卡托普利择时渗透泵片的处方优化Δ

叶吴琦，左丁，张子豪，陈天民，焦敏芬，韩翠艳（齐齐哈尔医学院药学院，黑龙江齐齐哈尔161006）

由于人体血压有明显昼夜节律性，在清晨6点血压开始上升，下午6点开始下降，而高血压事件多发于清晨[1]，因此择时降压治疗非常必要。卡托普利（Captopril）为人工合成的非肽类血管紧张素转化酶抑制剂[2]，具有一定降压作用，为抗高血压的一线药物[3]。其上市的剂型大多需多次服药，且血药浓度不平稳，不能满足择时降压的要求[4]。

渗透泵型择时释药系统不仅具有控释药物、维持血药浓度平稳的特点，并且由于其释药动力为渗透压差，故释药行为不受介质环境pH、胃肠蠕动等因素影响，现已成为国内、外研发的热点[5]。本研究优化卡托普利择时渗透泵片的处方，旨在控制其于晚上9-10点服药后约4 h开始释药，并持续缓慢释药20 h，这样不仅可减少给药次数，还能克服高血压节律性发作的问题[6-7]。

1 材料

1.1 仪器

DP-30AX型系列单冲压片机（北京国药龙立科技有限公司）；78X-2型片剂四用测定仪（上海黄海药检仪器厂）；BYW型无极调速不锈钢包衣机（宝鸡建华制药机械有限公司）；RZQ-8A型药物溶出试验仪（天津大学无线电厂制造）；T6型紫外-可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；AL204型电子分析天平[梅特勒-托利多（上海）有限公司]；KQ-500E型超声波清洗仪（昆山市超声仪器有限公司）。

1.2 药品与试剂

卡托普利原料药（批号：25+C12347EKI0，规格：25 g）、聚环氧乙烷（PEO）均购自天津希恩思生化科技有限公司；氯化钠（NaCl，天津市凯通化学试剂有限公司）；微晶纤维素、羟丙甲基纤维素[HPMC（K4M）]、硬脂酸镁、醋酸纤维素（上海昌为医药辅料技术有限公司）；羟乙基纤维素（天津市光复精细化工研究所）；靛蓝（上海文华化工颜料有限公司）；聚乙二醇4000（PEG4000，天津市福晨化学试剂厂）；1，10-二氮杂菲-（Ⅲ）铁显色剂（沈阳市试剂五厂）；浓硫酸（天津市耀华化工厂）；氟化钠、无水乙酸钠（天津市凯通化学试剂有限公司）；硫酸高铁铵（上海埃彼化学试剂有限公司）；其余试剂均为分析纯，水为纯化水。

2 方法与结果

2.1 卡托普利择时渗透泵片的制备

2.1.1 渗透泵片的组成 卡托普利择时渗透泵片由片芯、阻滞层和带有释药孔的半透膜组成。片芯分为含药层和助推层，含药层组成为卡托普利原料药37.5 mg、PEO（相对分子质量为3×105）适量、微晶纤维素30 mg、HPMC（K4M）适量、NaCl 20 mg和硬脂酸镁5 mg；助推层组成为PEO（相对分子质量为7×106）适量、微晶纤维素30 mg、NaCl适量和硬脂酸镁5 mg[8-9]。

2.1.2 片芯的制备 采用粉末直接压片法。分别精密称取含药层和助推层处方量的主药和辅料，分别充分混匀，压片即可。

2.1.3 阻滞层包衣液的制备 称取羟乙基纤维素适量，加至50%乙醇溶液中，搅拌至溶解后用无水乙醇调节黏度，再加入适量靛蓝，搅拌均匀，滤过，取续滤液，即得。

2.1.4 半透膜包衣液的制备 称取PEG4000适量，缓慢加入丙酮，搅拌至溶解，然后缓慢加入适量醋酸纤维素，搅拌至溶解即可。

2.1.5 渗透泵片的制备 将制得的片芯放入包衣锅内转动，将阻滞层包衣液均匀喷入，同时吹入40℃左右热风，待片芯增至规定质量后置于40℃烘箱中干燥24 h；然后再同法喷入半透膜包衣液。用微型钻头在片剂含药层一侧表面中央打一个释药孔（孔径：0.5 mm），即得卡托普利择时渗透泵片样品。

2.2 释放度的测定

2.2.1 波长的确定 精密称取卡托普利原料药适量，加水溶解，制成溶液Ⅰ。取上述溶液Ⅰ1 mL，置于10 mL试管中，加入1，10-二氮杂菲-（Ⅲ）铁显色剂溶液1 mL、0.1 mol/L醋酸钠溶液1 mL，加水稀释至8 mL，摇匀，沸水浴加热20 min，冷却至室温，加入0.2 mol/L氟化钠溶液1 mL，加水定容，摇匀；在330～600 nm波长范围内扫描，得溶液Ⅰ最大吸收波长为510 nm[10]。以水为空白试剂，在330～600 nm波长范围内扫描[4]，结果空白试剂无吸收。

2.2.2 线性关系考察 精密称取卡托普利原料药适量，加水溶解，制成质量浓度为25 μg/mL的溶液Ⅱ。分别精密量取上述溶液Ⅱ0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL，各置于10 mL试管中，加水定容，按“2.2.1”项下方法在510 nm波长处测定，记录吸光度。以卡托普利质量浓度（x，μg/mL）为横坐标、吸光度（y）为纵坐标进行线性回归，得卡托普利回归方程y＝0.052x+0.087（r＝0.998 5）。结果表明，卡托普利检测质量浓度线性范围为0.625～7.50 μg/mL。

2.2.3 方法学考察 按2015年版《中国药典》（四部）[11]相关规定进行精密度、稳定性、重复性、加样回收率试验。结果，精密度、稳定性、重复性试验的RSD均小于2.0%（n＝6），加样回收率为99.3%～100.2%（RSD＝0.38%，n＝9），表明本方法精密度、稳定性、重复性、准确性均良好。

2.2.4 含量测定 取卡托普利择时渗透泵片样品10片，除去包衣膜，精密称定质量，研细后精密称取适量（约相当于卡托普利原料药37.5 mg），置于100 mL量瓶中，加水适量超声（功率：250 W，频率：40 kHz）处理10 min，加水溶解并定容，滤过。取续滤液，按“2.2.1”项下方法在510 nm波长处进样测定，记录吸光度，代入回归方程计算含量。

2.2.5 累积释放百分率（Q）的计算 参照2015年版《中国药典》（四部）通则0931“溶出度与释放度测定法”[11]测定。设定释放介质（水）900 mL，介质温度37℃，定时间取样5 mL（同时补加等体积空白释放介质）。取样液经0.45 μm微孔滤膜滤过后，取续滤液1 mL，置于10 mL试管中，按“2.2.1”项下方法操作后在510 nm波长处进样测定，记录吸光度并计算Q。（m×X）×100% 。式中，V0为释放介质的总体积（mL），ct为各时间点的实测药物质量浓度（g/L），Vi为每次取样体积（mL），ci为各取样点的实测药物质量浓度（g/L），m为投入的片剂总质量（mg），X为载药量。

2.3 单因素考察

2.3.1 阻滞层包衣增质量对释药情况的影响 设定片芯处方和半透膜包衣增质量不变，按“2.2.5”项下方法考察当阻滞层包衣增质量为3%、7%、9%时的释药情况，结果见图1。由图1可知，阻滞层包衣增质量为7%、9%时，释药时滞为4 h，且4 h后阻滞层包衣增质量7%的渗透泵片的零级释药趋势明显；增质量过大（9%）使释药时滞过度延长而增加后期释药不完全的风险。因此，选择阻滞层包衣增质量为7%进行后续试验。

图1 阻滞层包衣增质量对释药情况的影响Fig 1 Effects of coating weight gain of block layer on drug release

2.3.2 半透膜包衣增质量对释药情况的影响 设定片芯处方和阻滞层包衣增质量不变，按“2.2.5”项下方法考察当半透膜包衣增质量为7%、10%、12%时的释药情况，结果见图2。由图2可知，半透膜包衣增质量为10%时，零级释释药趋势明显；半透膜包衣增质量为12%时，有释药不完全的现象；半透膜包衣增质量为7%时，8 h前释药过快。因此，选择半透膜包衣增质量为10%进行后续试验。

图2 半透膜包衣增质量对释药情况的影响Fig 2 Effects of semipermeable coating weight gain on drug release

2.3.3 含药层PEO种类对释药情况的影响 设定阻滞层包衣增质量、半透膜包衣增质量及片芯其他处方不变，按“2.2.5”项下方法考察采用不同相对分子量的聚环氧乙烷PEO-N12K（1×106）、PEO-N10（1×105）、PEO（3×105）时的释药情况，结果见图3。由图3可知，含药层PEO对释药行为的影响与相对分子质量有关，PEO-N10相对分子质量最小，释药速率最慢；PEO-N12K相对分子质量最大，释药最快，但时滞不足2 h；而PEO（3×105）既可实现4 h时滞效果，同时线性关系良好。因此，选择PEO（3×105）进行后续试验。

图3 含药层PEO种类对释药情况的影响Fig 3 Effects of PEO type of drug bearing layer on drug release

2.3.4 含药层PEO（3×105）用量对释药情况的影响 设定阻滞层包衣增质量、半透膜包衣增质量及片芯其他处方不变，按“2.2.5”项下方法考察当含药层PEO（3×105）用量为61、71、81 mg时的释药情况，结果见图4。由图4可知，含药层PEO用量对药物释放后期有较大影响（后期效果和前期效果正好相反）：PEO（3×105）用量为61、81 mg时在12 h之前释放最快，用量为71 mg时释放最慢；用量为71 mg时在12 h后释放量最多，用量为81 mg时释放量最少。因此，选择含药层PEO（3×105）用量为71 mg进行后续试验。

图4 含药层PEO（3×105）用量对释药情况的影响Fig 4 Effects of PEO（3×105）amount of drug bearinglayer on drug release

2.3.5 含药层HPMC用量对释药情况的影响 设定阻滞层包衣增质量、半透膜包衣增质量及片芯其他处方不变，按“2.2.5”项下方法考察当含药层HPMC用量为5、10、15 mg时的释药情况，结果见图5。由图5可知，含药层HPMC用量对释药有显著影响，用量越大，释药越慢。

图5 含药层HPMC用量对释药情况的影响Fig 5 Effects of HPMC amount of drug bearing layeron drug release

2.3.6 助推层PEO（7×106）用量对释药情况的影响 设定阻滞层包衣增质量、半透膜包衣增质量及片芯其他处方不变，按“2.2.5”项下方法考察当助推层PEO（7×106）用量为61、71、81 mg时的释药情况，结果见图6。由图6可知，助推层PEO对释药有显著影响前期释药的速度随用量为81、61、71 mg而下降，而后期的累积释放量随用量71、61、81 mg而下降。

图6 助推层PEO（7×106）用量对释药情况的影响Fig 6 Effects of PEO（7×106）amount of booster layer on drug release

2.3.7 助推层NaCl用量对释药情况的影响 设定阻滞层包衣增质量、半透膜包衣增质量及片芯其他处方不变，按“2.2.5”项下方法考察当助推层NaCl用量为8、18、28 mg时的释药情况，结果见图7。由图7可知，助推层NaCl一定范围（8～28 mg）内用量越大，释药越快。

图7 助推层NaCl用量对释药情况的影响Fig 7 Effects of NaCl amount of booster layer on drug release

2.4 片芯处方优化

2.4.1 正交试验 由单因素考察结果可知，释药时滞主要由阻滞层和半透膜包衣增质量决定，片芯处方影响较小，因此确定阻滞层包衣增质量为7%、半透膜包衣增质量为10%。在此基础上，确定片芯中影响释药行为的主要因素为含药层PEO（3×105）用量（A）、含药层HPMC用量（B）、助推层PEO（7×106）用量（C）、助推层NaCl用量（D）。按L9（34）表进行正交试验，因素与水平见表1。

表1 因素与水平Tab 1 Factors and levels

采用4个评价指标：（1）4 h的累积释放度（L4），以0%为指标，考察渗透泵片是否具备释药时滞特点；（2）6 h的累积释放度（L6），以10%为指标；（3）14 h的累积释放度（L14），以60%为指标，与（2）一起考察释药线性特性；（4）18 h的累积释放度（L18），以80%为指标，考察释药是否完全，权重系数均定为1[4]。释放行为综合评分的计算公式为：L＝（|L4-0%|+|L6-10%|+|L14-60%|+|L18-80%|）×1×100%。L越小表示释药效果越好[4]。正交试验设计与结果见表2，方差分析结果见表3。

表2 正交试验设计与结果Tab 2 Design and results of orthogonal tests

表3 方差分析结果Tab 3 Analysis of variance

由表2可知，各因素对药物释放影响大小顺序为B＞C＞A＞D；最优片芯处方为A2B3C1D2，即含药层PEO（3×105）用量71 mg，含药层HPMC用量15 mg，助推层PEO（7×106）用量61 mg，助推层NaCl用量18 mg。2.4.2 验证试验 根据以上试验结果，确定片芯最优处方：含药层包含卡托普利原料药37.5 mg、PEO（3×105）71 mg、微晶纤维素30 mg、HPMC 15 mg、NaCl 20 mg、硬脂酸镁5 mg；助推层包含PEO（7×106）61 mg、微晶纤维素30 mg、NaCl 18 mg、硬脂酸镁5 mg；阻滞层包衣增质量7%；半透膜包衣增质量10%。按此优化处方制备3批卡托普利择时渗透泵片并测定其24 h累积释放量，结果见图8。由图8可知，渗透泵片前4 h几乎不释药，4 h后才开始释药，并持续释放20 h。以释药时间t与Q进行回归，4～20 h内释药方程为Q＝5.118t-21.441（R2＝0.995 6），表明所制渗透泵片在4～20 h内符合零级释放特点。

图8 自制卡托普利择时渗透泵片释放曲线（n＝3）Fig 8 Release curve of self-made Captopril timing osmotic pump tablets（n＝3）

3 讨论

渗透泵片制备过程中，影响药物释放的因素较多，在释药孔径大小的选择和含药层NaCl用量的确定上，取决于前期查阅文献的基础和预试验的结果。预试验中笔者曾尝试0.4 mm释药孔径，但存在释药缓慢和释药不完全现象，Q只能达到50%左右；选择0.5 mm的释药孔径时，上述情况得到明显改善，因此固定释药孔径为0.5 mm。实际操作过程中，释药小孔需打透半透膜，并且必须在含药层，同时又不能打破阻滞层。为解决这一问题，在完成片芯压制后，对含药层进行标记，在阻滞层包衣液中加入靛蓝，以便直观控制半透膜打孔的深度。

本项目前期研究制备的是单层片，但存在释药缓慢和释药不完全的现象，这与促渗剂NaCl的用量也有很大的关系。为更好解决这一问题，后期研究采用双层片芯法，并将单层片芯NaCl的用量定为双层片芯含药层NaCl的用量进行预试验，结果Q可达到80%左右，释药不完全的现象得到很大改善。因此，单因素考察时固定了含药层NaCl的用量，而选择了影响更大的助推层进行考察。预试验结果证明，双层片芯不仅可以改善释药不完全的问题，而且零级释药趋势更显著。

阻滞层的作用是控制水分进入片芯的速度，以延缓药物的释放，因此其厚度对于释药时滞的保障至关重要。在阻滞层包衣过程中，较为困难的是控制阻滞层包衣的增质量，包衣液质量浓度太低则增质量不明显，质量浓度太高则包衣液太过黏稠会导致喷液变慢、变少，加大包衣难度，所以在包衣过程中控制好包衣液浓度、温度以及喷枪的流速是包衣是否成功的关键。

综上所述，本试验优化的处方稳定可行、质量可控，可为卡托普利择时渗透泵片的进一步开发提供参考。

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