卡托普利擇時滲透泵片的處方優化Δ

葉吳琦，左丁，張子豪，陳天民，焦敏芬，韓翠艷（齊齊哈爾醫學院藥學院，黑龍江齊齊哈爾161006）

由于人體血壓有明顯晝夜節律性，在清晨6點血壓開始上升，下午6點開始下降，而高血壓事件多發于清晨[1]，因此擇時降壓治療非常必要。卡托普利（Captopril）為人工合成的非肽類血管緊張素轉化酶抑制劑[2]，具有一定降壓作用，為抗高血壓的一線藥物[3]。其上市的劑型大多需多次服藥，且血藥濃度不平穩，不能滿足擇時降壓的要求[4]。

滲透泵型擇時釋藥系統不僅具有控釋藥物、維持血藥濃度平穩的特點，并且由于其釋藥動力為滲透壓差，故釋藥行為不受介質環境pH、胃腸蠕動等因素影響，現已成為國內、外研發的熱點[5]。本研究優化卡托普利擇時滲透泵片的處方，旨在控制其于晚上9-10點服藥后約4 h開始釋藥，并持續緩慢釋藥20 h，這樣不僅可減少給藥次數，還能克服高血壓節律性發作的問題[6-7]。

1 材料

1.1 儀器

DP-30AX型系列單沖壓片機（北京國藥龍立科技有限公司）；78X-2型片劑四用測定儀（上海黃海藥檢儀器廠）；BYW型無極調速不銹鋼包衣機（寶雞建華制藥機械有限公司）；RZQ-8A型藥物溶出試驗儀（天津大學無線電廠制造）；T6型紫外-可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；AL204型電子分析天平[梅特勒-托利多（上海）有限公司]；KQ-500E型超聲波清洗儀（昆山市超聲儀器有限公司）。

1.2 藥品與試劑

卡托普利原料藥（批號：25+C12347EKI0，規格：25 g）、聚環氧乙烷（PEO）均購自天津希恩思生化科技有限公司；氯化鈉（NaCl，天津市凱通化學試劑有限公司）；微晶纖維素、羥丙甲基纖維素[HPMC（K4M）]、硬脂酸鎂、醋酸纖維素（上海昌為醫藥輔料技術有限公司）；羥乙基纖維素（天津市光復精細化工研究所）；靛藍（上海文華化工顏料有限公司）；聚乙二醇4000（PEG4000，天津市福晨化學試劑廠）；1，10-二氮雜菲-（Ⅲ）鐵顯色劑（沈陽市試劑五廠）；濃硫酸（天津市耀華化工廠）；氟化鈉、無水乙酸鈉（天津市凱通化學試劑有限公司）；硫酸高鐵銨（上海埃彼化學試劑有限公司）；其余試劑均為分析純，水為純化水。

2 方法與結果

2.1 卡托普利擇時滲透泵片的制備

2.1.1 滲透泵片的組成 卡托普利擇時滲透泵片由片芯、阻滯層和帶有釋藥孔的半透膜組成。片芯分為含藥層和助推層，含藥層組成為卡托普利原料藥37.5 mg、PEO（相對分子質量為3×105）適量、微晶纖維素30 mg、HPMC（K4M）適量、NaCl 20 mg和硬脂酸鎂5 mg；助推層組成為PEO（相對分子質量為7×106）適量、微晶纖維素30 mg、NaCl適量和硬脂酸鎂5 mg[8-9]。

2.1.2 片芯的制備 采用粉末直接壓片法。分別精密稱取含藥層和助推層處方量的主藥和輔料，分別充分混勻，壓片即可。

2.1.3 阻滯層包衣液的制備 稱取羥乙基纖維素適量，加至50%乙醇溶液中，攪拌至溶解后用無水乙醇調節黏度，再加入適量靛藍，攪拌均勻，濾過，取續濾液，即得。

2.1.4 半透膜包衣液的制備 稱取PEG4000適量，緩慢加入丙酮，攪拌至溶解，然后緩慢加入適量醋酸纖維素，攪拌至溶解即可。

2.1.5 滲透泵片的制備 將制得的片芯放入包衣鍋內轉動，將阻滯層包衣液均勻噴入，同時吹入40℃左右熱風，待片芯增至規定質量后置于40℃烘箱中干燥24 h；然后再同法噴入半透膜包衣液。用微型鉆頭在片劑含藥層一側表面中央打一個釋藥孔（孔徑：0.5 mm），即得卡托普利擇時滲透泵片樣品。

2.2 釋放度的測定

2.2.1 波長的確定 精密稱取卡托普利原料藥適量，加水溶解，制成溶液Ⅰ。取上述溶液Ⅰ1 mL，置于10 mL試管中，加入1，10-二氮雜菲-（Ⅲ）鐵顯色劑溶液1 mL、0.1 mol/L醋酸鈉溶液1 mL，加水稀釋至8 mL，搖勻，沸水浴加熱20 min，冷卻至室溫，加入0.2 mol/L氟化鈉溶液1 mL，加水定容，搖勻；在330～600 nm波長范圍內掃描，得溶液Ⅰ最大吸收波長為510 nm[10]。以水為空白試劑，在330～600 nm波長范圍內掃描[4]，結果空白試劑無吸收。

2.2.2 線性關系考察 精密稱取卡托普利原料藥適量，加水溶解，制成質量濃度為25 μg/mL的溶液Ⅱ。分別精密量取上述溶液Ⅱ0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL，各置于10 mL試管中，加水定容，按“2.2.1”項下方法在510 nm波長處測定，記錄吸光度。以卡托普利質量濃度（x，μg/mL）為橫坐標、吸光度（y）為縱坐標進行線性回歸，得卡托普利回歸方程y＝0.052x+0.087（r＝0.998 5）。結果表明，卡托普利檢測質量濃度線性范圍為0.625～7.50 μg/mL。

2.2.3 方法學考察 按2015年版《中國藥典》（四部）[11]相關規定進行精密度、穩定性、重復性、加樣回收率試驗。結果，精密度、穩定性、重復性試驗的RSD均小于2.0%（n＝6），加樣回收率為99.3%～100.2%（RSD＝0.38%，n＝9），表明本方法精密度、穩定性、重復性、準確性均良好。

2.2.4 含量測定 取卡托普利擇時滲透泵片樣品10片，除去包衣膜，精密稱定質量，研細后精密稱取適量（約相當于卡托普利原料藥37.5 mg），置于100 mL量瓶中，加水適量超聲（功率：250 W，頻率：40 kHz）處理10 min，加水溶解并定容，濾過。取續濾液，按“2.2.1”項下方法在510 nm波長處進樣測定，記錄吸光度，代入回歸方程計算含量。

2.2.5 累積釋放百分率（Q）的計算 參照2015年版《中國藥典》（四部）通則0931“溶出度與釋放度測定法”[11]測定。設定釋放介質（水）900 mL，介質溫度37℃，定時間取樣5 mL（同時補加等體積空白釋放介質）。取樣液經0.45 μm微孔濾膜濾過后，取續濾液1 mL，置于10 mL試管中，按“2.2.1”項下方法操作后在510 nm波長處進樣測定，記錄吸光度并計算Q。（m×X）×100% 。式中，V0為釋放介質的總體積（mL），ct為各時間點的實測藥物質量濃度（g/L），Vi為每次取樣體積（mL），ci為各取樣點的實測藥物質量濃度（g/L），m為投入的片劑總質量（mg），X為載藥量。

2.3 單因素考察

2.3.1 阻滯層包衣增質量對釋藥情況的影響 設定片芯處方和半透膜包衣增質量不變，按“2.2.5”項下方法考察當阻滯層包衣增質量為3%、7%、9%時的釋藥情況，結果見圖1。由圖1可知，阻滯層包衣增質量為7%、9%時，釋藥時滯為4 h，且4 h后阻滯層包衣增質量7%的滲透泵片的零級釋藥趨勢明顯；增質量過大（9%）使釋藥時滯過度延長而增加后期釋藥不完全的風險。因此，選擇阻滯層包衣增質量為7%進行后續試驗。

圖1 阻滯層包衣增質量對釋藥情況的影響Fig 1 Effects of coating weight gain of block layer on drug release

2.3.2 半透膜包衣增質量對釋藥情況的影響 設定片芯處方和阻滯層包衣增質量不變，按“2.2.5”項下方法考察當半透膜包衣增質量為7%、10%、12%時的釋藥情況，結果見圖2。由圖2可知，半透膜包衣增質量為10%時，零級釋釋藥趨勢明顯；半透膜包衣增質量為12%時，有釋藥不完全的現象；半透膜包衣增質量為7%時，8 h前釋藥過快。因此，選擇半透膜包衣增質量為10%進行后續試驗。

圖2 半透膜包衣增質量對釋藥情況的影響Fig 2 Effects of semipermeable coating weight gain on drug release

2.3.3 含藥層PEO種類對釋藥情況的影響 設定阻滯層包衣增質量、半透膜包衣增質量及片芯其他處方不變，按“2.2.5”項下方法考察采用不同相對分子量的聚環氧乙烷PEO-N12K（1×106）、PEO-N10（1×105）、PEO（3×105）時的釋藥情況，結果見圖3。由圖3可知，含藥層PEO對釋藥行為的影響與相對分子質量有關，PEO-N10相對分子質量最小，釋藥速率最慢；PEO-N12K相對分子質量最大，釋藥最快，但時滯不足2 h；而PEO（3×105）既可實現4 h時滯效果，同時線性關系良好。因此，選擇PEO（3×105）進行后續試驗。

圖3 含藥層PEO種類對釋藥情況的影響Fig 3 Effects of PEO type of drug bearing layer on drug release

2.3.4 含藥層PEO（3×105）用量對釋藥情況的影響 設定阻滯層包衣增質量、半透膜包衣增質量及片芯其他處方不變，按“2.2.5”項下方法考察當含藥層PEO（3×105）用量為61、71、81 mg時的釋藥情況，結果見圖4。由圖4可知，含藥層PEO用量對藥物釋放后期有較大影響（后期效果和前期效果正好相反）：PEO（3×105）用量為61、81 mg時在12 h之前釋放最快，用量為71 mg時釋放最慢；用量為71 mg時在12 h后釋放量最多，用量為81 mg時釋放量最少。因此，選擇含藥層PEO（3×105）用量為71 mg進行后續試驗。

圖4 含藥層PEO（3×105）用量對釋藥情況的影響Fig 4 Effects of PEO（3×105）amount of drug bearinglayer on drug release

2.3.5 含藥層HPMC用量對釋藥情況的影響 設定阻滯層包衣增質量、半透膜包衣增質量及片芯其他處方不變，按“2.2.5”項下方法考察當含藥層HPMC用量為5、10、15 mg時的釋藥情況，結果見圖5。由圖5可知，含藥層HPMC用量對釋藥有顯著影響，用量越大，釋藥越慢。

圖5 含藥層HPMC用量對釋藥情況的影響Fig 5 Effects of HPMC amount of drug bearing layeron drug release

2.3.6 助推層PEO（7×106）用量對釋藥情況的影響 設定阻滯層包衣增質量、半透膜包衣增質量及片芯其他處方不變，按“2.2.5”項下方法考察當助推層PEO（7×106）用量為61、71、81 mg時的釋藥情況，結果見圖6。由圖6可知，助推層PEO對釋藥有顯著影響前期釋藥的速度隨用量為81、61、71 mg而下降，而后期的累積釋放量隨用量71、61、81 mg而下降。

圖6 助推層PEO（7×106）用量對釋藥情況的影響Fig 6 Effects of PEO（7×106）amount of booster layer on drug release

2.3.7 助推層NaCl用量對釋藥情況的影響 設定阻滯層包衣增質量、半透膜包衣增質量及片芯其他處方不變，按“2.2.5”項下方法考察當助推層NaCl用量為8、18、28 mg時的釋藥情況，結果見圖7。由圖7可知，助推層NaCl一定范圍（8～28 mg）內用量越大，釋藥越快。

圖7 助推層NaCl用量對釋藥情況的影響Fig 7 Effects of NaCl amount of booster layer on drug release

2.4 片芯處方優化

2.4.1 正交試驗 由單因素考察結果可知，釋藥時滯主要由阻滯層和半透膜包衣增質量決定，片芯處方影響較小，因此確定阻滯層包衣增質量為7%、半透膜包衣增質量為10%。在此基礎上，確定片芯中影響釋藥行為的主要因素為含藥層PEO（3×105）用量（A）、含藥層HPMC用量（B）、助推層PEO（7×106）用量（C）、助推層NaCl用量（D）。按L9（34）表進行正交試驗，因素與水平見表1。

表1 因素與水平Tab 1 Factors and levels

采用4個評價指標：（1）4 h的累積釋放度（L4），以0%為指標，考察滲透泵片是否具備釋藥時滯特點；（2）6 h的累積釋放度（L6），以10%為指標；（3）14 h的累積釋放度（L14），以60%為指標，與（2）一起考察釋藥線性特性；（4）18 h的累積釋放度（L18），以80%為指標，考察釋藥是否完全，權重系數均定為1[4]。釋放行為綜合評分的計算公式為：L＝（|L4-0%|+|L6-10%|+|L14-60%|+|L18-80%|）×1×100%。L越小表示釋藥效果越好[4]。正交試驗設計與結果見表2，方差分析結果見表3。

表2 正交試驗設計與結果Tab 2 Design and results of orthogonal tests

表3 方差分析結果Tab 3 Analysis of variance

由表2可知，各因素對藥物釋放影響大小順序為B＞C＞A＞D；最優片芯處方為A2B3C1D2，即含藥層PEO（3×105）用量71 mg，含藥層HPMC用量15 mg，助推層PEO（7×106）用量61 mg，助推層NaCl用量18 mg。2.4.2 驗證試驗 根據以上試驗結果，確定片芯最優處方：含藥層包含卡托普利原料藥37.5 mg、PEO（3×105）71 mg、微晶纖維素30 mg、HPMC 15 mg、NaCl 20 mg、硬脂酸鎂5 mg；助推層包含PEO（7×106）61 mg、微晶纖維素30 mg、NaCl 18 mg、硬脂酸鎂5 mg；阻滯層包衣增質量7%；半透膜包衣增質量10%。按此優化處方制備3批卡托普利擇時滲透泵片并測定其24 h累積釋放量，結果見圖8。由圖8可知，滲透泵片前4 h幾乎不釋藥，4 h后才開始釋藥，并持續釋放20 h。以釋藥時間t與Q進行回歸，4～20 h內釋藥方程為Q＝5.118t-21.441（R2＝0.995 6），表明所制滲透泵片在4～20 h內符合零級釋放特點。

圖8 自制卡托普利擇時滲透泵片釋放曲線（n＝3）Fig 8 Release curve of self-made Captopril timing osmotic pump tablets（n＝3）

3 討論

滲透泵片制備過程中，影響藥物釋放的因素較多，在釋藥孔徑大小的選擇和含藥層NaCl用量的確定上，取決于前期查閱文獻的基礎和預試驗的結果。預試驗中筆者曾嘗試0.4 mm釋藥孔徑，但存在釋藥緩慢和釋藥不完全現象，Q只能達到50%左右；選擇0.5 mm的釋藥孔徑時，上述情況得到明顯改善，因此固定釋藥孔徑為0.5 mm。實際操作過程中，釋藥小孔需打透半透膜，并且必須在含藥層，同時又不能打破阻滯層。為解決這一問題，在完成片芯壓制后，對含藥層進行標記，在阻滯層包衣液中加入靛藍，以便直觀控制半透膜打孔的深度。

本項目前期研究制備的是單層片，但存在釋藥緩慢和釋藥不完全的現象，這與促滲劑NaCl的用量也有很大的關系。為更好解決這一問題，后期研究采用雙層片芯法，并將單層片芯NaCl的用量定為雙層片芯含藥層NaCl的用量進行預試驗，結果Q可達到80%左右，釋藥不完全的現象得到很大改善。因此，單因素考察時固定了含藥層NaCl的用量，而選擇了影響更大的助推層進行考察。預試驗結果證明，雙層片芯不僅可以改善釋藥不完全的問題，而且零級釋藥趨勢更顯著。

阻滯層的作用是控制水分進入片芯的速度，以延緩藥物的釋放，因此其厚度對于釋藥時滯的保障至關重要。在阻滯層包衣過程中，較為困難的是控制阻滯層包衣的增質量，包衣液質量濃度太低則增質量不明顯，質量濃度太高則包衣液太過黏稠會導致噴液變慢、變少，加大包衣難度，所以在包衣過程中控制好包衣液濃度、溫度以及噴槍的流速是包衣是否成功的關鍵。

綜上所述，本試驗優化的處方穩定可行、質量可控，可為卡托普利擇時滲透泵片的進一步開發提供參考。

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