金蕾顆粒成型工藝優(yōu)化及其物理指紋圖譜建立

曲 馨，張尚智，薄雙琴，徐 婕，王嘉明，景 明*

（1.甘肅中醫(yī)藥大學，甘肅 蘭州 730000； 2.甘肅中醫(yī)藥大學定西校區(qū)，甘肅 定西 744300）

金蕾復方為臨床經驗方，由濕生扁蕾、金錢草等藥物組成，臨床用于治療膽囊炎。課題組前期藥理研究表明，金蕾復方具有鎮(zhèn)痛、抗炎、保肝護肝作用，LD50＞120 g／kg（成人劑量的12 倍），未發(fā)現明顯毒副作用［1］。目前，針對金蕾顆粒的制劑工藝研究大多基于經驗，而且局限于輔料、輔料配比、潤濕劑，對實際生產過程中的生產參數沒有全面考察，評價指標較為單一，顆粒質量存在不確定性，大生產中很難實現制劑工藝的重現［2-4］。

質量源于設計（QbD）作為先進的質量控制理念，以目標產品質量作為研發(fā)的起始，注重對源頭、過程的控制，通過合理試驗深入解析產品及原料質量屬性與工藝參數之間的關系，從而設計出過程可控且質量穩(wěn)定的產品［5-7］。本研究基于QbD 理念強調制劑原料的物理性質、生產工藝、顆粒質量之間的相關性，通過單因素、正交試驗選擇5 個一級指標，8 個二級指標對浸膏粉和顆粒的粉體學進行表征，采用AHP-熵權法對各個指標進行賦權，使評定結果更加可靠，進而設計出更加科學、合理、適合大生產的成型工藝。采用物理指紋圖譜結合SPSS 21.0 軟件皮爾遜法進行相似度分析對金蕾顆粒物理特性進行評價，確定所得制劑質量一致，同時為中藥制劑工藝研究提供一定的參考［8］。

1 材料

1.1 儀器 ST-501 型流水式中藥粉碎機（瑞安市賽特機電有限公司）；DZF-6090LC 型電熱恒溫真空干燥箱、HGZF-9203 型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海躍進醫(yī)療器械有限公司）；XPE105 型分析天平（萬分之一，瑞士Mettler-Toledo 公司）；GB6003-85 藥典檢驗篩（1～9 號篩，上虞市華豐五金儀器有限公司）。

1.2 試劑與藥物 濕生扁蕾于2020 年8 月采自甘肅省定西市漳縣大草灘及岷縣狼渡灘，金錢草購自甘肅省蘭州市黃河中藥材市場，經甘肅中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院楊錫倉主任藥師鑒定為正品。糊精（批號20201109）、麥芽糊精（批號20210227）（江蘇尊嘉生物科技有限公司）；甘露醇（批號20180320，山東龍力生物科技股份有限公司）；木糖醇（批號20191220，山東福田藥業(yè)有限公司）；蔗糖（批號20180306，河南正弘藥用輔料股份有限公司）。乙醇（分析純，批號20200801，天津市大茂化學試劑廠）；溴化鈉（分析純，批號20201125）、無水碳酸鉀（分析純，20180706）、氯化鎂（分析純，20161012）、氯化鈉（分析純，批號20210419）、硝酸鉀（分析純，批號20161118）、氯化鉀（分析純，批號20201119）、氯化鋁（分析純，批號20181206）（國藥集團化學試劑有限公司）。

2 方法與結果

2.1 浸膏粉制備 依據前期篩選出的最優(yōu)提取工藝，稱取處方量濕生扁蕾、金錢草等藥材5 kg 至不銹鋼桶中，加入12 倍量蒸餾水回流提取3 次，每次0.5 h，合并3 次濾液，濃縮至水提液密度為1.04（25 ℃），加入95%乙醇至終體積分數為70%，在10 ℃下靜置24 h，取上清液，在旋轉蒸發(fā)儀（30～30.8 kPa，55～60 ℃，90 r／min）上濃縮并回收乙醇，得濃縮液，真空（－75 kPa，75 ℃）干燥，粉碎，過5 號篩，即得。

2.2 顆粒制備 將浸膏粉與輔料過5 號篩，按照一定比例混合均勻，以乙醇為潤濕劑制軟材，過18 目篩制粒，干燥，1、5 號篩整粒，即得。

2.3 指標測定 參考文獻［9-10］報道，選擇5 個一級指標，包括顆粒劑成型率、流動性、堆積性、均一性、穩(wěn)定性；8 個二級指標，包括成型率、休止角、豪斯納比、松密度、振實密度、相對均齊度指數、水分、吸濕率。

2.3.1 成型率 將所得顆粒精密稱定質量后置于1 號篩上，下接5 號篩，保持水平狀態(tài)過篩，左右往返，邊篩動邊拍打3 min，取出能通過1 號篩、不能通過5 號篩的合格顆粒，稱定質量，計算成型率，公式為成型率＝（合格顆粒質量／顆粒總質量）×100%。

2.3.2 休止角 將2 只規(guī)格相同的漏斗串聯固定于鐵架臺上，距離紙面一定高度H，將干燥顆粒沿漏斗壁緩慢倒入，直到紙上浸膏粉形成的小圓錐體尖端觸碰到漏斗口為止，坐標紙讀出該圓錐體的直徑2R，計算休止角，公式為休止角＝acrtan（H／R），平行2 次，取平均值。

2.3.3 松密度 取干燥、潔凈的10 mL 量筒，精密稱取一定質量（M）顆粒緩慢加入其中，讀取體積Va，計算松密度，公式為松密度＝M／Va。

2.3.4 振實密度 將“2.3.3” 項下盛有顆粒的量筒以2 s／次的頻率上下振動200 次，讀取體積Vc，計算振實密度，公式為振實密度＝M／Vc。

2.3.5 豪斯納比 公式為豪斯納比＝振實密度／松密度。

2.3.6 相對均齊度指數 將顆粒依次過1～9 號篩，振蕩5 min，分別記錄每個篩網截留的顆粒質量。取平均孔徑分別為 2 000、1 425、602.5、302.5、215、165、137.5、107.5、82.5 μm 篩網截留的顆粒，計算相對均齊度指數，公式為相對均齊度指數＝Fm／［100 ＋（dm－dm－1）×Fm－1＋（dm＋1－dm）×Fm＋1＋（dm－dm－2）×Fm－2＋…＋（dm＋n－dm）×Fm＋n］，其中Fm為顆粒粒徑在多數范圍的質量百分比，Fm＋1為多數粒徑范圍上一層篩子截留顆粒的質量百分比，Fm－1為多數粒徑范圍下一層篩子截留顆粒的質量百分比，dm為多數粒徑范圍的顆粒平均粒徑，dm＋1為多數粒徑范圍上一層篩子截留的顆粒平均粒徑，dm－1為多數粒徑范圍下一層篩子截留的顆粒平均粒徑，n為確定的粒徑范圍個數。

2.3.7 水分 按2020 年版《中國藥典》 第四部通則項下水分測定方法，稱定制得的顆粒質量M，平鋪于干燥至恒重的扁平稱量瓶中（厚度約3～5 mm），精密稱定質量M1，開啟瓶蓋，在105 ℃下干燥5 h，將瓶蓋蓋好后轉至干燥器中，放涼，精密稱定質量M2，計算含水量，公式為含水量＝ ［（M1－M2）／M］×100%。

2.3.8 吸濕率 將底部裝有氯化鈉過飽和溶液的干燥器于25 ℃恒溫干燥箱中放置24 h，再將顆粒平鋪于恒重稱量瓶中，稱定質量m1，厚度不超過2 mm，置于已平衡的干燥器中，放在25 ℃恒溫干燥箱中，于24 h 稱定質量m2，計算吸濕率，公式為吸濕率＝ ［（m1－m2）／m2］×100%。

2.4 單一輔料篩選 本實驗選取流動性、吸濕性作為評價指標，初步確定浸膏粉在后續(xù)顆粒劑制備過程中加入輔料的必要性。粉體學研究表明，浸膏粉休止角為41.24°，流動性較差；在相對濕度75% 下其24 h 吸濕率達19.02%，48 h 吸濕率達26.70%，表明吸濕性較強，故需加入一定輔料來改善顆粒物理性質，優(yōu)化其質量。

顆粒劑常用輔料有蔗糖、木糖醇、糊精、甘露醇、麥芽糊精等。考慮到浸膏粉物理性質及顆粒質量，將浸膏粉與上述輔料按1∶1 比例混合均勻，測定48 h 時吸濕率，以同一藥輔比混合均勻85%乙醇為黏合劑制軟材，18 目篩制粒、整粒，以制粒難易程度、成型率、顆粒休止角為考察指標進行，結果見表1。由此可知，麥芽糊精制軟材容易，在防吸潮能力、顆粒合格程度、顆粒流動性均為最優(yōu)，故選用其作為輔料。

表1 輔料篩選結果

2.5 單因素試驗 采用單因素試驗，考察藥輔比（1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5）、潤濕劑（乙醇）體積分數（70%、75%、80%、85%、90%）、潤濕劑用量（7%、10%、13%、15%）、干燥溫度（40、60、80 ℃）、干燥時間（60、90、120、150 min）對顆粒物理性質的影響，按“2.3” 項下方法測定各指標。

2.5.1 藥輔比 隨著輔料比增加，顆粒成型率先升高后降低，均一性變差，松密度、振實密度降低，穩(wěn)定性、流動性無明顯變化規(guī)律。最終，選擇1∶1、1∶1.5、1∶2 進行后續(xù)考察。

2.5.2 潤濕劑體積分數 以70%乙醇為潤濕劑時，軟材過黏，粘篩較嚴重，隨著其體積分數增加，顆粒成型率先升高后降低，松密度、振實密度逐漸降低，流動性先好后差，均一性逐漸變差，顆粒穩(wěn)定性無明顯變化規(guī)律。最終，選擇75%、80%、85%進行后續(xù)考察。

2.5.3 潤濕劑用量 隨著潤濕劑用量增加，顆粒成型率逐漸升高，均一性變好，休止角逐漸降低，豪斯納比先降低后升高，松密度逐漸降低，振實密度先降低后升高，穩(wěn)定性無明顯變化規(guī)律。最終，選擇10%、13%、15% 進行后續(xù)考察。

2.5.4 干燥溫度 隨著干燥溫度增加，顆粒穩(wěn)定性、流動性變好，顆粒成型率均在85%以上，均一性、堆積性無明顯變化規(guī)律。最終，選擇80 ℃并不再進行后續(xù)考察。

2.5.5 干燥時間 隨著干燥時間延長，成型率逐漸降低，對顆粒流動性、穩(wěn)定性、均一性、堆積性均無明顯影響。最終，選擇60 min 并不再進行后續(xù)考察。

2.6 正交試驗 根據“2.5” 結果，選擇藥輔比（A）、潤濕劑體積分數（B）、潤濕劑用量（C）作為影響因素，每個因素3 個水平，“2.4” 項下指標作為評價指標，采用L9（34）表進行正交試驗，因素水平見表2，結果見表3，方差分析見表4。

表2 因素水平

表3 試驗設計與結果

表4 方差分析

由此可知，各因素影響程度依次為潤濕劑體積分數（B）＞藥輔比（A）＞潤濕劑用量（C），潤濕劑體積分數有顯著影響（P＜0.05）。最終確定，最優(yōu)成型工藝為A1B2C1，即藥輔比1∶1，潤濕劑體積分數80%，潤濕劑用量10%，在80 ℃下干燥60 min。

2.7 AHP-熵權法賦權 參考文獻［11-12］報道。

2.7.1 AHP 法 根據傳統(tǒng)經驗確定制劑工藝中評價指標重要性優(yōu)先順序，其中一級指標依次為穩(wěn)定性＞成型性＞流動性＞堆積性＞均一性，二級指標依次為吸濕率＝水分≈休止角＞豪斯納比≈振實密度＞松密度（若一級指標下僅有1 個二級指標，則該二級指標的權重值與一級指標權重值相等），構建成對比較的判斷優(yōu)先矩陣，賦予各項指標間的相對評分，AHP 法計算各指標權重系數，結果見表5。由此可知，所有指標的一致性比率CR均小于0.1，即判斷矩陣都通過一致性檢驗，層次分析法賦權合理。

2.7.2 熵權法 按照熵權法相關公式，計算吸濕率、水分、成型率、休止角、豪斯納比、相對均齊度指數、松密度、振實密度的權重W2分別為0.084 1、0.159 2、0.103 3、0.054 7、0.139 5、0.122 7、0.137 0、0.199 5。

2.7.3 組合權重 AHP 法得到主觀權重W1，熵權法得到客觀權重W2，計算組合權重W，公式為得吸濕率、水分、成型率、休止角、豪斯納比、相對均齊度指數、松密度、振實密度的W分別為0.189 3、0.358 3、0.239 4、0.066 0、0.028 1、0.041 5、0.014 4、0.063 1。再計算綜合評分，公式為綜合評分＝ ［（成型率／成型率最大值）×0.239 4＋（豪斯納比／豪斯納比最大值）×0.028 1＋（相對均齊度指數／相對均齊度指數最大值）×0.041 5＋（松密度／松密度最大值）×0.014 4＋（振實密度／振實密度最大值）×0.063 1＋（吸濕率最小值／吸濕率）×0.189 3＋（水分最小值／水分）×0.358 3 ＋（休止角最小值／休止角）×0.066 0］×100。

2.8 驗證試驗 取浸膏粉適量，按“2.6” 項下優(yōu)化工藝制備3 批樣品，按“2.3” 項下方法測定各指標。結果，顆粒平均吸濕率、水分、成型率、休止角、豪斯納比、松密度、振實密度分別為13.29%、5.24%、90.23%、27.63°、1.276 7、0.348 4、0.444 9，RSD 均小于3%；平均相對均齊度指數為0.001 4，RSD 小于5%，表明該工藝穩(wěn)定可靠，重復性好。

2.9 臨界相對濕度測定 精密稱取適量顆粒，平鋪于已恒重的稱量瓶中，放到25 ℃下盛有6 種相對濕度過飽和鹽溶液（MgCl2、K2CO3、NaBr、NaCl、KCl、KNO3）的干燥器中，48 h 后取出，精密稱定質量，計算吸濕率，以吸濕率為縱坐標，相對濕度為橫坐標作圖，作曲線兩端切線，2 條切線交點對應的橫坐標即為臨界相對濕度，見圖1。由此可知，顆粒臨界相對濕度約為70%，即在生產、儲存等過程中環(huán)境相對濕度應控制在70%以下。

圖1 金蕾顆粒吸濕曲線

2.10 物理指紋圖譜建立

2.10.1 物理質量屬性確定 參考文獻［13-15］報道，根據顆粒物理性質及粉體學性質，將物理質量屬性分為4 個方面，即穩(wěn)定性、流動性、堆積性、均一性，作為一級指標。再篩選出7 個物理指標參數作為二級指標，分別為吸濕率、水分、休止角、豪斯納比、松密度、振實密度、相對均齊度指數。

2.10.2 標準化轉換 按“2.6” 項下優(yōu)化工藝制備10 批樣品（批號20211006～20211015，編號G1～G10），按“2.3” 項下方法測定各指標，為了消除量綱影響，將測定值轉化至同一范圍，即0～10，具體見表6。

表6 二級指標標準化轉換

2.10.3 圖譜生成 取10 批樣品，按“2.3” 項下方法測定各指標，將其標準化轉換后繪制雷達圖，建立物理指紋圖譜，再以標準化轉換后數值的平均值繪制雷達圖，建立對照物理指紋圖譜，結果見圖2。

圖2 10 批樣品物理指紋圖譜

2.10.4 相似度分析 采用SPSS 21.0 軟件中的皮爾遜相關系數法，將10 批樣品物理指紋圖譜與對照指紋圖譜進行相似度分析。結果，樣品G1～G10 相似度分別為0.987、0.993、0.989、0.994、0.989、0.999、0.991、0.992、0.995、0.996，表明各批顆粒物理性質差異不大，成型工藝穩(wěn)定可行。

3 討論

成型工藝作為中藥制劑工藝過程中的重要部分，對制劑的質量、穩(wěn)定性等具有重要影響。本研究將QbD 理念運用到金蕾顆粒的成型工藝中，考慮大生產中運用的工藝參數，以浸膏粉的物理性質、輔料種類、輔料比、潤濕劑體積分數、潤濕劑用量、干燥溫度、干燥時間作為影響因素，選擇5 個一級指標、8 個二級指標作為評價指標，可以全面地評價所選工藝參數的優(yōu)劣。評價指標采用AHP-熵權法進行分析，其中AHP 法依據成型經驗對指標進行主觀賦權，熵權法通過指標數據進行客觀賦權，兩者相結合有效避免主觀確定權重的隨意性，使信息體現更加全面，綜合評價結果更加可靠合理。

中藥顆粒劑物理指紋圖譜的建立能夠更加全面地反映顆粒的整體性質［9］。本研究共設置7 個二級指標對金蕾顆粒的物理指紋圖譜進行綜合表征，結果發(fā)現所得金蕾顆粒性質均一、質量穩(wěn)定，均符合2020 年版《中國藥典》 顆粒劑項下質量要求，為以后中藥復方制劑的開發(fā)及成型工藝研究提供參考。