Eudragit® RL30D/L30D-55水分散体膜性能的研究

刘 阳 刘艺萍 林凤云 邱妍川 马 潋 江尚飞 张天竹

（重庆医药高等专科学校 重庆 401331）

固体药品通过包衣达到改善外观，防潮、遮光、隔绝空气，掩盖药物不良味道和气味，控制药物定时定位释放等目的。包衣膜的性质是决定包衣制剂成败的关键。包衣膜的耐磨性、柔韧性、弹性、透湿性等应满足该制剂的需要。Eudragit®RL30D和Eudragit®L30D-55均为进口丙烯酸树脂类包衣材料[1]，在制剂包衣中应用广泛。Eudragit®RL30D是丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸氯化三甲胺基乙酯（1：2：0.2）共聚物的水分散体，在水中不溶解，只溶胀，为pH非依赖性。Eudragit®L30D-55是甲基丙烯酸和丙烯酸乙酯（1：1）共聚物的水分散体，30D表示含有30%的乳胶粒固体，55表示溶解于pH5.5以上的介质中，具有pH依赖性。丙烯酸树脂类包衣材料Eudragit®水分散体具有成膜致密，不使用有机溶剂、环保安全，不被人体吸收，无毒无刺激性等优点。但是，目前鲜少对其膜性能的定量研究。本文通过测定Eudragit®RL30D和Eudragit®L30D-55制备的丙烯酸树脂膜的拉伸强度、断裂伸长率、杨氏弹性模量、透湿系数来表征膜的力学性能和透湿性能，为制剂包衣材料的筛选提高参考依据。

一、仪器与材料

（一）仪器与设备

微机控电子万能试验机CMT6103(深圳市兰博三思材料检测有限公司)；千分手式薄膜测厚仪(上海六菱仪器厂)；SF2000电子数显卡尺(广陆数字测控股份有限公司)；匀质乳化机FA25(弗鲁克公司)；磁力搅拌器(lKA公司)；电热恒温鼓风干燥箱 DHG-9240A(上海齐欣科学仪器有限公司)；湿度仪(明高五金制品有限公司)。

（二）药品与试剂

Eudragit®RL30D，Eudragit®L30D-55（Evonik Röhm公司，德国）；柠檬酸三乙酯（北京精求化工有限责任公司，食品级）；其他试剂为分析纯。

二、试验方法

（一）游离膜的制备

采用平面铸膜法[2]制备游离膜。平面铸膜法最为常用和便于操作。其原理为将搅拌均匀的包衣液倾注于成膜板上，以一定的方法控制溶剂蒸发速度，待溶剂完全挥干后，将膜剥离。

称取一定量的Eudragit®RL30D（以下简称RL）和Eudragit®L30D-55（以下简称L），加入一定量的柠檬酸三乙酯（以下简称TEC）[3]，搅拌均匀后增塑1h，缓慢倾倒于表面为不粘材料Teflon的长方形模具中，于40℃烘箱中水平放置，使聚合物成完全干燥致密膜，取出放入92.5%RH的干燥器中，使其吸湿软化，便于脱膜，小心撕下游离膜，剪裁得到需要的形状，然后重新放入65℃烘箱中烘干水分，最后取出放入干燥器保存备用。每块膜干燥、吸湿、再干燥的时间均相同。

（二）游离膜机械性能的测定

1.原理

包衣材料的成膜机械性能直接影响固体制剂包衣过程、制剂分装、储存和释放稳定性，是包衣膜的一项重要性质。常用拉伸强度(T)、断裂伸长率和杨氏弹性模量(E)来评估高分子材料的韧性、强度和抵抗破坏的能力，包衣材料丙烯酸树脂正是高分子材料，可使用以上参数进行机械性能的评估[3]。较高的抗张强度表明较好的耐磨性能；断裂伸长率越大膜柔韧性越好；弹性模量越小则膜弹性越大。单独使用某一参数并不能完全反映包衣膜全部性能，遂采用各个参数多方面对膜进行评价。还可以采用T/E值评价膜的强度和韧性的平衡性能，T/E值越高，膜越强韧越好[4]。

(1) 拉伸强度（tensile strength）

单位截面薄膜在拉伸断裂时的拉力，表示物质抵抗拉伸的能力。该值反应物质的基本性质，所以它不随物质的厚度而改变。

其中： p：断裂负荷，单位N；b：试样宽度，单位mm；d：试样厚度，单位mm。

(2) 断裂伸长率（Elongation）

当进行断裂拉伸试验时，薄膜样品断裂时薄膜长度增加的百分率。该值用来衡量薄膜在未断裂时的延伸能力。

其中： L0：试样原始标线距离，单位mm；L：试样断裂时标线间距离，单位mm。

(3) 杨氏弹性模量（Young’s modulus)

在线性形变范围内大多数材料服从虎克定律，即应变与应力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E，也叫杨氏模量。

其中：σ：应力，单位MPa；ε：应变。

2.试样的制备和测定方法

选取没有裂纹和气泡、厚度均匀的游离膜(大约在0.4mm，用测厚仪测定不同部位厚度，结果取均值，n=5，RSD＜15%)，按GB13022-1991标准裁成如图1的哑铃形膜材，保证边缘光滑。因为如果在边缘形成锯齿，会引起应力集中导致在该点撕裂，从而导致结果失真。用游标卡尺测定标线内五处的膜的宽度(准确至0.1mm以上)，以测厚仪测定标线内五点的膜厚度(准确至0.001mm)，取算术平均值并计算横截面积。

图1 试样形状

将试样置于微机控电子万能试验机的两夹具中，使试样纵轴与上、下夹具中心连线相重合，并且要松紧适宜，以防止试样滑脱和断裂在夹具内。以5mm·min-1的拉伸速度匀速拉伸直至膜断裂，读取所需负荷及相应的标线间伸长值。由所得到的膜拉伸的力-位移曲线图，按照公式1、2、3计算拉伸强度、断裂伸长率以及杨氏弹性模量。实验过程中要保证膜条不滑动，若试样断裂在标线外的部位时，该试样结果应弃而不用，每份样品做6次，结果取均值(温度25℃，湿度45%RH)。

（三）游离膜透湿性能的测定

1.原理

Fick’s定律是测定薄膜透湿性的研究基础。根据Fick’s定律，透过膜的水蒸气量符合下列关系式：

其中： Q：透湿量，g；ΔP：膜两侧水蒸气分压差，kPa；A：透湿面积，m2； L：膜的厚度，mm；T：透湿时间，h；K：膜的透湿系数，g·mm·kPa-1·m-2·h-1。

薄膜的透湿性用K值表示。K值的物理意义是膜厚度为1mm，面积为1m，在膜两侧水蒸汽分压差为1.333 kPa时，1h通过薄膜的水蒸汽的重量(g)。

因为游离膜的一侧放置吸湿剂（硅胶），其水分分压较小，可近似为零，ΔP就是另一侧湿空气中的水蒸气的分压P。一定温度下，空气中的相对湿度()等于空气中蒸汽分压P与同温度下水的饱和蒸汽压P°之比：

P°可查，即ΔP可知(本实验中，22℃时水的饱和蒸汽压P°＝2.452kPa；当瓶外相对湿度＝82%时，ΔP＝2.01064kPa)。密闭容器中L、Q、A、T可通过实验直接测定，以Q对T作线性回归可得一直线方程，由斜率即可求出透湿系数K，K越大表明膜的透湿性越好[4]。

2.方法

取统一规格的称量瓶，瓶内放入足量的变色硅胶作吸湿剂。取厚度约0.30mm的游离膜(测定5处不同部位厚度，取平均值，n=5，RSD＜15%)，用万能胶密封于瓶口，保证密封完全，将称量瓶放入22℃，82%RH的密闭干燥器中，每隔12h取出称重一次，连续6次，求得透湿量Q，以Q对T作线性回归得到透湿系数K，每个处方的游离膜各做6份，结果取平均值[5]。

三、实验结果

（一）RL和L游离膜机械性能结果

按上文试样制备和测定方法，考察RL和L游离膜机械性能，结果见图2至图5。

图2 RL和L游离膜的拉伸强度

图3 RL和L游离膜断裂伸长率

图4 RL和L游离膜杨氏弹性模量

图5 RL和L游离膜T/E值

图2到5结果表明，L游离膜比RL游离膜拉伸强度更大，而断裂伸长率减少，杨氏弹性模量增加，T/E值降低。即L游离膜有更好的耐磨性能，但使膜的柔韧性和弹性变差。总体而言，L游离机械性能略差于RL游离膜。

（二）RL和L游离膜透湿性能结果

图6 RL和L游离膜透湿性能

图6的结果表明，L游离膜透湿系数比RL的透湿系数小，证明L游离膜的透湿性小。

四、结论

固体制剂衣膜机械性能和透湿性能决定包衣膜的释放和储存稳定性。机械性能好的衣膜可以保护制剂，提高储存稳定性。透湿性高的衣膜使制剂释药快，透湿性小的衣膜使制剂稳定性高。研究者通过游离膜性质考察，利于选择具有合适的透湿性和机械性的衣膜处方[6]。包衣膜中添加剂的加入常常会引起游离膜的机械性能或透湿性能的改变[7]。本研究中添加同样的TEC除去增塑剂作为影响因素。

研究发现，RL的机械性能更好，而L的透湿性更小，它们各有所长。因此，我们是否可以将RL和L混合后使用，就兼具更好的机械性能和透湿性能，也有机会拓展两种包衣材料的应用。