应用Box-Behnken设计优选虎耳草软膏剂成型工艺

杨　俊，徐应淑，徐小婷

(遵义医学院药学院 药剂学教研室，贵州 遵义　563099)



技术与方法

应用Box-Behnken设计优选虎耳草软膏剂成型工艺

杨俊，徐应淑，徐小婷

(遵义医学院药学院 药剂学教研室，贵州 遵义563099)

[摘要]目的 优选虎耳草软膏剂基质最佳配方及工艺。方法 以软膏基质外观均匀度、稳定性、延展性、pH及有无酸败变色等多个指标为响应值，选用单因素试验结合Box-Behnken设计进行配方优选研究，对油相用量、载药量，以及乳化剂用量进行优化，确定基质成分的最佳配比。结果 软膏基质的最佳配比为：单硬脂酸甘油酯4.0%，液状石蜡6.0%，硬脂酸12.0%，白凡士林1.0%，羊毛脂5.0%，三乙醇胺0.4%，甘油7.5%，羟苯乙酯0.1%，蒸馏水59.0%；对最佳工艺进行验证，结果实测平均值与模型预测值接近，说明该模型可靠。结论 运用Box-Behnken设计-效应面法优选的虎耳草软膏剂成型工艺稳定可行。

[关键词]虎耳草软膏剂；油相；载药量；乳化剂；Box-Behnken设计

湿疹(Eczema)是最常见的非传染性皮肤疾病[1]，我国湿疹发病率很高，占皮肤科门诊病人的20%~30%[2]。目前对于湿疹多采用对症治疗，以内服抗组胺药物治疗为多。外用药剂型依据临床皮损表现而定，多为激素类软膏，虽然其止痒抗炎等效果显著，但长期使用会导致药效减弱，局部抵抗力降低，令病情加重，甚至导致药物依赖性皮炎。实践证明，中医药在治疗湿疹上有一定优势，采用传统中医治疗湿疹疗效确切，且治愈后不易复发，一直以来备受关注。虎耳草[3]作为贵州省道地药材，资源丰富，民间常用于治疗风疹、湿疹、中耳炎等疾病[4]。研究证明虎耳草乙醇提取物具有抗炎抑菌[5]、清热解毒、抗氧化及抗肿瘤[6-8]等功效。目前对虎耳草相关制剂的研究国内陆续见有报道，但未见单用虎耳草外用制剂的研究。软膏剂作为一种经典外用制剂，具有吸收快、使用方便、生物利用度高等特点，因此本实验尝试将虎耳草制成软膏剂，并运用Box-Behnken设计法对虎耳草软膏剂基质配方进行优化研究。

1材料与方法

1.1仪器与试剂ME204E电子天平(上海梅特勒-托利多仪器有限公司)，S21-3恒温磁力搅拌器(上海司乐仪器有限公司)，WK-500A小型高速粉碎机(青州市富尔康制药机械有限公司)，D2F-250真空干燥箱、HH-S6水浴锅和HWCL-3磁力搅拌反应浴均购自郑州长城科工贸有限公司，BCD-579WE冰箱(青岛海尔股份有限公司)。

虎耳草乙醇提取物，自制，批号20151022；对羟基苯甲酸乙酯、硬脂酸、三乙醇胺(99%)、丙三醇、司班-80和乳化剂OP-10均为分析纯，购自成都市科龙化工试剂厂；羊毛脂(上海凌峰化学试剂有限公司)，液体石蜡为分析纯(重庆江川化工有限公司)，白凡士林(南昌华鑫医药化工有限公司)，氮酮为化学纯(国药集团化学试剂有限公司)，单硬脂酸甘油酯(购自阿拉丁试剂公司)，水为蒸馏水。

1.2试验方法

1.2.1基质制备通过预试验，确定软膏剂制备工艺：虎耳草浸膏粉末(过100目筛)用水溶解备用；将白凡士林、硬脂酸、液体石蜡、羊毛脂、单硬脂酸甘油酯混合后加热至75 ℃(油相)；甘油、三乙醇胺、羟苯乙酯、提取物溶液、水混合后再加热至相同温度(水相)；在不断搅拌下将油相缓慢加入水相中，待反应完全，移去水浴，继续搅拌至冷凝，加水至10.0 g，调匀即可。

1.2.2考察指标与评分标准按2015版《中国药典》第4部规定，以软膏基质外观均匀度、稳定性、延展性、pH及有无酸败变色等为考察指标，各指标评分之和为综合评分，总分为10分。

涂抹分散性肤感试验：从软膏色泽均匀性、细腻程度和涂布性方面进行考察，每项各占1分，满分为3分；离心试验：将一定量的软膏放入离心管中，离心30 min(3 000 r/min)，观察有无分层硬化现象，满分2分；耐热试验：将一定量的软膏置于55 ℃恒温箱中放置6 h后，观察软膏的稠度、色泽均匀性变化、以及有无霉变及油水分离的现象，满分2分；耐寒试验：将一定量的软膏置于-15 ℃冰箱中24 h，观察软膏的稠度、色泽均匀性变化以及油水分离的现象，满分2分；pH：分别取各组软膏1.0 g，加纯水10 mL，搅拌均匀，过滤，用pH计测定各组pH，pH 6～8为满分1分，其余为0分[9]。

1.2.3单因素试验考察基质组成及比例油相用量的筛选：本实验选取白凡士林用量为1.0%、3.0%、5.0%、7.0%和10.0%不同比例进行筛选，其他条件固定，结果表明白凡士林用量增大，膏体延展性变差、稠度过大。因此选定1.0%~5.0%进一步筛选。

载药量的筛选：本实验考察了2.0%、5.0%、8.0%、10.0%和15.0%不同比例的载药量，固定其他条件，载药量增大、膏体变硬、难以涂布。选定载药量2.0%~8.0%作为进一步条件筛选。

乳化剂用量的筛选：本实验选取单硬脂酸甘油酯用量为4.0%、7.0%、10.0%、13.0%和16.0%不同比例进行筛选，其他条件固定，结果表明其用量越大，膏体越油腻。因此选定4.0%~10.0%进行下一步筛选。

1.2.4Box-behnken设计筛选最优条件在单因素基础上，选择对软膏剂成型工艺影响显著的3个因素，即油相用量、载药量和乳化剂用量为自变量，以综合评分(R)为因变量(响应值)，进行Box-behnken设计，建立数学模型优化成型工艺，自变量的低、中、高水平分别以-1、0、1进行编码(见表1)。根据Box-Behnken设计因素水平表安排，以随机次序进行试验(见表2)。

表1Box-behnken设计因素水平及编码

编码水平A油相用量(%)B载药量(%)C乳化剂用量(%)-11.02.04.003.05.07.015.08.010.0

表2Box-behnken试验设计及响应值

试验编号ABCR101-16.021106.43-1017.040007.95-1107.560008.370115.280008.29-1-107.5100008.5110-1-18.5120007.013-10-19.2141-106.51510-17.0161015.0170-116.0

2结果

2.1Box-behnken设计结果分析通过回归方差分析表可知，各因素对软膏剂成型的影响顺序为：C>A>B，即乳化剂用量对成型影响较大，且A、C两因素具有显著性差异。采用Design-expert 8.0软件进行数据分析，得多元二次回归方程为：Y=7.98-0.79A-0.42B-0.94C-0.025AB+0.05AC+0.42BC-0.19A2-0.82B2-0.74C2。该模型P(0.027 4)<0.05说明所选择的二次多项模型具有显著性；失拟性检验P=0.277 6>0.05不显著，表明该回归模型的拟合情况良好，回归方程的代表性较好，能准确预测实际情况(见表3)。根据模型方程绘制响应面图(见图1)，响应面图形是响应值Y对应的因素(A、B、C)构成的三维空间在二维平面上的等高图，可以直观反映各因素的交互作用以及对响应值的影响[10]，随着响应值的增加，形成一个顶点或小山的形状，A、B、C为明显的交互影响。通过对拟合方程求偏导，筛选出最佳成型工艺条件为：油相用量1.0%，载药量3.6%，乳化剂用量4.6%，考虑到实际情况，将油相用量调整为1.0%，载药量为4.0%，乳化剂用量为5.0%。

表3回归模型方差分析

项目SSfMSFP模型19.8892.214.660.0274A-油相用量4.9614.9610.460.0144B-载药量1.4411.443.050.1244C-乳化剂用量7.0317.0314.820.0063AB2.5E-00312.5E-0035.3E-0030.9442AC0.0110.010.020.8887BC0.7210.721.520.2570A20.1510.150.320.5890B22.8012.805.900.0455C22.3112.314.860.0633残差3.3210.47失拟项1.9330.641.860.2776净误差1.3940.35总离差23.2016

图1　油相用量、载药量、乳化剂用量对虎耳草软膏剂成型工艺的等高线和响应面

2.2验证性试验按单因素及Box-behnken设计优选出的最佳成型工艺条件，制备3批样品，综合评分平均值为9.1，与理论预测值相近，所得软膏剂成型性好，pH约为6.8，HLB值为12，膏体均匀细腻、具有良好的延展性、易涂布、色泽均匀，证明优选的最佳成型工艺条件稳定可行。

3讨论

软膏剂具有润滑皮肤、保护创面和局部治疗作用，广泛应用于皮肤科和外科疾病的治疗。常用的软膏剂基质可分4类：油脂性基质、水溶性基质、O/W型和 W/O型乳膏基质。前期对4种不同类型基质软膏进行比较，发现O/W型基质软膏外观良好、均匀细腻、涂布性及润湿性良好，因此选用O/W型基质制备虎耳草软膏。

虎耳草软膏基质中白凡士林作为油相，能使基质稠度增加、膏体细腻，克服了O/W型乳膏类基质使用干燥的缺点；乳化剂是软膏基质的关键组分，常用的乳化剂有聚山梨酯-80、乳化剂OP-10、单硬脂酸甘油酯等，因其种类繁多，选择不当将会影响基质的稳定性。前期通过筛选可知，当选取聚山梨酯-80、乳化剂OP-10时，油水两相分层、膏体不均匀且不易吸收，而选取单硬脂酸甘油酯时，膏体细腻、黏性适宜，且增加了油相吸水能力和软膏的稳定性，因此选定单硬脂酸甘油酯作为本处方的乳化剂；实验过程中发现，虎耳草提取物的粒径也会对软膏造成很大的影响，将粉碎的虎耳草提取物过80、100目筛进行比较，结果表明粒径越小制得的膏体越细腻；软膏基质的制备工艺好坏除与各基质用量有关外，与乳化时搅拌温度、时间均有关系。根据相关文献[11]，本实验前期以外观、离心实验为指标考察乳化温度(75 、85、95℃)和乳化时间(5、10、20 min)对基质的影响，其结果表明乳化温度为75 ℃，时间为10 min制备的软膏外观性状良好。

响应面设计常用于分析在非线性影响条件下因素与指标间的关系[12]，与基于线性模型设计的正交试验及均匀设计相比，此方法所得结果更为直观且便于分析，同时也提高了试验结果的精确度[13-15]。本实验采用 Box-Behnken 设计，并建立了虎耳草软膏剂基质综合评价指标与基质成分用量的回归方程，综合考虑基质外观均匀度、油水分离情况、性质稳定性等多种因素，确定了基质最佳处方组成，克服了单一指标评价的不足，故Box-Behnken设计可用于优化虎耳草软膏剂处方工艺。

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[收稿2015-11-30;修回2015-12-12]

(编辑：王福军)

Optimization of preparation process of Saxifraga ointment by using the Box-Behnken design-response surface method

YangJun，XuYingshu，XuXiaoting

(Department of Pharmacy, School of Pharmacy, Zunyi Medical University, Zunyi Guizhou 563099, China)

[Abstract]Objective To optimize matrix components and technology of Saxifraga ointment by response surface method. Methods The amount of three matrix agents (oil phase, dosage, emulsifier dosage) were optimized based on several appraisal indexes including the appearance of uniformity, stability, ductility, discoloration rancidity and so on. The optimize ratio by the Box -Behnken design-response surface method was determined. Results The optimum proportion of ointment: 4.0% glycerol monostearate, liquid paraffin 6.0%, 12.0% of stearic acid, 1.0% white vaseline, lanolin 5.0%, triethanolamine 0.4%, 7.5% of glycerol, ethylparaben 0.1%, distilled water 59.0% and the optimal process was verified. The results show that the experimental values are very close to the model predicted values, and the model is reliable. Conclusion It is feasible to optimize the preparation process of Saxifraga ointment by using the Box-Behnken design response surface method.

[Key words]Saxifrage ointment; oil phase; dosage; emulsifier; Box-Behnken design

[中图法分类号]R283.6

[文献标志码]A

[文章编号]1000-2715(2016)01-0081-04

[通信作者]徐应淑，女，教授，硕士生导师，研究方向：新药研究与开发，E-mail:Xuyingshu1976@126.com。

[基金项目]贵州省卫生计生委科学技术基金项目(NO：gzwjkj2014-1-068)。