3D打印醋酸地塞米松口腔贴片的辅料筛选及体外评价

黄家琪，郑康钰，何妙珊，班俊峰，林威,3，皮雪莹,3，陈培鸿，吕竹芬，陈燕忠

(1.广东省药物新剂型重点实验室，广东广州 510006； 2.广东药科大学药学院，广东广州 510006； 3.广东省局部精准药物递药制剂工程技术研究中心，广东广州 510006)

复发性阿弗他溃疡(recurrent aphthous ulcer，RAU)是口腔黏膜病最常见的三大疾病之一[1]，常于唇、颊、黏膜等部位发生类圆形溃疡面并伴随明显灼痛感[2]，其病灶大小不一，采用传统口服药物治疗难达到较好疗效。醋酸地塞米松(dexamethasone acetate，DA)具有抗感染作用，可有效减轻RAU症状、促进溃疡愈合。口腔贴片利用自身黏性可延长在黏膜滞留时间，起到局部治疗作用，且使用方便。3D打印技术以逐层制造方式结合药物与辅料，在形状、大小和结构方面为个性化给药提供技术支持。目前，尚未有将3D打印技术应用于口腔贴片剂型的文献报道。因此，本研究依据RAU患者的溃疡状况、溃疡面积设计贴片形状，采用3D打印技术制备个体化醋酸地塞米松口腔贴片新剂型，使药物直接黏附于病灶区，充分发挥药物局部治疗的作用。

1 仪器与材料

TA.XT Plus质构仪(英国SMS公司)；RBY-4融变时限检查仪(天津市鑫洲科技有限公司)；FiveEasy Plus pH计(Mettler Toledo)；高效液相色谱仪(Waters，e 2695，2489UV)；RCZ-8B药物溶出度实验仪(上海黄海药检仪器有限公司)；YPD-2000片剂硬度测定仪(上海黄海药检仪器有限公司)；BS 423S电子天平(Sartorius公司)；SHINNOVE-SI型3D打印机(中国杭州时印科技有限公司)。

醋酸地塞米松(武汉远成共创科技有限公司，质量分数99.88%，批号20180501)；醋酸地塞米松对照品(中国食品药品检定研究院，质量分数99.2%，批号100122-201707)；羟丙甲纤维素(HPMC E-50，批号180141；HPMC E-15，批号：170713；HPMC E-30，批号：170629)、微晶纤维素(MCC，型号：SH-105，批号：170156)、玉米淀粉(高黏度，批号：170301)由安徽山河药用辅料有限公司提供；糊精(东莞葡萄糖厂，批号：151104)；无水Na2HPO4(批号：20141101-1)、KH2PO4(批号：20140701-1)由广州化学试剂厂提供；NaCl(批号：2016061091)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP K-30,批号：20180328)、十二烷基硫酸钠(批号：2016072089)由天津致远化学试剂有限公司提供。

2 方法与结果

2.1 口腔贴片的质量评价指标

2.1.1 体外黏附力 参考文献 [3-7]，采用改良的质构仪黏附力测定装置(见图1)，测定口腔贴片的体外黏附力：取新鲜鸡蛋壳膜裁成2 cm×2 cm大小，用氰基丙烯酸盐黏合剂固定于图1所示装置探头末端，并移动探头到固定高度；将贴片的一面以树脂型压敏胶紧密固定于底部固定装置上面。取20 μL人工唾液(以Na2HPO42.38 g、KH2PO40.19 g和NaCl 0.8 g溶于纯净水1 L)置于黏附片表面润湿，探头以固定匀速向下运动直至接触到黏附片,并以100 g质量向底部紧压20 s后撤离，同时探头以向上匀速运动，直至贴片与鸡蛋膜分开。当鸡蛋膜与口腔贴片分开时，所检测的力为口腔黏附片的黏附力。

1.探头； 2.鸡蛋膜； 3.口腔贴片; 4.树脂型压敏胶； 5.不锈钢载物台。

图1体外黏附力测定装置

Figure1A device for determining theinvitroadhesion force

2.1.2 体外黏附时间 用氰基丙烯酸盐黏合剂将新鲜鸡蛋壳膜固定于融变时限测定仪的烧杯内侧，将口腔贴片用少量人工唾液润湿后置于鸡蛋膜上，用砝码紧压5 min，加入适量的人工唾液，于(37±1)℃下恒温，设定融变时限测定仪转动器每10 min转动1次，观察贴片的形态变化，记录贴片从鸡蛋壳膜上脱落的时间[8]，每个处方测定6次。

2.1.3 体外释放度

2.1.3.1 色谱条件 参照《中国药典》2015年版第二部收载的醋酸地塞米松测定方法[9]，色谱条件：色谱柱为C18(4.6 mm×250 mm,520 μm)；流动相为乙腈-水(体积比45∶55)；流速为1.0 mL/min；检测波长为240 nm；柱温为30 ℃；进样量为20 μL。

2.1.3.2 对照品溶液的配制 精密称取醋酸地塞米松对照品10.0 mg，置于200 mL量瓶中，加入无水乙醇12 mL振荡使溶解，加入0.35%十二烷基硫酸钠溶液，溶解并定容至刻度，制得质量浓度为50 μg/mL的对照品储备液。

2.1.3.3 标准曲线 精密量取对照品储备液10 mL，置于100 mL量瓶中，加溶出介质至刻度，摇匀，即得5 μg/mL溶液。分别精密量取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0 mL置于50 mL容量瓶中，加流动相至刻度，摇匀，即得0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80 μg/mL不同质量浓度的对照品溶液。将以上溶液依次进行HPLC分析，以质量浓度为横坐标、峰面积为纵坐标进行线性回归，得标准曲线方程为Y=19 914X-1 205.5,r=0.999 9,表明醋酸地塞米松在0.10～0.80 μg/mL范围内线性良好。

2.1.3.4 方法学验证 回收率试验：精密取100 mg空白辅料3份，置于50 mL量瓶中，分别加入5 μg/mL对照品溶液0.8 mL(80%)、1.0 mL(100%)、1.2 mL(120%)各3份，加入溶出介质摇匀，即得高、中、低(0.4、0.5、0.6 μg/mL)3 个质量浓度的溶液，按“2.1.3.1”项下色谱条件测定，结果得平均回收率为98.88%，RSD为1.17%，符合定量分析要求。

另外，分别考察得到精密度试验RSD值为0.82%、稳定性试验RSD值为0.82%、重复性试验RSD值为0.56%。

2.1.3.5 体外释放率测定方法 释放介质为新配的0.35%十二烷基硫酸钠溶液900 mL，转速为75 r/min，分别于15、30、45、60、90、120、180 min时取释放液10 mL(同时补充同温等量释放介质)，采用“2.1.3.1”项下色谱条件测定，计算每个时间点的累积释放率。装置如图2所示。

图2体外释放度测定装置图

Figure2A device for determining thevitrorelease

2.2 醋酸地塞米松3D打印口腔贴片的处方筛选及结果

2.2.1 醋酸地塞米松口腔贴片的制备 称取过80目筛的药物和辅料，加入黏合剂，混合均匀。设定每片半径为3 mm，含药量为0.3 mg，片质量为35 mg，采用3D逐层打印技术制备口腔贴片。

2.2.2 处方因素考察

2.2.2.1 填充剂种类的选择 以外观、体外黏附力、黏附时间和3 h累积释放度为指标，根据预实验结果，以处方中主药质量分数为0.6%、黏附剂HPMC用量为15%、填充剂用量为80%，分别考察玉米淀粉、糊精、MCC作为填充剂对3D打印口腔贴片性能的影响，结果见表1。

可见，糊精为亲水性辅料，吸水性较强，片剂干燥后，水分挥发过多导致片型失水皱缩裂片；MCC具有海绵的多孔管状结构，吸水速度快，贴片崩解及体外黏附时间缩短；玉米淀粉具有较高的黏度、粒径较小，成浆后挤出丝较糊精和MCC滑腻，黏附时间和释放度均合适。综合考虑，选用玉米淀粉为醋酸地塞米松口腔贴片的填充剂。

2.2.2.2 黏附剂种类的选择 选择合适的黏附剂是制备口腔贴片的关键步骤，考虑一日三餐之间最短用餐间隔，设计该口腔贴片黏附时间在3 h以上，同时3 h释药量须达到90%左右[10]。根据预实验结果，以玉米淀粉为填充剂(用量为80%)、黏附剂用量为15%，分别考察HPMC E 15、 HPMC E 30、 HPMC E 50对口腔贴片性能的影响，结果见表2。

可见，口腔贴片黏附力由大到小顺序为HPMC E 50>HPMC E 30>HPMC E15；体外黏附时间随着HPMC分子量增大而增加，HPMC E 50黏附时间超过3 h，而HPMC E 30、HPMC E 15黏附时间过短；释放试验结果表明，HPMC E15亲水性较强，释放速率大于其他两个处方，3种处方释放行为较为相似。推测原因是HPMC E 50分子量较大，易吸水形成凝胶层结构，该凝胶层坚固不易破裂，有较大的体外黏附力与较长的体外黏附时间，且药物释放缓慢，故选用HPMC E 50作为黏附剂。

2.2.2.3 黏附剂用量的选择 不同用量的黏附剂直接影响口腔贴片的黏附力、黏附时间和释药性能，以其他释放速度调节剂质量分数为5%、玉米淀粉为填充剂、HPMC E 50为黏附剂，分别考察HPMC E 50用量在15%～50%范围内对口腔贴片性能的影响，结果见表3。

表1 不同填充剂种类对口腔贴片性能的影响Table 1 Effect of Filler Types on the Properties of the Buccal Patches

表2 黏附剂种类对口腔贴片性能的影响Table 2 Effect of Adhesives on the Properties of the Buccal Patches

表3 黏附剂用量对口腔贴片性能的影响Table 3 Effect of adhesive amount on the properties of the buccal patches

可见，HPMC E 50用量在15%～50%范围时，体外黏附力随HPMC用量增大呈先增大后下降的趋势，推测原因是随着HPMC用量增大，片剂产生凝胶层所需水分增加，无法快速产生黏附力；在体外黏附时间方面，贴片体外黏附时间随着黏附剂用量增加而增大，均超过3 h，其中HPMC E 50用量为40%和50%时，体外黏附时间均大于5 h；在体外释放方面，3 h累积释放度随着随处方中HPMC用量的增大而减小。综上所述与实验设计要求，确定20% HPMC E50为最佳用量。

2.2.3 相同剂量不同面积口腔贴片的制备及质量评价

为降低理论模型与实际模型存在的“半层误差”，提高3D片剂质量，根据文献[11-12]报道方法制备一系列递增、高/直径相等的药片，拟合质量与模型(mass-volume)回归方程。确定片剂半径后，设定片剂层高为实际层高整数倍，以此求得模型体积。通过回归方程确定片剂理论模型参数，通过预实验在此参数上进行微调直至打印平均片质量符合目标质量(±7.5%以内)，最终确定打印模型。

常见RAU病灶存在个人差异性，其半径多数小于5 mm，以半径3～4 mm为较常见。采用3D逐层制造技术，利用3D模型软件分别设计半径为3、4、5 mm的口腔贴片。3种片剂模型的参数见表4，贴片性能见表5。

可见，3种相同剂量不同面积的口腔贴片体外黏附力均超过1.46 N/cm2，且黏附力大小依次递增，分析原因是在相同质量下，半径数值越大贴片厚度越低，等体积水分渗透更深，产生更大黏附力；体外黏附时间均超过3 h，能有效黏附；3种贴片体外释放行为相似。综上所述，相同含药量不同半径贴片在体外黏附力、体外黏附时和累计释放度均符合设计要求，能有效达到个体化给药目的。

表43D打印相同剂量不同半径口腔贴片模型参数

Table4Model parameters of oral patch with the same dose and different radius by 3D printing

r/mm片质量/mg片厚/mm层高/mm层数3351.60.3154351.00.3135350.60.312

表53D打印相同剂量不同半径口腔贴片质量评价

Table5Quality evaluation of 3D printing same dose and different radius oral patches

r/mm黏附力/(N·cm-2)黏附时间/h3 h累计释放度/%31.46±0.084.06±0.7693.61±1.0742.04±0.944.87±0.5992.73±1.3452.25±0.195.64±0.6393.57±1.63

3 讨论

口腔贴片的填充剂是影响贴片性能的重要辅料，本研究分别考察了玉米淀粉、糊精和MCC 3种填充剂，结果显示：玉米淀粉粒径分布较小且成浆后附带有黏附性，能均匀包裹其他辅料，保证了打印挤出滑腻，同时还具崩解效果，有效加快醋酸地塞米松的释放；糊精由于干燥老化后，水分丢失过多，造成片面皱缩；MCC具有较好的成型性，但本身不具备黏附性。

黏附性是口腔贴片的一个重要性质，选择合适的黏附剂是制备口腔贴片的关键步骤，本研究分别考察了HPMC E15、 HPMC E30和 HPMC E50 3种黏附剂及其用量，结果显示：黏附剂HPMC E15、HPMC E30分子量较小，水化后产生的氢键作用力较弱，无法保证片剂具有一定量的黏附力，HPMC E50在保证黏附力的同时也均匀分散包裹其他辅料，确保挤出顺滑；HPMCE50用量较高的片剂体外释放较为缓慢，同时由于本身性黏附性过强，导致挤出不顺畅，影响片剂成型。

本研究以3D打印药物技术为基础，依据“逐层打印，层层叠加”的原理逐层制造，根据RAU病灶表面半径通常小于5 mm的特点，分别制备同等剂量、半径分别为3、4、5 mm的口腔贴片，通过测试体外黏附力、体外黏附时间、3 h累积释放度对比，表明相同含药量不同面积贴片在体外黏附力、体外黏附时间和3 h累计释放度均符合设计要求。

与传统压片片剂面积单一，直接黏附于口腔病灶处给药，或其他口腔给药制剂(如含漱剂、乳膏等)易受唾液稀释而降低药物疗效不同，采用3D打印技术可以根据患者口腔溃疡面积大小打印含药物的口腔贴片，实现治疗复发性阿弗他溃疡的个体化给药治疗，可以提高药物的疗效和患者的顺应性。