正交設計在藥學研究中的應用

摘要：目的 探討正交設計在藥學研究中的應用。方法 查閱藥學研究時應用正交設計的文獻。結果 正交實驗法廣泛應用于中藥提取、制劑處方優化、藥物處方拆分、藥物化學反應、藥物質量分析等方面。結論 正交實驗法及既省時、省力、節約資源。

關鍵詞：正交設計；數據分析；藥學研究

正交試驗法利用正交表，設計多因素多水平的試驗，通過對結果的直觀和方差分析，找到顯著的影響因素，并獲得最優實驗方案。基于此，本文簡要介紹了正交試驗法在藥學領域各方面的應用。

1 正交試驗步驟及結果分析[1-6]

正交試驗的步驟：明確試驗目的，選定試驗指標；挑選因素和水平；選用正交表，作表頭設計；按正交表進行試驗，如實記錄試驗結果；實驗數據分析。

單一指標的正交試驗結果分析常用直觀分析法和方差分析法。直觀分析法先計算各因素水平的綜合平均值及極差，然后比較極差大小排定因素影響順序，最后由綜合平均值的大小選定各因素的最佳水平組合。方差分析法先計算各因素離差平方和，再進行F檢驗，最后選取最佳試驗方案。

多指標的正交試驗結果分析常使用綜合平衡法和綜合評分法。綜合平衡法是先對各指標進行直觀分析，然后綜合比較，得出最佳試驗方案。綜合評分法是根據各個指標的重要程度，確定相應的組合系數權，找到最佳。

2 正交設計法在藥學研究中的應用

2.1中藥有效成分提取 中藥有效成分含量較低，提取效率要受到設備、溫度、壓力、時間、次數、溶劑配比、溶劑體積等因素的影響，若以提取效率作為考察指標，對各影響因素進行量化，利用正交表安排實驗。張奇等[7]欲優選濃縮乳腺丸提取工藝，選擇柴胡皂苷d、阿魏酸、芍藥苷的含量為考察指標，以乙醇體積分數、乙醇用量、水體體積、水提時間作為考察因素，選用L9（34）正交表進行四因素三水平試驗，利用方差分析顯示影響濃縮乳腺丸提取因素。

2.2制劑處方優化 藥物制劑處方復雜，除了主藥，還有溶劑、填充劑、潤滑劑、pH調節劑、穩定劑等。若以各組分為試驗因素，以制劑質量、療效等為考察指標，利用正交實驗法可以高效率優化處方。蘇華等[8]為了優化灰黃霉素溶液處方，采用紫外分光光度法測定灰黃霉素含量，作為考察指標，以pH、含量為指標，對試驗結果進行極差和方差分析。

2.3藥物拆方分析 復方拆方研究是指把處方中的藥物減去一味或幾味以觀察療效的變化，甚或尋找有效成分。數學模式法是應用數理原理指導復方拆方研究，其中正交試驗法尤為多用[9]。胡銳等[10]為了研究孔圣枕中丹及其拆方對小鼠的抗抑郁作用，并探討該方的配伍關系和配比關系。選用正交實驗設計，采用小鼠強迫游泳和懸尾實驗研究孔圣枕中丹及其拆方對小鼠的抗抑郁作用。

2.4藥物化學反應 藥物的化學反應涉及反應底物、反應條件、反應時間等因素，將其作為正交設計的考察因素，以反應產物的量或純度為考察指標，通過正交試驗優化反應條件，提高反應效率和產量。

黃雪芳等[11]選用濃硫酸法對龍眼肉多糖進行硫酸酯化，采用L9（34）正交設計對濃硫酸法的反應溫度、反應時間、正丁醇與濃硫酸的試劑比進行優選，以硫酸鋇比濁法測定龍眼肉多糖硫酸基含量，作為考察指標。

2.5藥物質量分析 藥物質量分析涉及分析手段、分析條件、分析時間等因素，將其作為正交設計的考察因素，以檢測藥物的效能為考察指標，通過正交試驗找到準確度、靈敏度、重復性等均良好的藥物檢驗方法。盧桂英等[12]為建立簡單、快速的分離測定齊墩果酸與熊果酸的HPLC方法，實驗采用L16（44）的正交試驗設計表，對HPLC分離測定齊墩果酸與熊果酸的主要影響因素（甲醇與水相的體積比、水相中乙酸和三乙胺的體積分數以及流動相流速）進行了優化，選擇分析時間和兩組分的分離度為評價指標，用極差分析法對正交實驗結果進行分析。

3 討論

正交實驗法在藥學領域應用較多，特別是中藥提取、處方優化、處方拆分、藥物化學反應、藥物質量分析研究中涉及的多因素多水平的問題。按正交表合理地安排試驗，既省時、省力、節約資源，又能得到較好的試驗效果。

正交設計的結果采用直觀分析時簡單、計算量較少，便于推廣，但不能判斷差異的顯著性，這時就要做方差分析，找到有顯著影響的因素，綜合考慮各指標再確定最佳提取條件。

參考文獻：

[1]Liu H，Wang Q，Liu Y，et al.Antimicrobial and antioxidant activities of cichorium intybus root extract using orthogonal matrix design[J].Journal of Fod Science，2013，78（2）：M258-263.

[2]WANG H H，WANG Z Z，GUO W B.Comparative determination of ursolic acid and oleanolic acid of macrocarpium officinalis（Sieb et Zucc）Nakai by RP-HPLC[J].Indust Crops Prod，2008，28（3）：328-332.

[3]劉定遠.醫藥數理統計方法[M].北京：人民衛生出版社，2005：170-180.

[4]方開泰，馬長興.正交與均勻試驗設計[M].北京：科學出版社，2001：52-53.

[5]王曉瑜，張磊，陳輝，等.正交設計法優化替硝唑與鹽酸左氧氟沙星復方泡騰片處方[J].中國醫院藥學雜志，2014，34（7）：545-546.

[6]張啟云，徐國良，孫立波，等.正交設計法優化黃連總生物堿的提取工藝[J].江西中醫學院學報，2010，22（3）：49-50.

[7]張奇，黃立軍，柳玉杰，等.正交設計法優選濃縮乳腺丸的提取工藝[J].中國醫院藥學雜志，2013，33（9）：690-694.

[8]蘇華，巖林蘋，冷靜，等.混合水平多指標正交設計優選灰黃霉素溶液處方及穩定性考察[J].中國藥師，2011，14（2）：224-226.

[9]余煒.中藥復方拆方研究存在問題的探討[J].海峽藥學，2011，23（01）：162-163.

[10]胡銳，馮康，楊瑞瑞，等.正交試驗設計孔圣枕中丹抗小鼠抑郁作用的拆方研究[J].中藥藥理與臨床，2010，26（5）：19-21.

[11]黃雪芳，李雪華，黃燕軍，等.正交優化龍眼肉多糖硫酸酯化反應條件研究[J].中國現代藥物應用，2011，5（5）：124-125.

[12]盧桂英，孫賀略，楊雪瀅，等.正交試驗優化HPLC測定齊墩果酸與熊果酸的色譜條件[J].云南民族大學學報：自然科學版，2012，21（4）：239-242.

編輯/哈濤