星点设计—效应面法优化苍艾油包合物—鼻用温敏原位凝胶制备工艺

黄秋艳 熊磊 汪红梅 陈柏君 马云淑 孔淑君 王辉

摘要：目的 采用星点设计-效应面法优化苍艾油包合物-鼻用温敏原位凝胶的制备工艺。方法 以泊洛沙姆407、泊洛沙姆188用量为考察因素，胶凝温度为评价指标，采用二次多项式模型描述评价指标与2个因素之间的数学关系，以此确定优化处方，并加以验证。结果 根据二次多项式模型，发现2个考察因素与评价指标之间存在可信的定量关系，其中泊洛沙姆407、泊洛沙姆188的最佳用量分别为19.37%、2.73%。结论 采用星点设计-效应面法得到了基于二次多项式的苍艾油包合物-鼻用温敏原位凝胶处方最优模型，处方工艺稳定可行，实现了该原位凝胶的处方优化。

关键词：苍艾挥发油；包合物；鼻用温敏原位凝胶；星点设计-效应面法

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2016.11.021

中图分类号：R283.5 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2016）11-0086-04

Abstract： Objective To optimize the preparation technology of Cangai volatile oil dextrin inclusion compound/ in situ nasal thermosensitive gel by the central composite design-response surface method. Methods In the design， the investigation factors were the amounts of poloxamer 407 and poloxamer 188， and the evaluation index was the gel temperature. Quadratic models were used to evaluate the mathematic relation between the evaluation index and two investigation indexes to identify the optimum prescription， and then the optimum prescription was verified. Results According to the quadratic models， it was found that there was reliable quantitative relation between the evaluation index and two investigation indexes， among which the optimum dosage was 19.37% for poloxamer 407 and 2.73% for poloxamer 188. Conclusion The optimum model of Cangai volatile oil dextrin inclusion compound/ nasal thermosensitive gel can be obtained from central composite design-response surface method based on quadratic models. This method is reliable and feasible， which can realize the prescription optimization of the in situ gel.

Key words： Cangai volatile oil； dextrin inclusion compound； in situ nasal thermosensitive gel； central composite design-response surface method

苍艾挥发油系以熊磊教授预防上呼吸道感染的临床效验方为基础，选用含挥发油成分较多、气味清香、抗菌谱广、抗菌能力强并有一定增强免疫作用的中药组方[1]。临床采用鼻腔吸入给药方式，主要用于肺气虚证的治疗。根据挥发油的性质及给药方式的特点，本试验先将其制备成羟丙基-β-环糊精包合物，以降低其挥发性，减小刺激性、提高溶解度及稳定性。此外，综合归纳影响鼻腔吸收的因素，为保证其在鼻腔吸收完全，将包合物进一步制备成鼻温敏凝胶（在鼻腔内成为半固体状态），即能以溶液状态给药后，在鼻腔发生相转变而形成凝胶[2]，增强了与鼻黏膜的亲和力，减少药物流失，延长药物的滞留时间，增加药物吸收，提高了生物利用度。不仅可以避开肝脏的首过效应直接进入血液循环，而且可绕过血脑屏障，直接靶向到脑组织。本试验采用星点设计-效应面优化法[3]，以苍艾油中主要成分丁香酚为模型药物，确定鼻用温敏原位凝胶的最优处方。

1 仪器与试药

安捷伦1100高效液相色谱仪系统，二极管阵列检测器（DAD）；HJ-4B型数显恒温多头磁力加热搅拌器（常州国华电器有限公司）；Sartorius BT25S分析天平（赛多利斯仪器有限公司）；DZFZ-6020真空干燥箱（上海博迅实业有限公司）；SK3300超声波清洗器（上海科导超声仪器有限公司）；RCZ-1A溶出试验仪（上海黄海药检仪器有限公司）；Elma超声仪（型号P180H）；STARTER3100型实验室pH计（上海奥豪斯仪器有限公司）。

泊洛沙姆407（P407，Pluronic F-127，德国BASF公司，批号50011254），泊洛沙姆188（P188，Pluronic F-68，德国BASF公司，批号50011388），丁香酚（中国食品药品检定研究院，批号110725-201213），羟丙基-β-环糊精（TCI化成工业发展有限公司，批号CAS 128446-35-5），娃哈哈纯净水，色谱级甲醇，其他试剂与试药均为分析纯。

2 方法与结果

2.1 温敏型空白原位凝胶的制备

精密量取所需纯化水，置冰水浴中，放在磁力搅拌器上，边搅拌边缓缓加入准确称量的P407和P188，分散均匀后，放入4 ℃冰箱中，直至充分溶胀，得澄清透明的空白原位凝胶。

2.2 苍艾油包合物-温敏原位凝胶的制备

精密称取一定量苍艾油包合物粉末，以适量纯水溶解，缓缓滴加到正在搅拌的空白原位凝胶中，即得。

2.3 搅拌子法测定胶凝温度

取储存于冰箱中不同浓度的泊洛沙姆凝胶液于西林瓶中，插入温度计，置于可加热的磁力搅拌器上，以1 ℃/min缓慢升温，磁力搅拌子完全停止转动的温度即胶凝温度（Tgel），平行测定3次，取平均值。

2.4 泊洛沙姆407和泊洛沙姆188含量范围的确定

按“2.1”项下方法，分别制备15%、20%、25%、30% P407溶液及25%、30%、35%、40% P188溶液，按“2.3”项下方法测定，结果见图1。

经初步考察，确定P407和P188的含量范围分别为15%～25%和0%～15%。

2.5 处方优化与评价

分别制备不同浓度的P407和P188空白凝胶，观察浓度与Tgel的关系，根据初步考察结果，采用P407百分含量（X1）和P188百分含量（X2）作为考察因素，确定其范围。根据星点设计的原理，每因素设置5个水平，用代码值±α、±1、0来表示，对于二因素的星点设计α=1.414。因素水平见表1。利用Design-Expert8.0.6软件对各影响因素及评价指标进行二次多项式的数学模型拟合。试验安排及结果见表2，回归模型校验结果见表3。

以P407和P188百分含量为自变量，Tgel为评价指标，进行二次多项式回归，以拟合优度（R2）及置信度（P）作为模型判定标准。回归方程为：Tgel=133.417 45-7.695 01X1+1.350 23X2-0.110 67X1X2+0.135 68X12+0.118 08X22（R2=0.990 5，P<0.000 1）。由模型方差分析可以看出，总模型方程高度显著，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。其校正决定系数（Radj）为0.983 7，表明此模型能解释98.37%效应值变化，因此该模型拟合程度良好，误差较小，仅有约2%不能由此模型进行解释，因此该模型是适合的，可以用此模型对Tgel进行分析与预测。由此可得P407与P188交互作用的响应面图（见图2）。最终由软件分析得到最优处方：P407为19.37%，P188为2.73%。

3 制剂学评价

3.1 体外释放度试验

3.1.1 色谱条件 Agilent C18色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 ?m）；流动相：甲醇-水（65∶35）；检测波长：280 nm；柱温：30 ℃；流速：1 mL/min；进样量：10 ?L。

3.1.2 线性关系考察 精密称取丁香酚对照品适量于棕色容量瓶中，加甲醇混匀，制成一定浓度的母液备用。分别吸取丁香酚储备液适量，加甲醇稀释成0.04、0.08、0.12、0.16、0.24、0.4、0.8、1.2 mg/mL系列浓度。按“3.1.1”项下色谱条件，各进样10 μL分析。以峰面积积分值为纵坐标、对照品进样量（μg）为横坐标绘制标准曲线，得回归方程Y=0.926 2X-13.989（r2=0.999 9），结果表明，丁香酚进样量在0.08～2.4 μg范围内，与峰面积积分值呈良好的线性关系。

3.1.3 专属性考察 取丁香酚对照品溶液、凝胶释放溶液、空白凝胶溶液适量，按上述色谱条件进行测定，记录色谱图。结果表明，在该色谱条件下，峰形及分离度均良好，见图3。

3.1.4 实验方法 按最优处方制备3批苍艾油包合物-鼻用温敏原位凝胶，对其进行体外释放度试验考察。即按照释放度测定法（2010年版《中华人民共和国药典》二部附录ⅩD第三法），精密称取苍艾油包合物-鼻用温敏原位凝胶5 g（含苍艾油1.205 ?g），放入处理好的透析袋中，将袋两端扎紧。以200 mL人工鼻液[3]（精密称取磷酸二氢钾13.6 g，加去离子水1 L溶解，用0.1 mol/L溶液调节pH值至6.8）为释放介质，转速150 r/min，温度（37±1）℃，依法操作，于0.5、1、2、4、6、8、10、12、24、30 h分别移取5 mL释放液经0.45 ?m滤膜过滤备用，并及时补充同温度的释放介质5 mL，采用HPLC测定溶出液中的药物浓度，计算累积释放百分率（Q）。以体外累积释放率（%）为纵坐标，取样时间（h）为横纵标，绘制释放曲线。按“3.1.1”项下色谱条件进行试验，所得3批苍艾油包合物-鼻用温敏原位凝胶累积释放度见表4、图4、图5。将所得到的释放曲线进行零级释放、一级释放及Higuchi方程模型拟合，结果见表5。可见，其方程与一级释放模型拟合相关性最好。

3.2 均一性考察

分别取25 ℃及34 ℃下放置2周的苍艾油包合物-鼻用温敏原位凝胶适量，2500 r/min离心15 min，观察是否出现分层现象。结果表明二者离心后未见分层，且外观透明、均一。

3.3 pH值测定

取34 ℃下苍艾油包合物-鼻用温敏原位凝胶适量于烧杯中，用实验室pH计进行测定，多次测量得到该凝胶剂的平均pH值为6.91。鼻用制剂的pH值应在5.5～7.5之间[4]，故本制剂符合要求。

3.4 胶凝温度测定

取“3.1.2”项下3批苍艾油包合物-鼻用温敏原位凝胶，按“2.3”项下方法进行胶凝温度测定，结果见表6。

4 讨论

本研究利用星点设计-效应面法得到了苍艾油包合物-鼻用温敏原位凝胶的最优处方，且验证试验表明，按照最优处方制备的原位凝胶在34 ℃即从溶液态转变为半固体状态。从体外释放曲线可以看出，制备的凝胶在24 h左右释放了约90%的药量，通过3种模型拟合后，发现其释药过程符合一级释药模型，具有一定程度的缓释作用。此外，其他制剂学评价（包括对均一性、pH值的考察）表明，该制剂符合鼻用凝胶剂的要求。实验操作中，为减少误差的产生，在制备凝胶时，应尽量控制于同一台磁力搅拌器上，采用同一型号、尺寸一致的转子，相同的转速以及同一规格的具塞三角瓶进行实验。此外，与制备空白凝胶时不同，制备含药凝胶时，在相同处方条件下，随着药物加入量的增加，胶凝温度会随之升高。可能是用于制备凝胶的包合物粉末存放时间过久，以致出现药物（挥发油）“泛出”，后加入到空白凝胶中，由于温度的改变，使溶解度发生变化，从而整个体系的Tgel升高。在综合考虑胶凝温度及黏度后，确定了最优处方：P407为19.37%，P188为2.73%。

参考文献：

[1] 莫悉.苍艾挥发油对肺气虚证大鼠免疫调节作用的研究[D].昆明：云南中医学院，2013.

[2] 顼佳音，杨洪军，熊欣，等.常见温度敏感型原位凝胶载体的研究进展[J].中国实验方剂学杂志，2011，17（2）：252-257.

[3] 许润春，林彦君，吴品江，等.中心复合设计-效应面法优化黄芩苷磷脂复合物鼻用原位凝胶的制备工艺[J].中草药，2012，43（6）：1092-1096.

[4] 张翠霞，张文涛，王东凯，等.新型的药物传递系统——原位凝胶的研究进展[J].中国医院药学杂志，2006，26（4）：459-461.