基于星点设计-效应面法优化沙棘宫愈凝胶辅料配方∗

胡宗苗，邓颖颖，姚东风，马 丽，张恩户△

1 兵器工业卫生研究所，陕西 西安 710065；2 西安汉城妇产医院；3 陕西中医药大学

沙棘宫愈凝胶是由已上市中成药——复方沙棘籽油栓二次开发的组分中药，由苦参碱、蛇床子素、沙棘籽油组成，拟用于宫颈内瘤样病变和宫颈糜烂［1］。笔者采用星点设计-效应面法优化沙棘宫愈凝胶成型辅料（卡波姆-940、羟丙基-β-环糊精、甘油、三乙醇胺）的配比，进一步优化制备工艺。

1 仪器与试剂

1.1 实验仪器UltiMate3000-高效液相色谱仪（上海仪新科学仪器有限公司）；TDL-80-2B 型离心机（上海安亭科学仪器厂）；KQ-50E 型超声仪（昆山市超声仪器有限公司）。

1.2 试药与试剂沙棘籽油（陕西海天制药有限公司，批号：15125058）；苦参碱（陕西乐博生化科技有限公司，纯度≥98.0%，批号：KSJ160101）；蛇床子素（陕西航空一六八生物工程有限公司，纯度≥98.0%，批号：C15H1603）；苦参碱对照品（中国食品药品检定研究院提供，纯度≥99.8%，批号：110805-200508）；卡波姆-940（广州康乔汉普药业有限，批号：20150801）；三乙醇胺（天津市天力化学试剂有限公司，批号：20160213）；羟丙基-β-环糊精（山东新大生物科技有限公司，批号：150301）；甘油（天津市天力化学试剂有限公司，批号：20160308）；其他试剂均为分析纯。

2 方法与结果

2.1 沙棘宫愈凝胶制备工艺取处方量的卡波姆-940，均匀撒入定量蒸馏水中，置4℃冰箱中过夜，使其完全溶胀，然后加入三乙醇胺，搅拌，形成透明半固体，即为凝胶基质［2］，备用。称取沙棘籽油5 g、苦参碱1 g、蛇床子素20 mg（用少量无水乙醇溶解）与处方量的甘油、HP-β-CD 水溶液（预先加1.33 倍纯化水，加热搅拌使溶解）于称重的研钵中混合均匀。加入卡波姆-940 凝胶基质，顺时针研磨混匀，加水调节至凝胶量100 g，充分搅拌成型，即得。

2.2 星点设计-效应面法优化沙棘宫愈凝胶辅料的配比在预实验的基础上，确定以卡波姆-940、三乙醇胺、HP-β-CD 及甘油用量（%）为因素，应用软件建立因素水平编码表。见表1。

表1 星点设计因素水平编码

2.3 沙棘宫愈凝胶样品制备取表1 各辅料配比用量，按上述工艺制备沙棘宫愈凝胶样品，以外观性状、成型性、离心稳定性、冷冻稳定性及高温稳定性的评分归一化值为效应进行优化实验，并对结果进行拟合分析［3］。依据文献［4-5］和表2 对样品进行考察和评分。见表2。

表2 凝胶剂考察指标及评分标准

2.4 星点设计-效应面法优化处方采用Design-Exper 8.0 软件设计实验，按表2 记录指标评分。将结果用Hassan方法dmax=（yi-ymin）/（ymax-ymin）分别进行归一处理［6］，计算各指标的归一值，再按公式OD=（d1×d2×d3×d4×d5）1/5 计算5 个 归 一值的几何平均值，得到总评归一值OD，其中25～30次实验用于考察模型误差的重复试验。见表3。

2.4.1 响应面分析响应面分析根据所得回归方程进行响应面分析，表明各影响因素优化范围为：A 0.89%～1.1%、B 0.22%～0.28%、C 5.97%～7%、D 8.88%～11.1%。见图1—2。

图1 因素A、B、C、D对OD值三维效应面的影响

2.4.2 模型拟合与方差分析以卡波姆-940、三乙醇胺、HP-β-CD 及甘油用量为自变量，外观性状、成型性、离心稳定性、冷冻稳定性及高温稳定性的“总评归一值”OD 为因变量，采用Design-Exper8.0 软件对表3 的数据进行多元线性回归、二项式及三项式拟合回归分析，并以拟合优度（r）和置信度（P）作为模型判定标准。拟合方程如下：R1=0.96+0.11×A+9.833E-003×B+0.058×C-0.029×D-3.625E-003×A×B-0.014×A×C-0.020×A×D-0.050×B×C+0.052×B×D+0.033×C×D-0.21×A2-0.035×B2-0.11×C2-0.073×D2（R2=0.898），采用ANOVA 分析效应面的回归参数，方差分析结果见表4。整体模型达到极显著水平（P＜0.0001），模型的相关系数R2=0.8980，说明方程的因变量与自变量之间整体模型比较显著，方法可靠。由二项式拟合方程可知，A、C、A2、C2、D2对OD值均有显著的影响，影响OD 值的因素主次顺序为卡波姆-940%（A）＞HP-β-CD%（C）＞甘油（D）＞三乙醇胺（B）。见表4。

表3 星点效应面实验设计与指标测定结果

表4 模型方差分析

2.5 验证试验按照最优处方制备3 批样品，各个评价指标的均值与二项式方程预测值相比较。各偏差均小于5%，表明所建立的数学模型具有良好的预测性。其中OD的实测值为0.96，模型方程预测值为0.931，偏差为3.11%，表明该模型可靠，用此方法优化的工艺具有可行性。最后确定沙棘宫愈凝胶辅料配比为：卡波姆-9401%、HP-β-CD 6.5%、甘油10%、三乙醇胺0.25%。见表5。

表5 3批样品最佳处方验证试验（n=3）

图2 因素A、B、C、D对OD值等高线的影响

3 讨论

根据前期预实验结果，最终确定卡波姆-940为凝胶的基质，其能够生物黏附于阴道或子宫黏膜，使药物不易渗出，另外其在体内能生物降解，无残留和毒副作用；适宜的黏度可使凝胶与阴道紧密接触，甘油不仅可以防止凝胶剂发生失水现象，同时也增加了凝胶剂的稳定性，最终确定甘油为凝胶的保湿剂；卡波姆-940 在水中溶胀后会形成浑浊的酸性溶液，需加入碱性pH 调节剂，通过单因素考察，优选出了三乙醇胺；羟丙基-β-环糊精是β-环糊精的亲水性衍生物，其水溶性好，热稳定性高，通过单因素考察，最终确定其为凝胶的增溶剂。沙棘宫愈凝胶是复方沙棘籽油栓二次开发的组分中药，叶海娜等［7］指出药物量对空白凝胶的黏度和稳定性有一定影响，药物加入的越多，凝胶的稳定性可能会降低。而本文采用的是复方沙棘籽油栓主要3 味中药有效部位的有效成分，从而减少给药量，增加沙棘宫愈凝胶的稳定性。

星点设计-效应面法是一种集数学与统计学于一体的新型实验设计方法［8］。与正交设计相比，避免了简单的线性设计，能充分考虑各因素的相互作用，具有实验次数少，精密度高等优点，适用于多因素、多水平的试验。本研究选用外观性状、成型性、离心稳定性、冷冻稳定性及高温稳定性为评价指标，采用星点设计-效应面法优化沙棘宫愈凝胶处方辅料的配比。沙棘宫愈凝胶是一种组分中药新药，是名优中成药-复方沙棘籽油栓的再次技术升级，能够解决组分中药研究中的有效部位富集的问题。对于提高中医药防治妇女重大和常见病，促进我省沙棘、苦参资源的利用具有现实意义。