中药外用制剂的品质传递过程与评价方法研究进展

马丽霞,亓雅丽,庄欣雅,张佳,余亦婷,周悦,顾薇,董洁,毛春芹,陆兔林,陈军,严国俊

(南京中医药大学药学院,江苏省中医外用药开发与应用工程研究中心,江苏 南京 210023)

中药品质的含义主要是指中药的品种和质量,即中药真伪优劣及临床功效相关的属性[1-2],其核心是临床疗效,评价指标包括性状鉴别、理化成分、生物效价等。中药制剂按照临床给药途径,可分为口服用药(口服固体制剂、口服液体制剂)、注射给药、皮肤及黏膜给药、直肠给药[3]。中药外用制剂的剂型多种多样,包括用于皮肤、黏膜、腔道、创面给药的制剂[4]。早在原始社会,人们就偶然发现草茎、树叶等敷在伤口上能够治愈疾病。2020年版《中国药典》所收载的中药外用制剂的剂型有眼用制剂、鼻用制剂、栓剂、软膏剂、乳膏剂、糊剂、吸入制剂、喷雾剂、气雾剂、凝胶、散剂、搽剂、涂剂、涂膜剂、酊剂、贴剂、贴膏剂、膜剂、耳用制剂、洗剂、冲洗剂、灌肠剂、膏药,占比约为57.89%,可见外用制剂用途范围之广。清代吴师机在《理瀹骈文》中写道“外治之理即内治之理,外治之药亦内治之药,所异者法尔。”[5]中医外治是指熏蒸[6]、推拿[7]、针灸、针刀[8]、敷贴外用等方法,外用给药方式不经过胃肠道,有效避免胃肠道刺激和肝脏首过效应,具有维持恒定的血药浓度和减少给药次数等优点。然而目前临床所用的中药外用制剂品类繁多,工艺与质量参差不齐,不同厂家生产的同一外用制剂产品的临床疗效也不完全一致,即使是同一厂家不同批次的产品,临床疗效也有不稳定现象。影响中药外用制剂质量与疗效的因素众多,归根结底,是从田间种植、采收加工、炮制制剂、工艺设计与评价,直至临床应用的全过程,有无将中药品质完整地传递。本文阐述中药外用制剂品质传递过程各个环节的影响因素和关键控制环节,建立符合中医整体观的外用制剂工艺与质量标准,以期引起中药全程产业链对品质传递的重视,保障中药外用制剂的质量和临床安全与疗效,促进中药外用制剂产业的健康发展,中药外用制剂品质传递过程见图1。

图1 中药外用制剂品质传递过程的示意Fig. 1 Instructions for quality transfer process of TCM external preparations

1 中药外用制剂品质产生的来源——种子种苗-中药材-饮片

中药外用制剂要发挥临床疗效确切、毒副作用低等作用,就需要最大化传递原材料中有效物质组分,最小化传递农药残留、重金属等[9]。需从源头上加强建设中药种子种苗繁育体系[10],加强多方面种质资源的搜集,选育优良种质;在过程中无公害种植、精细化栽培管理，生产高品质中药植物或动物[11],依时采收、规范加工标准[12],炮制时设定炮制温度、时间、具体工艺参数等客观指标,为生产出高品质的制剂原料创造便利条件。复方南星止痛膏是由南京中医药大学历经数年研发的新型外用药膏,具有散寒除湿、活血止痛之功效。由生天南星、生川乌、肉桂、丁香、川芎、细辛、白芷、乳香、没药、徐长卿、樟脑、冰片共12味中药组成。以这12种中药为例,说明种子种苗-中药材-饮片中需要注意的环节及优选的工艺参数,见表1。

表1 复方南星止痛膏处方中药品质传递过程环节及优化参数Table 1 Quality transfer process and optimization parameters of Compound Nanxing Analgesic Paste

(续表)

种子种苗是中药产业链的源头,中药材的形成是中药品质形成的初始过程和首要开端,中药饮片则是中药品质传递过程中的毒效调控,三者层层递进。综合分析源头上影响中药外用制剂品质的各个因素并进行干预调节,以提高外用制剂品质为目标,从而保证中药外用制剂前期的品质传递。

2 中药外用制剂品质传递的过程——制剂设计与工艺

中药外用制剂需采用合适的基质与原料药物配伍,通过合理的设计与工艺研究,以保障高品质中药原料的质量属性完整的传递到制剂。中药外用制剂的质量同样源于设计。通过预实验、单因素考察、正交实验、均匀设计及星点设计效应面等方法选择考察指标,确定基质种类和最佳用量,最终确定药物和基质的最佳成型工艺。王秀环[38]通过正交实验设计,得到麝香壮骨膏中挥发油最佳的提取工艺为浸泡0.5 h、加入8倍量水、提取温度为180 ℃,粉碎粒度为40目,水蒸气蒸馏提取12 h。胡丹[39]通过单因素实验确定影响八桂止痛乳膏剂稳定性的基质成分有硬脂酸、液体石蜡、三乙醇胺等;设计正交试验,以离心试验、耐寒耐热试验、乳膏的均匀度与感官指标为评价指标,优选基质成分的最佳用量配比,提高载药量,确定外用制剂的制备工艺。许润春等[40]研究川乌配伍花椒挥发油的凝胶贴膏成型工艺,筛选出最佳基质用量及配比为3.0%聚丙烯酸钠、1.5%羧甲基纤维素和0.25%卡波姆。该工艺成型生产出来的产品外观优美性能好,增加了药物传递量(提高载药量),同时通过药物(花椒挥发油)配伍提高川乌的吸收率,有利于中药品质的完整传递。结果表明只有成型工艺设计合理,生产出来的外用制剂产品外观性状良好、载药量高,才有可能保障高品质的中药质量属性更好地传递到临床。中药外用制剂品质传递的剂型影响因素详见图2。

图2 中药外用制剂品质传递的剂型影响因素Fig. 2 The influencing factors of dosage form for quality transfer of TCM external preparations

中药外用制剂组成复杂,选用科学合理的指标成分作为工艺评价方法,如物理(活性成分提取率、转移率、出膏率)、化学(关注热不稳定性成分的变化)、生物(药效学指标)等方法指标用于中药外用制剂品质传递。成型工艺的优化研究可以保证制剂过程更加流畅[41],提高制剂企业生产效率,有利于工业化大生产。粉碎、提取、除杂、辅料配比、干燥等工艺参数的优化调整为生产高品质的中药外用制剂提供强有力的技术支撑。合理的药物配伍有利于提高药物吸收率、提高外用制剂载药量,是中药外用制剂品质传递过程中的重要理论保障。中药外用制剂疗效的最大发挥,一定程度上取决于成型工艺的科学合理性。

3 中药外用制剂品质传递的评价——释放与吸收

3.1 释放与吸收传递过程

释放与吸收是将中药外用制剂产品传递到临床这一过程的具体表现。中药外用制剂成型工艺完成后,药物需从基质传递到体内,一般要经过释放、穿透、吸收三个阶段,才能发挥临床疗效。释放是指药物从基质中脱离出来传递到皮肤或黏膜表面;穿透是指药物通过表皮传递到真皮、皮下组织,对局部组织起治疗作用;吸收是指药物通过皮肤微循环或与黏膜接触后通过血管或者淋巴管传递进入体循环而产生全身作用。外用制剂只有通过体外释放、体表吸收传递到体内才能发挥疗效。影响外用制剂药物体外传递到体内的因素见表2[42]。

表2 影响外用制剂体外传递到体内的因素Table 2 Factors affecting in vitro delivery to the body of external preparations

影响中药外用制剂药物释放、吸收因素繁多,剂型和基质的选择很大程度上具有决定性作用;添加不同的促透剂改善中药的吸收有着重要的研究意义;超声、离子导入等物理促渗技术和新制备技术的应用也能加快外用制剂的吸收、增强药效[45]。具有“药辅合一”功能的中药开发作为辅料(如芦荟、海藻、乳香、没药、薄荷等)制成外用制剂,不仅使用药更为安全[46],而且含挥发油类的中药能作为促透剂,增加中药外用制剂的品质传递量。

3.2 品质传递过程评价和检测方法

3.2.1 品质传递吸收与过程评价

(1)扩散池法。释放率和透皮速率是评价中药外用制剂质量是否稳定的重要方法,传递量即吸收量同样也是外用制剂品质传递过程中评价的重要指标。药物必须从基质中释放出来才能保证在皮肤中被渗透与吸收。释放率和透皮速率采用体外评价法,有透析袋法和扩散池法[47],可以同时测量药物的释放与渗透,常用的是扩散池法[48]。扩散池种类有Franz扩散池[49]、Valia-Chien双室扩散池[49]、Side-Bi-Side扩散池[50]、Ussing Chamber[51]等,有水平和垂直两个方向的结构[49]。操作方法是将人工膜(或动物皮肤)固定在扩散池的给药池和接收池中间,样品和接收池液分别置于人工膜(或动物皮肤)两侧,在不同时间点取样,得到外用制剂的释放和渗透特征数据。以单位面积释放(吸收)的药物量为X轴,时间平方根为Y轴作图,得到制剂的释放率(吸收率)。刘欣妍等[52]通过扩散池法测量花椒挥发油微乳凝胶的透皮吸收情况,通过计算药物的累积释放率,发现制备成微乳凝胶渗透效果虽不及花椒挥发油本身,但仍有促渗效果,并且降低花椒挥发油对皮肤的刺激作用,使用药更安全。扩散池法虽然在一定程度上能说明药物的释放和渗透,但是影响传递因素众多,并不能真实反映药物在体内的吸收情况。离体皮肤容易受到动物种属、个体差异、脱毛处理等因素的影响,导致体外透皮吸收实验结果重现性差,而且体外透皮吸收的评价结果往往和在体透皮吸收实际结果存在差异。

(2)体内经皮微透析技术。采用体内经皮微透析技术,进行体外-体内相似度评价验证。白洁等[53]通过扩散池法进行体外透皮实验、微透析法测定经皮给药川芎提取物后接收液和透析液中有效物质阿魏酸的含量,对体外透皮结果和体内药动学结果进行相关性研究,为中药外用制剂传递到体内的药动学研究提供一种思路与方法。通过微透析技术研究药物的吸收,测定体内连续的药物浓度[54],建立药效、药动学方程[55],可用于初步评价外用制剂品质的优良。由于经皮微透析技术取样微量,对于多成分,尤其是微量成分的经皮吸收动力学过程较难考察。

3.2.2 品质传递检测方法

(1)经典化学计量法。现在中药外用制剂品质传递控制评价模式常采用化学分析方法检测外用制剂活性成分透皮传递过程中的经时浓度变化。常用方法有气相色谱法、HPLC法、UPLC法、GC-MS联用法、HPLC-MS联用法、同位素标记法等。陈遥[56]采用GC测定薄荷挥发油中的薄荷醇在离体大鼠皮肤下的透皮特性,为黄芩苷外用制剂促透剂的选择提供依据。任佳佳[57]采用HPLC对马黄涂膜剂中马钱子碱、士的宁、盐酸小檗碱透过裸鼠离体皮肤的吸收液进行含量测定,用于筛选不同促透剂,为新药研发奠定基础。庞晓晨等[58]采用UPLC色谱法测定肛肠外用凝胶剂中芦丁透皮吸收前后的含量,考察中药外用制剂的体外透皮给药特点和性能。黄晓晨[59]通过体外经皮渗透实验UPLC-MS/MS测得少腹逐瘀汤外用制剂在亲水性、亲脂性2种不同基质中的主要成分体外透皮吸收的差异,测定不同时间点的质量浓度,发现亲水性基质更利于外用制剂经皮渗透,为外用制剂基质的选取提供方法参考。向大雄等[60]采用3H同位素标记8-甲氧补骨脂素脂质体凝胶、酊剂等外用制剂在大鼠皮肤及血液中8-甲氧补骨脂素含量,为靶向制剂的剂型选择提供思路。以上针对检测方法的研究大都采用的是以化学成分评价传递吸收,选取的指标未必是对疾病有治疗效果的活性成分,没有代表性,不能以整体观的中医思维去评价。

(2)生物效应评价方法。化学分析方法考察的是单一指标成分的含量测定、药物动力学,较少对多个成分进行考察,尚不能达到中医整体观的思想要求。因此有必要寻求一种新思路。生物效应评价法又称生物效应检测或者生物效应鉴定法,以药理学为基础,采用生物统计学方法,通过实验设计测定药物对于生物整体、离体组织器官、细胞或分子等所起的作用,从而控制和评价药物品质、活性、作用强度[61]。因此有必要在现有中药外用制剂品质评价体系的基础上,结合生物效应评价方法,以整体药物为研究对象,为中药的现代化和科学化提供强大的技术支撑。林燕等[62]通过采用明胶酶谱法,检测朱红膏对HSF细胞的细胞毒性以及金属蛋白酶表达的影响,将不同剂量的朱红膏粉直接加入孵育缓冲液中模拟与创面接触,发现朱红膏在高浓度情况下对创面渗出液的酶有抑制作用,且抑制作用具有朱红膏剂量依赖性;低浓度情况下促进正常成纤维细胞蛋白的表达及体外酶活性,提示朱红膏双相性调节。临床上使用朱红膏治疗创面时,其局部的汞浓度饱和,但仍有过量的汞继续与创面接触,对创面主要的金属蛋白酶为高浓度抑制作用,可能是朱红膏治疗慢性皮肤溃疡的机制。邢枫等[63]分析消胀贴膏的整体动物实验和离体皮肤透皮入血成分,评价药物对小肠平滑肌收缩活性的影响,阐明外用贴膏制剂改善胃肠动力、促进肝硬化腹水消退的作用机理,有助于促进新药的研究发展与临床应用,提高中医药外用制剂的基础研究水平。

现代中药制剂评价仍是以单一化学指标成分的质量控制模式为主,并不能全面、真实反映中药外用制剂的内在疗效,是影响中药外用制剂长远发展的瓶颈问题。因此有必要以生物效价、毒价为评价指标。中药外用制剂的最终目标是实现临床价值,即以药效为评价指标,因此以整体临床疗效为指标的品质控制模式显得尤其重要。目前生物效应评价方法应用实例较少,有待深入的挖掘研究。将生物效应评价法应用到中药外用制剂品质控制中去,应为今后研究热点。

4 中药外用制剂品质传递最终目标——临床应用

4.1 外用制剂临床安全性评价

一般来说在未达到毒性反应剂量的前提下,药效成分传递量越多,临床疗效越好,说明其品质越佳,与中医的临床经验、应用历史是相符合的。但是矿物类中药若含有重金属,做成制剂在临床使用过程中,应减少这类物质成分的传递。含矿物类外用制剂大都含有重金属铅、镉、镍、砷等,吸收后容易在血液、肝脏和肾脏蓄积毒素,导致脏器损伤,超过最小中毒浓度就会产生毒副反应[64],因此并不是传递量越多越好。这类外用制剂应在毒性实验结果的基础上,建立危险度评价方法,指导含重金属类外用制剂的临床合理应用。邱恒等[65]对轻粉进行危险度评价(包括危害识别、剂量反应关系评定、暴露评定及危险度表征),推算出轻粉在外用制剂中的最大限量,有利于保障中药外用制剂的安全性。尽量避免涂敷在皮肤溃破、黏膜损伤处。兰颐[66]利用扫描电镜观察挥发油对表皮角质形成细胞、真皮成纤维细胞形态学的影响,初步评价制剂安全性,发现中药花椒、薄荷挥发油具有较低的皮肤细胞毒性。含有毒中药的外用剂型,可以通过剂型改革,在不影响药效的基础上,将有毒中药外用制剂的毒性降到最低。马振勇等[67]将乌头汤改良为微乳外用制剂,减轻乌头碱和马钱子碱的毒性,增强微乳外用制剂的镇痛疗效。用于腔道和黏膜给药的泡腾片、气雾剂、吸入制剂、栓剂等制剂,若有药材细粉在局部残留,可能会影响机体局部生理功能并造成刺激性污染。因此,开发设计用于腔道、黏膜给药的中药外用制剂时,注意不能将药材生粉直接入药[68]。中药外用制剂品质的传递不仅仅表现在具有优良品质的物质成分最大程度传递,同时应减少不利于人体健康物质(如产生毒副反应的杂质、重金属)的传递。

4.2 外用制剂临床有效性评价

中药外用制剂品质传递的最终目标是临床应用,因此以临床疗效为指标的外用制剂品质评价标准显得格外重要。何晓瑾等[69]通过临床试验,以膝关节疼痛、骨关节炎指数、中医证候疗效评价为评判指标,说明复方南星止痛膏治疗寒湿痹阻型膝骨关节炎是有效的。李志明[70]外用加味仙方活命饮汤剂,证明对手足综合征临床治疗有效,可推广用于临床。毕翊鹏等[71]应用痛风气雾剂治疗急性痛风性关节炎(湿热蕴结证),结果表明痛风气雾剂能够缓解关节肿痛,未见不良反应,是一种使用方便、起效迅速的外用药物。从源头到中药外用制剂品质传递的一系列过程,最终是以临床病患为服务对象发挥疗效,因此以临床疗效为指标的外用制剂品质评价方法是最根本的评价方法,是中药外用制剂的发展趋势与方向。

5 总结

中药外用制剂从源头种子种苗到临床应用的各个环节中,如何将高品质的原料传递下去是每一个从事中医药产业的工作人员都需要思考和解决的问题。中药外用制剂品质传递过程的控制是解决这个问题的重要途径,是中药外用制剂质量和临床疗效的关键保障。在中药外用制剂的研究开发过程中应关注所用基质对药物释放的影响、成型工艺是否合理、生产制剂的安全性、药物最终达到体内的传递量等问题,密切关注影响中药外用制剂品质传递的因素,寻找到提高中药外用制剂品质的解决方案。

采用科学、适宜的品质评价技术对其安全性和有效性进行质量评价,真正达到为临床服务的最终目标。临床疗效是中药外用制剂品质传递的最终具体表现。现在中药质量控制模式照搬西药模式,仍是以化学成分分析为主,缺乏中药整体品质对临床药效的表征。为解决这一关键问题,应根据中药质量控制的现状,在“寻找成分、含量测定”的基础上,与临床疗效进行关联,构建将化学成分和生物效应综合起来的外用制剂品质评价方法。生物效应评价方法不是对原本定性、含量测定、指纹图谱方法的否定,两者应是相辅相成、互相完善补充。中药外用制剂品质传递过程以质量标志物(Q-marker)[72]为辅助指标,将品质评价指标及质量标准与中药临床有效性关联起来,从Q-marker的有效性、特有性、传递与溯源、配伍环境(含辅料)及可测性等方面对中药外用制剂品质传递过程进行评价[73],有利于建立中药品质溯源体系和全过程的标准化质量控制模式。目前中药复方制剂的质量标志物研究报道还较少[74],更是缺乏中药外用制剂的相关研究。有必要将过程设计与终端产品的药学等效、生物等效和临床等效等一致性评价结合,中药外用制剂质量与效应控制是保证中药外用制剂安全与有效的有力措施,也为中药外用制剂的品质评价提供一种新的思路和方法。有机结合多角度多方面的中药外用制剂品质评价方法,有利于加快我国中医药事业步入国际化、走向世界的进程。