多糖基共混載藥膜的處方篩選及制備工藝*

周 慧，葉 露，張雨軒，張 婉，周雅萱，余 航，蘇江濤

(湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院制藥工程系，湖北 武漢 430068)

羥丙甲基纖維素(HPMC)是以纖維素為原料制備的親水性多糖，在水中易溶，對光﹑熱﹑濕等條件均有良好的穩(wěn)定性。具有增稠性﹑pH穩(wěn)定性﹑保水性，尤其具有優(yōu)良的成膜性﹑黏附性，故是最常用的成膜材料[1]。普魯蘭(Pullulan)是一種天然的由真菌類酵母菌產(chǎn)生胞外微生物多糖。該多糖是由α-1,4-糖苷鍵連接的麥芽三糖重復(fù)單位經(jīng)α-1,6糖苷鍵聚合而成的直鏈狀多糖。其不僅具有良好的成膜性﹑阻氣性﹑可塑性和粘性，并且由其制成的薄膜水溶性強(qiáng)、透明且柔韌，可作為優(yōu)良的成膜材料[2]。

普魯蘭多糖和羥丙甲基纖維素均已經(jīng)被批準(zhǔn)用于醫(yī)用膜劑的成膜材料[3]，但單獨(dú)制成的膜機(jī)械性能不高，羥丙甲基纖維素與普魯蘭的共混可提高復(fù)合材料的性能[4]，兩者在膜中所占比例對控制膜的厚度﹑外觀﹑抗拉強(qiáng)度以及斷裂拉伸率均有明顯影響[5]，可進(jìn)一步開拓其在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用前景。

值得注意的是，聚合物的混相性在共混物的研究和生產(chǎn)中是必須考慮的影響因素。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[6]，羥丙甲基纖維素/普魯蘭聚合共混物在羥丙甲基纖維素含量大于50%時(shí)是可混溶的。低于此臨界比例，兩者共混物是不可混溶的。加入增溶劑有利于解決羥丙甲基纖維素與普魯蘭的混溶性不好的問題。

本實(shí)驗(yàn)以羥丙甲基纖維素和普魯蘭為混合成膜材料，選用羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)作為增溶劑，選用甘油作為增塑劑，奧硝唑?yàn)槟Ｐ退幬铮瑢⑵渲苽涑赡┎⑦M(jìn)行處方工藝研究和優(yōu)化。

1 儀器與試藥

1.1 儀 器

PR224ZH/E型電子天平(萬分之一)，美國奧豪斯；UPT-I-10T型超純水機(jī)，西安優(yōu)普儀器設(shè)備有限公司；KTQ型可調(diào)式制備器，河北榮達(dá)橋科儀器材廠；101-1AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津泰斯特；不銹鋼游標(biāo)卡尺；HLB型螺旋測試機(jī)架，東莞市大中儀器有限公司；PH-100型酸度計(jì)，浙江賽德儀器設(shè)備有限公司；N6000Plus型雙光束紫外可見分光光度計(jì)，上海佑科儀器儀表有限公司。

1.2 藥品與試劑

普魯蘭多糖(藥用級)，林原株式會社；羥丙甲基纖維素(藥用級)，泰安瑞泰纖維素有限公司；羧甲基纖維素鈉(藥用級)，安徽山河藥用輔料股份有限公司；奧硝唑(藥用級)，南京圣和藥業(yè)股份有限公司；奧硝唑?qū)φ掌?中檢所100608)，甘露醇(AR級)，氫氧化鈉(AR級)，磷酸二氫鉀(AR級)，磷酸氫二鉀(AR級)。

2 方法與結(jié)果

2.1 主要成分測定方法

2.1.1 測定方法

采用操作簡便的紫外分光光度法測量藥膜中奧硝唑的含量。

2.1.2 溶液的制備

分別配制濃度為50 μg/mL的對照品標(biāo)準(zhǔn)儲備液；濃度為10 μg/mL和20 μg/mL的奧硝唑供試品溶液。

2.1.3 專屬性實(shí)驗(yàn)

對比空白膜和奧硝唑的紫外波長吸收光譜特征后發(fā)現(xiàn)，奧硝唑在319 nm處有最大吸收，而空白膜的其它成分在319 nm處無吸收。故選擇319 nm作為檢測波長。各成分相互無干擾。

圖1 奧硝唑(A)和空白膜(B)的紫外波長吸收光譜譜圖Fig.1 Ultraviolet wavelength absorption spectra of ornidazole(A) and blank membrane(B)

2.1.4 線性關(guān)系考察

配制的5～25 μg/mL的奧硝唑溶液分別于319 nm波長處測定吸光度(A)，每個(gè)濃度平行測5次，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(吸光度A為縱坐標(biāo)，濃度C為橫坐標(biāo))，計(jì)算后得線性回歸方程：A=0.036C+0.0114(R2=0.999)，表明奧硝唑?qū)φ掌啡芤涸?～25 μg/mL濃度范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系。

2.1.5 精密度實(shí)驗(yàn)

精密配制濃度分別為10 μg/mL和20 μg/mL的奧硝唑溶液各6份。以PBS(pH=5.5)緩沖液為空白，于319 nm波長處分別測其吸光度值(A)，根據(jù)吸光度(A)求RSD，測得兩種濃度的RSD依次為0.304%、0.098%(n=5)。精密度符合要求。

2.1.6 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

取濃度為20 μg/mL的溶液在室溫放置0、2、4、6、8 h后于319 nm波長處測定其吸光度值，得平均吸光度為0.717，根據(jù)吸光度(A)求RSD，測得RSD為0.124%，溶液穩(wěn)定性符合要求。

2.2 工藝優(yōu)化

2.2.1 因素水平確定

采用HPMC和Pullulan為成膜材料、CMC-Na為增稠劑、甘油為增塑劑、奧硝唑?yàn)槟Ｐ退幬铩２捎谜辉囼?yàn)設(shè)計(jì)，選擇ABCD四個(gè)因素為變量，每個(gè)變量選擇3個(gè)水平對處方進(jìn)行篩選[7]。其中A因素為HPMC和Pullulan的用量比，B因素為藥物(奧硝唑)與成膜材料的用量比，C因素為甘油用量，D因素為CMC-Na用量。考察因素與水平見表1。

表1 因素水平表Table 1 Factors and levels

2.2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)因素水平表，設(shè)計(jì)L9(34)正交設(shè)計(jì)表并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多因素方差分析，得出最佳處方比例,見表2。

表2 L9(34)正交設(shè)計(jì)表Table 2 Orthogonal design table

2.2.3 實(shí)驗(yàn)安排

2.2.3.1 藥膜外觀評價(jià)

對膜進(jìn)行外觀評價(jià)打分，評分標(biāo)準(zhǔn)見表3，處方1～9的評價(jià)結(jié)果見表4。

表3 膜外觀評分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Scoring criteria of film appearance

表4 膜外觀評價(jià)結(jié)果Table 4 Scoring result of film appearance

2.2.3.2 藥膜機(jī)械強(qiáng)度測定

采用螺旋測試機(jī)架進(jìn)行測定。測定方法為：在一塊膜的不同位置剪取3塊1.6 cm×2.5 cm藥膜，用機(jī)架的2個(gè)夾子夾住薄膜并保持垂直狀態(tài)，按照2 kg拉力以35 mm·min-1速度進(jìn)行拉伸，測量結(jié)果取平均值。計(jì)算公式為：

斷裂拉升率是指膜受外力拉伸，斷裂時(shí)增加的長度與原始長度的比值，使用螺旋測試機(jī)架。測定方法同測抗拉強(qiáng)度方法。計(jì)算公式為：

根據(jù)以上公式測定處方1～9的抗拉強(qiáng)度和斷裂拉伸率，結(jié)果見表6。

表5 抗拉強(qiáng)度和斷裂拉伸率測定結(jié)果Table 5 Test results of tensile strength and tensile strength at break

2.2.3.3 藥膜含量測定

含量測定操作步驟：在制備的膜上裁剪2 cm×2 cm的膜片，將膜片剪碎后置于50 mL的容量瓶中，加適量PBS(pH=5.5)緩沖溶液充分溶解后稀釋定容；濾過，精密量取5 mL到10 mL容量瓶，用PBS緩沖溶液定容，得供試品溶液，在319 nm下測吸光度。測三次取平均值，計(jì)算得出單位面積奧硝唑含量。測定結(jié)果見表5。

表6 膜單位面積的奧硝唑含量Table 6 Ornidazole content per unit area of film

2.2.3.4 確定最優(yōu)處方

利用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件統(tǒng)計(jì)處理，結(jié)果見表7，方差分析結(jié)果見表8。

表7 L9(34)正交設(shè)計(jì)表及處方實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 7 L9(34)Orthogonal design table and prescription experimental results

表8 方差分析結(jié)果Table 8 Results of ANOVA

由表7和表8可知，對于外觀的影響因素大小順序?yàn)锳>C>B>D，該質(zhì)量指標(biāo)要求厚度盡可能均勻，色澤透明度好，硬度和柔韌度好，故以A1、C2為最佳；對于單位面積藥物含量的影響因素大小順序?yàn)锽>A>D>C，該質(zhì)量指標(biāo)要求單位面積盡可能多地載藥，故以B3為最佳，但藥膜的載藥量也影響著膜劑的外觀，載B3的量使膜的色澤透明度降低，且藥物顆粒明顯可見，故改為B2；對于抗拉強(qiáng)度和斷裂拉升率的影響因素大小順序都為A>D>C>B，該質(zhì)量指標(biāo)要求膜劑能耐受制備工藝造成的撕扯，故以A1﹑D2為最佳；綜合考慮，優(yōu)化處方為A1B2C2D2，即固含量比為HPMC:Pullulan:甘油:CMC-Na=3.75:1.25:0.25:0.15。奧硝唑量會影響膜的色澤和透明度，綜合考慮選擇0.2 g奧硝唑?yàn)樘幏搅俊?/p>

2.2.4 工藝驗(yàn)證

在確定了奧硝唑膜劑的處方后，為了保證質(zhì)量需要進(jìn)一步研究膜劑制備過程中的工藝參數(shù)，并進(jìn)行工藝驗(yàn)證。

2.2.4.1 成膜溶液攪拌時(shí)間的影響

成膜溶液的攪拌時(shí)間對于膜劑的外觀有直接影響。分別采用30 min、45 min、60 min、75 min四種不同的攪拌時(shí)間制膜，結(jié)果表明攪拌時(shí)間為30 min和45 min時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)都差于60 min和75 min，而且攪拌到60 min時(shí)，膜的色澤透明度好﹑硬度和柔韌度高；故攪拌時(shí)間定為60 min。

2.2.4.2 涂膜厚度的影響

以干燥后膜的厚度﹑崩解時(shí)間﹑斷裂拉升率﹑水分含量等為考察指標(biāo)，結(jié)合各參數(shù)工作范圍，考察不同涂膜厚度的影響，結(jié)果如表9所示。

表9 不同涂膜厚度對成膜性的影響Table 9 Effect of different film thickness on film forming property

當(dāng)涂膜厚度為200 μm時(shí)，容易快速烘干，成膜厚度也低，崩解時(shí)間也短，水分含量較低，但斷裂拉升率偏低；當(dāng)升至600 μm時(shí)，烘干較慢，崩解時(shí)間延長，膜厚度不均，故選擇400 μm為涂膜厚度。

2.2.4.3 涂膜速度的影響

本品的外觀也受涂膜速度影響，涂膜速度過快，會造成膜涂得不均勻，而且容易產(chǎn)生氣泡；如果過慢，可調(diào)式制備器兩邊縫隙處又容易漏液，故結(jié)合涂布設(shè)備和涂膜液體的黏度將涂膜速度定為0.06 m/s。經(jīng)驗(yàn)證，可實(shí)現(xiàn)順利涂布。

2.2.4.4 干燥溫度

采用電熱鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行干燥，考察不同干燥溫度的干燥效率(干燥至相同水分含量時(shí)所需要的時(shí)間)以及對膜劑外觀﹑斷裂拉伸率的影響，結(jié)果如表10所示。綜合結(jié)果，選擇干燥溫度為50 ℃時(shí)較為合適。

表10 不同干燥溫度和時(shí)間對成膜性的影響Table 10 Effect of different drying temperature and time on film formation

2.2.4.5 連續(xù)工藝驗(yàn)證

為了確保工藝參數(shù)的合理性和膜劑質(zhì)量的穩(wěn)定性，同時(shí)驗(yàn)證優(yōu)化后的膜劑處方，連續(xù)制備了五批膜劑，考察了各批次膜劑的外觀﹑崩解時(shí)間﹑抗拉強(qiáng)度﹑斷裂拉伸率，結(jié)果見表11。

表11 工藝驗(yàn)證結(jié)果Table 11 Results of process validation

2.2.4.6 含量均勻度

綜上總結(jié)工藝步驟具體如下：稱取0.2 g奧硝唑用適量水溶解后，再依次加入3.75 g HPMC，1.25 g Pullulan，0.25 g甘油，0.15 g CMC-Na，補(bǔ)加水至總水量為50 g；攪拌60 min，設(shè)置涂膜厚度為400 μm、涂膜速度為0.06 m/s，用調(diào)式制備器進(jìn)行鋪膜，在50 ℃干燥后得到藥膜。

3 結(jié) 論

羥丙甲基纖維素是經(jīng)化學(xué)修飾的合成多糖，普魯蘭是天然多糖，在本優(yōu)化工藝中，以羧甲基纖維素鈉作為增溶劑促進(jìn)了羥丙甲基纖維素與普魯蘭的混溶性，形成一種性質(zhì)穩(wěn)定的多組分共混膜。該膜為水溶性膜，在水中能夠快速溶解并釋放出抑菌藥物，是一種很好的藥物載體。此外，所載藥物的種類和藥膜的載藥量對膜劑的外觀也有很大影響，奧硝唑原料本身帶有淺黃色，藥量過高會使膜的顏色加深、色澤透明度降低，本處方中為了保證膜的外觀，控制了奧硝唑的載藥量。如果替換為其它藥物，可以根據(jù)藥物的理化性質(zhì)，以相同方式作出處方的調(diào)整，以滿足具體需要。

綜上所述，按照本研究方法確定的制備工藝可以獲得性穩(wěn)定的，機(jī)械性能好的載藥膜劑，將應(yīng)用于醫(yī)藥、包裝、傷口處理和消毒等領(lǐng)域。