止痒润肤乳成型工艺的优化
2022-12-03鹿爱娟王璐肖望重张水寒杨磊王相
唐 林 鹿爱娟王璐 肖望重 张水寒杨磊∗王相
(1.湖南中医药大学第一附属医院, 湖南 长沙410007; 2.湖南省中医药研究院, 湖南 长沙410208)
止痒润肤乳源于湖南中医药大学第一附属医院皮肤科席建元教授临床经验方,由当归、制何首乌、生地黄、瓜蒌霜、苦参、地肤子等药材组成,功效养血润燥、祛风止痒,临床用于治疗血虚风燥型湿疮、白疕、风瘙痒等皮肤病,历史悠久,疗效显著,无明显不良反应,治愈后复发率低[1⁃2],具有明显抑制角质形成细胞增殖,减少血管内皮生长因子分泌的作用[3],但其剂型为外用汤剂,煎煮费时,贮存不便,从而大大限制了进一步应用。O/W 型乳膏剂能将中药提取液溶解于乳膏剂的水相基质中,而且易涂布,无油腻性,药物释放穿透较快,易储存和清除[4],故选择其作为止痒润肤乳剂型。
D⁃最优混料设计法针对多因素多水平工艺合理地选择少量实验点,快速获得尽可能全面的处方配比,了解特征指标与处方配比之间的因果关系,预测参数更加精确,近年来在药剂工艺研究中广泛应用[5⁃6]。为了确定止痒润肤乳合理的制剂工艺参数,保证其临床疗效,本实验采用层次分析法⁃熵权法确定权重系数,D⁃最优混料设计优化该制剂成型工艺,以期为其后续研发生产提供依据。
1 材料
DF⁃101B 数显集热式磁力搅拌器(金坛市大地自动化仪器厂);RY101 电子天平(长沙百思得电子科技有限公司);SevenExcellence 多参数测试仪[梅特勒⁃托利多仪器(上海)有限公司];TG16⁃WS 台式高速离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司);DZF⁃6020 真空干燥箱(上海精宏实验仪器有限公司);THR300⁃28 高速数显乳化机(拓赫机电科技上海有限公司)。
硬脂酸(批号104820210901)、轻质液状石蜡(批号101520210801)、甘油(批号000120210801)、单双硬脂酸甘油酯(批号105620201001)、聚山梨酯⁃80(批号101720210501)(湖南尔康制药股份有限公司);十二烷基硫酸钠(SDS,国药集团化学试剂有限公司,批号20210427);白凡士林(南昌白云药业有限公司,批号20210607)。
当归、制何首乌、生地黄等10 味药材饮片均购自湖南南国药都有限公司,经湖南中医药大学第一附属医院制剂中心张裕民教授鉴定为正品,均符合2020 年版《中国药典》要求。
2 方法与结果
2.1 药液制备 称取处方量饮片,加水煎煮2次,第1 次加10 倍量水,浸泡1 h 后煎煮1.5 h;第2 次加8 倍量水,煎煮1 h,滤过,合并滤液,即得,浓缩至相对密度为1.15~1.20(60 ℃)。
2.2 止痒润肤乳制备 取油相(硬脂酸、白凡士林、轻质液状石蜡、薄荷脑)、水相(三乙醇胺、甘油、蒸馏水、药液、吐温⁃80)适量,分别水浴加热至80 ℃,将水相缓慢加到油相中,边加边搅拌至完全乳化,冷却至室温,即得。
2.3 指标评价 参考文献[7] 报道,以外观性状、涂展性、离心稳定性、耐热稳定性为指标,并进行评分。其中,外观性状为肉眼观察是否色泽均匀、是否细腻、是否有粗颗粒、软硬度是否适中;涂展性为取适量样品涂抹于手部皮肤,观察是否能迅速涂抹均匀,油腻感是否明显;离心稳定性为6 000 r/min 离心20 min,观察是否有油水分层,性状是否改变;耐热稳定性为将样品置于80 ℃烘箱中放置4 h,观察是否有油水分层现象,具体见表1。
表1 各指标评分标准
2.4 单因素试验
2.4.1 乳化剂 在文献查阅及预试验基础上,选择液状石蜡2.5 g、白凡士林6.5 g、硬脂酸20 g 作为油相,甘油17.5 g、蒸馏水48 g、药液12 g 作为水相,SDS、三乙醇胺、氢氧化钾、单双硬脂酸甘油酯、三乙醇胺+吐温⁃80 作为乳化剂,按“2.2”项下方法制备乳化剂,按“2.3”项下方法评价,结果见表2。由此可知,氢氧化钾耐热稳定性较差,而将三乙醇胺+吐温⁃80 与单双硬脂酸甘油酯混合时各指标理想。
表2 乳化剂种类对各指标评分的影响(n=3)
再分别对三乙醇胺(0.5、1.5、2.5、3.5 g)、吐温⁃80(1、1.5、2、2.5 g)、单双硬脂酸甘油酯(0、1、2、4 g)用量进行考察,结果见图1。由此可知,随着三乙醇胺用量增加,各指标均有所改善,但不宜超过3.5 g,否则制剂pH 过大会对皮肤存在刺激性;随着吐温⁃80 用量增加,离心稳定性、涂展性显著改善,在2.5 g 时最明显;随着单双硬脂酸甘油酯用量增加,离心稳定性显著改善,但大于2 g时乳膏较硬,油腻感明显,故以1 g 为佳。
图1 乳化剂用量对各指标评分的影响(n=3)
2.4.2 油相基质 固定三乙醇胺用量为3 g,单双硬脂酸甘油酯用量为1 g,吐温⁃80 用量为2.5 g,油相中液状石蜡用量为2.5 g,白凡士林用量为6.5 g,以17.5 g 甘油、48 g蒸馏水、12 g 药液为水相,对硬脂酸用量(10、20、30、40 g)进行考察,结果见图2A。由此可知,硬脂酸用量对乳膏成型性影响较大,当超过40 g 时膏体较硬,外观性状、稳定性均不符合要求,而小于10 g 时膏体耐热稳定性较差。
固定油相中白凡士林用量为6.5 g,硬脂酸用量为20 g,对液状石蜡用量(2、3、4、5 g)进行考察,结果见图2B。由此可知,液状石蜡用量对乳膏耐热稳定性、外观性状影响较大,当大于5 g 时乳膏偏软,而小于2 g 时乳膏较硬,涂展性、外观性状不符合要求。
固定油相中液状石蜡用量为2.5 g,硬脂酸用量为20 g,对白凡士林用量(3.5、6.5、9.5、12.5 g)进行考察,结果见图2C。由此可知,白凡士林用量对乳膏涂展性、耐热稳定性影响较大,当大于12.5 g 时不易涂抹,油腻感明显,而小于3.5 g 时膏体加热出现油水分离现象。
图2 油相基质用量对各指标评分的影响(n=3)
2.4.3 水相基质 固定三乙醇胺用量为3 g,单双硬脂酸甘油酯用量为1 g,吐温⁃80 用量为2.5 g,以6.5 g 白凡士林、20 g 硬脂酸、2.5 g 液状石蜡为油相。再固定水相中蒸馏水用量为48 g,药液用量为12 g,对甘油用量(7.5、12.5、17.5、22.5 g)进行考察;固定甘油用量为17.5 g,药液用量为12 g,对蒸馏水用量(38、48、58、68 g)进行考察,结果分别见图3A~3B。由此可知,甘油用量对乳膏涂展性、外观性状影响较大,而对稳定性无明显影响,当低于2.5 g 时颗粒感严重,涂展性油腻感明显;当蒸馏水用量大于68 g 时易出现油水分离现象,导致稳定性变差。
2.5 载药量筛选 固定三乙醇胺用量为3 g,单双硬脂酸甘油酯用量为1 g,吐温⁃80 用量为2.5 g,以6.5 g 白凡士林、20 g 硬脂酸、2.5 g 液状石蜡为油相,17.5 g 甘油、48 g蒸馏水为水相,分别加入5、12、15、20 g 药液后进行考察,结果见图3C。由此可知,载药量为12 g 时各指标评分均较高。
图3 水相基质用量、载药量对各指标评分的影响(n=3)
2.6 D⁃最优混料设计
2.6.1 设计方案 在单因素试验基础上,得到各主要基质用量范围,分别为液状石蜡(A)3~5 g,硬脂酸(B)10~30 g,白凡士林(C)4~10 g,甘油(D)7~17 g,三乙醇胺(E)1~3 g,水与药液(F)50~70 g,载药量为水与药液总量的20%,固定基质总量为105 g,计算综合评分,公式为综合评分=0.11W+0.11X+0.49Y+0.29Z,其中W、X、Y、Z分别为外观性状、涂展性、离心稳定性、耐热稳定性的标准化数据{ [(实测值-最小值)/(最大值-最小值)] ×100},再采用Design⁃Expert 13.0 软件进行D⁃最优混料设计,结果见表3。
表3 试验设计与结果
2.6.2 指标权重确立
2.6.2.1 层次分析法 参考文献[8] 报道,将离心稳定性、耐热稳定性、外观性状、涂展性这4 个指标分为3 个层次,并确定优先顺序为离心稳定性>耐热稳定性>外观性状=涂展性,构建成对比较的判断优先矩阵(表4)并进行归一化处理,测得权重系数()分 别0.48、0.30、0.11、0.11,最大特征根(λ)为4.02,一致性指标(CI)为0.006 7,由矩阵阶数为4 得到随机一致性指标(RI)为0.9,一致性比率(CR)为0.007 4(<0.1),表明矩阵通过一致性检验,权重系数有效。
表4 各指标成对比较的判断优先矩阵
2.6.2.2 熵权法 参考文献[8] 报道,现有m个样本,n个评价指标,建立原始数据矩阵(X)=(Xij)m×n,根据公式1 将原始矩阵转换为概率矩阵(P),公式2 计算信息熵(Hj),公式3 计算第i项指标的权重系数()。
2.6.2.3 层次分析法⁃熵权法 参考文献[8] 报道,分别采用层次分析法、熵权法计算相关权重系数,按公式4 计算复合权重(Wj),结果见表5。
表5 各指标复合权重
2.6.3 模型拟合 采用Design⁃Expert 13.0 软件对表3 数据进行拟合,得方程为综合评分=647.60A-5.19B-61.77C-5.34D+293.89E-0.86F-6.53AB-8.56AE-6.57AF+0.82BC+0.14BD- 3.11BE+0.12BF+0.53CD- 0.25CE+0.70CF-2.73DE+0.12DF-2.66EF(R2=0.98),方差分析见表6。由此可知,模型具有高度显著性(P<0.01);失拟项P>0.05,表明模型拟合度良好,可用于预测。
表6 方差分析
2.7 验证试验 以综合评分最高值为优化目标,采用Design⁃Expert 13.0 软件优化成型工艺,得最优工艺为液状石蜡用量3 g,硬脂酸用量14 g,白凡士林用量5 g,三乙醇胺用量3 g,甘油用量17 g,水与药液总量63 g,综合评分为101.13 分。按上述优化工艺进行3 批验证试验,结果见表7,可知该工艺合理、稳定、可行。
表7 验证试验结果(n=3)
3 讨论
D⁃最优混料设计考察因素水平范围的选择对顺利获得最优试验方案(或工艺条件)具有重要意义,一般需先通过单因素试验对考察因素及水平进行筛选,得到具有显著影响的因素及合理的因素水平范围[9]。本实验采用单因素试验对影响乳膏剂成型的乳化剂、油相基质、水相基质进行考察,从而筛选出对止痒润肤乳影响较大的基质及用量,其中辅助乳化剂吐温⁃80、单双硬脂酸甘油酯因其用量较小,可通过该方法直接确定其用量,故未纳入D⁃最优混料设计。
乳膏剂的评价指标需要结合外观性状、涂展性、耐寒稳定性、耐热稳定性等进行综合评价[10],课题组前期研究发现,止痒润肤乳耐寒稳定性好,不受各因素水平的影响,因此本实验未将其列入评价指标,并且由于涉及多个指标,故确定权重系数尤为重要。目前,计算权重系数的方法主要包括客观赋权法、主观赋权法,前者中的熵权法基于对试验数据的充分分析,减少了主观因素对结果的干扰,但忽略了评价指标的轻重关系[11⁃12];后者中的层次分析法可避免冗长的信息交流和反馈修正过程,实现将复杂的问题系统化、层次化,但具有一定的主观性[13⁃14]。本实验将层次分析法与熵权法联合使用,可实现两者各自优点的最大化,增强总体评价结果的科学性和合理性,可为其他中药复方制剂处方筛选提供参考。