Box-Behnken设计-效应面法优化淫羊藿总黄酮微孔渗透泵片处方

魏萍，尹蓉莉，李东芬，吴圣琴，陈金玉

(成都中医药大学，四川成都 611137)

Box-Behnken设计-效应面法优化淫羊藿总黄酮微孔渗透泵片处方

魏萍，尹蓉莉，李东芬，吴圣琴，陈金玉

(成都中医药大学，四川成都 611137)

淫羊藿总黄酮;微孔渗透泵片;效应面

目的:应用Box－Behnken设计－效应面法优化淫羊藿总黄酮微孔渗透泵片处方。方法:以渗透压活性物质用量(乳糖)、增塑剂用量(邻苯二甲酸二丁酯)、包衣增重量为影响片剂释放的主要因素，以12 h的药物累积释药量和释放曲线拟合度为效应值，应用Design Expert进行处方优化，并对优化处方进行验证。结果:成功找到了最优释药区域;优化后处方呈零级释放特性。结论:淫羊藿总黄酮微孔渗透泵片的最佳赋形剂配方是0.18 g乳糖，邻苯二甲酸二丁酯与醋酸纤维素之比是0.26，片剂增量为7.7%。

KEY WORDS:total epimediumon flavone;microporosity osmotic pump tablet;box－behnken design and response surface methodology

ABSTRACT:AIM:To optimize total flavone of herba epimediumon microporosity osmotic pump tablets by boxbehnken design－response surface methodology.METHODS:Osmotic agent(lactose)，dosage of plastificator(dibutyl phthalate)，and coating weight gain were selected as key factors of influencing total flavone delivery.Total flavones cumulatiive yield in 12 h and fitting approximation was regarded as the response.Design Expert method useful for the modeling and analysis was to optimize the response.RESULTS:Response surface surface obtained represented maximum one which conformed to the zero－order delivery rate equation.CONCLUSION:Optimal excipient formulation of total epimedium flavone microporosity osmotic pump tablet consists of 0.18 g of lactose，0.26 ratio of dibutyl phthalate to acetyl celulose and 7.7%of coating weight gain.

淫羊藿是我国中医常用的补益药之一，具有补肾壮阳、祛风湿、强筋骨等功效，其主要有效部位为淫羊藿总黄酮，可选择性阻断离体及整体动物心肌β受体，具有降低心肌耗氧量，增加冠状动脉脑血管流量，缓解心绞痛，抗心律失常，抗肿瘤，增加机体免疫力的作用，临床上可用来治疗冠心病、心绞痛等心血管疾病［1］，但是淫羊藿总黄酮属难溶性药物，在水中溶解度为0.4 mg/mL，在胃肠液中其溶解度小，肝首过效应强，为提高生物利用度，更好的发挥淫羊藿总黄酮治疗心血管疾病的作用，保持其释药速率和体内吸收恒定，增加血药浓度平稳性，减少每天服用次数以降低或避免药物治疗的副作用，从而达到药物作用持久、患者顺应性良好的目的［2］。本文研制了淫羊藿总黄酮微孔渗透泵片，将淫羊藿总黄酮与其他辅料混合均匀作为片芯，压片、包衣，采用Box－Behnken设计－效应面法优化淫羊藿总黄酮微孔渗透泵片的处方，能在0～12 h恒速释药，减少了服药次数，提高了患者的顺应性。

1 仪器与试药

UV－1700型紫外分光光度计(SHIMADZU CORPORATION);BP211D－型电子分析天平(德国Sartorius);TDP－1单冲压片机(上海中药机械厂);ZRS－8G智能溶试验仪(天津天大天发科技有限公司);淫羊藿总黄酮提取物(总黄酮含量≥80%，四川维克奇生物科技有限公司);乳糖(成都市科龙化工试剂厂);二乙酸纤维素(国药集团化学试剂有限公司);丙酮(上海有机化工试剂研究所);异丙醇(成都市科龙化工试剂厂);邻苯二甲酸二丁酯(成都市联合化工试剂研究所);PEG－400(成都市科龙化工试剂厂);滑石粉(成都市科龙化工试剂厂);淀粉(成都市科龙化工试剂厂)。

2 方法

2.1 片剂的制备

将淫羊藿总黄酮(60 mg/片)及渗透压活性物质、pH调节剂、阻滞剂等辅料混和均匀，用5%的PVP乙醇溶液制粒，50℃烘箱中干燥2 h，压片。将醋酸纤维素溶于丙酮－异丙醇(100∶3)的混合溶剂中，再依次加入增塑剂、致孔剂、抗黏剂并混合均匀，包衣温度为30～40℃，包衣液流速为8 mL/ min，转速为45 r/min，对片子进行包衣至预定增重，包衣片放置50℃烘箱固化24 h。

2.2 标准曲线的制备

精密称取淫羊藿苷对照品1.62 mg，置于10 mL量瓶中，加水溶解，并稀释至刻度，摇匀，即得浓度为0.162 mg/mL的淫羊藿苷对照品溶液。分别精密量取0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mL至10 mL量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，在270 nm波长处测定吸光度，以吸光度与浓度进行线性回归，其回归方程为Y= 44.198X+0.030 8，R2=0.998 5，表明0.004 86 mg/ mL～0.011 34 mg/mL范围内浓度与吸光度线性关系良好。

2.3 溶出度测定

取淫羊藿总黄酮微孔渗透泵片，参照《中国药典》(2005年版二部附录XC)释放度测定法第一法，浆法。溶出参数如下:介质为900 mL水;温度37℃;转速100 r/min。依法操作，在2、4、6、8、10、12 h分别取溶液5 mL，并及时向溶出杯中补充介质5 mL，将样品用0.45 μm微孔滤膜过滤，弃去粗滤液，取续滤液稀释至适当浓度，在270 nm处测定吸光度，并带入标准曲线求得上述各时间点的释放量。

2.4 实验设计

预实验表明，渗透压活性物质用量(乳糖)、增塑剂用量(邻苯二甲酸二丁酯)、包衣增重是影响片剂释放的主要因素。促渗剂用量为X1(g)，增塑剂用量以增塑剂与醋酸纤维素包衣溶液的体积比(v/ v)X2表示;包衣增重以包衣膜与片芯的重量比(w/ w)X3(%)表示。X1、X2、X3作为考察的处方变量，以12 h的累积释药量Y12为效应面，用Box－Behnken设计对淫羊藿总黄酮微孔渗透泵的处方进行效应面优化实验。然后用design expert 7.0软件对实验数据(表2)进行分析。每一自变量的低、中、高实验水平分别以－1，0，1进行编码，各变量的编码(如表1所示)，其编码制与真实值之间的关系符合一下方程:

表1 实验因素水平及编码

生成17组实验组合(见表2)，在相同条件下分别进行制粒、压片、包衣和释放度测定。按照Box－Behnken实验设计的统计学要求，实验模型通过最小二乘法拟合二次多项式方程可以表达为:

其中Y为效应值(累计释放率，%)，A0，Ai，Aii，Aij为方程系数，Xi，Xj(i=1，3;j≠i)为自变量编码值。多项式模型方程拟合的性质由确定系数R2表达，其统计学上的显著性由F值检验;采用design expert 7.0软件分析，建立数学模型，以方差分析检验模型的可靠性。所得到的方程将经过失拟(lack－of－fit)，以95%的显著水平对模型进行简化。根据拟合方程，描绘效应的效应面，以揭示效应值与各因素之间的关系，各因素的最佳取值范围将通过各效应的等高线图来确定。最后，为了评价预测的准确性，将按照优化的比例进行实验，将效应的实测值和预测值进行比较，以偏差的大小进行评判。

2.5 数据分析

表2中所示为不同条件下淫羊藿总黄酮渗透泵片的效应值、12 h的累积释放率和释放曲线拟合度的相应变化。第13～17次实验为5次重复的中心点实验，用于考察模型的误差。

表3为本实验的方差分析结果，经F值检验显示总模型方程显著(P＜0.001)，R2=0.988，表明该回归方程的代表性较好，回归模型的拟合情况良好，能准确的预测实际情况。其校正决定系数(R2adj)为0.973 5，表明此模型能解释97.35%效应值变化，因此该模型拟合程度良好，实验误差小，仅有约3%不能由此模型进行解释。拟合回归方程为:

表2 Box-Behnken实验设计下实验结果

而多元线性回归的相关系数R2为0.2167，其校正决定系数(R2adj)为0.035 9，不如二项式回归拟合好。

线性方程为

表3 二项式回归模型系数显著性检验表

由表3可知，促渗剂用量与DBP－CA的配比对药物释放具有显著性影响，包衣增重对药物释放影响较小，在统计学上不具有显著性意义。而在因素交叉影响中可以看出，促渗剂用量与另外两个因素交互作用对药物释放影响较小，而DBP－CA与包衣增重交互作用对药物释放影响较大，说明包衣工艺对药物释放影响较大。

2.5.1 促渗剂用量与DBP－CA配比交互作用对释药的影响

根据促渗剂用量项与DBP－CA比例的交互作用的等高线图与响应面图可以看出，随着促渗剂用量的增加，12 h时药物累积释放量越大，而DBP－CA比例的改变则使药物累积释放量变化趋势呈抛物线，即随着其比例的增加而升高，当比例增加到0.3左右时，其药物累积释放量又随着其比例的增加而下降，从三维图可以看出，当促渗剂用量约为0.16 g，而DBP－CA比例为约0.3，药物累积释放量最大。

2.5.2 促渗剂用量项与包衣增重的交互作用

根据促渗剂用量项与包衣增重的交互作用的等高线图与响应面图可以看出，促渗剂用量在0.05～0.10 g时，对药物释放影响较大，且随着其用量的增加而升高，当促渗剂用量大于0.1 g时，再增加促渗剂用量，也不能提高药物释放量，反而可能降低。从三维图可以看出，当促渗剂用量0.16～0.18 g，而包衣增重为8%－9%时，其药物最佳释放量仍落在其有效区域内。

2.5.3 DBP－CA比例与包衣增重交互作用对药物释放的影响

根据DBP－CA比例与包衣增重的交互作用的等高线图与响应面图可以看出，DBP－CA比例与包衣增重的改变使药物累积释放量变化趋势均呈抛物线，由上表可以看出，DBP－CA比例与包衣增重的交互作用在统计学上具有显著性意义，说明包衣工艺对药物累积释放量影响很大。从三维图可知，当促渗剂用量项为0.125 g，其药物累积释放度的最佳值落在DBP－CA比例与包衣增重两因素的有效区域内。

2.5.4 最佳工艺参数计算

由图1～3的效应面分析立体图可以看出，促渗剂用量、DBP－CA比例、包衣增重三因素对药物释放的影响都比较显著，两两因素间仍存在比较明显的交互作用，从效应面图可以判断出，最佳点落在实验考察区域内。

为了更进一步求证最佳点的值，对回归方程分别求X1，X2，X3的一阶偏导，并赋值为零，得到以方程组。

解以上方程组求得:

图1 促渗剂用量项与DBP-CA比例对药物释放的影响效应图与等高线图(包衣增重为8%)

图2 促渗剂用量项与包衣增重对药物释放的影响效应图与等高线图(DBP-CA比例为0.3)

图3 DBP-CA比例与包衣增重对药物释放的影响效应图与等高线图(促渗剂用量为0.125 g)

X1=0.698 9，X2=－0.146 6，X3=－0.063 8带入Y回归方程，解得预测的药物累积释放度为86.23%。进行编码代换后，促渗剂用量为0.177 4 g，DBP－CA比例为0.256 0，包衣增重为7.744%，考虑到实际操作的方便，确定淫羊藿总黄酮微孔渗透泵片制备工艺最优条件为:促渗剂用量为0.18 g，DBP－CA比例为0.26，包衣增重为7.7%。

2.6 验证实验

微孔渗透泵片属控释制剂，理想的释药方式为零级释放，按照Box－Behnken设计优化出的最优条件，进行压片、包衣、释放作为处方验证，如图4，4条曲线的R2分别为0.996、0.995 5、0.996 2、0.996 5，说明优化处方具有较好的零级特性。

图4 验证处方的释药曲线

3 结论

国内文献报道中，诸多工艺研究常用均匀设计和正交设计方法选择较佳工艺，虽然实验次数少，数据处理和操作都较方便，应用已达到普及的程度，然而它们是基于线性模型设计的方法，其应用过程也存在误区，忽略了影响因素与效应间有时可能是非线性关系而进行简单的线性模式设计实验，从而很大程度上使预测值跟真实值偏离，达不到实验要求。而Box－Behnken设计－效应面优化的方法运用效应曲面模型进行分析，基于非线性模式进行设计和研究［3］，不但设计方法简单，实验次数少，而且充分考虑到各影响因素间的交互作用，同时在中心点进行重复实验，从而提高了实验准确性，可信度较好，预测值与直实值更接近［4］。因此本实验选用Box－Behnken设计对淫羊藿总黄酮微孔渗透泵片进行处方优化，经验证该优化处方体外释放预测值与试验值吻合良好且符合设计要求，说明此方法有效、可行。该优化方法为淫羊藿总黄酮微孔渗透泵片这一新制剂的研究提供了基础。

促渗透剂种类和用量、增塑剂和致孔剂的用量、以及包衣膜的组成对药物的释放均有具有显著的影响［5］，促渗透物质产生的渗透压是释药的主要动力，本制剂研究发现，促渗透物用量具有显著性的影响，且随着其用量增加，其释药速度加快;此外通过调节增塑剂用量，进而调节药物释放速率，速包衣液(DBP－CA)组成对药物释放具有显著性影响，从响应面分析可知，DBP－CA比例与包衣增重的交互作用在统计学上具有显著性意义，因此包衣工艺对本品中药物释放也具有显著性影响。

［1］郭峰，赵纳.淫羊藿药理作用的研究现状及展望［J］.中国药业，2007，16(24):70－72.

［2］欧阳斌，刘科秋.渗透泵制剂研究进展［J］.中国药房，2007，18 (28):2227－2228.

［3］吴伟，崔光华.星点设计－效应面优化法及其在药学中的应用［J］.国外医学药学分册，2000，27(5):292－298.

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［5］刘海洲，刘均洪，张媛媛，等.罗红霉素渗透泵型控释片处方工艺的研究［J］.抗感染药学，2009，6(1):20－24.

Optimization of total epimediumon flavone microporosity osmotic pump tablet formulation by box-behnken design and response surface methodology

WEI Ping，YIN Rong－li，LI Dong－fen，WU Sheng－qi，CHEN Jin－yu

(Chengdu University of Traditional Chinese Medicine，Chengdu 611137，China)

R944

A

1001－1528(2010)07－1124－05

2009－07－12

魏萍(1985－)，女，硕士研究生，研究方向:中药生产新技术和新剂型。Tel:(028)61800127 E－mail:36468959@qq.com