糖衣四环素片溶出数据的拟合*

卢莉蓉，牛晓东，李囡囡

(1.长治医学院生物医学工程系，山西 长治 046000；2.长治医学院基础医学院，山西 长治 046000；3.长治医学院药学系，山西 长治 046000)

糖衣四环素片溶出数据的拟合*

卢莉蓉1，牛晓东2，李囡囡3

(1.长治医学院生物医学工程系，山西 长治 046000；2.长治医学院基础医学院，山西 长治 046000；3.长治医学院药学系，山西 长治 046000)

本文选取了某厂生产的糖衣四环素片的溶出数据，利用遗传算法求得了糖衣四环素片的溶出曲线，并确定了溶出度参数。溶出曲线为f(t)=1-e-0.016 4(t-16.913 6)0.937，溶出度参数分别为0.016 4，16.913 6，0.937 0。通过计算机仿真可以看到利用遗传算法来求糖衣四环素片的溶出曲线快速、准确。

糖衣四环素；溶出曲线；遗传算法

溶出度[1]指的是在规定溶出介质中，药物从片剂或胶囊剂等固体制剂溶出的速度和程度。溶出度在一定程度上反映了人体对药物的吸收程度。若某些药物的溶出度非常低，反映该药物很难从制剂中释放，即该药物很难被人体吸收。而对于某些安全性较低的药物，若它的溶出度较高，则很容易发生中毒反应。通常需要对溶出数据进行拟合得到溶出度曲线，并确定溶出度参数。糖衣四环素片是临床上的一种常用药，对其溶出数据拟合并确定溶出度参数是非常有必要的。

遗传算法[2](Genetic Algorithm，GA)是一种模拟生物界的自然选择和自然遗传机制的随机全局搜索算法。它是一种求解的通用框架，而不需要考虑所要解决问题的具体领域，已经被广泛的应用于函数优化、生产调度、图像处理、数据挖掘、药物分析等领域。

本文就是利用遗传算法来求糖衣四环素片的溶出曲线，从而来确定溶出度参数。仿真结果表明利用遗传算法来求糖衣四环素片的溶出曲线快速、准确。可以为药物工作者提供一种新的方法。

1 数据

本文中选取某厂生产的糖衣四环素片，其在不同时间的累积溶出百分比如表1所示[3]。本文就要利用表1中的溶出数据进行拟合得到糖衣四环素片的溶出曲线，并确定溶出度参数。

表1 糖衣四环素片在不同时间的累积溶出百分率

2 原理

如果用威布尔分布函数对溶出数据进行拟合，可以得到威布尔溶出特性曲线，并得到其溶出度参数。威布尔分布函数为

f(t)=1-e-b(t-a)m.

(1)

其中：t为时间，f(t)为药物在t时刻的累积溶出百分率。b，a，m为溶出度参数，分别代表位置参数，尺寸参数和形状参数[4]。当溶出度参数确定时，其威布尔分布函数也就确定了，药物的威布尔溶出特性曲线也就确定了。所以现在的问题就归结为求取溶出度参数b，a，m，本文中利用GA来求溶出度参数b，a，m，使得

Z=∑(f(t)-f′(t))2 .

(2)

的值最小，其中f(t)为拟合值，也就是由药物的拟合曲线求得的累计溶出百分率，f′(t)为实际值，为实验所测得的累计溶出百分率。

3 方法与结果

3.1 方法

利用GA进行数据拟合的流程如图1所示[2，5-6]：

图1 利用GA进行数据拟合的流程图

参数的选择为：初始种群的大小为100，最大迭代次数为200，选择算子选用最简单的比例选择算子，交叉算子和变异算子也选用最简单的单点交叉算子和基本位变异算子，交叉概率为0.85，变异概率为0.05。这里的个体适应度评价函数即为(2)式的倒数。

3.2 结果

在MATLAB的平台上，按照图1所示的流程图编程，就可以得到糖衣四环素片的溶出度参数b，a，m的值分别为0.016 4，16.913 6，0.937 0，即糖衣四

环素片的威布尔溶出曲线为f(t)=1-e-0.016 4(t-16.913 6)0.937，式(2)的值为6.362 5×10-8。如图2所示为糖衣四环素的实验测得值与拟合的威布尔溶出曲线的对比图，图中圆圈代表由实验所测得的糖衣四环素在不同时刻的累计溶出百分率，曲线代表所拟合的糖衣四环素的威布尔溶出曲线。表2中显示了糖衣四环素在不同时刻累计溶出百分率的实验测定值与威布尔溶出曲线的拟合值。从图2和表2中可以看出在相同时刻，药物的累计溶出百分率的实验测定值与拟合值基本相同，而且式(2)的值也非常好。所以糖衣四环素片的威布尔溶出曲线f(t)=1-e-0.016 4(t-16.913 6)0.937可以很好的描述糖衣四环素片在体外溶出或释放的规律。

图2 糖衣四环素片的实测值与拟合曲线

表2 糖衣四环素片在不同时间的累积溶出百分率实测值与拟合值

时间/min2025303540506090120180实测值/%4.6111922273142597286拟合值/%4.6110.9816.6821.926.7135.2942.7159.9471.7185.64

4 结论

本文根据某厂生产的糖衣四环素片在不同时间的累积溶出百分率，利用遗传算法求得了糖衣四环素片的溶出曲线，并确定了溶出度参数。溶出曲线为f(t)=1-e-0.016 4(t-16.913 6)0.937，溶出度参数为b，a，m为0.016 4，16.913 6，0.937 0。通过仿真可以看到利用遗传算法来求糖衣四环素片的溶出曲线快速、准确。将数据输入程序后，只需要几秒，就可以得到溶出度参数的值，所以这种方法具有快速的优点。程序运行后，可得到(2)的值为6.362 5×10-8，非常小，代表这种方法的非常小，而且从图2和表2中可以看出在相同时刻，药物的累计溶出百分率的实验测定值与拟合值基本相同，所以这种方法具有准确的特点。

综上所述，利用遗传算法可以快速准确的求出糖衣四环素片的溶出曲线，并确定其溶出度参数，为药物工作者提供了一种新的方法。

[1] 刘建平.生物药剂学与药物动力学(第五版)[M].北京：人民卫生出版社,2016：30.

[2] 梁旭，黄明.现代智能优化混合算法及其应用(第二版)[M].北京：电子工业出版社,2014：8-9.

[3] 刘瑞新，李学林，王青晓.威布尔溶出曲线的4种非线性拟合方法比较[J].中国医院药学杂志，2009，29(15)：1315-1316.

[4] 彭永富，董慧.药物溶出度Weibull分布的计算机求解[J].中国药学杂志，1996，31(10)：607.

[5] 杨淑莹，张桦.群体智能与仿生计算——Matlab技术实现[M].北京：电子工业出版社,2012：18-21.

[6] 卢莉蓉，李囡囡，周晋阳，等.基于免疫遗传算法的康胃胶囊有效期预测[J].中国医院药学，2015，35(20)：1843-1846.

Fitting of Sugar Tabellae Tetracyclini Dissolution Data

Lu Lirong1, Niu Xiaodong2, Li Nannan3

(1.Bio-medicalEngineeringDepartment,ChangzhiMedicalCollege,ChangzhiShanxi046000,China;2.DepartmentofPhysics,ChangzhiMedicalCollege,ChangzhiShanxi046000,China;3.PharmaceuticalDepartment,ChangzhiMedicalCollege,Changzhi,Shanxi046000,China)

The dissolution curve and dissolution parameter of sugar tabellae tetracycline are achieved by the use of genetic algorithm according to the dissolution data of sugar tabellae tetracycline. The dissolution curve isf(t)=1-e-0.016 4(t-16.913 6)0.937, and the dissolution parameter is 0.016 4, 16.913 6, 0.937 0. Computer simulations indicate that the fitting of sugar tabellae tetracycline dissolution data by use of genetic algorithm is very fast and accurate.

sugar tabellae tetracycline; dissolution curve; genetic algorithm

2016-03-03

长治医学院校级教学改革创新项目(J2016013)

卢莉蓉(1982- )，女，山西长治人，副教授，硕士研究生，主要研究方向：生物医学工程。

牛晓东(1980- )，男，山西长治人，副教授，硕士研究生，主要研究方向：机械电子学。

1674- 4578(2017)02- 0025- 02

R927.11；R911；TP301.6

A