维药老鼠瓜凝胶剂制备工艺的优化

买日古丽·侠木细， 美丽万·阿不都热依木， 何承辉， 司马衣江·依力亚司

(1新疆医科大学药学院， 乌鲁木齐　830011； 2新疆维吾尔自治区药物研究所， 乌鲁木齐　830004)



维药老鼠瓜凝胶剂制备工艺的优化

买日古丽·侠木细1， 美丽万·阿不都热依木1， 何承辉2， 司马衣江·依力亚司1

(1新疆医科大学药学院， 乌鲁木齐830011；2新疆维吾尔自治区药物研究所， 乌鲁木齐830004)

摘要：目的优化维药老鼠瓜凝胶刘的制备工艺。方法在单因素试验基础上，以卡波姆(X1，%)、甘油(X2，%)及无水乙醇(X3，%)的加入量为自变量，以粘度、触变性和屈服值的综合评分为因变量，采用星点设计法优选老鼠瓜凝胶剂的制备工艺，对试验结果数据进行二项式方程的拟合，根据最佳数学模型描绘效应面，确定最佳处方制备工艺并进行预测分析和处方验证。结果根据响应面图及等高线图可以确定其大致范围，并结合实际实验最终确定优选的最佳处方制备工艺为：卡波姆用量为1.5%，甘油用量为10.0%，无水乙醇用量为17.5%,且按最优处方进行的验证试验中OD的实测值为65.49，预测值为62.91，偏差率为4.10%，该模型真实值与预测值非常接近无太大差异，具有良好的预测性。结论根据星点设计实现了维药老鼠瓜凝胶处方制备工艺的优化，建立的拟合模型具有良好的预测性。

关键词：维药老鼠瓜凝胶； 星点设计-效应面法； 粘度； 触变性； 屈服值

维药老鼠瓜(Capparis spinosa L.)为白花菜科山柑仔属植物，又名槌果藤、野西瓜、刺山柑、菠里克果、开派(维吾尔名)[1]。我国主要分布于新疆天山南北,甘肃、西藏等省区也有生长,有显著的地域资源优势, 便于原料的采集。国内文献记载新疆野生老鼠瓜具有祛风、散寒、除湿等药理作用,民间很早就有使用老鼠瓜鲜果外用治疗类风湿性关节炎、肩周炎和疮毒等疾病[2]。在其他国家老鼠瓜多用于治疗肝硬化，其具有抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、抗高血压、抗凝血、抑菌、抗炎、镇痛、化痰、驱虫、利尿、通便、改善记忆等作用[3-7]。进年来研究发现老鼠瓜还具有降血脂、降血糖作用[8]。维医认为老鼠瓜具舒张血管、止血、消炎作用,多用于治疗风湿、类风湿性关节炎等疾病。目前临床使用方法多以直接捣碎其果实服于患处, 但是直接外用会有一定的皮肤刺激作用。中药凝胶剂是一种新型的适用于皮肤、 黏膜及腔道等多途径给药中药外用制剂，具有生物黏附性良好、涂展性好、无油腻感、易于清洗、不污染衣物、透皮吸收好等特点[9]。本研究旨在初步研制老鼠瓜凝胶剂，并通过星点设计法对其制备工艺进行优化，筛选出最佳处方，为以后新制剂的开发和利用提供科学依据。

1仪器和试药

1.1仪器SNB-M型粘度计(上海平轩科学仪器有限公司)，JM-B2003型分析天平(余姚市纪铭称重校验设备有限公司)，PHS-3C pH测试仪(上海佑科仪器有限公司)。

1.2试药老鼠瓜采自新疆吐鲁番，经新疆药物研究所何江副研究员鉴定为白花菜科山柑仔属植物老鼠瓜(Capparis spinosa L.)的果实。卡波姆(武汉银河化工有限股份公司)，1,2-丙二醇(天津市致远化学试剂有限公司)，无水乙醇(天津市风船化学试剂科技有限公司)，三乙醇胺(天津市风船化学试剂科技有限公司)，氮酮(天津市福晨化学试剂厂)，吐温-80(天津市北方天医化学试剂厂)，尼泊金乙酯(广东台山新宇制药厂)。

2方法与结果

2.1凝胶剂的制备称取适量的卡波姆940，加甘油调成糊状，再加入老鼠瓜果实浓缩液，搅匀，加蒸馏水适量溶胀，放置过夜，备用。将无水乙醇、促透剂、增溶剂、防腐剂加入凝胶中，充分搅拌后滴加三乙醇胺，调节pH至6～7，制成维药老鼠瓜凝胶剂备用，再根据流变学方法测定其评价指标。

2.2评价指标与测定方法[10]

2.2.1粘度的测定用SNB-1型旋转粘度计测定凝胶剂的粘度。首先，逐渐增大粘度计的转速，并记录相应转速下的粘度；再依次减小粘度计的转速，记录相应转速下的粘度。2.2.2触变性的测定切变应力的计算依照假塑性流体公式D=Sn/ηn(D为切变速度，ηn为表观粘度随切变速度的改变而改变，Sn为切变应力)；假塑性流体的流动曲线以Sn为横轴、D为纵轴绘制；触变性是流动曲线中上升曲线和下降曲线之间所夹的面积。采用绘图软件Origin 7.5计算曲线之间所夹的面积。

2.2.3屈服值的计算将各流变曲线的下降曲线延伸并与横轴切变应力相交，屈服值(S0)为该相应点的切变应力值。

2.2.4综合评分计算方法以粘度(室温23℃、体表32℃)、屈服值、触变性以及外观评分为指标，综合评分优选处方制备工艺，根据文献、各指标对基质重要性、对凝胶成型性影响的大小以及结合实验经验，将权重系数分别赋为2∶1∶1∶2∶1∶3。综合评分(Y)的公式如下：Y=粘度a/MAX粘度×20 +屈服值a/MAX屈服×10 +触变性/MAX触变性×20+粘度b/MAX粘度×20+屈服值b/MAX屈服×10+外观评分/MAX外观评分×30(MAX为最大值粘度a为室温粘度，粘度b为体表粘度，屈服值a为室温屈服值，屈服值b为体表屈服值)。

2.3单因素试验按上述凝胶剂制备方法，改变一种基质成分用量，其他基质用量固定不变，制备凝胶剂。并以凝胶剂的外观及流变学特性为指标，综合评价凝胶剂的质量优劣情况[11-12]。结果表明对凝胶剂处方制备工艺具有一定的影响的因素为卡波姆、甘油、无水乙醇用量，因此选择这3个因素为考擦因素，其用量范围分别为0.5%～2.5%、5%～15%、5%～30 %。

2.4处方优化

2.4.1因素水平表在单因素试验的基础上，根据各因素对制备工艺的影响，最终选取卡波姆(X1)、甘油(X2)和无水乙醇(X3)3个因素为考查对象，进行星点设计实验[13]，并采用Design-Expert实验设计软件(8.0.5版)辅助设计，每个因素设5个水平，其水平代码分别为0、±1、±α，因素及水平见表1。

表1　星点设计实验因素水平表

2.4.2星点设计实验结果采用Design-Expert设计软件安排实验，按上述方法制备维药老鼠瓜凝胶，以粘度(室温23℃、体表32℃)、屈服值、触变性及外观评分为指标，综合评分优选处方制备工艺，权重系数分别为2∶1∶2∶2∶1:3。综合评分公式如“2.2.4”，实验安排及结果见表2。

表2　星点设计实验安排表及结果

2.4.3模型拟合利用Design-Expert 8.0.5 软件对实验数据进行拟合分析，将置信度(P)和复相关系数(r)作为模型判定的标准来建立数学模型，并对其进行显著性检验，得二次多元回归模型：Y=10.66-9.09X1-0.22 X2+1.85 X3-0.31X1X2+0.28 X1X3-0.18X2X3+9.73 X12+0.20 X22-4.05 X32。由拟合方程可知置信度(P<0.05)、复相关系数(r2=0.696 9)，表明该线性回归拟合度效果良好，模型具有显著性，预测性较好，可用于处方工艺分析和预测。

2.4.4效应面优化与分析采用Design-Expert 8.0.5软件对结果进行系统分析，依据所建立的数学模型绘制三维效应面图及等高线[14]，发现各考察因素间都有一定的交互作用，响应面及等高线如图1、2、3所示。利用该图可以得到一个较佳的实验条件范围：X1:0.91%～2.09%;X2:7.03%～12.97%; X3:10.07%～24.93%;结合实际实验，最终确定其最优处方制备工艺为卡波姆用量为1.5%，甘油用量为`10.0%，无水乙醇用量为17.5%。

图1　卡波姆和甘油对综合评分的效应面曲线和等高线

图2　卡波姆和无水乙醇对综合评分的效应面曲线和等高线

2.4.5处方验证根据软件综合评价后，按选取最优条件进行3组实验，取其均值与数学模型预测值相比较，实测值与预测值之间的偏差表示实际值偏离预测值的程度，即偏差率=(D实测-D预测)/D预测×100%[15]，计算结果显示，OD的实测值为65.49,预测值为62.91，偏差率为4.10%，表明该模型可靠，具有良好的预测性，用此方法优化的工艺可行。

图3　甘油和无水乙醇对综合评分的效应面曲线和等高线

3讨论

以往在凝胶剂的制备过程中, 大都采用外观、成型性、铺展性等指标来评价凝胶剂的质量优劣情况，虽然此方法可行，但主观判断性太强，不够准确、客观，因此本实验运用流变学指标来评价凝胶剂质量，以粘度(室温23℃、体表32℃)、触变性、屈服值等指标来综合评价凝胶剂的质量优劣情，评判结果表明该方法较全面、较客观。

老鼠瓜凝胶剂制备工艺的优化采用近年来国内外学者常用的实验优化方法——星点设计(central composite design，CCD)[16]。相比正交设计和均匀设计，星点设计的优点是简单、预测性好、精度高，可用于非线性模型拟合，其结果可用的效应面法(response sur-face methodology，RSM)进行优化[17]。其应用已比较成熟 ，且特点鲜明。星点设计实验适用于非线性模型拟合，这一点优于均匀设计和正交设计基于线性模型的设计理念，并且模型优化的目的是筛选出最佳工艺条件求得极值点，模型最佳工艺条件下效应的实测值与预测值偏差率小，总体来说星点设计效果较均匀设计和正交设计好。为避免所选择的中心点偏离较优区过远而造成对最佳值点预测的偏差，星点设计各因素水平范围及中心点的确立应建立在单因素考察的基础上，并且所选取的变量应为连续变量，以保证所建立的方程具有良好的预测性。本实验采用星点设计-效应面法优化了维药老鼠瓜凝胶的处方，最终确定其最优处方制备工艺为卡波姆用量为1.5%，甘油用量为10.0%，无水乙醇用量为17.5%。按优化处方进行预测性考察，结果实测值与预测值偏离程度小，趋势基本一致，所建立的数学模型预测性良好，可为维药老鼠瓜凝胶的开发提供参考。

参考文献：

[1]艾尼娃尔·艾克木，美丽万·阿不都热依木，王岩，等.维吾尔药黑种草子中黄酮含量的测定[J].时珍国医国药，2008,19(5)：167-168.

[2]任解莉.老鼠瓜单味外用治疗肩周炎121例[J].新疆中医药，2002,20(4)：13.

[3]Ali-Shtayeh MS，Abu Ghdeib SI. Antifungal activity ofplantextracts against ermatophytes.[J]． Mycoses，1999，42 (11-12) ：665-672.

[4]Panico AM，Cardile V. Protective effect of Capparis spinosa onchondrocytes[J]. Life Sci，2005，32(6) ：7-9.

[5]Chhaya G,Mishra SH. Antihepatotoxic activity of pmethoxybenzoic acid from Capparis spinos[J]． Ethnopharmacology，1999，66 (2) ：187-192.

[6]Angelod C. Evaluation of extracts and isolated fractionfrom Capparis spinosa L.buds as an antioxidant source[J]． J Agric Food Chem，2002，50 (5) ：1168-1171.

[7]Jiu HW，Fang RC，Kenichiro H，et al. Antitumor agents. Part 218 ：Cappamensin A，a new in vitro anticancer principle，form Capparis sikkimensis[J]． Bioorganic Med Chem Lett，2003，13(13) ：2223-2225.

[8]Jouad H， Haloui M， Rhiouani H， et al. Ethnopharmacological survey of medicinal plants used or the treatment ofdiabetes，cardiac and renal diseases in the north centre regionof Morocco (Fez-Boulemane)[J]．J Ethnopharmacol，2001，77 (2-3) ：175-182.

[9]毕殿洲.药剂学[M].北京:中国医药科技出版社,2000:182.

[10]郑俊民.经皮给药新剂型[M].北京:人民卫生出版社,1997:42.

[11]Scott BC.Food stuffs the plasticity,fluidity and consistency[M]. Amsterdam: New Holland Publish Company, 1953:148-176.

[12]Prentice JH.Mearment in the Rheology of food stuffs[M]. London :Elsevier Applied Science Publishers, 1984:32-37.

[13]韩飞,尹然,魏敏,等.星点设计效应面优化氟比洛芬纳米结构脂质载体凝胶剂的处方[J].沈阳药科大学学报,2012,29(3):176-180.

[14]张世忠,徐赫鸣,袁琨,等.星点设计-效应面优化醋氯芬酸双层渗透泵控释片处方[J].中国药剂学杂志,2010,8(6):138-144.

[15]吴伟,稠俐,陈健,等.星点设计-效应面法优化苯甲酸利扎曲普坦片的处方[J].复旦学报:医学版,2000,35,(8):381-383.

[16]Mcleod AD, Lam FC,Gupta PK ,et al.Optimized synthesis of polyglutaraldehyde nanoparticles using central composite design[J].J Pharm Sci,1988，77(8):704 -710.

[17]Abu-Izza KA,Garcia CL,Lu DR. Preparation and evaluation of sustained release AZT-1oaded microspheres :optimization of the release characteristics using response surface methodology[J].J Pharm Sci,1996 ,85(2) :144-149.

(本文编辑施洋)

Preparation process optimization of Uygur medicine Capparis spinosa Gels

Mairiguli Xiamxi1， Meiliwan Abdrym1， HE Chenghui2， Simayijiang Yiliyasi1

(1DepartmentofPharmacy,XinjingMedicalUniversity,Urumqi830011，China;2XinjiangInstituteofMaterialMedical,Urumqi830004，China)

Abstract:ObjectiveTo optimize the preparation process of Uygur medicine Capparis spinosa gels. MethodsOn the basis of single factor tests, with viscosity, thixotropy and yield value of overall rating as dependent variable, central composite design was adopted to optimize this gel preparation technology by the amount of carbomeer (X1,%), glycerin (X2,%) and anhydrous ethonal (X3,%) as independent variables, fitting of various mathematical equations were performed using a statistical software of Design-Expert . Preparation parameters were optimized through response surface plotted by optimum fitting equations, optimized procedure was validated through experimental preparation of Uygur medicine Capparis spinosa gels. ResultsAccording to the fitting model, find the quantitative relationships between three factors and three evaluation indexes; Optimal formulation was carbomeer 1.5%, glycerin 10.0%, anhydrous ethonal 17.5%, Press optimization prescription conducted in verification experiment, test of the selecte optimal formulation indicated that there existed approximation between the observed and estimated value. ConclusionAccording to the central composite design-response surface methodology, preparation process of Uygur medicine Capparis spinosa gels was optimized, the the established model can have good predictability.

Keywords:Uygur medicine Capparis spinosa gels; composite design-response surface methodology; viscosity; thixotropy; yield value

[收稿日期：2015-11-08]

doi:10.3969/j.issn.1009-5551.2016.05.014

中图分类号：R943

文献标识码：A

文章编号：1009-5551(2016)05-0582-04

作者简介：买日古丽·侠木细(1988-)，女(维吾尔族)，在读硕士，研究方向：天然药物与民族药物。通信作者：美丽万·阿不都热依木，女(维吾尔族)，教授，硕士生导师，研究方向：天然药物与民族药物， E-mail：meiliwan@126.com.cn。

基金项目：国家自然科学基金(30560190)