星点设计-效应面法优化足宁颗粒处方

郭俊浩，杜光

(华中科技大学同济医学院附属同济医院药学部，武汉 430030)

足癣是由致病菌感染所致的慢性皮肤疾病，病程较长，较易反复。中医认为此病症因湿热浸淫、风湿蕴度或湿聚血燥所致［1］。足宁颗粒是在民间验方基础上，结合中医理论及足癣中医发病机制组方而成，以清热利湿、解毒杀虫为主。由黄柏、蛇床子等6味药材组成。中医外治多采用方剂煎煮浸泡患足的方法［2］。由于溶液剂保存和携带不方便，故将其制成颗粒剂，便于携带，易于储存，并利于临床应用。

笔者应用星点设计结合效应面优化法优化足宁颗粒剂的处方。星点设计(central composite design)是常用的实验设计方法，具有实验次数少、实验精度高、一次设计即可获得较佳条件等特点，是近几年国内外药学工作者常用的一种实验设计方法［3］。笔者在单因素实验的基础上采用2因素5水平星点设计-效应面优化法，对足宁颗粒的处方进行了优化。

1 仪器与试药

RE-5205旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器有限公司)，电热恒温鼓风干燥箱(南通沪南科学仪器有限公司)，恒温水浴锅(上海光地仪器设备有限公司)。可溶性淀粉(药用级)，实验用水为双蒸水。

2 方法与结果

2.1 浸膏粉的制备 取处方量的黄柏、蛇床子等6味药材，加10倍量水提取3次，每次30 min，过滤，合并、精制滤液，浓缩获得相对密度为1.03～1.04的浸膏，60℃恒温水浴蒸干，转入干燥箱干燥至恒重，适当研磨后得浸膏粉。

2.2 星点设计 根据前期单因素实验结果，综合各方面指标，确定以水为润湿剂，以可溶性淀粉为制剂辅料［4］。参考相关文献［5－6］及预实验结果，以影响颗粒成型和溶化性的主要因素浸膏粉的含量(X1)及润湿剂的加入量(X2)为影响因素，以颗粒的吸湿率、成型率、溶解率作为评价指标。采用2因素5水平的星点设计对足宁颗粒的处方进行优化。因素水平设计见表1。根据预实验结果，选定浸膏粉的含量范围为总量的40.00% ～80.00%(自变量X1)，润湿剂的加入量为浸膏粉与辅料总量的5.50% ～7.50%(自变量X2)。以各处方所制得颗粒的吸湿率(Y1)、成型率(Y2)和溶化率(Y3)作为评价指标，进行星点设计-效应面优化法优化制剂处方，本方案设计13个实验，实验安排及结果见表2。

2.3 模型拟合 根据实验结果，采用SPSS软件，分别以颗粒吸湿率、成型率和溶化率值对所选两个因素分别进行多元线性回归和二次多项式拟合，得到如下回归方程。多元线性回归方程为:Y1=7.843+0.249X1+0.513X2(r=0.942，P=0.001)，Y2=96.871+0.043X1－1.102X2(r=0.630，P=0.219);Y3=65.141+0.241X1－1.590X2(r=0.885，P=0.010)。二项式方程为:Y1=26.976+0.976X1－11.498X2－0.004X12+1.031X22－0.031X1X2(r=0.979，P=0.027);Y2= －123.890+1.478X1+52.868X2－0.002X12－3.247X22－0.179X1X2(r=0.977，P=0.032)，Y3=259.653－0.068X1－57.347X2－0.004X12+3.646X22+0.117X1X2(r=0.972，P=0.041)。

数据显示均采用二项式方程拟合效果较好，故选择二项式模型为最终模型。

2.4 效应面优化与评估 根据模型拟合得到的二项式方程，采用 M icrocal Origin6.0软件分别绘制各指标与因素的三维效应面图和二维等高图(图1)。对比找出交叉区域，即为处方最佳区域。

由图1可见，在一定范围内，吸湿率(Y1)随浸膏粉比例的增大而增加。成型率(Y2)随润湿剂的增加而减小，随浸膏粉比例的增大而减小。溶化率(Y3)随辅料比例增加而减小。每个效应面都有其较优区域。将各个效应面的较优区域进行重叠，得到制备足宁颗粒的最佳处方工艺范围为:浸膏粉的含量(X1):60.00% ～65.00%，润湿剂加入量(X2):6.20% ～6.40%。综合考虑，最终选取浸膏粉含量62.50%，润湿剂加入量6.30%。

表2 实验设计及各指标测定结果Tab.2 Experiment design and Results of the indexes%

2.5 优化处方验证 按照优选出的最佳处方，做3次平行实验，取平均值与预测值比较，结果见表3。

由结果可知，偏差的绝对值＜2，证明实验所得到的拟合方程可以较好的描述因素与指标的关系。

3 讨论

适宜的辅料是制粒成功的关键，辅料既要有一定的稳定性，不影响主药性质，又要有较好流动性，符合制剂质量要求。可溶性淀粉是淀粉经适当处理后溶解于热水中而得，具有较好的流动性，性质稳定且价廉易得，考虑处方特点及生产成本，将其作为足宁颗粒填充剂。

由于浸膏粉本身具有一定的黏性，用纯化水即可制粒，出于成本控制考虑，使用纯化水作为足宁颗粒的润湿剂。

图1 吸湿率(Y1)、成型率(Y2)、溶化率(Y3)对X1、X2的三维图(A、C、E)和等高线图(B、D、F)Fig.1 Three-dimensional plot(A，C，E)and twodimensional contour plot(B，D，F)of moisture absorption rate(Y1in A)，molding rate(Y2in C)and dissolution rate(Y3in E)versus the concentration of extract power(X1in A，C，E and B，D，F)with or without the dosage of wetting agent(X2 in A，C，E)

表3 足宁颗粒优化处方预测值与实测值比较Tab.3 Comparison between the predicted and observed values of optimized zuning granuls prescription %

在制剂生产过程中有很多影响制剂质量的因素。在因素较多的情况下，方差分析又不显著，此时可采用多指标处理方法对数据进行二次分析［7］。在处方筛选过程中，考虑到药物与辅料的配比以及润湿剂的加入量是影响颗粒剂溶化性和成型率的主要因素，因此将其作为主要的考察因素。本实验采用星点设计效应面法优化处方工艺，以吸湿率、成型率和颗粒溶化率为评价指标，考察了浸膏粉含量、润湿剂的用量2因素对制备工艺的影响，对结果分别进行多元线性和二项式方程拟合，各实验点距中心点距离相等，自变量极端水平为实验所允许的极大极小值，结合效应面优化，描绘效应对考察因素的效应面，选择较佳效应区，回推自变量取值范围，找出最佳实验条件［8］。结果表明各指标的二项式拟合方程均优于多元线性回归方程，优选的优化条件预测值与真实值的偏差甚小，取得了较好的效果。

综上所述，星点设计-效应面法可以解决均匀设计和正交实验设计优化法实验精度不够、不能灵敏地考察各因素间交互作用等不足之处，操作简单［9］。在实验优选出的最佳工艺范围内各项指标的变化较小，说明此处方稳定可靠，适合用于工业化生产。

［1］邓丙戌.皮肤病中医外治学［M］.北京:科学技术文献出版社，2005:248－249.

［2］ 徐宜厚.皮肤病中医诊疗学［M］.北京:人民卫生出版社，2007:44.

［3］丛龙波，王琪，吴素体，等.星点设计-效应面法优化苦参素磷脂复合物制备工艺［J］.中药新药与临床药理，2007，18(5):400.

［4］WIKINGSSON L，SJOHOLM I.Polyacryl starch microparticles as adjuvant in oral immunisation，inducing mucosal and systemic immune responses in mice［J］.Vaccine，2002，20(27－28):3355－3363.

［5］ 侯世祥.现代中药制剂设计理论与实践［M］.北京:人民卫生出版社，2010:461.

［6］宋英，樊敏伟.星点设计-效应面法优化穿心莲滴丸制备工艺研究［J］.时珍国医国药，2008，19(7):1753－1754.

［7］刘艳杰，向荣武.星点设计效应面法在药学实验设计中的应用［J］.中国现代应用药学杂志，2007，24(6):456.

［8］KRAJNIK P，KOPAC J，SLUGA A.Design of grinding factors based on response surface methodology［J］.J Mater Process Technol，2005，(162-163):629－636.

［9］吴伟，崔光华.星点设计-效应面优化法及其在药学中的应用［J］.国外医学:药学分册，2000，27(5):296.