，平铺在洁净表面皿上密封，分别在①高温条件:60℃;②高湿条件:25℃，相对湿度(RH)92.5%(KNO3饱和溶液置于干燥器下部);③光照条件:25℃，照度4 500 Lx这3种条件下放置10 d，于第5、10 d分别取样，按“2.1.3”项下方法测定碘含量。

2.2 西地碘咀嚼胶的制备

2.2.1 制备方法 参照文献［7-9］，将西地碘包合物、蔗糖粉、山梨醇和薄荷粉过200目(孔径75μm)标准检验筛，按处方量比例称取各组分，过筛混合均匀，备用。称取处方量的胶基，于60℃水浴中保湿软化30 min;另称取处方量的糖粉，制成50%糖浆，加入软化的胶基中，60℃搅拌5 min。按比例称取组分混合粉末，在40～50℃下，分多次加入胶基中，捏合30～40 min，捏合均匀，待稍冷却后，延压成型，分切成矩形小块，冷却至室温，即得。

2.2.2 配方的优化 参照文献［10］并在预实验的基础上，选取胶基含量(Ⅰ)、糖与山梨醇的比例(Ⅱ)、薄荷粉含量(Ⅲ)为考察因素，每个因素选取3个水平:胶基含量为15%、20%和25%，糖与山梨醇质量比为1∶2、1∶1和2∶1，薄荷粉含量为0.2%、0.4%和0.8%。采用L9(33)正交实验，按“2.2.1”项下方法制备咀嚼胶，并由10名志愿者对咀嚼胶进行品尝，从味觉、色泽、质地、气味和口感等5个方面对其进行评分，每项满分20分，总分100分，结果取平均值。

2.3 西地碘咀嚼胶的碘含量测定

根据文献［11-12］和预实验，采用紫外－可见分光光度法测定咀嚼胶样品中西地碘的含量。将样品冷冻研碎，称取适量样品粉末，用乙醇溶液在超声波下提取，取续滤液稀释至适宜浓度，在356 nm波长下测定吸光度，根据绘制的标准曲线计算碘含量。

2.3.1 提取方案的考察

1 )提取溶剂的选择 取样品粉末0.8 g，共3份，分别加入50%乙醇、70%乙醇和无水乙醇各10 mL，超声波下提取30 min，取续滤液，以同法制备的空白溶液为对照，分别测定吸光度，选取吸光度最大的提取液所用溶剂作为提取溶剂。

2 )提取时间的确定 取样品粉末0.8 g，共3份，各加入无水乙醇10 mL，分别在超声波下提取10、20、30 min，取续滤液，以同法制备的空白溶液为对照，分别测定吸光度，将吸光度最大的提取液所用提取时间确定为提取时间。

2.3.2 含量测定方法学考察

1 )稳定性试验 取样品7份，每份0.8 g，分别用无水乙醇 10 mL提取 30 min，移取续滤液2.00 mL稀释至10 mL，密封保存，分别于0、2、4、6、8、12和24 h测定吸光度，考察样品稳定性。

2 )精密度试验 精密称取样品1.600 5 g，用无水乙醇20 mL超声波下提取30 min，取续滤液，以同法制备的空白溶液为对照，在选定波长下测定吸光度，连续测定6次，考察精密度。

3 )回收率试验 分别精密称取西地碘包合物0.010 5、0.013 1和0.015 7 g各3份，加入至空白胶基4 g中，用无水乙醇50 mL超声提取30 min，取续滤液，得低、中、高3种浓度的样品溶液，以同法制备的空白溶液为对照，在选定波长下测定吸光度，计算回收率。

2.3.3 含量测定 按照上述确定的含量测定方法测定同一批次咀嚼胶中碘含量，每批次测6片取平均值，共测定3批。

3 结果

3.1 包合条件的确定及包合物的制备

3.1.1 碘溶液的标准曲线 根据“2.1.3”项下方法测得碘溶液吸光度－质量浓度的线性方程为: y=0.002 9x+0.171 1，R2=0.999 5，线性良好。

3.1.2 包合条件及正交实验各影响因素水平的筛选 溶解等量的I2与KI混合物(I2和KI的物质的量比为1∶1)所需体积最小的溶剂为70%乙醇水溶液，故选择其为溶解I2与KI混合物所用溶剂。根据文献资料和预实验，选取I2与β-CD的物质的量比为1∶1和1∶2两个水平，而正交实验中另两个因素水平根据单因素实验中包合物质量收率较高的两个条件选定:包合温度为30、40和50℃时，包合物的质量收率分别为81.08%、81.71%和77.27%，故选取30和40℃两个水平;包合1、2和4 h时，包合物的质量收率分别为81.71%、80.91%和78.87%，故选取1和2 h两个水平(见表1)。

表1 优化包合条件的正交实验因素水平表Table1 The factors and levels of the orthogonal design test for optimization of inclusion conditions

3.1.3 包合条件正交实验结果

根据上述确定的各因素水平，进行正交实验，结果见表2。

由表2可知，制备西地碘包合物的最佳条件为A2B1C1，即在40℃下，I2与β-CD的物质的量比为1∶1，包合1 h，所得的包合物的质量最好。由极差分析可知，影响包合反应的因素大小依次为A＞C＞B。方差分析显示:A、B、C三因素的F值分别为13.167、1.000和1.333，均小于F临界值161.40(α=0.05，自由度为1)，表明上述因素的作用均不显著。尽管如此，因素A的影响还是明显高于因素B和C。

表2 优化包合条件的正交实验安排与直观分析结果Table2 Arrangement and results of the orthogonal design test for optimization of inclusion conditions

3.1.4 包合物的最佳工艺制备与评价 按1∶1∶1的物质的量比，精密称取I2、KI和β-CD，将I2和KI加入烧瓶中，用70%乙醇溶液1 mL溶解，40℃下制备β-CD的饱和水溶液。恒温40℃，边搅拌边将碘液逐滴滴入β-CD的饱和水溶液中;再用70%乙醇溶液1 mL冲洗烧瓶，将洗液逐滴滴入β-CD的饱和水溶液中，并在40℃下恒温搅拌1 h。其余操作与“2.1.1”项相同。重复制备3批样品，并按“2.1.3”项下方法测定，计算包合物的包合率、质量收率和载药量。结果显示:按最佳工艺制备的包合物中，包合率为(83.50±1.17)%，质量收率为(82.06± 1.21)%，载药量为(18.58±0.02)%。

3.1.5 包合物的确证 碘、β-CD、β-CD与碘的物理混合物和西地碘包合物的DSC曲线见图1。

图1 碘(1)、β-环糊精(2)、物理混合物(3)和包合物(4)的DSC曲线Figure 1 DSC curves of iodine(1)，β-cyclodextrin(2)，physicalmixture(3)and inclusion complex(4)

由图1可见，碘在113.4和181.6℃各有一个吸热峰，分别为熔点峰和沸点峰;β-CD在110和300℃左右处各有一个吸热峰，分别为脱水吸热峰和分解相变峰;碘与 β-CD的物理混合物在149.7℃有一小的吸热峰，可能是部分碘与环糊精在加热过程中发生了包合作用，在149.7℃时包合物逐渐分解;西地碘包合物中碘的特征峰不明显，表明碘已与β-CD形成了包合物，其中79.1℃有一吸热峰，为脱水峰，而145.4℃有一吸热峰，表明包合物在此温度时开始逐渐分解。

3.1.6 包合物稳定性考察结果 对包合物进行的稳定性试验结果见表3。

表3 西地碘包合物稳定性试验结果Table3 Results of stability test for inclusion complex of β-cyclodextrin with iodine

由表3可知，与0 d相比，高温条件下，对照品中的碘含量在5和10 d时分别损失11.70%和17.59%，样品中的碘含量分别损失 6.03%和10.98%;高湿条件下，对照品中的碘含量在5和10 d时分别损失75.57%和80.34%，样品中的碘含量分别损失13.13%和17.65%;光照条件下，对照品中的碘含量在5和10 d时分别损失74.46%和 79.91%，样品中的碘含量分别损失 13.13%和14.21%。可见，与物理混合物相比，经过包合反应制得的西地碘包合物稳定性有了很大的提高。

3.2 咀嚼胶配方正交实验结果

3.2.1 正交实验安排与极差分析 制备西地碘咀嚼胶的正交设计因素水平及实验结果见表4、表5。

表4 优化咀嚼胶配方的正交实验因素水平表Table4 The factors and levels of the orthogonal design test for optimization of chewing gum's formulation

表5 优化咀嚼胶配方的正交实验安排与直观分析结果Table5 Arrangement and results of the orthogonal design test for optimization of chewing gum's formulation

由表5可知，西地碘咀嚼胶的最佳配方为Ⅰ3Ⅱ2Ⅲ3，即胶基含量为25%，糖与山梨醇的质量比为1∶1，薄荷粉含量为0.8%。由极差分析可知，影响咀嚼胶评分的因素大小依次为Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ。方差分析显示:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三因素的F值分别为79.649、4.243和26.378，除因素Ⅱ外，因素Ⅰ和Ⅲ的F值均大于F临界值19.00(α=0.05，自由度为2)，故这两个因素对西地碘咀嚼胶评分均有显著影响。

3.2.2 咀嚼胶的最佳处方制备与评价 称取胶基10 g，于60℃水浴中保湿软化30 min。称取糖粉15 g，山梨醇15 g。部分糖粉制成50%糖浆加入软化好的胶基中，60℃搅拌5 min。称取西地碘包合物0.129 2 g、薄荷粉0.320 0 g，将其与剩余糖粉、山梨醇过筛混合，其余操作与“2.2.1”项相同(其中，每块矩形小块约为2.5 g)。重复制备3批，并按“2.2.2”项下评价方法分别对西地碘咀嚼胶和西地碘含片进行评分。结果显示:3批西地碘咀嚼胶(批号分别为20120222、20120304和20120308)评分分别为86.5、86.0和86.5分，而市售西地碘含片评分为79.0分，表明以最佳处方制备的咀嚼胶顺应性较市售西地碘含片显著提高。

3.3 西地碘咀嚼胶的碘含量测定

3.3.1 提取方案的确定 分别以50%乙醇、70%乙醇和无水乙醇为提取溶剂，超声波下对西地碘咀嚼胶粉末进行提取，30 min后，测得提取液中碘含量分别为32.6%、51.80%和105.76%，故选取无水乙醇作为提取溶剂。用无水乙醇在超声波下分别提取10、20和30 min后，测得提取液中碘含量分别为70.25%、93.64%和110.81%，故选取30min为最终提取时间。

3.3.2 含量测定方法学考察及含量测定结果 按“3.3.1”中确定的提取方案制得的供试液在6 h内，碘含量由标示量的110.08%下降至105.02%(RSD= 3.17%)，基本稳定;用紫外－可见分光光度法测定西地碘咀嚼胶碘含量的方法精密度良好，碘含量为标示量的105.17%(RSD=3.24%);测定低、中、高浓度的样品溶液，平均回收率为99.86%(RSD= 1.58%)，回收率良好(见表6)。

表6 回收率试验结果(n=3)Table6 Test results of relative recovery

制备的3批西地碘咀嚼胶(批号分别为20120222、20120304和20120308)中碘含量分别为标示量的105.60%、110.81%和110.86%(RSD= 2.77%)，符合处方设计要求(按《中华人民共和国药典》2010年版西地碘含片项下规定:每片含碘1.5 mg，按碘含量计算应为标示量的 85.0% ～115.0%)，且批次间差异小。

4 讨论

在制备西地碘包和物过程中，乙醇分子可和I2分子竞争与β-CD的包合反应，从而影响包合物的纯度和产率，故需减少溶剂中乙醇的含量。为使溶解I2所需溶剂体积尽量少，需加入助溶剂KI来提高I2的溶解度，其加入量根据单因素考察结果选定:当I2、KI和β-CD物质的量比为3∶1∶3、2∶1∶2和 1∶1∶1时，包合物的质量收率分别为 69.61%、74.70%和80.91%，故按I2与KI物质的量比为1∶1来确定KI的加入量。

包合率为评价包合效果的主要指标，包合率越高，碘的包合质量便越高，且对碘的稳定性起关键作用，故在对包合工艺综合评分时，将包合率的权重系数定为0.6。质量收率在实际生产中具有重要意义，在碘投料量一定的情况下，质量收率越高，产率越高，其权重系数定为0.2。载药量则是控制包合物质量的重要因素，其权重系数也定为0.2。

KI的熔点为680℃，沸点为1420℃，在DSC分析扫描范围内(30～350℃)无吸热峰;此外，根据I2、β-CD、I2与β-CD的物理混合物和西地碘包合物的DSC曲线已可确证包合物的形成，故本实验未对KI进行DSC分析。

碘易升华，故包合反应中应采取相应的措施，如包合反应的容器应密封等，以减少碘的损失，提高包合率和包合物的质量。本实验中，虽通过碘与环糊精的包合作用，极大地增加了单质碘的稳定性，但由稳定性实验可知包合物中的碘在高温下仍有一定损失，且在后续的咀嚼胶制备过程中，采用的是传统的热熔法，温度达40～60℃，故应适当控制制备过程中的捏合温度，以免碘在咀嚼胶制备过程中进一步的损失，并注意避光密封于阴凉处保存。为克服热熔法的局限性，国外已有研究人员将粉末胶基直压技术应用于咀嚼胶的制备，该技术的发展将扩大咀嚼胶制剂的应用范围，尤其是将促进遇热不稳定药物的咀嚼胶制剂的开发。

在热熔法制备咀嚼胶的过程中，固体粉末的大小和分布直接影响了咀嚼胶的成形性、口感以及外观颜色等诸多方面。若西地碘粉末经简单研磨便加入，易在咀嚼胶表面形成深色斑点;若粉末颗粒过大，制备的咀嚼胶则不易成形，口感也较差。另外，由于主药西地碘含量较低(约0.3%)，为保证小剂量药物的含量均匀度，固体粉末需在制备咀嚼胶前按处方量过筛并混匀。综上考虑，本实验将所有粉末均过200目(孔径75μm)筛，在加热下捏合入胶基，所得产品外观、口味及含量均匀度均较好。

本实验建立了测定西地碘咀嚼胶中碘含量的紫外－可见分光光度法。文献资料［3-4］及预实验结果显示:在波长356 nm处碘有吸收，而空白辅料无吸收，故选取356 nm为测定波长。由于测定西地碘咀嚼胶中碘含量时所用溶剂与“2.1.3”项中绘制碘标准曲线所用的溶剂相同，故可用相同的标准曲线考察咀嚼胶中碘含量的变化。结果表明:碘的回收率良好，用该法测定西地碘咀嚼胶中的碘含量方便、准确、重复性好。

由于碘具有易升华性，故除在制备西地碘包合物的过程中须采取相应的措施，在提取、测定以及供试液的保存过程中，也应注意避光远离热源，如可使用棕色容量瓶等。

咀嚼胶服用后不能随意丢弃，否则会污染环境，且给清洁和处理工作带来困难。为解决这一问题，研究人员正尝试采用生物降解高弹体作为咀嚼胶的基质。相信在不久的将来，“绿色”咀嚼胶释药系统会很快问世［13］。

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