星点设计优化丙酸氟替卡松鼻用温敏凝胶处方并对其体外释放及滞留性进行考察

邓小丽，秦冬梅，陈文

（石河子大学药学院，新疆 石河子 832000）

星点设计优化丙酸氟替卡松鼻用温敏凝胶处方并对其体外释放及滞留性进行考察

邓小丽，秦冬梅，陈文*

（石河子大学药学院，新疆 石河子 832000）

为优化丙酸氟替卡松温敏型原位凝胶滴鼻剂处方,对其体外释放及滞留性进行考察。以丙酸氟替卡松为主药，泊洛沙姆407（P407）、泊洛沙姆188（P188）为基质，采用冷法制备丙酸氟替卡松鼻用温敏凝胶；以影响制剂胶凝温度的泊洛沙姆P407、P188用量为考察因素，胶凝温度为考察指标进行星点设计优选处方。用Franz扩散池法对体外释放进行考查。结果显示，凝胶基质中以P407为19%、P188为2%时为最优处方，此时胶凝温度为32℃。体外释放符合Higuchi方程。由此可知，丙酸氟替卡松温敏凝胶制备工艺切实可行，且适宜经鼻给药，释放性能良好，作为鼻腔给药剂型有很好的应用前景。

丙酸氟替卡松；鼻用温敏凝胶；星点设计-响应面法；胶凝温度

过敏性鼻炎（allergic rhinitis,AR）是机体接触外界过敏原后引起的以IgE介导为主的鼻粘膜非感染性疾病，是最常见的慢性疾病之一，全球发病率为10%-25%，被视为为“21世纪的流行病”[1]。

丙酸氟替卡松具有很强的抗炎和局部血管收缩作用，主要用于治疗过敏性鼻炎。目前常用的剂型有丙酸氟替卡松喷雾剂，丙酸氟替卡松乳膏等[1]。鼻腔喷雾定量给药装置，具有定量准确、重复性好、密闭性好的优点，但由于鼻纤毛摆动产生的清除功能，使药物在鼻腔内的滞留时间仅有1～30 min，导致生物利用度降低，，并对喉部有刺激性，患者依从性低。因此有效延长药物在鼻腔内的滞留时间成为鼻腔给药需要解决的重要问题。

鼻用温敏凝胶（nasal thermosensitive in situ gel）是指以溶液状态制备和给药，在用药部位因温度变化刺激而发生相转变，形成凝胶化半固体的制剂，独特的溶液—凝胶转变性质兼有制备简单、使用方便，可延长药物在鼻腔内的滞留时间等优点[2]。泊洛沙姆（poloxamer）是目前研究较为深入的一类温敏型高分子凝胶材料，具有良好的生物相容性[3]。

为改善常规鼻喷雾剂进入上呼吸道和滴鼻剂易流出的缺点延长滞留时间，本文以泊洛沙姆为载体制备丙酸氟替卡松鼻用凝胶，采用星点设计-效应面法对处方进行优化。并将温敏凝胶剂与市售丙酸氟替卡松喷雾剂进行对比，考察其体外释放，以期弥补现有市售剂在治疗中的不足，为临床应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 药品与试剂

市售丙酸氟替卡松喷雾剂（葛兰素史克集团公司,批号：589B丙酸氟替卡松标准品（华中海威北京基因科技有限公司，批号：80474-14-2）；泊洛沙姆P188（BASF公司，批号：WPWH638C）泊洛沙姆P407（BASF公司，批号：WPWJ554C）卡波姆940（原叶生物）,自制丙酸氟替卡松凝胶;0.9%氯化钠溶液(国药集团化学试剂有限公司);无水乙醇(分析纯，宜兴市晨天化工有限公司);甲醇(色谱纯，天津科密欧化学试剂有限公司);乙腈(色谱纯，天津科密欧化学试剂有限公司)。

1.1.2 仪器

HJ-4型数显多头磁力搅拌器（金坛市恒丰仪器厂）；DV-C数显粘度仪(广东市东南科创科技有限公司）;ZNCL恒温磁力搅拌锅（上海羌强仪器设备有限公司）;YB-P6智能透皮试验仪（天津药典标准仪器厂）；UPLC（岛津企业管理中国有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 处方设计

1.2.1.1 温敏凝胶的制备

采用冷法配液，称取处方量的P188溶于蒸馏水中，边搅拌边加入处方量的P407，使其分散均匀，在4℃冰箱里放置24 h，使凝胶充分溶胀分散均匀得到澄明的溶液，制备空白温敏型凝胶[4]。

1.2.1.2 胶凝温度测定

采用搅拌子法测定胶凝温度，在西林瓶中装入温敏凝胶10 g和搅拌子，插入精度为0.1℃的精密温度计，温度计的水银球完全浸没在凝胶溶液中，将其放入低温（＜10℃）水浴中，转速300 r/min,保持水温持续缓慢升高，升温速度约1℃/min。将磁力搅拌子完全停止转动的温度定为胶凝温度，每个样品平行测定3次，结果取平均值[5]。

1.2.1.3 P407和P188对胶凝温度的影响

本实验分别测定了泊洛沙姆P407从质量浓度18%到22%的载药凝胶的胶凝温度，测定结果见表1。

由表1可知，温敏型凝胶是根据储藏条件和用药部位的温度差异而使高分子溶液发生“溶液-凝胶”的相转变过程，所以本试验以凝胶的胶凝温度作为处方的筛选指标。

表1 泊洛沙姆质量浓度筛选 n=5Tab.1 Screening of poloxamer concentration

表2结果显示，随着P407的浓度增大，胶凝温度呈下降趋势。由结果可知，泊洛沙姆407浓度在18%，19%，20%时，胶凝温度更接近于鼻腔温度，但温度都较低，因此分别在泊洛沙姆407质量浓度为18%，19%，20%的凝胶基质中加入1%-3%的泊洛沙姆188，测定其胶凝温度。

表2 泊洛沙姆188质量浓度筛选 n=3Tab.2 Screening of poloxamer188 concentration

结果显示随着P188的浓度增大，胶凝温度呈上升的趋势。鼻用凝胶不仅需要合适的胶凝温度，且需具有一定的粘膜黏附力。查阅文献PVPK30可增加温敏凝胶的粘附性，且随着PVPK30质量浓度的增大，胶凝温度呈下降趋势。为得到更优的处方基质，采用星点设计效应面法对处方基质做了筛选。

2 结果

2.1 星点设计-响应面法优化处方

2.1.1 试验设计

根据预试验结果，选择P407和P188为温敏凝胶基质，以PVPK30为粘膜粘附剂，以P407的浓度（X）、P188(Y)、PVPK30(Z)为考察因素[6]，取值范围分别为18%-20%和1%-3%以及0.1%-0.3%。以胶凝温度为考察指标，采用星点设计-效应面法优选处方。各因素代码值和实际操作值由星点设计原理确定，每个因素设置5个水平（表3）。试验设计方案与结果见表 4[7]。

表3 因素与水平Tab.3 Factors and levels

表 4 星点设计及响应值 n=3Tab.4 Composition design and response value

采用Design-Expert 8.0.6软件，以X、Y、Z对T进行二元多项式回归。软件拟合的方程为 胶凝温度=408.33307-38.23929X+3.19455Y+109.88269Z+0.125 XY-6.25XZ+3.75YZ+0.94757X2-0.82020Y2-11.30946Z2（R2＝0.9656，P<0.01）。各项方差分析结果见表 5。Design-Expert 8.0.6软件生成的二维等高线图见图1，三维响应面图见图2。

表5 方差分析结果Tab.5 Results of variance analysis

图1 P407、P188用量胶凝温度的等高线图Fig.1 Contour map of the amount of P407 and P188 to Ts-g

图2 P407、P188用量对胶凝温度的三维响应面图Fig.2 Three-dimensional response surface of the amount of P407 and P188 to Ts-g

2.1.2 优选处方与验证试验[8]

以胶凝温度为29-35℃为目标值，确定胶凝温度为32℃。由Design-Expert8.0.6软件系统生成优选处方。转成P407-P188-PVPK30用量之比为18.82%: 2.15%:0.21%、优选处方重复3次。将预测值与实测值进行比较并计算偏差。偏差结果显示，拟合模型较为可靠，最后选择P407为19%、P188为2%、PVPK30为0.2%时为最优处方。

处方优选与验证试验结果见表6。

表6 处方优选与验证试验结果 n=3Tab.6 Results of formulation optimization and verification test

2.2 体外释放度的测定

扩散池法。采用改良的Franz扩散池[9-12]，将半透膜（截留相对分子质量6000-8000u）用520胶固定在扩散池两池间，释药面积约为1.77 cm2，向给药池中分别准确加入浓度相同的温敏型凝胶、市售丙酸氟替卡松喷雾剂（葛兰素史克集团公司，批号；589B）、丙酸氟替卡松溶液各0.5 g，使其均匀分布到半透膜的表面，将凝胶放入33℃烘箱中10min,使其形成凝胶。将扩散池放入33℃水浴中，向接收池中加入已预热至33℃的生理盐水作为接收液，接收池中置一搅拌子以300 r/min的转速转动。于0.5、1、2、4、6、8、9、11、12 h,各取接收液2 mL，每次取样后，随即补足2 mL。经0.45 μm微孔滤膜过滤，取续滤液进样分析，测定峰面积。计算累计释放百分率（Q），并进行释放曲线拟合，结果见表7、表8。

表7 体外累积释放度率Tab.7 Release in vitro

表8 释药行为拟合方程Tab.8 Fitting equation of release behavior

实验显示，原位凝胶体外释药行为符合Higuchi方程，本凝胶制剂丙酸氟替卡松释放与市售及溶液剂相比，具有明显的缓释作用。

3 讨论

3.1 温敏凝胶

P407溶液具有反向胶凝的特性，当温度升高时可由溶液状态转变为凝胶状态，其机制是泊洛沙姆分子在水溶液中形成以疏水性为内核、以亲水性为外壳的球状胶束，当温度升高至胶凝温度时，胶束间相互缠结和堆积，从而形成半固体状的凝胶。当泊洛沙姆407质量浓度升高时溶液中的胶束数量和所占体积就越大，升高温度时，胶束就越早发生堆砌和缠结，因此实验中随着泊洛沙姆407质量浓度的增加，溶液的胶凝温度就越低。P188是性能优异、用途广泛的水溶性高分子材料，它作为生物黏附剂能与生物组织之间发生黏合，可使凝胶较好地黏附于黏膜表面，延长药物与黏膜的接触时间及药效的特续时间。

3.2 胶凝温度

本文采用统一大小和形状的搅拌子且固定搅拌子转速，以便于不同处方之间进行比较，同时也可以采用测定凝胶的突变黏度来确定胶凝温度范围。经预试验可知，黏度发生突增的时候，半固体凝胶开始形成，但还不能使搅拌子立即停止转动，而使所得结果比搅拌子法测得的结果稍微提前。但数值相差不大，而且两者都可以反应胶凝现象，由于搅拌子法简便易行，故本试验采用此法。

3.3 星点设计-响应面法优化处方

在统计学中星点设计-响应面法探讨了几个解释变量与1个或多个效应变量之间的关系。通过对最优处方进行验证，结果表明该方法预测性好。按照优化方法制备的丙酸氟替卡松鼻用温敏凝胶处方合理，工艺简单，可进一步研究开发。

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Optimization of the formulation of fluticasone propionate thermosensitive in-situ Gel nasal drops by central composite design-response surface methodology and investigation of vitro release retention

Deng Xiaoli,Qin Dongmei,Chen Wen*
(School of Pharmacy,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832000,China)

To optimize the for mulation of thermo-sensitive in situ nasal gel of fluticasone propionate (FP),and to invsestigate its release and retention behavior in vitro.FP was used as main drug,poloxamer P407 and poloxamer P188 as gel materials.FP thermosensitive gel was prepared by cold solution method.The formulation was optimized by central composite design-response surface methodology.the different amount of P407 and P188,which influenced the gel temperature was used as factors and phase-transition temperature as the index.The release in vitro was examined by Franz diffusion pool method.Results showed the content of poloxamer407 and poloxamer188 was 19%and 4%separately,and gelation temperature was 32℃.The drug release was controlled by gel erosion.The conclusion is that the formula and preparation process of FP nasal thermo-sensitive gel are reasonable and feasible with control quality,which indicate a good slow release effect and retention,and can become a new drug delivery system for treatment of diseases of nasal.It will have a good application prospect.

fluticasone propionate;nasal thermosensitive gel;composite design response surface method;gelation temperature

R284.1

A

10.13880/j.cnki.65-1174/n.2017.01.020

1007-7383(2017)01-0119-05

2016-08-31

国家自然科学基金项目（81560699）

邓小丽（1990-），女，硕士研究生，专业方向为药物新剂型。

*通信作者：陈文（1969-），男，教授，从事药物新剂型研究，e-mail:chen-wen2000@126.com。