星点设计效应面法优化阿霉素胶束的处方工艺

史琼，游国叶

星点设计效应面法优化阿霉素胶束的处方工艺

史琼，游国叶

（信阳职业技术学院药学院， 河南 信阳 464000 ）

目的：优化阿霉素胶束的制备工艺。方法：采用透析法制备阿霉素胶束，采用星点设计效应面法筛选优化阿霉素胶束的最优处方和工艺。结果：最优处方工艺为载体材料PEG-PCL和阿霉素的质量比为6.5，水相和有机相体积的比为9，超声时间为11 min，所制得胶束的平均包封率为65.89%，平均载药量为3.37%，粒径101.3 nm，电位-22.3 mV。结论：优化所得的处方工艺可靠、稳定，能够用来制备阿霉素胶束。

阿霉素；胶束；星点设计效应面法；处方设计

阿霉素属于蒽环类的广谱抗癌药物，对于大部分的肿瘤性疾病，包括肝癌，乳腺癌，肝癌，卵巢癌等都有治疗作用。但阿霉素具很强的细胞毒性作用，在对癌细胞具有强烈的杀伤作用的同时，对于人体中正常细胞的损害作用却不容忽视[1-2]。阿霉素溶解度低、吸收差等缺点，都限制了它的药理效果得到更好的发挥。胶束作为一种新型的载药系统，具有一定的靶向作用可以减少药物对人体的毒副作用，还可以增加药物的溶解度和吸收利用程度，从而发挥更好的药理作用[3]。故本实验把阿霉素制成胶束的形式，以期通过星点设计效应面法筛选出包封率、载药量较高，稳定性较好的阿霉素胶束制备工艺。

1 实验仪器与试药

高效液相色谱仪（LC-20AT型，日本岛津公司）；磁力搅拌器（HJ-3型，巩义予华仪器有限公司）；电子分析天平（AL204型，Metteler Toledo公司，）；超声波清洗仪（SB-4200DTD型，宁波新芝仪器有限公司）；透析袋（MD34，8000-14000，索莱宝科技有限公司）；激光粒度测定仪（Nano-ZS90型，英国马尔文仪器有限公司）；阿霉素（批号：JZ16011902；98%，南京景竹生物科技有限公司）; PEG2000-PCL5000(济南岱罡生物工程有限公司）；二甲基亚砜（DMSO, 天津大茂试剂有限公司）；丙酮（河南利得源化工有限公司）。

2 方法与结果

2.1 胶束的制备

采用透析法制备阿霉素胶束。精确称取定量的阿霉素原料药溶于适量的二甲基亚砜溶剂中，在避光环境下超声30 min使其溶解。称取一定量的 PEG2000-PCL5000于丙酮溶剂中，超声使其溶解。将前面所得的两种溶液进行混合，在磁力搅拌器的不断搅拌条件下，用一次性注射器将混合溶液逐滴滴入装有一定量蒸馏水的烧杯中，用保鲜膜封口，避光下搅拌10 min后将溶液移至处理好的透析袋中，封口后放入盛满蒸馏水的500 mL烧杯中，在磁力搅拌器的搅拌下透析48 h，每隔一定时间换次水。透析结束后将透析袋中的液体移至烧杯中，在细胞粉碎机下冰浴超声10 min得到阿霉素胶束。

2.2 包封率和载药量测定方法[4]

将制备所得的阿霉素胶束溶液移至透析袋中，封口后放入盛有500 mL透析液的烧杯中，并放置磁力搅拌器上进行透析操作。每间隔一定时间取1 mL烧杯中的透析液，按照一定的高效液相色谱条件测定其中阿霉素的含量。直到所测定的阿霉素含量不变则停止透析。透析结束后测定透析袋中阿霉素的含量记为1。起始投药量记为2。包封率=1/2×100%。取适量透析后的胶束溶液，将其移至培养皿中，用保鲜膜封上口，并扎上小孔放入冷冻干燥机中干燥。冻干后取出，精密称量固体粉末的重量记为3，将固体粉末用流动相溶解后，在高效液相下测定并计算其中阿霉素的质量记为4。载药量=4/3×100%。

2.3 星点设计效应面法优化处方

通过单因素考察，确定PEG-PCL和阿霉素质量比（1）、水相和有机相体积比（2）、超声时间（3），三个因素对阿霉素胶束包封率影响明显。选取范围为：PEG-PCL和阿霉素质量比为2∶1~10∶1，水相和有机相体积比在3∶1~12∶1，超声时间为3~15 min。用以上3种因素作为考察因素，以阿霉素胶束的平均包封率（1）和平均载药量（2）为评价指标，采用星点设计，三因素五水平对其处方工艺进行验证。结果见表1、表2。

表1 星点设计因素与水平表

表2 星点设计与结果

2.4 响应面法分析结果

采用Design-expert 8.0.6软件，以包封率（1）、载药量（2）为因变量，以PEG-PCL与阿霉素质量比（1）、水相和有机相体积比（2）、超声时间（3）为自变量，进行拟合，其二项式拟合方程如下：

1=61.89+2.721+5.902-4.433+2.5512+0.5213+7.05×10-323-14.01-12+2.8122+2.9032，2=0.956 6

2=2.91-0.51-0.662-0.343-0.4812+0.1013+0.04623-0.8312-0.6522-1.0332，2=0.965 4

对以上二项式拟合方程的方差分析得出回归模型中的包封率（1）及载药量（2）的值均<0.000 1，说明所选取的三个自变量因素对于1、2均有显著性的影响，同时得出1、2失拟项值均>0.05，则说明各个数据之间的差异无统计学意义，数据没有异常点[5-6]。

2.5 效应面分析处方工艺

采用Design-expert 8.0.6软件绘制评价指标1（包封率）、2（载药量）与各自变量因素1（PEG-PCL与阿霉素质量比）、2（水相和有机相体积比）、3（超声时间）间的三维曲面图。通过对三维曲面图分析可知，当确定超声时间为9 min时，随2的增加，胶束的包封率随之增加，而载药量呈现先增后减的趋势。而随1的增大，包封率和载药量都呈现先增后减的趋势。当2为7.5时，随着3的增长胶束的包封率呈现先减后增的趋势，而载药量则呈现先增后减的趋势。而随着1的增加，胶束的包封率和载药量均呈现先增后减的趋势。当1为6时，随着3的增加胶束包封率呈现先减后增的趋势，而载药量呈现先增后减的趋势。而随2的增加胶束包封率逐渐增大，载药量则呈现先增后减的趋势。

结合以上分析最终得到制备阿霉素胶束的最佳处方工艺为：载体材料PEG-PCL和阿霉素的质量比（1）为6.5，水相和有机相的体积比（2）为9，超声时间（3）为11 min。

2.6 最佳处方工艺验证

2.6.1 包封率、载药量的测定

根据“2.5”中筛选出的最优处方工艺制备五批阿霉素胶束，并分别测定包封率、载药量。结果见表3。结果得出，按最优处方制备出的阿霉素胶束平均包封率为64.11%，平均的载药量为3.48%，且包封率和载药量的RSD值均小于2。

表3 包封率、载药量验证结果

2.6.2 粒径测定

取适量按照最优处方制备的阿霉素胶束溶液，向里面加入适量的甘露醇作为冻干保护剂，进行冷冻干燥处理。首先放入-60 ℃冷井中预冻4 h，接着在抽真空条件下冷冻干燥24 h，得到阿霉素胶束的冻干粉。将得到的冻干粉用适量的蒸馏水复溶后，用DLS测定其粒径及分布。冻干前后胶束的粒径变化情况见图1。结果显示，阿霉素胶束溶液的粒径为101.3 nm，PDI为0.143。胶束冻干粉复溶后的粒径为118.5 nm，PDI为0.110。说明冻干复溶后胶束的粒径没有太大的变化，粒径均成正态分布，且分散均匀，胶束冻干粉复溶性较好。

图1 阿霉素胶束粒径分布图

2.6.3 胶束的Zeta电位

取按最优处方工艺制备好的阿霉素胶束溶液适量至Zeta电位测定样品池中，放入粒径测定仪中测定其电位，结果见图2。测定结果显示，Zeta电位为-22.3 mV。说明所制得的阿霉素胶束稳定性较好。

3 讨论

1)星点设计效应面法作为一种新型处方工艺设计方法，和均匀实验中常用的数据模型及正交试验方法相比更能准确地估计各个因素之间的交互作用，所需试验次数较少，节省时间，并且通过该方法所得的预测值和真实值之间更为精确，结果准确性高。

图2 阿霉素胶束Zeta电位图

2)对筛选优化的阿霉素处方工艺进行验证可得，所制备的胶束的粒径较小分布均匀，电位较稳定，且其包封率和载药量均相对较高。说明通过该方法筛选出的阿霉素胶束的处方工艺可靠性较高。

[1] 朱梁,裴茂炜,沈栋,等.阿霉素心脏毒性发生机制及其防治的研究进展[J].健康研究,2013:25-28.

[2] 陈思明,徐海燕,乔明曦,等.阿霉素纳米胶束在大鼠体内的组织分布研究[J].西北药学杂志,2019:56-60.

[3] 鞠曹云, 张灿. 新型纳米靶向给药系统载体材料的设计[J]. 药 学进展, 2016 (4): 250-20.

[4] 王静,李学涛,袁子民.β-榄香烯纳米聚合物胶束包封率、载药量及释药性测定[J].《中国中医药信息杂志》, 2017: 91-93.

[5] 高珊珊, 李宁, 田宝成, 等. 星点设计-响应面法优化氯诺昔康纳米结构脂质载体处方[J]. 中国药房, 2017, 28 (28): 3980-3983.

[6] 李伟, 李瑞海. 白矾星点设计-效应面法炮制工艺研究[J]. 中国药师, 2017: 2018.

Optimization of the Formulation Process of Doxorubicin Micelles by Central Composite Design-Response Surface Methodology

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（Xinyang Vocational and Technical College, Xinyang Henan 464000, China）

In order to optimize the preparation process of doxorubicin micelles, the dialysis method was used to prepare doxorubicin micelles, and central composite design-response surface methodology was used to screen and optimize the optimal formulation and preparation process of doxorubicin micelles. The optimal formulation process was determined as follows: the mass ratio of the carrier material PEG-PCL to doxorubicin 6.5, the volume ratio of the water phase to the organic phase 9, the ultrasound time 11 min.Under above conditions, the average encapsulation efficiency of the prepared micelles was 65.89 %, the average drug loading was 3.37%, the particle size was 101.3nm, and the potential was -22.3mV. So the optimized formulation process is reliable and stable, and can be used to prepare doxorubicin micelles.

Doxorubicin; Micelles; Central composite design-response surface methodology; Prescription design

2021-01-29

史琼（1992-），女，河南省驻马店市人，助教，研究生，2018年毕业于河南大学药剂学专业，研究方向：药物新剂型。

TQ460

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1004-0935（2021）03-0323-03