响应面法优化盐酸多西环素缓释片处方工艺

喻佰启，王永禄，殷海翔，王栋，吕贝贝，李学明

（1.南京工业大学 药学院，江苏 南京 211816；2.马鞍山市临床检验中心，安徽 马鞍山 243000）

响应面法优化盐酸多西环素缓释片处方工艺

喻佰启1，2，王永禄1Δ，殷海翔1，王栋1，吕贝贝1，李学明1

（1.南京工业大学 药学院，江苏 南京 211816；2.马鞍山市临床检验中心，安徽 马鞍山 243000）

目的利用响应面分析法优化盐酸多西环素缓释片处方。方法通过单因素考察确定对释放度影响最大的3个因素：羟丙基甲基纤维素（hydroxypropylmethyl cellulose，HPMC）的用量、粘合剂聚乙烯吡咯烷酮-K30（polyvinylpyrrolidone-K30，PVPK30）的浓度、乳糖与微晶纤维素（microcrystalline cellulose，MCC）的比例，以2 h、4 h、8 h的释放度综合评分作为响应值，利用Box-Benhnken中心组合实验设计原理，采用三因素三水平的响应面分析法，确定各处方的用量。结果筛选得到优化的处方为：HPMC K15质量分数为片重的30%、粘合剂PVP-K30浓度为10%、乳糖与MCC比例为1∶3，其体外释药行为较理想。结论筛选所得的盐酸多西环素缓释片处方工艺稳定可行。

盐酸多西环素；缓释片；响应面法；体外释放度

目前临床治疗干眼症使用的多西环素制剂主要为普通片／胶囊以及肠溶片／胶囊。多西环素普通片／胶囊剂的缺点在于血药浓度波动较大，有效血药浓度的维持时间较短，常需要重复多次给药才能达到治疗效果，从而增加了治疗成本。多西环素肠溶胶囊虽能减轻刺激性，但多西环素的最佳吸收部位是胃及小肠上段，肠溶胶囊会降低其生物利用度。为减少患者服药次数，提高其顺应性，本研究以HPMC作为凝胶骨架材料，采用Box-Behnken响应面法设计法优选了盐酸多西环素缓释片的处方，研制出日服1次即可保证有效血药浓度和治疗效果的盐酸多西环素的口服缓释片。

1 材料与方法

1.1 仪器 ZRS-8G智能溶出试验仪（天津大学无线电厂）；BP211D电子天平（德国赛多利斯公司）；HGC-24A型24孔干式加热氮吹仪（北京万诚博达科贸有限公司）；TG16-W微量高速离心机（长沙湘仪离心机仪器有限公司）；TU-1901双光束紫外分光光度仪（北京普析通用仪器有限责任公司）；DP3U单冲压片机（天津国药龙立科技有限公司）

1.2 试药 盐酸多西环素原料药（河南中帅医药有限公司，批号：D20110321）；盐酸多西环素对照品（中国食品药品检定研究院，批号：0485-9901）；盐酸多西环素缓释片（南京工业大学药剂研究室自制，批号：20130928，规格：每片40 mg）；羟丙甲基纤维素（Hydroxypropyl Methyl Cellulose，HPMC，上海卡乐康包衣技术有限公司）；聚乙烯吡咯烷酮-K30（Polyvinylpyrrolidone-K30，PVP-K30），乳糖，微晶纤维素均为上海运宏化工制剂辅料技术有限公司产品；甲醇、乙腈为色谱纯，其余试剂均为分析纯。

1.3 释放度测定方法的建立

1.3.1 检测波长的选择 取盐酸多西环素适量，用纯水作为溶出介质溶解，配成适宜浓度的待测溶液。照紫外分光光度法（中国药典2010年版二部附录IV A）［5］，在200～400 nm波长范围内进行紫外扫描。分别称取处方量辅料，加水稀释溶解成适宜浓度的待测溶液，用0.45μm微孔滤膜过滤，取续滤液在200～400 nm波长范围内进行紫外扫描，以确定盐酸多西环素释放介质中的最大吸收波长。

1.3.2 标准曲线的建立 取盐酸多西环素对照品10 mg，精密称定，置200 mL量瓶中，加水溶解并稀释制得浓度为50.0μg／mL的对照品储备液。分别精密吸取该储备液1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0mL置于 10mL量瓶中，加水至刻度，摇匀，定容，制得浓度为 5.0、7.5、10.0、12.5、15.0、17.5、20.0μg／mL的对照品溶液，水溶液为空白对照，照紫外分光光度法（中国药典2010年版二部附录IV A）［5］，在波长275 nm处分别测定其吸收度A，将吸收度（A）与样品浓度（C）进行线性回归。

1.3.3 精密度试验 取1.3.2项下制备的浓度为5.0、12.5、20.0μg／mL的供试品溶液，照紫外分光光度法测定吸收度A，在同一天内每隔2 h测定1次，一日内连续测定5次，计算日内精密度；以及每天测定1次，连续5 d测定，计算日间精密度。

1.3.4 回收率试验 照标准曲线下浓度配制方法，按照处方量加入各辅料，加0.01mol／L盐酸溶液配制成低、中、高浓度分别为5.0、12.5、20.0μg／mL的盐酸多西环素对照品溶液，在275 nm处测定吸收度A，代入标准曲线方程求出盐酸多西环素含量，以测定浓度与配制浓度之比计算回收率。

1.4 盐酸多西环素缓释片的制备与处方筛选 称取处方量盐酸多西环素（40mg／片）和羟丙甲纤维素（HPMC，K15M）、乳糖、微晶纤维素，过100目筛，充分混匀，再加入粘合剂PVP-K30无水乙醇溶液制备湿软材，过24目筛制颗粒，于50℃干燥2 h，过24目筛整粒，最后加入硬脂酸镁充分混匀，压片。分别考察制剂处方中主要影响因素（HPMC的用量、粘合剂PVP-K30的浓度、乳糖与MCC的比例）对处方溶出度的影响，再根据单因素考察结果，采用响应面对盐酸多西环素缓释片的处方作进一步筛选以确定最佳处方。

2 结果

2.1 释放度测定方法的建立

2.1.1 检测波长的选择 结果显示：盐酸多西环素在275 nm波长处有最强吸收峰，在203 nm和345 nm处有次强吸收峰；辅料在上述各波长条件下无吸收，不干扰主药。考虑到203 nm处属于末端吸收，345 nm处灵敏度较275 nm处差，因此选择275 nm作为盐酸多西环素的检测波长。

2.1.2 标准曲线的建立 结果得到回归方程为A＝0.0409C＋0.0221，r＝0.999 4（n＝7），结果表明盐酸多西环素紫外吸收值与浓度在5.0～20.0μg／mL范围内呈现良好的线性关系。

2.1.3 精密度试验 结果，日内和日间精密度的RSD均小于2%，表明本方法精密度良好，稳定可靠。

2.1.4 回收率试验 结果低、中、高3个浓度的回收率分别为100.1%、100.8%、99.8%，表明样品分析的回收率良好，片剂中的辅料不影响主药的测定。

2.2 单因素筛选处方

2.2.1 HPMC用量的影响 按处方分别加入片重的20%、30%、40%的HPMC作为骨架材料，保持含药量和片重不变，不足质量用稀释剂乳糖和微晶纤维素补足，按“1.4”项下方法压片，测定其释药速度，考察HPMC用量对药物释放的影响（见图1）。

图1 HPMC用量对片剂释放的影响Fig.1 The effect of different dosage of HPMC on the drug release

当HPMC用量为20%时，药物迅速释放，其主要原因是HPMC用量较小，导致其不能在片剂表面快速形成连续凝胶骨架层，导致片子快速崩解，释放加快。当HPMC用量增加到30%和40%时，则能起到稳定的缓释效果。

2.2.2 粘合剂浓度的影响 本研究分别以5%、10%、15%浓度的PVP-K30无水乙醇溶液制备片芯，考察粘合剂浓度对药物释放的影响，结果见图2。

图2 粘合剂浓度对片剂释放的影响Fig.2 The effect of different concentration of PVP-K30 on the drug release

片剂制备湿法制粒过程中，粘合剂用以增加药物微粒间的粘合作用，粘合剂的浓度也是影响药物溶出的一个重要因素。由图2可知粘度过高可能导致药物释放时释放减慢，粘度过低则易导致药物释放加快。随着HPMC的用量的增大，片剂的释放速度逐渐变慢。

2.2.3 乳糖和微晶纤维素用量的影响 本实验考察了乳糖和微晶纤维素的不同用量（乳糖∶微晶纤维素＝4∶0、2∶2、1∶3、0∶4）对药物各时段的释放度的影响，结果见图3。

图3 乳糖和微晶纤维素用量对片剂释放的影响Fig.3 The effect of the ratio of lactose tomicrocrystalline cellulose on the drug release

结果可见，乳糖能够起到促进药物释放的作用，其主要原因是乳糖在片剂中可以起到致孔剂的作用，从而加大凝胶骨架的空隙，同时减少了药物的扩散阻力。而当乳糖与微晶纤维素2者以适当比例联用时，则可达到较为满意的缓释效果。

2.3 响应面法优选处方工艺

2.3.1 模型的建立 本研究选择骨架材料HPMC的用量（A）、粘合剂PVPK30的浓度（B）、乳糖与微晶纤维素的比例（C）作为考察对象，上述3个因素分别选择3个水平，根据Box-Benhnken中心组合试验原理设计实验［6］，按照1.4项下方法制备盐酸多西环素缓释片，以2 h、4 h、8 h的累积溶出度作为评价指标对处方进行优化，因素水平见表1。为准确并详细反映各因素的不同水平对药物释放行为的影响，本研究参考相关文献采用综合评分法，对处方2、4、8 h的释放度结果进行评分，将评分结果进行加权相加后得出总分，并结合响应面分析法进行分析［6-7］。评价指标如下：a，药物2 h的累积释放度F2；b，药物4 h的累积释放度F4；c，药物8 h的累积释放度F8。其中2、4、8 h的理想累积释放百分率分别拟定为40%、60%、90%，将各指标的权重系数定为1，得计算公式：L＝其中，L值越小，结果越佳［6-9］。同时考察片剂的外观，优选处方。试验设计见表2。

表1 因素水平表Tab.1 Factors and levels

表2 Box-Behnken设计及结果Tab.2 Experimental runs and values of responses for Box-Behnken design

2.3.2 响应面分析及最优水平的确定 将表2中试验因素、水平实验结果用design expert 8.0统计软件进行处理［6］，以综合评分法对HPMC的用量（A）、粘合剂用量（B）、乳糖与MCC比例（C）的各水平进行多元线性拟合，通过手动简化得到的拟合方程为：L＝5.66-3.25A-0.77B＋2.43C＋0.57AB-4.08AC＋2.64A2＋1.24C2，该方程相关系数 R2＝0.943，修正系数 Adj R2＝0.899，表明该模型实测值与方程预测值有相关性，失拟项（P＝0.1454）不显著，说明该模型选择合理，因此可以用回归方程对盐酸多西环素缓释片处方进行预测分析。根据回归方程，运用design expert 8.0统计软件作出响应面分析立体图［6］，结果见图4。

图4 HPMC的用量（A）、粘合剂用量（B）、乳糖与MCC比例（C）对释放度影响的响应面图Fig.4 The response surface plot of different factors（the amount of HPMC，the amount of adhesives and the ratio of lactose tomicrocrystalline cellulose）on the release

考虑到实际操作的便利性，同时结合响应面模型分析最终确定盐酸多西环素缓释片的最佳处方工艺为：HPMC K15质量分数为片重的30%、粘合剂PVP-K30浓度为10%、乳糖与MCC比例为1∶3。

2.3.3 处方工艺的重现性 按优化后的处方制备3批盐酸多西环素缓释片，分别测定其体外释放度，下图5为3批样品的释放曲线。结果表明：3批产品的溶出度均能够达到设计要求。2 h时达到标示量的35%～45%，4 h时达到标示量的55%～65%，8 h时均大于标示量的90%（见图5）。

图5 处方工艺重现性Fig.5 The reproducibility of doxycycline hydrochloride sustained release tablets of three batch

2.3.4 释药模型的拟合 本研究根据亲水性凝胶骨架片的特点和可能的释药机理，分别采用零级释放、一级释放、Higuchi等模型对体外释放数据进行拟合［10-13］（见表3）。

表3 盐酸多西环素释药机制的模型Tab.3 Themodels for the release of doxycycline hydrochloride tablets

结果表明，以Higuchi方程拟合时，相关性系数最大，而半经验方程（Ritger-Peppas）为 LnQ ＝0.6462Lnt＋3.2622（n＝0.6462，r＝0.9979）。当方程系数大于0.45小于0.89时，药物的释放为非Fick扩散的原理，即扩散与溶蚀并存，故盐酸多西环素的体外释放行为是药物扩散与骨架溶蚀双重机制［6，14-15］。

3 讨论

HPMC在盐酸多西环素缓释片中含量是影响药物释放的主要因素，当HPMC含量增加后，片剂水化速度加快，片剂表面可以迅速形成凝胶层，导致药物释放速度减慢，但当HPMC用量超过一定限度时，其延缓药物释放的作用并不会增强［16］。本研究应用响应面法结合实验验证优化盐酸多西环素的处方，对HPMC用量、粘合剂的用量以及乳糖与MCC的比例进行了筛选，所得产品的释放度符合预期要求，方法直观、精密、预测性良好。

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（编校：吴茜）

Optim izing the preparation of doxycycline hydrochloride sustained release tablet using response surfacemethodology

YU Bai-qi1，2，WANG Yong-lu1Δ，YIN Hai-xiang1，WANG Dong1，LV Bei-bei1，LIXue-ming1

（1.School of Pharmaceutical Sciences，Nanjing University of Technology，Nanjing 211816，China；2.Clinical Laboratory Center of Ma’anshan，Ma’anshan 243000，China）

ObjectiveIn this article Response Surface Analysis（RSA）was applied to optimize the formulation of doxycycline hydrochloride sustained release tablet.MethodsSingle factor explorationwasused to determine the three factorswhich have the greatest impacton the release rate.The three factors were the dosage of the HPMC in the total weight of the tablet，the concentration of PVP-K30，and the ratio of lactose to microcrystalline cellulose，respectively.The composite score of the release behaviourwas taken as the response value.The dosage of the ingredientswere determined by Box-Benhnke design principles and 3 factors and 3 levels.ResultsThe optimized formulation and process are as follows：the dosage of the HPMC in the totalweight of the tabletwas 30%；the concentration of PVP-K30 was 10%，and the ratio of lactose tomicrocrystalline cellulose was 1∶3.The release behavior in vitro is ideal.ConclusionThe optimized preparation process of doxycycline hydrochloride sustained release tablet is stable，highly efficient and suitable for industrial production.

doxycycline hydrochloride；sustained-release tablets；response surfacemethodology；release in vitro

R943

A

1005－1678（2014）04－0165－04

多西环素是由土霉素经6α-位上脱氧而得到的一种半合成四环素类抗生素，为广谱抗菌剂，临床上可用于立克次体、支原体、衣原体、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌等多种微生物感染的治疗与预防。角结膜干燥症俗称干眼症，是由于眼泪的数量不足或者质量差，导致的眼部干燥的综合症。绝大多数干眼都是由于结膜或泪腺的免疫性炎症所致。基质金属蛋白酶及白细胞介素1在干眼症的发病中具有重要作用，研究发现多西环素对基质金属蛋白酶3、9［1］及白细胞介素 1［2］的活性有明显的抑制作用，临床试验证明多西环素对改善干眼症有显著的效果［3-4］。

江苏省博士后科研资助计划（1301012A）；江苏政府留学奖学金（2013）；国家自然科学基金资助项目（81170492）

喻佰启，女，硕士，主管检验师，研究方向：药物制剂，E-mail：1072802506＠qq.com；王永禄，通信作者，男，博士，副教授，研究方向：纳米医学，E-mail：wl_761107＠163.com。