鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的研制

謝英花，胡 易，馬燕山，陳 卉，侯東岳，孫勇軍

(1.河北科技大學化學與制藥工程學院，河北石家莊 050018；2.石家莊市中醫院，河北石家莊 050051)

鹽酸二甲雙胍(metformin hydrochloride)為雙胍類降血糖藥，是治療Ⅱ型糖尿病的一線藥物。目前，臨床上使用的鹽酸二甲雙胍主要有普通片、腸溶片和緩釋片[1]。由于鹽酸二甲雙胍的半衰期很短(1.5 h)[2]，服用普通制劑時藥效在體內維持時間短，血藥濃度波動較大。近年來，以微丸制劑為代表的多單元型給藥系統(multiple-unit drug delivery system)以其特有的優越性，逐漸成為目前緩控釋制劑的研究熱點之一[3-10]。緩釋微丸與緩釋片相比，具有安全系數高的特點，不易對胃空速率慢的患者產生疊加釋放的現象，不易受胃液pH值變化的個體差異的影響。因此，緩釋微丸比緩釋片發展前景更為廣闊。為了減少給藥次數、降低血藥濃度波動、提高患者用藥依從性，本研究采用擠出滾圓法制備鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸，同時考察了藥物體外釋藥特性。

1 儀器與試藥

FA2004電子天平(上海精密科學儀器有限公司提供)；JBZ-300型多功能微丸包衣造粒機(遼寧醫聯新藥技術研究所提供)；101-2AB型電熱鼓風干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司提供)；WBF-ⅡA型多功能流化床(重慶英格造粒包衣技術有限公司提供)；RCZ-8B 藥物溶出試驗儀(天津大學無線電廠提供)；UV-2100型紫外可見分光光度計(上海尤尼柯儀器有限公司提供)；CS-2脆碎度測試儀(天津市鑫洲科技有限公司提供)。

鹽酸二甲雙胍(山東科源制藥有限公司提供)；乙基纖維素(山東聊城阿華制藥有限公司提供)；羥丙基甲基纖維素(HPMC K4M，山東聊城阿華制藥有限公司提供)；微晶纖維素(MCC，山東聊城阿華制藥有限公司提供)；硬脂酸(北京化學試劑廠提供)；鹽酸二甲雙胍緩釋片(重慶科瑞南海制藥有限責任公司提供)；其他試劑均為分析純，所有用水為純化水。

2 方法與結果

2.1 含量測定方法[11]

采用紫外分光光度法，于200～400 nm處進行紫外掃描，藥物在233 nm處有最大吸收，輔料對其測定無干擾，因此以233 nm作為檢測波長。標準曲線方程為Y=0.076ρ+0.016，r=0.999 5(n=6)。結果表明在0.4～16.0 mg/L范圍內，吸光度(Y)與質量濃度(ρ)線性關系良好。

2.2 體外釋放度測定方法

精密稱取自制的微丸適量，用《中華人民共和國藥典》溶出度測定法第1法( 轉籃法)進行釋放度實驗：以1 000 mL純化水為溶出介質，轉速為100 r/min，溫度為(37±0.5)℃，在預定時間間隔內取樣5 mL(同時補充同溫、同體積的新鮮介質)，立即用0.8 μm微孔濾膜過濾。取續濾液以溶出介質為空白對照，在233 nm處測定Y值，按標準曲線方程求算對應質量濃度和累積釋放度。

2.3 鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的制備流程

將過0.18 mm篩的主藥及輔料(微晶纖維素、硬脂酸及乙基纖維素)按處方配比混勻，加適量羥丙基甲基纖維素作為黏合劑制備濕物料，經擠出機篩板(孔徑為0.9 mm)擠出，將條狀物料置滾圓機內，調節轉速和滾圓時間，使顆粒完全滾圓。取出微丸烘干，經熱處理后，篩分出0.60～1.18 mm微丸，進行粉體學和釋放度的考察。

2.4 處方因素對微丸制備及藥物釋放的影響[12-14]

擠出-滾圓法制備微丸要求輔料必須有一定的塑性和彈性。微晶纖維素的用量、乙基纖維素(EC)和硬脂酸(SA)的比例及含濕量等直接關系到微丸的質量為減少緩釋微丸中藥物的突釋，假定緩釋微丸在1，6，12h的累積釋放度的目標范圍分別為25%～45%，60%～80%，80%～100%，取各范圍的中間點得理想值分別為35%，70%，90%，試驗目標以釋放度結果接近理想值為優，故選擇累積釋放度為指標。以綜合評分P=|P(1h)-35%|+|P(6h)-70%|+|P(12h)-90%|為指標，得分越低，表明與所定的標準越接近，因素的水平數越佳。結果見表3。由表3可見，各因素對釋放影響的順序為A>B>C, 各因素最優水平組合為A2B2C1, 即微晶纖維素的質量分數為10%，乙基纖維素與硬脂酸物質的量比為1∶1，黏合劑的質量分數為2%。

及其緩釋效果[15]。通過單因素試驗考察確定了主要輔料種類、用量范圍等,在此基礎上采用正交設計篩選處方。選定微晶纖維素的質量分數(因素A)、乙基纖維素與硬脂酸物質的量比(因素B)和黏合劑的質量分數(因素C)3個因素, 每個因素選定3個水平,見表1。按L9(34)正交設計表安排試驗。正交試驗結果見表2。表1 正交設計試驗的因素和水平表Tab.1 Factors and levels of orthogonal test水平因素A因素B因素C16%1∶22%210%1∶13%314%2∶14%

表2 正交表設計和試驗結果

2.5 工藝技術參數對微丸制備的影響[12，16]

擠出-滾圓工藝各環節的參數變化都會影響微丸的性質，其中擠出參數、滾圓參數、不同的干燥方式影響較大。本研究考察了各工藝參數對鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸粉體學及體外釋藥的影響。

2.5.1 擠出機擠出速度的影響

擠出速率過快，條狀物表面粗糙，條狀濕料直徑不等；擠出速率過慢，耗時長，物料在擠出圓筒中失水干燥，影響微丸圓整度，過長的擠出時間會造成同批物料的擠出物前后差異較大。本實驗分別采用20，25，35 r/min的擠出速度制備微丸。當擠出速度為20 r/min時，物料擠出時間過長，產生摩擦熱量過多，使擠出物的熱塑性過大，呈彎曲狀，幾乎無法進行滾圓操作；當擠出速度為25，35 r/min時都可制得微丸，但35 r/min時微丸粉末相對較多。因此，選擇擠出速度以25 r/min為宜。

表3 正交設計試驗結果的計算和分析

2.5.2 滾圓速度的影響

滾圓速度是影響微丸圓整度和收率的關鍵因素。速度快則圓整度好且表面光滑，但微丸的粒徑差異也隨之增大。本實驗分別選取830，1 260，1 690 r/min的滾圓速度制備微丸。1 690 r/min時剪切力太大，物料由于離心力作用，被甩成細粉，附著于圓筒壁，造成收率太低。未被甩成細粉的物料，由于強的剪切力，微丸圓整度好，在相同時間內被摩擦次數多，造成堆密度較大，釋藥較慢；滾圓速度為830 r/min時，滾圓速度過慢，剪切力不夠，微丸圓整度低，成細棒狀，釋藥也較快。鑒于以上原因，選取滾圓速度以1 260 r/min為宜。

圖1 滾圓時間對釋放度的影響Fig.1 Release profiles of the pellets at different spheronisation time

2.5.3 滾圓時間的影響

本實驗采用2，6，10 min的滾圓時間進行單因素考察，滾圓時間對粒徑和圓整度有明顯影響。滾圓時間為2 min時，微丸成啞鈴形，主要因為滾圓時間太短，微丸圓整度不好，堆密度低；時間延長至6 min時，微丸的粒徑主要分布在0.60～1.18 mm，且圓整度變好；但當滾圓時間為10 min時，出現更多的大粒徑微丸，圓整度變化不大。釋放曲線如圖1所示。綜合考慮，選取滾圓時間為6 min。

2.5.4 干燥條件的影響

在微丸進行干燥之前，微丸的內部結構并沒有最終形成，干燥溫度和時間對微丸性質的影響明顯。用烘箱進行干燥，于40 ℃烘干12 h，于80 ℃烘干4 h，微丸的緩釋效果很差；進行流化床干燥，于40 ℃烘干2 h，于80 ℃烘干2 h，微丸的緩釋效果很好，而且耗時較短。其主要原因是骨架型微丸的緩釋效果要求緩釋材料均勻地分布到微丸中，烘干就是為了實現這個過程，烘箱干燥可以使硬脂酸融化，但由于流體重力學的原因，硬脂酸堆積到微丸的一端，不能均勻地分布，而流化床恰恰彌補了這一缺點，微丸始終被鼓風，處于沸騰狀態，使硬脂酸達到了均勻分布的要求，空隙減少，發揮了緩釋材料的重要作用，達到了很好的緩釋效果。干燥條件對釋放度的影響如圖2所示。

2.6 鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的制備及性質考察

根據上述篩選和優化的處方和工藝，選擇MCC比例為10%(質量分數)，乙基纖維素與硬脂酸物質的量比為1︰1，黏合劑的濃度為2%(質量分數)，擠出速度為25 r/min，滾圓速度為1 260 r/min，滾圓時間為6 min，流化床于40 ℃烘干2 h，于80 ℃烘干2 h制備鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸3批，測定其釋放度及圓整度、流動性和脆碎度等粉體學性質。釋藥曲線見圖3。粉體學性質測定結果見表4。由結果可知，所制備的3批微丸的釋放度、圓整度、流動性、脆碎度和收率均達到要求，批間重復性高，表明本實驗所采用的處方工藝合理、穩定。

圖2 干燥條件對釋放度的影響Fig.2 Release profiles of the pellets under different treatments

圖3 鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的釋放曲線(n=6) Fig.3 Release profile of metformin hydrochloride sustained-release matrix pellets(n=6)

表4 鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的粉體學性質及收率(n=3)

2.7 鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸和市售緩釋片釋放度比較

考察鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸和市售緩釋片的釋放情況，結果見表5和圖4。采用相似因子法的研究表明，2種樣品釋放曲線的f2為77.18，在50≤f2≤100范圍內，因此鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的釋放行為和市售緩釋片極其相似。

表5 緩釋微丸與市售緩釋片的釋放度對比

圖4 釋藥曲線對比Fig.4 Release curves

2.8 釋藥動力學模型擬合

將鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的累積釋放度與時間分別按零級方程、一級方程、Higuchi方程進行擬合，以相關系數r判斷其擬合程度。擬合結果見表6。

結果表明，鹽酸二甲雙胍緩釋骨架微丸的釋藥曲線符合Higuchi方程，說明釋藥主要以擴散機制進行。

表6 緩釋骨架微丸中鹽酸二甲雙胍釋藥模型的擬合結果(n=3)

3 討 論

微丸制備過程中過0.18 mm篩的主藥和輔料一定要混合均勻，在捏制軟材中尤為重要，對藥物溶出會產生很大的影響。物料的干燥方式也至關重要，前期參照文獻使用烘箱干燥，藥物體外釋放度很不好，在以后多次試驗中，使用流化床干燥物料對藥物的緩釋起到了很大的作用，而且使用流化床干燥比烘箱耗時少。

相似因子(f2)法是美國FDA推薦使用評價固體制劑體外釋放曲線是否相似的方法，應用已趨廣泛。一般相似因子大于50(50～100)說明2條曲線相似。試驗結果表明，自制的緩釋片和對照樣品相比，釋放曲線的f2為77.18，體外釋放沒有顯著性差異，可為今后的臨床試驗提供一些依據。

研制出的鹽酸二甲雙胍骨架型緩釋微丸圓整度好，粒徑均勻，硬度合格，流動性好，載藥量大且藥物含量均勻，性質穩定，具有明顯的緩釋特性，能達到緩釋12 h的試驗設計要求；釋藥規律符合Higuchi釋藥模型。利用擠出-滾圓法制備鹽酸二甲雙胍骨架型緩釋微丸方法簡單，適于工業化生產。

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