星点设计-效应面法优化盐酸罗沙替丁醋酸酯胃漂浮缓释片制剂处方*

段颐珊，李雪怡，张桂芝

(湖北中医药大学药学院，武汉 430065)

盐酸罗沙替丁醋酸酯(roxatidine acetate hydrochloride，ROX)为第4代H2受体拮抗剂[1]，口服后吸收良好，在小肠、血浆和肝脏内经酶化反应转换为活性代谢物罗沙替丁[2]。ROX临床上用于治疗和预防胃溃疡、十二指肠溃疡、吻合部溃疡、反流性食管炎、胃炎或溃疡的急性发作等因胃酸分泌过多所导致的消化系统疾病[3-4]。该药除了抑酸作用较强，还可抑制胃蛋白酶分泌，对泌乳素和血清胃泌素等无明显影响，并对消化系统的组织结构具有一定保护作用[5]。由于治疗消化系统溃疡性疾病常需要长期给药，而ROX的生物半衰期较短(约0.74 h)，需反复多次给药，因此降低了患者用药顺应性[6-7]。笔者在本实验采用星点设计-效应面法(central composite design-response surface methodology，CCD-RSM)优化制剂处方并制备了ROX胃漂浮缓释片[8-9]，旨在延长ROX作用时间，提高ROX的生物利用度以及患者的顺应性。

1 仪器与试药

1.1仪器 1200LC高效液相色谱仪(Agilent，G1315B可变波长检测器)；十万分之一天平(上海赞维衡器有限公司，型号：ZA305AS，感量：0.1 mg，0.01 mg)；单冲压片机(上海天九机械制造厂，型号：TDP-5)；智能药物溶出仪(天津盛达三合光学仪器有限公司，型号：RC-806)。

1.2试药 ROX原料药(北京丰德医药科技有限公司，含量>99%，批号：150301)；ROX对照品(本实验室自制，原料药精制，批号：160321，含量>99%)；羟丙基甲基纤维素(HPMC，100M)、十八醇、碳酸氢钠(NaHCO3)、乳糖、微粉硅胶均购于安徽山河药用辅料股份有限公司，药用规格；人工胃液(自制，0.1 moL· mL-1盐酸)；乙腈和甲醇等试剂为色谱纯；实验用水为超纯水。

2 方法与结果

2.1ROX胃漂浮缓释片的制备 按制剂处方分别称取主药与辅料，过筛孔内径125 μm筛(120目)，并按等量递增法逐步混匀；按片质量0.5%加入润滑剂，混匀；采用粉末直接压片法压制成ROX胃漂浮缓释片(规格：ROX 每片75 mg，片质量：400 mg，片径：10 mm)。

2.2体外释放度测定

2.2.1色谱条件 采用高效液相色谱法(HPLC)检测ROX含量。色谱柱：Agilent C18柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流动相：乙腈-0.02%磷酸缓冲液(三乙胺调pH值至5.20)(1：1)；检测波长：275 nm；柱温：30 ℃；流速：1.0 mL·min-1；进样量：20 μL；以外标法定量。

2.2.2溶液的配制 储备液：精密称取ROX 0.0203 g，置100 mL量瓶，加人工胃液适量，振摇溶解，加人工胃液至刻度，作为储备液。对照品溶液：精密称取ROX对照品约17 mg，置100 mL量瓶，加流动相溶解并稀释至刻度，摇匀，制成ROX浓度为0.1732 mg·mL-1对照品溶液。供试品溶液：取ROX胃漂浮缓释片10片，研碎混匀，精密称取粉末400 mg，置1000 mL量瓶，加流动相溶解并稀释至刻度，摇匀，经孔径0.45 μm滤膜滤过；取续滤液，即得供试品溶液。阴性对照溶液：按照ROX胃漂浮缓释片处方(除ROX外)，制成空白制剂10片，研碎混匀，精密称取粉末400 mg，同上述供试品溶液制备方法制成阴性对照溶液。

2.2.2线性关系和方法学考察 分别精密量取储备液0.5，1，2.5，3，5 mL，分别加人工胃液，稀释至10 mL，摇匀，配制成10.15，20.30，50.75，60.90，81.20，131.95 μg·mL-1ROX待测溶液，并按色谱条件进行测定。根据测定结果可知ROX在10.15～131.95 μg·mL-1范围内，其回归方程为A=0.005C-0.000 8；R2=0.999 8(n=6)，ROX峰面积(A)与ROX浓度(C)线性关系良好。分别取对照品溶液、供试品溶液、阴性对照溶液，按色谱条件进行测定，记录色谱图。ROX保留时间约8.30 min，且色谱峰峰形良好；阴性对照在ROX峰位置无干扰；供试品中ROX与其他组分达基线分离，分离度不低于1.5，理论板数以ROX峰面积计不低于5000；精密度实验中RSD=0.09%(n=6)；稳定性试验中样品溶液室温放置24 h的峰面积RSD=0.27%(n=6)；按处方量80%，100%，120% 精密称取ROX，并按处方比例加入其他辅料，制备成3种不同浓度的ROX溶液，平均回收率分别为98.89%，99.86%，99.68%，RSD分别为0.89%，1.06%，0.94%(n=3)，均符合要求。

2.2.3释放度测定方法及漂浮性能考察 按《中华人民共和国药典》2015年版第四部0931项下第一法(转篮法)进行体外释放度测定，转速为100 r·min-1，温度(37±0.5)℃，以人工胃液900 mL为释放介质；分别于1，4，8 h取样5 mL，同时补加等体积同温的人工胃液；取上述5 mL样液经孔径0.45 μm微孔滤膜滤过，取续滤液适量，按色谱条件进行测定并计算药物的浓度和累积释放度；同时将缓释片置于该释放条件下，观察并记录起漂与续漂时间。

2.3处方优化

2.3.1实验设计 分别以X1、X2、X3表示ROX胃漂浮缓释片每一片中HPMC、十八醇及NaHCO3用量，通过单因素实验和预实验可知，X1、X2、X3是影响ROX胃漂浮缓释片的漂浮性能和药物释放的主要因素。因此，利用CCD-RSM设计了三因素五水平实验[10-11]；表1设置了实验因素水平及其对应的物理量，表2显示了实验设计及结果；并确定1，4，8 h累积释放度Q1h(15%～25%)、Q4h(45%～55%)、Q8h(75%～85%)为考察指标，即于第1小时时累积释放度达15%～25%，于第4小时时累积释放度达45%～55%，于第8小时时累积释放度达75%～85%。综合评分Y(%)=|Q1h-20%∣+∣Q4h-50%∣+∣Q8h-80%∣，其中∣Q1h-20%∣、∣Q4h-50%∣、∣Q8h-80%∣分别表示在1，4，8 h释放度与评价标准的偏差，因此Y值越小越好。

表1 考察因素水平及其对应物理量

Tab.1Independentvariablesandtheirvaluesincodedandphysicalform

水平值X1X2X3mg-1.73220.3665.3615.36-135.0080.0030.00055.00100.0050.00175.00120.0070.001.73289.64134.6484.64

2.3.2模型拟合 用Design Expert 8.0.6版软件将实验数据进行模型拟合，按显著性(P<0.05)、r2最大原则，优选出最佳拟合方程为二次模型方程[12]。表3为对拟合方程各项系数的方差分析结果，t检验在P<0.02水平上经简化得到以下拟合方程。

表3结果表明，简化后的模型方程P<0.05，R2>0.90，方程可信度较高。

2.3.3响应面 运用Design Expert 8.0.6版软件，分别以1，4，8 h累积释放度Q1h、Q4h、Q8h对各辅料的用量X1，X2，X3做三维响应面图、等高线图和等高线叠加图(NaHCO350.00 mg)，以Q8h为例(图1，2)。

2.4处方优化与处方验证 通过Design Expert 8.0.6版软件拟合及预测，从效应面或重叠等高线图上筛选最优效应域，通过非线性模型拟合并优选出最佳制剂处方[13]。综合考虑，最佳制剂处方为：HPMC 55 mg、十八醇100 mg、NaHCO350 mg、乳糖118 mg、微粉硅胶2 mg。按照最佳制剂处方制备了3批ROX胃漂浮缓释片进行处方验证。1，4，8 h累计释放度实测值分别为20.2%，51.4%，79.8%，预测值分别为20.8%，51.2%，78.9%(n=3)，结果表明经CCD-RSM优化的处方在1，4，8 h释放度符合标准，且模型预测性良好；起漂时间<5 min，持续漂浮时间>8 h，满足设计要求且重复性良好[14]。

2.5释药机制考察 缓释制剂体外释放可按零级动力学、一级动力学、Higuchi和Ritger-Peppas等释放模型进行拟合，将ROX胃漂浮缓释片(按最佳处方制备)体外释放数据按上述模型进行拟合，结果见表4。

对表4结果分析可知，制剂体外释放曲线与Ritger-Peppas方程拟合程度较高[15]：ln(Q/100)=0.668 1 lnt-1.605 5，R2=0.999 8；n=0.668 1；该模型中的n描述了释放机制：当n≤0.45时，药物主要以Fick扩散机制释放；当0.450.89时，药物主要以溶蚀方式释放。同时，n也可以反映药物释放动力学方面的情况：当n>0.66时，药物以零级动力学释放为主。因此，n=0.668 1，位于0.45～0.89区间范围内，说明药物以扩散和溶蚀两种方式释放。从ROX胃漂浮缓释片释放中可观察到，药片先通过产气起漂，体积增大到一定程度后保持不变，其后随时间推移体积逐渐减小；故推测药物释放过程可能为：起漂后HPMC形成凝胶，药物顺应浓度梯度通过凝胶层孔隙，释药初期主要表现为扩散作用；随后凝胶层开始缓慢溶蚀，浓度梯度变小，进而导致骨架溶蚀作用增强而扩散作用减弱，在释药后期表现为骨架溶蚀作用。

表2 实验设计及结果表

Tab.2Experimentaldesignandtestresultsn=3

序号X1X2X3Q1 hQ4 hQ8 hY%起漂时间/min续漂时间/h1-1-1-133.668.587.259.3<5>821-1-113.241.661.836.6未起漂未起漂3-11-133.061.473.550.9<5>8411-117.139.658.334.2<5>85-1-1180.389.694.7134.6<5>861-1111.329.751.737.3<5>87-11162.968.371.889.4<5>8811113.738.359.635.0<5>89-1.7320085.690.292.2138.08>8101.7320012.031.852.237.6<5>8110-1.732017.947.371.727.7<5>81201.732018.246.273.324.7<5>81300-1.73229.459.081.940.3未起漂未起漂14001.73221.649.672.229.0<5>815～2000020.652.379.623.3<5>8

表3 回归模型方差分析

图1X1、X2对Q8 h影响的响应面图(A)和等高线图(B)

Fig.1Responsesurfaceplot(A)andcontourdiagram(B)ofX1andX2versusQ8h

3 讨论

笔者在本实验对制剂处方中HPMC、十八醇、NaHCO3三者用量进行考察，并通过CCD-RSM设计实验安排并对其结果进行拟合分析，以较少试验次数，准确建立了数学模型，拟合了效应变量对考察因素变量的效应面。模型具较好预测性，实验结果较理想。

处方中选用高黏度HPMC作为ROX胃漂浮缓释片骨架材料，是因为高黏度HPMC比低黏度HPMC水化速率低，且具有密度较小、膨胀体积较松大的特点，有助于片剂的漂浮。亲水凝胶在释放介质中能够快速水化并形成凝胶层，该凝胶层内包裹着许多细小气泡使片剂体积增大而密度降低，使其能持续漂浮于介质表面。选用十八醇作助漂剂可提高片剂的漂浮性能。选用NaHCO3作为发泡剂，其与胃酸反应生成CO2气体，增加漂浮力；同时CO2的释放，使片剂产生大量孔道，有利于水分渗入和药物释出。制剂中乳糖作为填充剂；由于ROX具一定引湿性，加入适量微粉硅胶作助流剂，压片时不仅可防止黏冲、降低颗粒间摩擦力，还可使片面光滑美观。该制剂采用粉末直接压片法，其制备工艺简单、便于工业化生产。

图2 ROX于 1，4，8 h累积释放百分率等高线图

Fig.2ContourmapofcumulativereleasepercentageofROXat1，4or8h

表4 漂浮片释放曲线的拟合结果

Tab.4Fittingresultsofthereleasecurveofgastricfloatingtablets

拟合模型拟合方程R2零级动力学模型Q=8.4762 t+14.85710.978 1一级动力学模型ln(100-Q)=-0.2623 t+5.09460.996 2Higuchi方程Q=35.0806 t 1/2-14.59560.928 2Ritger-Peppas模型ln(Q/100)=0.6681 lnt-1.60550.999 8