正交試驗設計優化氟尿嘧啶植入劑制劑工藝研究

徐剛 胡朝奇蕪湖先聲中人藥業有限公司，安徽蕪湖241080

正交試驗設計優化氟尿嘧啶植入劑制劑工藝研究

徐剛 胡朝奇
蕪湖先聲中人藥業有限公司，安徽蕪湖241080

目的采用正交試驗設計方法優化氟尿嘧啶植入劑的制劑工藝。方法以原料藥粒度、混合轉速、混合時間、上沖壓力、下沖壓力、干燥溫度作為試驗因素，采用紫外分光光度法測定氟尿嘧啶含量，運用正交試驗方法對制劑工藝參數進行優化，以氟尿嘧啶植入劑含量測定結果和制劑時間作為指標，進行氟尿嘧啶植入劑制劑工藝優化研究。結果優化工藝：原料藥粒度120目，混合轉速500 r/min，混合時間為30 min，上沖壓力7.0 mPa，下沖壓力5.0 mPa，干燥溫度60℃。結論優化后工藝穩定、可靠，可有效縮短制劑時間，且對產品質量無顯著影響，并可提高生產效率。

正交試驗曰氟尿嘧啶植入劑曰工藝優化

氟尿嘧啶植入劑（商品名：中人氟安）是由我國自主研發的一種抗腫瘤植入劑新藥［1-2］，擁有完全自主知識產權。氟尿嘧啶植入劑通過在腫瘤病灶部位局部給藥，一方面可有效提高病灶部位局部血藥濃度，另一方面可有效改善全身化療給患者帶來的嚴重不良反應，目前在臨床上主要用于腸癌、惡性腹腔積液、肺癌等惡性腫瘤的治療［3］，具有理想的治療效果。但是植入劑是一種新型的劑型，其制劑工藝較為復雜，在通常情況下，產品的制劑時間較長，嚴重影響產品在市場上的推廣及應用，因此本研究采用正交試驗設計方法對植入劑制劑過程中常見的幾個工藝參數進行優化，觀察其產品生產效率及制劑時間。

1 儀器與試劑

Evolution300紫外分光光度計（美國Thermo公司）、AB265-S電子天平（上海精科天美貿易有限公司）、FD115烘箱（德國Binder公司）、IT-09B恒溫磁力攪拌器（上海一恒科技有限公司）、高速粉碎機HX-400A（浙江省永康市溪岸五金藥具廠）。

氟尿嘧啶（精華制藥集團南通有限公司，批號：FLU131001）、硅橡膠（上海橡膠制品有限公司，批號：2014-03）、環己烷（國藥集團化學試劑有限公司，批號：20130401）、鹽酸（北京化工廠，批號：20131019），水為蒸餾水。

2 方法與結果

2.1 考察指標與方法

2.1.1 氟尿嘧啶含量測定依據氟尿嘧啶植入劑國家藥品標準WS1-（X-103）-2005Z進行氟尿嘧啶的含量測定。

精密稱取氟尿嘧啶植入劑適量（相當于氟尿嘧啶20 mg），至于乳缽中，將顆粒研碎，加鹽酸溶液（9→1000）2～3滴潤濕，充分研磨，再加上述鹽酸溶液2 mL研磨后，將溶液轉移至100 mL量瓶中，殘渣繼續使用，上述鹽酸溶液70 mL分次研磨，最后全部轉移至量瓶中，將量瓶置水浴中加熱20 min，放冷，用上述鹽酸溶液稀釋至刻度，搖勻，濾過，精密量取續濾液5 mL，置100 mL量瓶中，用上述鹽酸溶液稀釋至刻度，搖勻，照分光光度法，在265 nm的波長處測定吸光度，按C4H3FN2O2的吸收系數為552計算［4］，即得。

2.1.2 制劑時間測定分別記錄每一項生產工序所需時間，以各生產工序所需的時間總和作為制劑時間，制劑時間以h計。

2.2 制劑工藝的初步優化

2.2.1 因素水平表對原制劑工藝流程進行分析發現，原料藥粒度、原輔料混合轉速、混合時間、上沖壓力、下沖壓力、干燥溫度為影響制劑成型的幾個關鍵影響因素，選用L8（27）正交試驗表對影響因素進行初步優化。因素水平見表1。

表1 L8（27）正交試驗因素水平

2.2.2 方法與結果按照1000個制劑單位稱取原輔料，依據因素水平表的工藝參數依次制備成品，分別按照“2.1.1”和“2.1.2”項下方法依次測定每份成品中氟尿嘧啶的含量及制劑時間。由表2、3可知，因素C、D、E（即混合時間、上沖壓力及下沖壓力）對綜合評價結果無顯著影響，故在進一步優化改進過程中，采用單因素分析對上述因素進行優化改進；因素A、B、F（即原料藥粒度、混合轉速及干燥溫度）對綜合評價結果影響顯著，故在進一步優化改進過程中，采用L9（34）正交試驗表對上述因素進行進一步的優化改進［5］；同時初步確定優化制劑工藝為：A2B2C1D1E1F1，即原料藥粒度100目，混合轉速500 r/min，混合時間為30 min，上沖壓力7.0 mPa，下沖壓力6.0 mPa，干燥溫度60℃。

表2 L8（27）正交試驗直觀分析結果

表3 正交試驗結果綜合評價的方差分析

2.3 制劑工藝進一步優化

2.3.1 原輔料混合時間優化依據“初步優化制劑工藝”，分別在原輔料混合時間20、30、40 min條件下制備3批樣品，以氟尿嘧啶含量、制劑時間作為指標，采用單因素分析進行原輔料混合時間的優化。由表4可知，原輔料混合時間為40 min時，氟尿嘧啶的含量最高，但是制劑時間較長；原輔料混合時間為30 min時，氟尿嘧啶含量與40 min無顯著性差異，且制劑時間較短，因此綜合分析，故選擇30 min作為最優原輔料混合時間。

表4 最優原輔料混合時間單因素分析結果

2.3.2 上沖壓力優化依據“初步優化制劑工藝”，分別在上沖壓力5.0、7.0、9.0 mPa條件下制備3批樣品，以氟尿嘧啶含量、制劑時間作為指標，采用單因素分析進行上沖壓力的優化。由表5可知，在3種壓力條件下，氟尿嘧啶的含量無顯著差異，隨著沖壓的加大可以縮短制劑時間，但是過大沖壓會加速沖頭的損耗，因此綜合分析，故選擇7.0 mPa作為最優上沖壓力。

表5 最優上沖壓力單因素分析結果

2.3.3 下沖壓力優化依據“初步優化制劑工藝”，分別在下沖壓力5.0、6.0、7.0 mPa條件下制備3批樣品，以氟尿嘧啶含量、制劑時間作為指標，采用單因素分析進行下沖壓力的優化。由表6可知，在3種壓力條件下，氟尿嘧啶的含量和制劑時間均無顯著差異，因此從實際生產成本、效率角度考慮，選擇5.0 mPa作為最優下沖壓力。

表6 最優下沖壓力單因素分析結果

2.3.4 原料藥粒度、混合轉速及干燥溫度的優化采用L9（34）正交試驗表對原料藥粒度、混合轉速及干燥溫度進行優化，因素水平見表7，試驗安排及直觀分析結果見表8，方差分析結果見表9。因素A（原料藥粒度）和因素B（混合轉速）對氟尿嘧啶植入劑的含量和制劑時間具有顯著性影響（P＜0.05），因素F（干燥溫度）對氟尿嘧啶植入劑的含量和制劑時間無顯著性影響，結合直觀分析結果，得出最優工藝為A3B2F1，即原料藥粒度120目，混合轉速為500 r/min，干燥溫度為60℃。

表7L9（34）正交試驗因素水平

表8L9（34）正交試驗直觀分析結果

表9 正交試驗結果綜合評價的方差分析

2.4 驗證性試驗

依據優化出的最優制劑工藝，分別制備3批氟尿嘧啶植入劑樣品，依次進行氟尿嘧啶含量及制劑時間的測定，以考察工藝的穩定性及可靠性。驗證性試驗結果見表10。3批產品的含量及制劑時間的RSD值均＜3%，說明工藝穩定可靠。

表10 驗證性試驗結果

2.5 最終優化工藝結果

氟尿嘧啶植入劑優化改進工藝為原料藥粒度120目，混合轉速500 r/min，混合時間為30 min，上沖壓力7.0 mPa，下沖壓力5.0 mPa，干燥溫度60℃，且工藝穩定、可靠。

2.6 工藝優化前后含量及制劑時間比較

分別按照優化前工藝和優化后工藝制備8批產品（1000個制劑單位），比較工藝優化前后各批產品的氟尿嘧啶含量和制劑時間，結果顯示，原工藝與優化工藝含量比較差異無統計學意義（P＞0.05），原工藝與優化工藝制劑時間比較差異有統計學意義（P＜0.05）。見表11。

表11 工藝優化前后含量及制劑時間比較（x±s）

3 討論

近年來，隨著人們生活方式的改變和環境污染的加劇，惡性腫瘤的發病率呈逐年遞增趨勢，化療是目前臨床上治療惡性腫瘤的常用治療手段［6-7］，患者在接受放療、手術根除術后，合理地使用化療藥物，可以有效控制惡性腫瘤的再復發，對于提高患者腫瘤治療的整體效果具有重要意義。氟尿嘧啶是臨床上常用的一種化療藥物，其通過在人體細胞內轉化生成氟尿嘧啶脫氧核苷酸，進而阻斷胸苷酸的合成，干擾腫瘤細胞DNA的合成［8］，從而達到抑制腫瘤的作用。傳統的氟尿嘧啶劑型主要是注射劑，其雖可以發揮一定的抗腫瘤作用，但是存在較多的弊端，主要有以下幾個方面。①全身給藥：注射液通常為全身給藥，對全身細胞均會產生一定的抑制作用，全身不良反應較為明顯；②半衰期較短：氟尿嘧啶通常在人體內4 h就會消失，從而造成一次給藥劑量較大［9］，進一步加重不良反應；③靶器官部位血藥濃度較低：全身給藥無法保證靶器官部位能夠獲得有效的血藥濃度，從而造成治療效果不是十分理想。

氟尿嘧啶植入劑通過使用高分子材料作為釋藥骨架，從而發揮緩釋作用，其在惡性腫瘤治療中具有如下優勢。①局部給藥：氟尿嘧啶植入劑可在手術過程中局部給藥或針對腫瘤瘤體進行給藥，有效避免了全身給藥給患者帶來的副作用，提高了化療的安全性［10-11］；②緩釋作用：以高分子材料作為釋藥骨架，保證了氟尿嘧啶可以在腫瘤病灶部位緩慢釋放，從而發揮持久的抗腫瘤作用；③靶器官部位血藥濃度較高：氟尿嘧啶植入劑通過在靶器官部位局部給藥，有效保證了靶器官的血藥濃度［12］，從而可取得理想的治療效果。氟尿嘧啶植入劑以優異的治療效果和較少的副作用，具有良好的市場前景。但是氟尿嘧啶植入劑的制劑工藝較為繁瑣、復雜，生產周期較長，難以滿足市場的廣泛需求，因此，如何有效提高氟尿嘧啶植入劑的生產效率，對于保證氟尿嘧啶植入劑的供應和惡性腫瘤疾病的治療均具有重要意義。

正交試驗設計是一種多因素多水平的研究方法，其可通過從全面試驗中選取有代表性的點進行試驗［13-15］，獲得科學、合理的最優試驗結果。正交試驗設計是一種高效、經濟、快速的試驗方法，目前在工業生產中被較為廣泛地應用［16-19］。傳統的工藝優化試驗，通常先進行單因素分析，再進行正交試驗設計，主要存在以下幾個弊端：①由于工藝參數較多，每個參數均進行單因素分析，前期工藝摸索工作量較大［20］；②單因素分析工藝參數的選擇存在一定的主觀經驗性［21-22］。本研究通過采用二次正交試驗設計，首先通過采用L8（27）正交試驗對可能影響產品質量和制劑時間的因素進行初篩，有顯著影響的因素進行進一步L9（34）正交試驗優化改進，無顯著性因素進行單因素分析，從而有效減少了前期工藝摸索的工作量，而且保證了整個工藝優化的合理性和科學性；同時對比工藝優化前后產品的含量和制劑時間發現，優化前后產品含量差異無統計學意義，但是優化后制劑時間明顯短于優化前，說明優化后的工藝在保證產品質量的同時，進一步縮短了制劑時間，從而可有效降低人力成本，對于產品進一步推向市場具有積極的作用。

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Optimization of processing technology for Fluorouracil Implants by orthogonal test

XU GangHU Chaoqi
Wuhu Simcere Sino-implant Pharmaceutical Co.Ltd.,Anhui Province,Wuhu241080,China

ObjectiveTo develop the optimum process of Fluorouracil Implants by orthogonal test.MethodsThe raw material particle size,mixing speed,mixing time,pressure of upper punch,pressure of low punch and drying temperature were used as factors.The content of Fluorouracil was detected by using UV spectrophotometer.Preparation process parameters were optimized by using orthogonal test.The content determinate results and preparation time of Fluorouracil Implants were used as indexes.Optimum process study of Fluorouracil Implants was implemented.ResultsThe optimum process:granularity of raw material size was 120 mu,mixing speed was 500 r/min,mixing time was 30 min, pressure of upper punch was 7.0 mPa,pressure of low punch was 5.0 mPa,drying temperature was 60℃.ConclusionThe optimum process of Fluorouracil Implants is stable and reliable.It reduces process time effectively and has no significant effect on product quality.It improves production efficiency.

Orthogonal test;Fluorouracil Implants;Process optimization

R965

A

1673-7210（2015）07（a）-0019-05

2015-04-05本文編輯：李亞聰）

安徽省蕪湖市科技計劃項目（2013hm43）。

徐剛（1971.10-），男，碩士；研究方向：藥物制劑和質量標準研究。

胡朝奇（1987.2-），男，碩士；研究方向：藥物制劑和質量標準研究。