复方黄芪胶囊处方优化及质量评价

莫诺兰， 赵 颖， 郭子右， 刘玉娟， 李 鑫， 梅 凯， 李婷婷， 吴 清

(北京中医药大学中药学院，北京 102488)

随着人们生活水平的改善，高脂血症发病率逐年提高[1]，它是一种全身脂代谢异常疾病[2]，患者常患有肥胖[3]和多种相关并发症[4]，临床上大多使用他汀类药物[5]进行治疗，但长期服用会有肌肉毒性和肝脏毒性[6]。因此，研发出安全有效的降血脂药物具有重要临床意义。

复方黄芪方是临床辅助治疗高脂血症的经验方，由黄芪、酒大黄等中药组成，本方临床用法为水煎煮口服，存在稳定性差、服用不便、难以质量控制等问题，故拟将其开发成胶囊剂。课题组前期已确定复方黄芪方提取纯化工艺[7]，而本实验将采用D-optimal试验设计解决辅料配比问题，得到最优处方，该方法以尽可能少的实验次数获得尽可能全面的处方配比[8]，具有简便、高效、准确等优点，在处方优化设计中应用较广泛[9]，最后对成品颗粒和胶囊进行质量评价，以期为复方黄芪胶囊后续研发生产提供依据。

1 材料

Thermo Ultimate 3000型高效液相色谱仪、Ultimate型可变波长检测器(美国赛默飞世尔科技公司)；Waters e2695型高效液相色谱仪、Waters 2424型蒸发光散射检测器(美国Waters公司)；ZF-1型三用紫外分析仪(上海宝山顾村光电仪器厂)。

浸膏粉(自制)。酒大黄(批号20180508，北京本草方源药业有限公司，生品经北京中医药大学中药学院刘春生教授鉴定为蓼科植物唐古特大黄RheumtanguticumMaxim.ex Balf.的干燥根和根茎，炮制品符合2015年版《中国药典》标准)。氯化钠(批号20170305)、乳糖(批号20180112)、淀粉(批号20170725)、氯化钾(批号20151015)、氯化镁(批号20151128)、硝酸钾(批号20160524)、碳酸钾(批号20151022)、溴化钠(批号20160113)(北京化工厂)；糊精(批号20170702)、二氧化硅(批号170710)(安徽山河药用辅料股份有限公司)；微晶纤维素(批号20180402，湖州菱湖新望化学有限公司)；空心胶囊(批号1809，上海红星胶丸有限公司)。95%药用乙醇(北京高华伟业食品添加剂有限公司)；其他试剂均为分析纯；水为去离子水。

2 方法与结果

2.1 复方黄芪胶囊制备 酒大黄单独粉碎成细粉，黄芪等其余药材加12倍量水煎煮3次，每次1 h，滤过，合并滤液，减压浓缩至0.1 g/mL(生药量)，常温下加入3 g/L壳聚糖，400 r/min搅拌10 min，静置24 h，4 000 r/min离心20 min，取上清液，减压干燥(60～80 ℃)。干浸膏粉碎过80目筛，与处方量酒大黄粉和适宜辅料混合均匀，以95%乙醇为润湿剂制软材，过18号筛制粒，60 ℃下干燥1.5 h，整粒，装0号胶囊，即得。

2.2 辅料用量确定 根据临床处方每日用药量、出膏率、酒大黄出粉率、填充0号胶囊所需用量，得出可填充辅料用量约为整体处方粉末的20%。

2.3 处方优化

2.3.1 辅料种类筛选 选择乳糖、糊精、可溶性淀粉、微晶纤维素、二氧化硅作为辅料，考察它们分别与复方黄芪方粉末混合后的吸湿性和流动性，配伍处方见表1。

表1 配伍处方

2.3.1.1 吸湿性能研究 将底部盛有饱和氯化钠溶液的干燥器放入25 ℃恒温箱中平衡48 h，使干燥器内相对湿度为75%，取表1中配伍处方粉末各约2 g，精密称定，置于干燥至恒重的扁形称量瓶底部，厚度约为2 mm，将扁形称量瓶(盖打开)放入底部盛有饱和氯化钠溶液的干燥器中，于2、4、8、12、24、48、60、72、96、120 h称定质量，计算吸湿率，公式为吸湿率=[(吸湿后粉末质量-吸湿前粉末质量)/吸湿前粉末质量]×100%。以吸湿率为纵坐标，吸湿时间为横坐标绘图，见图1。

图1 配比处方粉末吸湿率

由此可知，吸湿率依次为空白混合粉>糊精>乳糖>二氧化硅>可溶性淀粉>微晶纤维素；吸湿120 h后空白处方几乎完全液化，表明需加入一定量稀释剂来改善其吸湿性，从而保证终产品外观完整性及质量稳定性，其中二氧化硅、可溶性淀粉、微晶纤维素效果较好。

2.3.1.2 流动性能研究 采用固定漏斗法测定表1中配伍处方粉末休止角[10]。将3只漏斗串联，最低漏斗的下口距水平放置坐标纸1.5 cm(H)处，将粉末沿漏斗壁倒入最上层漏斗中，直到最下面漏斗形成的药粉圆锥体尖端接触到漏斗下口为止，由坐标纸测出圆锥体底部半径(R)，计算休止角α，公式为α=arctan(H/R)。结果，休止角依次为空白混合粉(51.08°)>乳糖(50.22°)>糊精(49.62°)=可溶性淀粉(49.62°)>微晶纤维素(49.32°)>二氧化硅(47.09°)，表明辅料能改善空白处方流动性，以二氧化硅改善效果最好；但其休止角均>40°，流动性较差，表明单一辅料不能满足生产要求，故后续采用D-optimal试验设计筛选混合辅料。

2.4 D-optimal试验设计 综合前期单因素试验结果，选择可溶性淀粉(A)、微晶纤维素(B)、二氧化硅(C)用量作为影响因素，吸湿率、休止角作为评价指标。前期预实验显示，在辅料总量为1的情况下，混合辅料优选范围为可溶性淀粉用量40%～60%，微晶纤维素用量40%～60%，二氧化硅用量0～20%。采用Design-Expert 11.0软件进行D-optimal试验设计，根据拟合模型回归系数方差最小化、回归模型预测精度最高的原则组成16个模拟处方，结果见表2。

表2 试验设计与结果

采用Design-Expert 11.0软件进行方差分析，结果见表3。由此可知，可溶性淀粉、微晶纤维素、二氧化硅以不同比例混合时，对吸湿率、休止角均有显著影响(P<0.05)。采用最小-最大标准化法[正向指标(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，负向指标(Xmax-Xi)/(Xmax-Xmin)]进行数据标准化处理，以解决数据趋同化和量纲问题，然后进行权重分析。由于处方吸湿性强会使胶囊吸潮性强[11]，对最终产品影响更大，故以其为主要指标，权重系数为0.6；休止角会影响胶囊装量差异和大生产工艺，作为次要指标，权重系数为0.4。对各指标测定结果进行模型拟合与回归分析，以失拟阈值、复相关系数、调整复相关系数、预测复相关系数为综合指标，判断并选取最佳回归模型，结果见表2，方差分析见表3，拟合方程分析见表4。

表4 拟合方程分析

由表4可知，对于吸湿率，软件建议线性模型或特殊四次模型，其中后者拟合度更高，更能体现吸湿率的变化趋势；对于休止角，软件建议二次模型；对于综合评分，软件建议特殊四次模型；各指标模型失拟阈值均>0.05，为非小概率事件，所得方程与实际拟合中非正常误差所占比例小，可信度高；所有模型复相关系数在0.6～1.0之间，表明方程拟合度较高。

各评价指标拟合方程分别为吸湿率Y=5.60A+5.09B+7.06C+1.13AB-0.15AC-0.72BC-177.89A2BC+86.21AB2C+59.19ABC2(P=0.003 3)、休止角Y=45.76A+47.18B+45.54C+1.79AB-10.32AC-11.76BC(P=0.038 7)、综合评分Y=59.23A+67.35B+20.85C-46.13AB+71.97AC+98.75BC+9 229.06A2BC-4 350.23AB2C-3 448.84ABC2(P=0.030 9)，可知P均<0.05，表明模型合理可信。

各辅料对吸湿率、流动性、综合评分的影响分别见图2～4，各评价指标的中间基准值均为A=0.467，B=0.467，C=0.067；三线交汇点为评价指标的中间基准值，表示各因素对其影响程度相同，对应横坐标的0点处；横坐标0点向左均为负值，代表中间基准点减去坐标数的各因素值，而向右均为正值，代表中间基准点加上坐标数的各因素值；纵坐标为指标值，单位同各指标单位。

注：A、B、C分别为可溶性淀粉、微晶纤维素、二氧化硅用量。

由图2可知，各辅料对吸湿率均有明显影响，而且不呈线性关系，在基准量之下时，B对吸湿率有消极影响，而A、C有积极影响，并且C比A曲线更陡，表明其抗吸湿性更好；在基准量之上时，A对吸湿率有消极影响，必须在一个恰当的值才能有效降低吸湿率，B有积极影响，而C呈现缓慢的抛物线，有消极影响，并且剂量增加时吸湿变强。由图3可知，各辅料对流动性均有显著影响，A、B与休止角呈正相关，而且用量越大，流动性越差，以后者更明显；在基准量之下时，C与休止角呈负相关，并且用量越大，流动性越好，而在基准量之上时与其呈负相关，并且用量越大，流动性越差。由图4可知，各辅料对综合评分均有显著影响，在基准量之下时，B、C均会使综合评分降低，而A则可其升高；在基准量之上时，B会使综合评分升高，A恰好相反，C则呈现整体负相关趋势，但用量增加到一定值后该趋势变缓。

注：A、B、C分别为可溶性淀粉、微晶纤维素、二氧化硅用量。

注：A、B、C分别为可溶性淀粉、微晶纤维素、二氧化硅用量。

图5显示，对于取值越大越好的综合评分来说，各辅料用量都不是越大越好，而是在一定范围内以一定比例组合才能达到最优；从效应面来看，各辅料之间具有显著的交互作用，对吸湿性、休止角的影响具有加强或减弱效果。

注：A、B、C分别为可溶性淀粉、微晶纤维素、二氧化硅用量。

设定综合评分的理想响应值为最大值，得到最优处方为可溶性淀粉、微晶纤维素、二氧化硅配比0.481 3∶0.418 7∶0.100 0，综合评分为89.10分。再制备3批胶囊进行验证试验，结果见表5。由此可知，各评价指标实测值与预测值接近，表明模型可靠，可用于预测，但休止角仍大于40°，流动性改善程度不理想，故后续以95%乙醇为润湿剂，通过湿法制粒装胶囊，以期使流动性满足生产要求。

表5 验证试验结果(n=3)

2.5 胶囊内容物性能评价

2.5.1 堆密度 取颗粒5.0 g(W)，置于25 mL量筒中，记录体积，使其从固定的高度落下，重复振动50次后记录体积(Vc)，平行3次，计算堆密度，公式为堆密度=W/Vc。结果，颗粒堆密度为0.46 g/mL，比较稳定，符合胶囊日服用量10粒的装量要求。

2.5.2 临界相对湿度 配制6种相对湿度的过饱和盐溶液，置于干燥器中，室温下密闭饱和24 h，使干燥器内部达到相应湿度(饱和溶液分别为MgCl2、K2CO3、NaBr、NaCl、KCl、KNO3，相对湿度分别为33.00%、42.76%、57.70%、75.28%、84.26%、92.48%、100.00%)。取约2 g颗粒，精密称定，装入已干燥至恒重扁形称量瓶中，精密称定质量，开盖放于不同相对湿度干燥器中，放于25 ℃恒温环境下，7 d后打开干燥器，精密称定质量，计算吸湿率，再以相对湿度为横坐标，吸湿率为纵坐标绘制吸湿曲线，结果见图6。由此可知，颗粒临界相对湿度约为75%，故在生产、包装、贮存等环节中环境湿度应控制在75%以下，以确保最终产品稳定，防止吸湿变质。

图6 胶囊吸湿曲线

2.6 胶囊质量评价 按照2020年版《中国药典》四部通则0832、0103、0921进行测定。结果，胶囊含水量为5.1%，平均装量为0.37 g，装量差异为-2.5%～3.0%，在17 min内全部崩解，表明均符合相关规定。

3 讨论

复方黄芪方中除了酒大黄以细粉入药外，其余药味均水提干燥为浸膏粉，故极易吸湿，导致胶囊变色、变软甚至霉变，影响其质量[12]和临床疗效[13]。前期发现，酒大黄原粉能在一定程度上改善浸膏粉吸湿性，可代替一部分辅料，从而降低成本，节约原料。考虑到复方黄芪方临床服用量较大，同时酒大黄用量固定，可能无法完全替代辅料作用，故在保证每日服用量的基础上降低服用次数，综合考虑出膏率和出粉率，选择0号胶囊装载药味。同时，根据每日服用量和胶囊装量，确定药辅比为4∶1。

研究表明，单一辅料无法完全满足药剂工艺生产要求，故混合辅料应运而生[14]。为了获得符合生产要求、具有良好吸湿性和流动性的胶囊内容物，本实验采用D-optimal试验设计筛选混合辅料比例，并对处方进行优化，它是一种特殊类型的响应面设计试验，常应用于药理学、药剂学、食品科技等领域[15]，特别适合将范围不同的物质混合在一起，可在具有数学可能性区域中形成新的实验区域，优化方案可减少需要评估的点数，能在减少运行次数的同时可靠地估计实验区域中每个点的比例，与其他设计相比更节省原料和时间[16]。

综上所述，本实验得到了既能抗吸湿，又有良好流动性的混合辅料，所用的D-optimal试验设计结果可靠，预测精度高，可为复方黄芪胶囊制备过程中成型辅料的筛选提供参考。