星点设计-效应面法优化杜仲漂浮型脉冲释放片处方的研究

耿燕娜，常杰，娄婷婷，尹元元，武毅君

杜仲叶为杜仲科植物杜仲

Eucommia ulmoides Oliv

的干燥叶。其功能主治为：补肝肾，强筋骨。《中华人民共和国卫生部药品标准》中药成方制剂第11册收载有杜仲平压片，主要成分为杜仲叶提取物，适用于高血压，头晕目眩，腰膝酸痛，筋骨萎软等，是理想的中药降压药物。漂浮型脉冲释药系统是将胃滞留和脉冲释药原理相结合，延长制剂在消化道的滞留时间，保证药物的释放和吸收。高血压病人的血压峰值在早晨6—9点，是具有昼夜节律特性的一类疾病，目前上市的含杜仲叶成分降压药有杜仲平压片，文献报道有杜仲叶提取物滴丸，是普通药物剂型，治疗存在一定局限性。根据时辰药理学原理，按生物时间节律特点设计的杜仲漂浮型脉冲释放片，可在病人方便时服药，在病人血压高时释药，提高治疗效果和病人依从性。

本研究前期已确定了片芯处方，通过单因素实验考察了包衣处方、压片压力等因素对制剂体外释药及漂浮性能的影响。本研究于2018年1—12月在单因素实验的基础上以释药时滞和起漂时间为评价指标，选取外层包衣层中羟丙甲纤维素（HPMC）、乳糖、碳酸氢钠含量的百分比为考察因素，采用星点设计-效应面法优化最佳处方，工艺稳定可靠，合理可行，适应于工业化生产与临床需求，为杜仲漂浮型脉冲释放片的进一步体内研究提供依据。

1 仪器与试药

1.1 仪器

UV-2600 型紫外可见分光光度计（日本岛津公司）；ZRS-8GD 型智能溶出试验仪（天津市天大天发科技有限公司）；ZP8 旋转式压片机（上海天和制药机械有限公司）；TG16台式高速离心机（湖南湘仪实验室仪器开发有限公司）；ME104 电子天平[梅特勒-托利多（上海）仪器有限公司，最小称量0.1 mg］；PS-2060 型秒表（深圳市追日电子科技有限公司）。

1.2 试药

杜仲叶提取物（实验室自制，杜仲叶由河南省灵宝市中国林业科学研究院经济林研究开发中心杜仲研究基地提供，经河南大学药学院李钦教授鉴定为杜仲科植物杜仲

Eucommia ulmoides Oliv

的干燥叶）；绿原酸对照品（中国食品药品检定研究院，批号110753-200212）；HPMC（湖州展望药业有限公司，批号20170903）；碳酸氢钠（天津市德恩化学试剂有限公司，批号20160804）；乳糖（生产商：德国美剂乐集团上海代表处，批号L1406A）。

2 方法与结果

2.1 杜仲漂浮型脉冲释放片的制备

将杜仲叶提取物与各辅料均匀混合，加入适量的微粉硅胶，使用7 mm 冲模将粉末压制为片芯，片芯质量100 mg，其中杜仲叶提取物42 mg。将HPMC、碳酸氢钠、乳糖、微粉硅胶、微晶纤维素按一定比例均匀混合作为包衣层材料，备用。将一半包衣材料置于10 mm 冲模中，铺平，速释片芯置于包衣材料中间，然后将剩余一半包衣材料加入冲模中，调整压力进行压片制得杜仲漂浮型脉冲释放片。

2.2 杜仲漂浮型脉冲释放片含量测定方法的建立

2.2.1

标准曲线的制备 精密称取5 mg 绿原酸对照品至10 mL容量瓶中，加50%甲醇溶解至刻度，摇匀备用。精密量取该储备液配制成质量浓度（C）为2，4，6，8，10，12，14，16，18 mg/L 的标准溶液，0.1 mol/L 盐酸溶液定容，取上述标准溶液于325 nm 波长处测吸光度（

A

），以质量浓度（

C

）对

A

作线性回归，得标准方程

A

=0.0482

C

+0.0066，

r

=0.9997。表明绿原酸质量浓度在2～18 mg/L 的范围内线性关系良好。

2.2.2

体外释放度测定及数据处理 释放度的测定按《中华人民共和国药典（2015年版）》四部通则溶出度测定法项下第二法浆法操作，以0.1 mol/L 盐酸溶液为溶出介质，温度（37.0±0.5）℃，转速50 r/min，按照设定时间点取样，于325 nm处测定

A

，计算累积释放率。对于脉冲释药系统，释药时滞通常是指药物累积释放百分率达10% 的时间。本研究采用统计软件SPSS 23.0 对时滞前后药物释放百分率进行logistic 方程拟合，并根据拟合方程计算释药时滞。起漂时间为漂浮型脉冲释放片放入溶出介质中至完全漂浮在溶出介质表面的时间。

2.3 星点设计-效应面法的试验设计和结果

在预试验的基础上，选取对药物累积释放影响较显著因素：包衣层处方中HPMC（X）、乳糖（X）、碳酸氢钠（X）所占包衣层质量的百分比（%）为考察因素，采用Design-Expert 8.06 软件安排3 因素5 水平的试验设计，各考察因素水平代码值及其水平的具体取值见表1；以释药时滞Y（h）和起漂时间Y（s）为考察指标；试验设计安排及结果见表2。

表1 杜仲漂浮型脉冲释放片星点设计因素水平表/%

表2 杜仲漂浮型脉冲释放片星点实验设计与结果

采用Design-Expert 8.06软件对数据结果进行处理及效应面法处方优化，分别以释药时滞（Y）和起漂时间（Y）为因变量，以包衣层处方中HPMC（X）、乳糖（X）、碳酸氢钠（X）所占包衣层质量的百分比为自变量进行多元线性和二次多项式方程拟合，多元线性回归方程：Y=8.32981+0.15768X-0.16931X-0.23185X（

P

＜0.0001，

R

=0.8110），Y=470.29775-0.42226X-2.50257X-15.13642X（

P

＜0.0004，

R

=0.6651）；二次多项式方程：Y=-9.09992+1.28581X-0.20171X-0.10055X-0.003634 41XX-0.016357XX+0.021035XX-0.012138X-0.006981 59X-0.001531 98X（

P

＜0.0001，

R

=0.9655），Y=1729.01264-27.13323X-29.38339X-79.1623X+0.55192XX-0.018773XX-0.048809XX+0.26747X+0.28249X+1.63913X（

P

＜0.0001，

R

=0.9668）。由拟合方程结果可知，多元线性方程相关系数低，预测性差（

R

为0.8110 和0.6651），二次多项式方程的拟合度均大于多元线性回归方程（

R

为0.9655 和0.9668），Y和Y模型均

P

＜0.0001，说明两个模型拟合较好。 另外，统计分析结果显示HPMC（X）、乳糖（X）、碳酸氢钠（X），XX，XX，X对释药时滞具有显著性影响，乳糖（X）、碳酸氢钠（X），X对起漂时间具有显著性影响（

P

＜0.05）。根据二次多项式拟合方程，采用Design-Expert 8.06设计软件，绘制两因素对各评价指标的三维效应面图，结果见图1。

图1 包衣层中各因素用量对杜仲漂浮型脉冲释放片释药时滞和起漂时间影响的三维效应面：1A为羟丙甲纤维素（HPMCK15M）（X1）、乳糖（X2）对释药时滞的影响；1B为HPMCK15M（X1）、乳糖（X2）对起漂时间的影响；1C为HPMCK15M（X1）、碳酸氢钠（X3）对释药时滞的影响；1D为HPMCK15M（X1）、碳酸氢钠（X3）对起漂时间的影响；1E为乳糖（X2）、碳酸氢钠（X3）对释药时滞的影响；1F为乳糖（X2）、碳酸氢钠（X3）对释药时滞的影响 图2 验证杜仲漂浮型脉冲释放片优化处方的体外释药曲线（n=6）

2.4 效应面分析预测与处方优化

释药时滞（Y）和起漂时间（Y）是影响杜仲漂浮型脉冲释放片处方研究的重要因素，高血压在凌晨时症状较为严重，该研究设计的杜仲漂浮型脉冲释放片临睡前服用，遇到胃液后迅速漂浮（60 s）起来，并持续一段时间（6 h）后药物迅速释放，以保证在疾病发作时药物能充分释放和吸收，发挥最佳治疗效果。根据Design-Expert 8.06 软件预测结果，HPMC（X）、乳糖（X）、碳酸氢钠（X）所占包衣层质量的百分比为35.21、20.17 和19.93。结合研究的实际情况（释药时滞=6 h，起漂时间=60 s），最终优化处方为HPMC（X）、乳糖（X）、碳酸氢钠（X）所占包衣层质量的百分比为35%、20%和20%。

2.5 处方验证

根据效应面法优化包衣层的最佳处方为：HPMC、乳糖、碳酸氢钠分别占包衣层质量的35%、20%、20%，微粉硅胶2%，其余微晶纤维素填充，包衣层质量0.25 g。制备了3批杜仲漂浮型脉冲释放片进行处方验证，结果表明释药时滞实测值与预测值偏差+1.94%，起漂时间实测值与预测值偏差-3.77%，按此优化处方制得的杜仲漂浮型脉冲释放片在60 s时迅速起漂，并在一定时滞（约6 h）后药物脉冲释放，达到预期效果，结果见表3，体外释放曲线图见图2。说明本实验所拟合方程较好地描述指标与因素之间的关系，拟合效果良好，可信度高。偏差=（预测值-实测值）/预测值×100%。

表3 杜仲漂浮型脉冲释放片优化处方预测值与实测值的比较（n=3）

3 讨论

本研究杜仲漂浮型脉冲释放片在预实验基础上通过考察体外溶出和膨胀性确定片芯中崩解剂为交联聚乙烯吡咯烷酮，占片芯质量的10%，微晶纤维素和微粉硅胶填充，包衣层质量0.25 g。通过单因素实验表明HPMC对脉冲释放片释药时滞的影响显著，当HPMC、乳糖、碳酸氢钠分别占包衣层质量的40%、20%、20% 时，药物经过6 h左右的时滞期后，药物迅速释放，采用统计软件SPSS 23.0对时滞前后药物累积释放百分率进行logistic 方程拟合，计算释药时滞为6.5432，当用量超过40% 后，脉冲释放片的释药时滞会显著增加，同时药物释放缓慢，无法实现脉冲释放的设计要求。因此在进行星点设计时，HPMC的范围定在20%～40%。

星点设计效应面法是近年来国内外常采用的制剂处方工艺研究的方法，通过非线性模型拟合实验数据从而优化处方，其特点在于实验次数少，直观，精密度高，应用方便，预测值与真实值更接近。本研究依据星点设计效应面法优化包衣层的最佳处方为：HPMC、乳糖、碳酸氢钠分别占包衣层质量的35%、20%、20%，微粉硅胶2%，其余微晶纤维素填充。释药初期包衣层材料中碳酸氢钠和胃液起反应产生二氧化碳，二氧化碳黏附在包衣层材料中使脉冲释放片迅速漂浮在胃液中，凝胶材料HPMC吸水形成凝胶层，使水分难以渗透进入片芯，所以释药初期药物基本不释放。随着释药过程的进行，包衣层中碳酸氢钠的减少，乳糖逐步溶解形成孔道，水分加速渗透进入片芯，片芯中的药物通过凝胶层溶解扩散开始有少量释放，随着凝胶材料的不断溶蚀，崩解剂吸水片芯开始膨胀，其膨胀力越来越强，当膨胀力撑破凝胶层后药物迅速释放，实现了药物在体内滞留一定时间后脉冲释药的目标，避免了制剂脉冲释放时药物已通过吸收部位的问题，保证了药物的吸收，达到定时定位的目的。

高血压病人血压波动的高峰常发生于凌晨，病人服药不方便，特别是老年高血压病人更易引发动脉粥样硬化等慢性疾病。杜仲叶资源丰富，有明显的降压作用，但未得到有效的开发利用，成药品种少，本研究以杜仲叶提取物为原材料制得的杜仲漂浮型脉冲释放片在胃内滞留一段时间，外层包衣层材料经过骨架扩散溶蚀，片芯遇水后开始迅速崩解释放药物，达到了病人在临睡前服用药物，凌晨血压升高时释放药物，使血药浓度快速升高，及时控制疾病症状的目的。为杜仲叶的临床应用提供了参考，为杜仲漂浮型脉冲释放片的体内释放特性及体内外相关性研究提供了依据。

（本文图1，2见插图12-1）