木香内酯胃漂浮片的处方优化及体外释放研究

黄泽铖，徐纯艺，杨苛，喻子薇，胡慧玲，王战国

木香烃内酯（COS）和去氢木香内酯（DEH） 来源于多种药用植物，如：木香[1]，川木香[2]等。根据2020年版药典、《四川省中药材标准》等记载，木香和川木香具有相似的功效和临床应用，在例如胃溃疡、慢性萎缩性胃炎等中医药优势病种的临床应用中，木香或川木香具有显著疗效[3]，且历史上川木香也曾是木香的代用品和地方习用品[4]。据报道，COS和DEH具有广泛的生物效应，例如抗癌[5]，抗炎[6]，抗氧化[7]，抗病原微生物[8]，抗真菌[9]和驱虫[10]活性等。课题组长期进行木香类药材的研究，发现木香内酯具有显著的抗胃溃疡、抗胃炎的药理活性，木香内酯抑制幽门螺杆菌的作用也被多文献证实[11-12]。胃漂浮给药系统最早于1968年提出，基于该系统的制剂口服后可延长药物体内滞留时间，增强胃部及十二指肠吸收及局部治疗作用，提高生物利用度，降低毒副作用[13]。胃漂浮制剂是可以在胃中具有延长停留时间和持续释放行为的系统，这可以提高药物生物利用度和在胃中的局部作用，而胃漂浮片相较于其他胃滞留剂型，没有胃部受伤和意外副作用的风险，不会干扰正常的胃排空过程[14]。如此将中药的“温和有效”和胃漂浮片的“精准缓释”有机结合，加上木香内酯在治疗胃炎、胃溃疡阶段的双重优势制备的胃漂浮片，未来有望辅助治疗由幽门螺杆菌引起的相关胃部疾病。

1 实验仪器与材料

高效液相色谱仪（Ultimate 3000，美国赛默飞世尔科技有限公司）；色谱柱（Chromplus C18，5 μm，250×4.6 mm）；万分之一电子天平（BSA124S，赛多利斯科学仪器有限公司）；片剂四用测定仪（SY-6D，上海黄药药检仪器有限公司）；单冲压片机（杭州引航减速机有限公司）。

木香烃内酯和去氢木香内酯均购自成都普菲德对照品科技有限公司（纯度：HPLC≥98%，批号分别为21060404、20092102）；Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC: K4M、K15M、K100M)来自安徽山河药用辅料股份有限公司；十八醇、十六醇、硬脂酸、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钙、微晶纤维素、硬脂酸镁、盐酸、聚山梨酯80均来自成都科龙化学试剂厂，甲醇为色谱纯。

2 实验方法

2.1 色谱条件

参照2020版《中国药典》，色谱柱：Chromplus C18色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相：甲醇-水（75∶25）；检测波长：225 nm；柱温：30 ℃；流速1.0 mL﹒min-1；进样量为10 μl。

2.2 对照品溶液制备

精密称取COS和DEH对照品5 mg，置于25 ml容量瓶中，用甲醇溶解并稀释至刻度，摇匀，即得浓度分别为0.20 mg﹒ml-1和0.20 mg﹒ml-1的COS和DEH对照品溶液。

2.3 木香内酯胃漂浮片的制备

将各种辅料分别粉碎混合均匀，再将COS和DEH与各种辅料按配研法混合，加入1%硬脂酸镁混匀，过80目筛，倾入直径为10 mm中浅凹冲模内，压片，每片重为0.32 g，含主药0.05 g。

2.4 浮动滞后时间和总漂浮时间的测定

使用2020年版《中国药典》中溶出度测定方法Ⅱ法(桨法)装置，以pH1.2的0.1 mol﹒L-1盐酸溶液作为释放介质，温度为37±0.5 ℃，转速为100 r﹒min-1，用秒表记时。以胃漂浮片放入溶出杯到片剂漂浮至液面的时间T1(s)，设为浮动滞后时间，T1<10 s，称为立即起漂；T1>90 s，则不合格；从起漂开始至片剂下沉时的时间设为总漂浮时间T2(h)，T2<12 h，则不合格。每个处方测定6片，取平均值。

2.5 累积释放度的测定

取木香内酯胃漂浮片，照释放度测定法（中国药典2020年版四部0931通则测定法第二法桨法）测定，释放介质0.1 mol﹒L-1HCl 900 ml（加1%聚山梨酯80），转速100 r﹒min-1，温度37±0.5 ℃，分别于2、4、6、8、12 h取样3 ml，并及时补充相同体积及温度的溶出介质，样品经0.22 μm微孔滤膜滤过，取续滤液进行HPLC检测，计算不同时间点的药物累积释放度。

2.6 单因素实验

2.6.1 高分子骨架材料及比例的筛选

本实验选用HPMC K4M、HPMC K15M、HPMC K100M作为亲水性凝胶骨架材料，用量均为30%，加入10%低密度辅料十六醇、5%起泡剂碳酸氢钠、1%硬脂酸镁，微晶纤维素调节片重。采用粉末直接压片法制备木香内酯胃漂浮片，参照2.3方法和2.4方法，测定胃漂浮片的漂浮性能和药物累积释放度。选取骨架材料A的4种不同比例（20%、30%、40%、50%），其他辅料比例不变，微晶纤维素调节片重，采用粉末直接压片法制备胃漂浮片，参照2.3方法和2.4方法，测定其漂浮性能和药物累积释放度。

2.6.2 低密度辅料的种类及比例的筛选 选取硬脂酸、十六醇、十八醇作为低密度辅料，用量均为10%，30%骨架材料HPMC K4M、5%起泡剂碳酸氢钠、1%硬脂酸镁，微晶纤维素调节片重。采用粉末直接压片法制备胃漂浮片，参照2.4方法和2.5方法，测定其漂浮性能和药物累积释放度。选取低密度辅料B的3个不同比例（5%、10%、15%），微晶纤维素调节片重，其他辅料比例不变，采用粉末直接压片法制备漂浮片，参照2.4方法和2.5方法，测定其漂浮性能和药物累积释放度。

2.6.3 起泡剂的种类及比例的筛选 选取碳酸氢钠、碳酸镁、碳酸钙作为低密度辅料，用量均为片重的5%，30%骨架材料HPMC K4M、10%低密度辅料十八醇、1%硬脂酸镁，微晶纤维素调节片重。采用粉末直接压片法制备胃漂浮片，参照2.4方法和2.5方法，测定其漂浮性能和药物累积释放度。选取起泡剂C的3个不同比例（5%、10%、20%），其他辅料比例不变，微晶纤维素调节片重，采用粉末直接压片法制备漂浮片，参照2.4方法和2.5方法，测定其漂浮性能和药物累积释放度。

2.7 Box-Behnken设计-响应面法优化胃漂浮片处方

根据单因素实验结果，选择以骨架材料A的比例为a、低密度辅料B的比例b、起泡剂C的比例c为影响因素。以2 h药物累计释放度（Q2h）、6 h药物累计释放度（Q6h）、12 h药物累计释放度（Q12h）为评价指标。综合评分Y=|Q2h-25%|×100+|Q6h-50%|×100+|Q12h-80%|×100，评分越小，处方越佳。采用Design-Expert8.0.6软件的Box-Behnken设计的3因素3水平设计方案。

3 实验结果

3.1 方法学考察

3.1.1 线性范围考察 以X为峰面积，Y为浓度绘制COS和DEH的回归方程（COS：Y=0.485 6X-0.3449，R2=0.9995；DEH：Y=0.216X+0.0194，R2=1），线性范围分别为2.008～100.4 μg﹒ml-1、2.056～102.8 μg﹒ml-1，表明线性关系良好。

3.1.2 精密度考察 选取高、中、低3个浓度（COS：2、20、100 μg﹒ml-1，DEH：2、20、100 μg﹒ml-1）的木香对照品溶液，用0.22 μm微孔滤膜滤过，按照2.1色谱条件分别重复进样6次，COS和DEH高、中、低浓度的RSD均小于3%，说明该方法精密度良好。

3.1.3 稳定性考察 取对照品溶液，稀释1倍，用0.22 μm微孔滤膜滤过，按照2.1色谱条件于0、2、4、8、12、16、24 h测定， COS和DEH的RSD均小于1%，说明DEH和COS的甲醇溶液至少在24小时内稳定。

3.1.4 重复性考察 精密量取对照品溶液，稀释1倍，用0.22 μm微孔滤膜滤过，按照2.1色谱条件重复六次进行测定， COS和DEH的RSD均小于3%，说明该方法重复性良好。

3.1.5 回收率试验 取对照品溶液，稀释1倍，置容量瓶中，再分别按质量比1:0.5、1:1、1:1.5添加对照品溶液，混匀，用0.22 μm微孔滤膜滤过，按照2.1色谱条件进行测定，COS和DEH回收率均在90%～110%之间，RSD均小于3%，加样回收率符合要求。

3.2 单因素实验

根据片剂体外漂浮性能及累积释放度综合考虑，筛选辅料。但由于COS在酸性条件下不稳定，不能准确比较不同处方间药物释放的差异，故释放性能以DEH的累积释放度来评价。

3.2.1 骨架材料的筛选 HPMC K4M、HPMC K15M、HPMC K100M这3种辅料压出来的片剂表面较光滑，3种辅料制成的片剂都立刻起漂，且都能漂浮12 h以上。释放性能：HPMC K4M＞HPMC K15M＞HPMC K100M，结果见图1-a，因此选择HPMC K4M作为骨架材料。

3.2.2 骨架材料用量的筛选 20%、30%、40% 比例HPMC K4M的漂浮片立即起漂，50%比例HPMC K4M的漂浮片则在1 min内起漂。30%、40%、50%比例HPMC K4M的漂浮片能持续漂浮12 h以上，而20%比例HPMC K4M的漂浮片则在2 h内全部崩解，不能持续漂浮。观察释放性能：30% HPMC K4M＞40% HPMC K4M＞50% HPMC K4M，结果见图1-b，因此选择30%作为骨架材料的比例。

3.2.3 低密度辅料的筛选 十六醇、十八醇、硬脂酸这3种辅料制得的漂浮片成型性都良好，考察体外漂浮性能时这3种辅料制成的漂浮片都立刻起漂，且都能漂浮12 h以上。观察释放性能：硬脂酸＞十八醇＞十六醇，结果见图1-c，因此选择硬脂酸作为低密度辅料。

3.2.4 低密度辅料用量的筛选 3种比例硬脂酸的漂浮片成型性较好，都能立即起漂，且都能持续漂浮12 h以上。观察释放性能：5%硬脂酸＞10%硬脂酸＞15%硬脂酸，结果见图1-d，因此选择5%作为低密度辅料的比例。

3.2.5 起泡剂的筛选 碳酸钙、碳酸钠、碳酸氢钠这三种起泡剂制成的漂浮片成型性均良好，都能在1 min内起漂，且都能持续漂浮12 h以上。观察释放性能：碳酸钠＞碳酸氢钠＞碳酸钙，结果见图1-e，因此选择碳酸钠作为起泡剂。

3.2.6 起泡剂用量的筛选

3种比例碳酸钠的漂浮片成型性都良好，都在1 min内全部起漂，但10%碳酸钠的漂浮片漂浮时间不到2 h便全部崩解，不能持续漂浮。观察释放性能：5%碳酸钠＞10%碳酸钠＞20%碳酸钠，结果见图1-f，因此选择5%作为起泡剂的比例。

3.3 Box-Behnken设计-响应面法优化处方

通过单因素实验结果表明，骨架材料的用量、低密度配料的用量、起泡剂的用量，对木香内酯胃漂浮片的释放性能有较显著的影响。因此选择以骨架材料HPMC K4M的用量（30%）、低密度辅料硬脂酸用量（5%）、起泡剂碳酸钠用量（5%）为影响因素。以2 h药物累计释放度（Q2h）、6 h药物累计释放度（Q6h）、12 h药物累计释放度（Q12h）为评价指标[15-16]，进行3水平3因素的Box-Behnken设计。

3.3.1 实验结果 在前期实验的基础上设置各影响因素的范围，具体见表1-1。综合评分值Y=|Q2h-25%|×100+|Q6h-50%|×100+|Q12h-80%|×100，综合评分最小者为最佳处方。实验安排和结果见表1-2。

表1 -1 Box-Behnken设计的影响因素和水平

表1 -2 实验方案和结果

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3.3.2 数据处理与分析 通过Design-Expert8.0.6软件对实验数据进行多元回归拟合分析，得到方程Y=29.72+30.52A+3.99B+7.96C+7.85AB-5.32AC+2.65BC+19.28A2+12.11B2+23.83C2（R2=0.9902，P<0.0001）。从表2可以看出该响应面回归模型达到极显著水平（P<0.0001），失拟项不显著（P=0.058 5>0.05），并且该模型R2=0.9992，R2 adj=0.9776，表明该模型与实验拟合良好，各自变量与评价指标之间线性关系显著，可用于该模型的理论推测。由表2、图2可知，模型中A、B、C、AB、AC、A2、B2、C2项具有显著性，表明各自变量与因变量之间具有一定交互作用，影响因素的主次顺序为A>C>B，即HPMC K4M（%）＞碳酸钠（%）＞硬脂酸（%）。

表2 各因素方差分析结果

根据Box-Behnken实验结果，得到三个因素的最优处方比例为HPMC K4M 26.44%、硬脂酸6.29%、碳酸钠5.22%，评价总分23.54。

4 讨论

通过粉末直接压片，我们成功的制备了木香内酯胃漂浮片。依据单因素实验和Box-Behnken设计实验，优化了木香内酯胃漂浮片的处方。实验中发现木香烃内酯和去氢木香内酯在4 ℃条件下放置一段时间后原料药易发生吸潮，尤其是木香烃内酯，这对原料药的储藏条件是个巨大的挑战。HPMC K4M作为骨架材料，虽然能快速生成凝胶截留空气，但其水合速率低，膨胀体积大，导致药物释放速度慢。因此考察其他纤维素类及非纤维素类骨架材料是非常必要的，且不同骨架材料的混用可以达到更高的释放度[17]。