布地奈德直肠原位温敏凝胶的处方设计与优化

沈 婷，陈 林，谢兴亮，张正爽，许小红，张 全

(成都医学院药学院，成都 610000)

布地奈德(budesonide)是一种具有高效局部抗炎作用的糖皮质激素，不良反应小，临床上已广泛用于呼吸道感染、溃疡性结肠炎等疾病的治疗[1-2]。其相对分子质量小，生理条件下难溶于水，无解离性[3]，首次通过肝脏时约90%被代谢，口服生物利用度只有10%～15%[1]。

溃疡性结肠炎是一种以腹痛、腹泻、黏液血便为主要临床表现的炎症性结肠炎[4-5]，发病多累及降结肠与直肠，黏膜表面与深部都可能被影响[6]。近年来随着人们生活水平提高，饮食结构多样、生活习惯改变等因素，其发病率逐年上升[7-8]，对于中、重度结肠炎临床多应用糖皮质激素类药物1～4周缓解症状后，再使用氨基水杨酸类药物，同时药效学研究表明血药浓度与疗效关系并不呈正相关，保持局部药物浓度是发挥药效的关键[9]。

目前，布地奈德临床用于治疗UC有结肠缓释片、泡沫剂和灌肠剂等剂型，结肠缓释片口服后在回肠末端或结肠部位释放，释药部位影响因素较多，具有不确定性，在远端直肠、乙状结肠等病灶的药物浓度较低，难以达到理想疗效；灌肠剂经直肠给药能直接将药物高浓度作用于远端直肠、乙状结肠等病灶，但是吸收消除较快，且易泄漏，使用不便[10-11]，而泡沫剂在肠道内分布范围更广，但也存在吸收消除较快的缺陷[12-13]。

因此，根据UC病理特点及药物性质，开发一种供直肠用的布地奈德新剂型将十分重要。直肠原位温敏凝胶具有溶液-凝胶转变的特点[14-16]，其通过直肠给药，既具有灌肠剂在肠道内分布范围广的优势，又可在给药位置凝胶化以实现定位黏附给药，实现药物的长时间滞留，是一种治疗UC较理想的剂型。本文拟将布地奈德制成直肠原位温敏凝胶，对其制剂处方进行优化筛选，并初步评价其质量性能，以期提高布地奈德在结直肠的药物浓度，延长其在结直肠的滞留时间，提高用药效果及便利性[17]。

1 材 料

1.1 药品与试剂

布地奈德(批号：BD160402，含量98%，湖北葛人店药业有限公司)；布地奈德对照品(供含量测定用，批号：110805-200508，中国食品药品检定研究院)；泊洛沙姆407(P407，批号：WPAK592B)、泊洛沙姆188(P188，批号：WPAK539B)(德国Basf公司)；羟丙甲基纤维素E5(HPMC，批号：20180201，江西阿尔法高科有限公司)；苯扎溴铵(批号20160330，南昌白云药业有限公司)；亚甲基蓝、磷酸(成都市科龙化工试剂厂)；乙腈(色谱纯，批号：WXBC5443V，美国Sigma公司)；半透膜(孔径220 nm，上海亚兴净化器材厂)。

1.2 仪 器

BP211D型电子天平(德国Sartorius公司)；智能透皮仪TP-6(天津精拓仪器科技有限公司)；UltiMate3000 高效液相色谱仪(美国戴安公司)。

1.3 动 物

成年SD大鼠(雌雄各半，体重250～275 g，成都达硕实验动物有限公司，合格证号：SCXK[川]2013-15)。

2 方法与结果

2.1 布地奈德温敏凝胶制备

采用冷法制备，量取一定量的纯化水，在连续搅拌下依次加入HPMC、P188、P407、苯扎溴铵、布地奈德直至完全溶解，最后补加水至全量，置4 ℃冰箱中冷藏24 h即得。

2.2 胶凝温度的测定

量取凝胶4 mL于试管中，放入温度可控约37 ℃的恒温水浴锅中，待溶液凝胶后，记录胶凝时间，取出试管，将试管反转180°，观察试管中的凝胶胶凝状态，凝胶开始融化并流动时的温度，即为胶凝温度[18]。

2.3 温敏材料选择及用量的考察

以P407为温敏材料，分别配制P407质量浓度为14.0%、16.0%、18.0%、20.0%、22.0%、24.0%的温敏凝胶，测定胶凝温度，结果见图1。结果表明，随着P407浓度的增加胶凝温度降低，当浓度低至14.0%时，在37 ℃条件下未凝胶化，当浓度为19.0%时，其胶凝温度为24.3 ℃，室温条件即可转变成为凝胶。因此，拟选择P407的用量范围为16.0%～19.0%进行优化。

2.4 胶凝温度调节剂种类及用量的考察

在配制得19.0% P407溶液中，分别加入3.5%的P188、PEG4000、PEG6000等材料，配制得不同凝胶溶液，分别测定其胶凝温度，考察各胶凝温度调节剂对胶凝温度的影响。结果表明，各凝胶溶液的胶凝温度均有升高，PEG4000对胶凝温度几乎无影响，PEG6000与P188相比对胶凝温度影响较大，在3.5%时胶凝温度已达39.1 ℃，不适合作为温度调节剂，且P188为P407的同系物，拟选择P188作为胶凝温度调节剂[19]。

在配制得19.0% P407溶液中，分别加入1.0%、2.5%、3.5%、5.0%、7.5%的P188，配制得不同凝胶溶液，测定胶凝温度，结果见图2。结果表明，随着P188浓度增加，胶凝温度逐步上升，当浓度达到5.0%时，胶凝温度已达到36.7 ℃，若继续升高浓度，凝胶溶液将难以在体温下转变为凝胶，因此，确定P188的用量优化范围为1.0%～5.0%，见图2。

2.5 生物黏附剂用量的考察

在配制得19.0% P407、2.5% P188混合溶液中，分别加入0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5% HPMC，配制得不同凝胶溶液，测定各溶液的胶凝温度，结果见图3。结果表明，随着HPMC比例的增加，胶凝温度呈现略微下降的趋势，选择HPMC的用量范围为0.3%～1.5%。

2.6 星点设计-效应面法优化处方

2.6.1 星点设计 根据单因素实验结果，以处方中HPMC(X1)、P188(X2)、P407(X3)的用量作为考察因素，三者优化范围分别为0.3%～1.5%、1.0～5.0%、16.0%～19.0%，以3因素5水平星点设计实验优化温敏凝胶处方，水平代码分别为-1.732、-1、0、+1、+1.732，以胶凝温度(T)作为响应变量，因素与水平见表1。

Table1 Factors and levels design of central composite design/response surface method

LevelFactorHPMC(X1,%)P188(X2,%)P407(X3,%)-1.7320.3116-10.541.8116.6100.9317.511.264.1918.391.7321.5519

TestHPMC(X1,%)P188(X2,%)P407(X3,%)T1(T ℃)10.544.1916.6142.2±0.320.9317.536.4±0.130.9317.536.5±0.340.9316.043.7±0.350.541.8116.6137.8±0.261.261.8118.3927.4±0.370.9318.3935.9±0.481.264.1917.535.0±0.291.5318.3933.3±0.2101.261.8117.537.0±0.1110.9316.6135.9±0.1121.264.1917.541.8±0.2130.3316.6137.5±0.1140.9317.536.6±0.1150.544.1917.536.6±0.2160.9518.3940.9±0.1170.9317.536.5±0.1180.9117.530.0±0.2190.541.8118.3930.3±0.2200.9319.030.7±0.3

2.6.2 数据模型拟合 利用Design-Expert 8.0.6对实验数据进行模型拟合，对胶凝温度和各自变量的模型拟合如下：T=204.074 16-15.410 498×X3-6.184 62×X2+23.026 31×X1+0.577 47×X3×X2-1.217 80×X3×X1+0.302 11×X32-0.230 07×X22-2.278 50×X12，r2=0.993 0，P<0.000 1，由r2和P可看出，该模型拟合度较优。

2.6.3 效应面优化与处方验证 由于正常人体温度为37 ℃，为保证该温敏凝胶在室温下为液态，体温下能够迅速胶凝，设定胶凝温度为30 ℃。根据“2.6.2”模型方程，拟合的3D效应曲面图如图4，可看出胶凝温度随着P407浓度增大而降低，随着P188浓度增大而增大，HPMC对胶凝温度没有明显影响，且P407对胶凝温度的影响最大。以胶凝温度30 ℃为目标温度代入模拟方程中，在优化处方中选择5个具有代表性的处方，各制备3份，测定实际胶凝温度，对该优化方法的准确度进行验证和评价，实验结果见表3。结果表明，各处方胶凝温度实测值与预测值之间的偏差均在5%以内，表明拟合方程预测性较好。

Figure4 Three-dimensional effect surface diagram and contour map of various factors on gelation temperature

TestP407/%P188/%HPMC/%Predicted T/℃Measured T/℃Gelation time/sDeviation/%118.1951.8231.00230.029.3±0.1117±42.3218.3082.0010.92330.029.5±0.2124±51.6318.3322.2101.14830.029.4±0.1114±32.0417.7731.8561.17530.030.0±0.2109±30.0517.7291.9101.23030.029.8±0.1102±20.6

Deviation=(predicted value-measured value)/predicted value×100%

2.7 直肠滞留实验

取雄性SD大鼠15只，随机分为5组，每组3只，向优化的5个处方温敏凝胶中加入0.7%亚甲基蓝染料，采用大鼠灌胃针将各处方温敏凝胶1 mL经由肛门，给予至肛门以上4 cm直肠段，分别于给药后30 min、3 h、6 h观察肛门周围毛色，以判断泄漏情况，放血处死3只大鼠，解剖并观察凝胶在直肠的分布黏附情况。结果表明，各处方给药后各时间段均未见明显泄漏，且均分布于肛门以上约2～13 cm的肠段，分布面积较为广泛。

2.8 体外释药性能评价

2.8.1 色谱条件 色谱柱:SWELL ChromplusTMC18(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流动相：pH 3.2的磷酸缓冲液(磷酸氢二钠3.17 g溶于纯化水1 000 mL中，用磷酸调至pH 3.2)-乙腈-无水乙醇(63∶37∶2)；流速：1.0 mL/min；检测波长：240 nm；柱温：40 ℃；进样量：80 μL。

2.8.2 释放度测定 采用Franz扩散池，供给池和接收池间以半透膜隔离。分别取5个优化处方的温敏凝胶各1.0 g，加入到供给池中，将Franz扩散池置于37 ℃恒温水浴磁力搅拌器中10 min，待溶液完全转变为凝胶后，再向接收池中加入恒温至37 ℃的磷酸盐缓冲液(pH 7.4)释放介质15 mL，设定搅拌转速为100 r/min，分别于2，4，6，8，10，12 h 分别取样0.2 mL，同时补充介质0.2 mL，测定并计算布地奈德累积释放度，并绘制体外释放曲线，见图6。

采用Origin Pro 8.0软件分别用Ritger-Peppas、Weibull、Higuchi和一级动力学分布模型对5个处方的溶出曲线进行拟合，拟合度以校正决定系数(R2)和方差分析(P)等参数进行衡量，R2越接近1，P<0.05则表示拟合有统计学意义，拟合结果见表4，结果表明各处方溶出曲线均采用一级动力学分布模型拟合情况最好。T50和Td分别表示溶出50%和63.2%所用时间，见表5，T50均在3 h以上，显示出一定的缓释性能。优选出的5个处方累计释放度均大于85%释放完全，处方1与处方2溶出行为相似(f2>50)，处方3与处方4溶出行为相似(f2>50)。处方1与处方2相比，处方1 T50只有3.07 h缓释性能不足，处方2在5个处方中HPMC用量最小且累积释放度最大，室温下具有较好的流动性，利于在肠道内分布，总体性能较优，故确定处方2为优选处方。

Table4 Fitting results of dissolution curve equation

FormulaRitger-PeppasR2PWeibullR2PHiguchiR2PFirst-order kinetic equationR2P10.92<0.050.88<0.050.92<0.050.99<0.0520.97<0.050.96<0.050.93<0.050.98<0.0530.98<0.050.97<0.050.98<0.050.98<0.0540.96<0.050.93<0.050.98<0.050.99<0.0550.97<0.050.93<0.050.97<0.050.97<0.05

Table5 First-order kinetic equation fitting results of dissolution curve

FormulaFitting equationT50/hTd/h1ln(1-Q)=-0.26t+0.113.074.252ln(1-Q)=-0.34t+0.513.524.433ln(1-Q)=-0.30t+0.443.864.94ln(1-Q)=-0.25t+0.283.965.225ln(1-Q)=-0.21t+0.224.365.8

3 讨 论

本研究将布地奈德制备成温敏凝胶。目前常用的温敏凝胶基质主要有泊洛沙姆P407、纤维素类、聚N-异丙基丙稀酰胺共聚物及其衍生物、壳聚糖等，其中纤维素类胶凝温度太高，聚N-异丙基丙稀酰胺共聚物及其衍生物有一定毒性，壳聚糖黏度太大且胶凝后不可恢复，因此，本研究拟选择温和、安全性好、生物相容性好、可逆反向胶凝的泊洛沙姆P407为温敏材料。

实验表明，单用P407时控制胶凝温度为37 ℃不易操作，此时P407浓度较低，胶凝温度对浓度特别敏感，如果配制不准确很容易导致胶凝温度出现较大变化，且此时胶凝时间较长[20]。因此，为了提高胶凝性能，需向其中加入胶凝温度调节剂如泊洛沙姆P188，使其胶凝性能更加稳定可控[21]；布地奈德为难溶性药物，但由于凝胶胶束的形成增加了布地奈德的溶解度，使其能够溶解在凝胶中。为增加温敏凝胶在肠道的黏附力，使胶凝化后的凝胶在体内能够黏附于肠黏膜病灶而不泄漏，需加入一些生物黏附剂，如海藻酸钠、HPMC、CMC-Na和MC等[22]。在实验过程中发现，相较于其他黏附材料，使用HPMC E5作为黏附剂时，在保证黏附性能的情况下，凝胶溶液的黏度小，流动性与普通灌肠剂接近，给药后可确保其较大范围分布于直肠内。本研究对布地奈德温敏凝胶制剂处方的筛选思路，采用了以胶凝温度为评价指标，采用单因素实验确定制剂各辅料的种类及用量范围，在此基础上，采用星点设计-效应面法进行处方优化，确定了具有代表性的5个备选处方，并以体外胶凝温度、释放度及体内滞留性为指标，最终优化验证得到了布地奈德温敏凝胶的最佳处方，能达到预期的体内外温敏胶凝化、长时间滞留与持续释药的设计目标。