星點設計-效應面法優化鹽酸羅沙替丁醋酸酯胃漂浮緩釋片制劑處方*

段頤珊，李雪怡，張桂芝

(湖北中醫藥大學藥學院，武漢 430065)

鹽酸羅沙替丁醋酸酯(roxatidine acetate hydrochloride，ROX)為第4代H2受體拮抗劑[1]，口服后吸收良好，在小腸、血漿和肝臟內經酶化反應轉換為活性代謝物羅沙替丁[2]。ROX臨床上用于治療和預防胃潰瘍、十二指腸潰瘍、吻合部潰瘍、反流性食管炎、胃炎或潰瘍的急性發作等因胃酸分泌過多所導致的消化系統疾病[3-4]。該藥除了抑酸作用較強，還可抑制胃蛋白酶分泌，對泌乳素和血清胃泌素等無明顯影響，并對消化系統的組織結構具有一定保護作用[5]。由于治療消化系統潰瘍性疾病常需要長期給藥，而ROX的生物半衰期較短(約0.74 h)，需反復多次給藥，因此降低了患者用藥順應性[6-7]。筆者在本實驗采用星點設計-效應面法(central composite design-response surface methodology，CCD-RSM)優化制劑處方并制備了ROX胃漂浮緩釋片[8-9]，旨在延長ROX作用時間，提高ROX的生物利用度以及患者的順應性。

1 儀器與試藥

1.1儀器 1200LC高效液相色譜儀(Agilent，G1315B可變波長檢測器)；十萬分之一天平(上海贊維衡器有限公司，型號：ZA305AS，感量：0.1 mg，0.01 mg)；單沖壓片機(上海天九機械制造廠，型號：TDP-5)；智能藥物溶出儀(天津盛達三合光學儀器有限公司，型號：RC-806)。

1.2試藥 ROX原料藥(北京豐德醫藥科技有限公司，含量>99%，批號：150301)；ROX對照品(本實驗室自制，原料藥精制，批號：160321，含量>99%)；羥丙基甲基纖維素(HPMC，100M)、十八醇、碳酸氫鈉(NaHCO3)、乳糖、微粉硅膠均購于安徽山河藥用輔料股份有限公司，藥用規格；人工胃液(自制，0.1 moL· mL-1鹽酸)；乙腈和甲醇等試劑為色譜純；實驗用水為超純水。

2 方法與結果

2.1ROX胃漂浮緩釋片的制備 按制劑處方分別稱取主藥與輔料，過篩孔內徑125 μm篩(120目)，并按等量遞增法逐步混勻；按片質量0.5%加入潤滑劑，混勻；采用粉末直接壓片法壓制成ROX胃漂浮緩釋片(規格：ROX 每片75 mg，片質量：400 mg，片徑：10 mm)。

2.2體外釋放度測定

2.2.1色譜條件 采用高效液相色譜法(HPLC)檢測ROX含量。色譜柱：Agilent C18柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流動相：乙腈-0.02%磷酸緩沖液(三乙胺調pH值至5.20)(1：1)；檢測波長：275 nm；柱溫：30 ℃；流速：1.0 mL·min-1；進樣量：20 μL；以外標法定量。

2.2.2溶液的配制 儲備液：精密稱取ROX 0.0203 g，置100 mL量瓶，加人工胃液適量，振搖溶解，加人工胃液至刻度，作為儲備液。對照品溶液：精密稱取ROX對照品約17 mg，置100 mL量瓶，加流動相溶解并稀釋至刻度，搖勻，制成ROX濃度為0.1732 mg·mL-1對照品溶液。供試品溶液：取ROX胃漂浮緩釋片10片，研碎混勻，精密稱取粉末400 mg，置1000 mL量瓶，加流動相溶解并稀釋至刻度，搖勻，經孔徑0.45 μm濾膜濾過；取續濾液，即得供試品溶液。陰性對照溶液：按照ROX胃漂浮緩釋片處方(除ROX外)，制成空白制劑10片，研碎混勻，精密稱取粉末400 mg，同上述供試品溶液制備方法制成陰性對照溶液。

2.2.2線性關系和方法學考察 分別精密量取儲備液0.5，1，2.5，3，5 mL，分別加人工胃液，稀釋至10 mL，搖勻，配制成10.15，20.30，50.75，60.90，81.20，131.95 μg·mL-1ROX待測溶液，并按色譜條件進行測定。根據測定結果可知ROX在10.15～131.95 μg·mL-1范圍內，其回歸方程為A=0.005C-0.000 8；R2=0.999 8(n=6)，ROX峰面積(A)與ROX濃度(C)線性關系良好。分別取對照品溶液、供試品溶液、陰性對照溶液，按色譜條件進行測定，記錄色譜圖。ROX保留時間約8.30 min，且色譜峰峰形良好；陰性對照在ROX峰位置無干擾；供試品中ROX與其他組分達基線分離，分離度不低于1.5，理論板數以ROX峰面積計不低于5000；精密度實驗中RSD=0.09%(n=6)；穩定性試驗中樣品溶液室溫放置24 h的峰面積RSD=0.27%(n=6)；按處方量80%，100%，120% 精密稱取ROX，并按處方比例加入其他輔料，制備成3種不同濃度的ROX溶液，平均回收率分別為98.89%，99.86%，99.68%，RSD分別為0.89%，1.06%，0.94%(n=3)，均符合要求。

2.2.3釋放度測定方法及漂浮性能考察 按《中華人民共和國藥典》2015年版第四部0931項下第一法(轉籃法)進行體外釋放度測定，轉速為100 r·min-1，溫度(37±0.5)℃，以人工胃液900 mL為釋放介質；分別于1，4，8 h取樣5 mL，同時補加等體積同溫的人工胃液；取上述5 mL樣液經孔徑0.45 μm微孔濾膜濾過，取續濾液適量，按色譜條件進行測定并計算藥物的濃度和累積釋放度；同時將緩釋片置于該釋放條件下，觀察并記錄起漂與續漂時間。

2.3處方優化

2.3.1實驗設計 分別以X1、X2、X3表示ROX胃漂浮緩釋片每一片中HPMC、十八醇及NaHCO3用量，通過單因素實驗和預實驗可知，X1、X2、X3是影響ROX胃漂浮緩釋片的漂浮性能和藥物釋放的主要因素。因此，利用CCD-RSM設計了三因素五水平實驗[10-11]；表1設置了實驗因素水平及其對應的物理量，表2顯示了實驗設計及結果；并確定1，4，8 h累積釋放度Q1h(15%～25%)、Q4h(45%～55%)、Q8h(75%～85%)為考察指標，即于第1小時時累積釋放度達15%～25%，于第4小時時累積釋放度達45%～55%，于第8小時時累積釋放度達75%～85%。綜合評分Y(%)=|Q1h-20%∣+∣Q4h-50%∣+∣Q8h-80%∣，其中∣Q1h-20%∣、∣Q4h-50%∣、∣Q8h-80%∣分別表示在1，4，8 h釋放度與評價標準的偏差，因此Y值越小越好。

表1 考察因素水平及其對應物理量

Tab.1Independentvariablesandtheirvaluesincodedandphysicalform

水平值X1X2X3mg-1.73220.3665.3615.36-135.0080.0030.00055.00100.0050.00175.00120.0070.001.73289.64134.6484.64

2.3.2模型擬合 用Design Expert 8.0.6版軟件將實驗數據進行模型擬合，按顯著性(P<0.05)、r2最大原則，優選出最佳擬合方程為二次模型方程[12]。表3為對擬合方程各項系數的方差分析結果，t檢驗在P<0.02水平上經簡化得到以下擬合方程。

表3結果表明，簡化后的模型方程P<0.05，R2>0.90，方程可信度較高。

2.3.3響應面 運用Design Expert 8.0.6版軟件，分別以1，4，8 h累積釋放度Q1h、Q4h、Q8h對各輔料的用量X1，X2，X3做三維響應面圖、等高線圖和等高線疊加圖(NaHCO350.00 mg)，以Q8h為例(圖1，2)。

2.4處方優化與處方驗證 通過Design Expert 8.0.6版軟件擬合及預測，從效應面或重疊等高線圖上篩選最優效應域，通過非線性模型擬合并優選出最佳制劑處方[13]。綜合考慮，最佳制劑處方為：HPMC 55 mg、十八醇100 mg、NaHCO350 mg、乳糖118 mg、微粉硅膠2 mg。按照最佳制劑處方制備了3批ROX胃漂浮緩釋片進行處方驗證。1，4，8 h累計釋放度實測值分別為20.2%，51.4%，79.8%，預測值分別為20.8%，51.2%，78.9%(n=3)，結果表明經CCD-RSM優化的處方在1，4，8 h釋放度符合標準，且模型預測性良好；起漂時間<5 min，持續漂浮時間>8 h，滿足設計要求且重復性良好[14]。

2.5釋藥機制考察 緩釋制劑體外釋放可按零級動力學、一級動力學、Higuchi和Ritger-Peppas等釋放模型進行擬合，將ROX胃漂浮緩釋片(按最佳處方制備)體外釋放數據按上述模型進行擬合，結果見表4。

對表4結果分析可知，制劑體外釋放曲線與Ritger-Peppas方程擬合程度較高[15]：ln(Q/100)=0.668 1 lnt-1.605 5，R2=0.999 8；n=0.668 1；該模型中的n描述了釋放機制：當n≤0.45時，藥物主要以Fick擴散機制釋放；當0.450.89時，藥物主要以溶蝕方式釋放。同時，n也可以反映藥物釋放動力學方面的情況：當n>0.66時，藥物以零級動力學釋放為主。因此，n=0.668 1，位于0.45～0.89區間范圍內，說明藥物以擴散和溶蝕兩種方式釋放。從ROX胃漂浮緩釋片釋放中可觀察到，藥片先通過產氣起漂，體積增大到一定程度后保持不變，其后隨時間推移體積逐漸減小；故推測藥物釋放過程可能為：起漂后HPMC形成凝膠，藥物順應濃度梯度通過凝膠層孔隙，釋藥初期主要表現為擴散作用；隨后凝膠層開始緩慢溶蝕，濃度梯度變小，進而導致骨架溶蝕作用增強而擴散作用減弱，在釋藥后期表現為骨架溶蝕作用。

表2 實驗設計及結果表

Tab.2Experimentaldesignandtestresultsn=3

序號X1X2X3Q1 hQ4 hQ8 hY%起漂時間/min續漂時間/h1-1-1-133.668.587.259.3<5>821-1-113.241.661.836.6未起漂未起漂3-11-133.061.473.550.9<5>8411-117.139.658.334.2<5>85-1-1180.389.694.7134.6<5>861-1111.329.751.737.3<5>87-11162.968.371.889.4<5>8811113.738.359.635.0<5>89-1.7320085.690.292.2138.08>8101.7320012.031.852.237.6<5>8110-1.732017.947.371.727.7<5>81201.732018.246.273.324.7<5>81300-1.73229.459.081.940.3未起漂未起漂14001.73221.649.672.229.0<5>815～2000020.652.379.623.3<5>8

表3 回歸模型方差分析

圖1X1、X2對Q8 h影響的響應面圖(A)和等高線圖(B)

Fig.1Responsesurfaceplot(A)andcontourdiagram(B)ofX1andX2versusQ8h

3 討論

筆者在本實驗對制劑處方中HPMC、十八醇、NaHCO3三者用量進行考察，并通過CCD-RSM設計實驗安排并對其結果進行擬合分析，以較少試驗次數，準確建立了數學模型，擬合了效應變量對考察因素變量的效應面。模型具較好預測性，實驗結果較理想。

處方中選用高黏度HPMC作為ROX胃漂浮緩釋片骨架材料，是因為高黏度HPMC比低黏度HPMC水化速率低，且具有密度較小、膨脹體積較松大的特點，有助于片劑的漂浮。親水凝膠在釋放介質中能夠快速水化并形成凝膠層，該凝膠層內包裹著許多細小氣泡使片劑體積增大而密度降低，使其能持續漂浮于介質表面。選用十八醇作助漂劑可提高片劑的漂浮性能。選用NaHCO3作為發泡劑，其與胃酸反應生成CO2氣體，增加漂浮力；同時CO2的釋放，使片劑產生大量孔道，有利于水分滲入和藥物釋出。制劑中乳糖作為填充劑；由于ROX具一定引濕性，加入適量微粉硅膠作助流劑，壓片時不僅可防止黏沖、降低顆粒間摩擦力，還可使片面光滑美觀。該制劑采用粉末直接壓片法，其制備工藝簡單、便于工業化生產。

圖2 ROX于 1，4，8 h累積釋放百分率等高線圖

Fig.2ContourmapofcumulativereleasepercentageofROXat1，4or8h

表4 漂浮片釋放曲線的擬合結果

Tab.4Fittingresultsofthereleasecurveofgastricfloatingtablets

擬合模型擬合方程R2零級動力學模型Q=8.4762 t+14.85710.978 1一級動力學模型ln(100-Q)=-0.2623 t+5.09460.996 2Higuchi方程Q=35.0806 t 1/2-14.59560.928 2Ritger-Peppas模型ln(Q/100)=0.6681 lnt-1.60550.999 8