双螺杆挤出技术制备双氯芬酸钠肠溶制剂的研究

王艳，袁梦，夏毓龙，曹杰，柯学（中国药科大学药学院药剂系江苏省纳米药物制备与生物学评价公共服务中心，南京 210009）

双螺杆挤出制粒（TSG）是在外加黏合剂或者润湿剂的条件下，利用双螺杆挤出机对粉体进行湿法制粒的工艺[1]。双螺杆挤出机利用不同形状的模块元件进行组装，形成不同区域，可以实现物料的输送、挤压、捏合与剪切，从而制备出颗粒。TSG 的一般过程如图1所示。首先，物料通过喂料口进入输送区，绕两根螺杆呈螺旋“∞”形沿轴向向前输送，蠕动泵向C1 区泵入黏合剂/润湿剂，在此处形成结构松散、粒径较大的润湿团块[2]；团块被推进到C2 区，此处的捏合块对润湿团块进行剪切、压缩和反复捏合，形成粒径较小、密度和硬度较大的颗粒[3-4]；随后进入C3 区，由于颗粒表面被黏合剂/润湿剂润湿[5]，故可以黏结少量细粉，颗粒粒径增大。进入C4 区域后，颗粒再次受到捏合块的剪切、压缩和捏合作用，颗粒粒径变小、密度和硬度进一步增大，最终经过C5 区域的在线烘干后离开腔体。不同挤出机的模块区域有所不同，一般过程大致如此。

与传统的湿法制粒技术相比，该工艺具有可连续式生产、药品质量可控、提高处方灵活性、减少原料药损耗以及利于产品放大生产等诸多优点[3]。因此近年来愈发受到制药企业的关注。

双氯芬酸钠是非甾体抗炎药的典型代表药物，常用于各类轻中度急慢性疼痛的治疗[6]。其主要不良反应发生在胃肠道，表现为恶心、腹泻、腹痛、便秘、胃不适等，其中少数患者可出现胃溃疡、十二指肠溃疡、胃黏膜出血、穿孔等[7]。目前口服市售产品主要为肠溶片、肠溶胶囊、缓释片、缓释胶囊。其中肠溶制剂多数是通过片芯或微丸包肠衣的方式来降低药物的不良反应[8-10]，工艺复杂、成本较高。故本文以双氯芬酸钠为模型药物，以Eudragit 肠溶性材料[11]为主要辅料，考察TSG 技术制备双氯芬酸钠颗粒的可行性，而后压制成片，通过溶出和体内药效学分析自制制剂是否能实现在胃内不溶、肠内释放的效果，以期在不进行肠溶包衣的情况下实现药物肠溶。

1 材料

1.1 试药

双氯芬酸钠原料药（纯度≥99%，河南明哲生物科技有限公司）；双氯芬酸钠肠溶片（商品名：扶他林，规格：25 mg，批号：X1195，北京诺华制药有限公司）；吲哚美辛（纯度≥99.8%，大连美仑生物科技有限公司）；Eudragit L100-55、Eudragit L100（赢创德固赛中国投资有限公司）；乳糖（Granulac 200，德国美剂乐公司）；无水乙醇（上海泰坦科技股份有限公司）；微晶纤维素（VIVAPUR 101，德国JRS 公司）；磷酸二氢钾（上海凌峰化学试剂有限公司）；氢氧化钠（西陇科学股份有限公司）；甲醇、乙腈（美国TEDIA 公司）；其余试剂均为市售分析纯。

1.2 仪器

BSM-2200.2 电子天平（百分之一，上海卓精电子科技有限公司）；BSA124S-CW 电子天平（万分之一，北京赛多利斯科学仪器有限公司）；HBD-30 料斗混合机（创志机电科技发展股份有限公司）；热熔挤出机（南京科尔克挤出装备有限公司）；HL-2S 恒流泵（上海沪西分析仪器厂有限公司）；DHG 9240A 电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；UV1800 紫外可见分光光度计、全自动溶出仪（SNTR-8400A 溶出度仪、SSAS-6000 自动取样器）、高效液相色谱仪（LC-20AT 高压泵、SPD-20A 紫外检测器，日本岛津公司）；pB-10 型pH 计（北京赛多利斯科学仪器有限公司）；XW-80A 涡旋混合器（上海医大仪器有限公司）。

1.3 实验动物

新西兰白兔6 只（约1.5 kg/只），雄性，普通级[南京市江宁区青龙区动物繁殖场，许可证号：SCXK（苏）2017-0011，所有动物实验均符合动物伦理委员会标准]。

2 方法与结果[12-15]

2.1 双螺杆挤出制备肠溶颗粒的工艺筛选

将双氯芬酸钠、肠溶材料和填充剂分别过60目筛，按照一定的质量比混合均匀。将上述混合物加入饲粉料斗中，设定饲粉螺杆转速和挤出螺杆转速后，开始挤出操作。待物料从出料口流出后，开启蠕动泵，以一定速率将润湿剂乙醇泵入粉体中，开始制粒。弃去前3 min 的挤出物，开始收集，并过20 目筛湿整粒，湿颗粒放入烘箱60 ℃干燥。待颗粒烘干后，用20 目筛干整粒，即得双氯芬酸钠肠溶颗粒。

以颗粒外观、粉体流动性（休止角、堆密度和振实密度、Carr’s 指数和Hausner 比）、粒径分布（将大于100 目筛的粉体定义为颗粒，小于100 目筛的粉体定义为粉末）为评价指标。

2.1.1 润湿剂加入速度筛选 固定挤出螺杆转速为100 r·min－1，饲粉螺杆转速为2 r·min－1，考察润湿剂加入速度（15、20、25、30、35 r·min－1）。

粒径分布结果见图2A，结果显示随着润湿剂乙醇加入速度逐渐提高，颗粒量逐渐增加、细粉量逐渐减少，但片状颗粒会增加；当转速为15和20 r·min－1时，部分粉末未被充分润湿，导致细粉量增多，即使粉末被润湿，外观也较为疏松；当转速为25 r·min－1时，颗粒大都为类圆形，大小适中且分布较为均匀；当转速增加至35 r·min－1时出现过度润湿，几乎均为片状颗粒，且硬度大难以过筛整粒。

同时，随着润湿剂加入速度不断提高，颗粒的各项流动性逐渐改善。当润湿剂加入速度提高到25 r·min－1时，Carr’s 指数小于16%，Hausner 比小于1.2，且休止角小于40°，表明粉体流动性良好。综合各指标评价结果，25 r·min－1是较为适宜的润湿剂加入速度。

2.1.2 挤出螺杆转速 按照“2.1”项下工艺进行操作，固定润湿剂加入速度为25 r·min－1，饲粉螺杆转速为2 r·min－1，考察挤出螺杆转速（25、50、100、150 r·min－1）。

粒径分布结果见图2B，当螺杆转速为25 r·min－1时，物料输送速度很慢，且捏合块对粉体的捏合、压缩、剪切作用很弱，乙醇不能充分与粉体结合，出现部分粉体过度润湿、部分粉体仍为细粉的不均匀情况。当转速提高到50 r·min－1，粒径分布不均的现象有所改善，但仍明显观察到大颗粒与小颗粒。在转速达到100 r·min－1时，捏合块的剪切捏合作用明显加强，基本实现了乙醇与粉体间的充分混合，所制得的颗粒粒度较为适宜。但当转速进一步提高到150 r·min－1，捏合块的捏合挤压作用过于强烈，被乙醇润湿后诱发了黏性的粉体在捏合区域内被反复剪切、压缩、捏合，发生过度制粒，形成大粒径、高硬度的颗粒团块。综合考虑，较优的挤出螺杆转速为100 r·min－1。

2.1.3 饲粉螺杆转速 按照“2.1”项下工艺进行操作，固定润湿剂加入速度为25 r·min－1，挤出螺杆转速为100 r·min－1，考察饲粉螺杆转速（1、2、3 和4 r·min－1）。

粒径分布结果见图2C，当转速为1 r·min－1时，饲粉速度慢，生产效率低，同时粉末被乙醇充分润湿，颗粒粒径大，并有大颗粒及片状颗粒产生；当转速为2 和3 r·min－1时，粉体与乙醇混匀混合，颗粒粒径减小，细粉量少，粒径分布基本相似；饲粉螺杆转速提高为4 r·min－1时，单位体积内粉末量较大，部分粉末未被润湿直接流出，导致细粉过多，并在出料口处出现静电吸附现象。即转速在2、3 r·min－1时，可生产出较为适宜的颗粒。这两组转速下颗粒的Carr’s 指数均小于16%、Hausner 比值均不超过1.2、休止角均小于40°，综合考虑，确定饲粉螺杆的最优转速为2 r·min－1。

图2 不同因素对肠溶颗粒粒径分布的影响Fig 2 Effect of different factors on particle size of enteric coated granules

2.2 肠溶制剂处方筛选

2.2.1 溶出度检测方法 参考《中国药典》2015年版四部双氯芬酸钠肠溶制剂溶出度测定方法[12]并改进，建立溶出度检测方法如下：

取本品（相当于双氯芬酸钠25 mg），照溶出度与释放度测定法（通则0931 第一法），以0.1 mol·L－1盐酸溶液750 mL 为溶出介质，转速为100 r·min－1，温度为（37±0.5）℃，依法操作，分别于10、20、30、45、60、90 和120 min时，取溶液10 mL，并向杯内补充等量同温的0.1 mol·L－1盐酸溶液。取出的液体经0.45 μm 水系滤膜滤过，取续滤液作为各供试品溶液。酸中溶出2 h 后，立即加入预热至（37±0.5）℃的0.2 mol·L－1磷酸钠溶液250 mL，混匀（必要时用2 mol·L－1的氢氧化钠溶液或2 mol·L－1的盐酸溶液调节pH 值至6.8），转速不变，分别于继续溶出后的5、10、15、20、30、45、60 min 时，取溶液10 mL，经0.45 μm 水系滤膜滤过，取续滤液作为供试品溶液，同时向溶出杯内补充等量同温的pH 6.8 缓冲溶液（0.1 mol·L－1盐酸溶液和0.2 mol·L－1磷酸钠溶液，按3∶1 混合均匀，必要时用2 mol·L－1的氢氧化钠溶液或2 mol·L－1的盐酸溶液调节pH 值至6.8）。

另配制双氯芬酸钠在0.1 mol·L－1盐酸溶液和pH 6.8 PBS 缓冲溶液中的对照品溶液，质量浓度均为10 μg·mL－1。取各供试品溶液和对照品溶液适量，照紫外-可见分光光度法（通则0401），在276 nm 波长处测量各溶液的吸光度，并计算各时间点的累积溶出度。

2.2.2 处方组成 固定肠溶颗粒中双氯芬酸钠的含药量为25%，对主药与肠溶材料的比例、肠溶材料的型号、填充剂的类型与比例进行考察。肠溶颗粒的处方组成见表1。其中肠溶材料分别选择丙烯酸树脂Eudragit L100-55 和Eudragit L100，填充剂分别选择乳糖（Lac）、微晶纤维素（MCC）及其混合物，采用“2.1”项下方法制备双氯芬酸钠肠溶颗粒。

表1 双氯芬酸钠肠溶颗粒处方组成(%)Tab 1 Composition of diclofenac sodium enteric granules (%)

将各处方所得到的肠溶颗粒与片剂常用辅料（如填充剂、崩解剂、润滑剂和助流剂等，不含肠溶性材料）混合均匀，采用8 mm 冲头压片，片重220 mg，得到规格为25 mg 的双氯芬酸钠片。采用“2.2.1”项下方法考察片剂的溶出行为，结果见图3。

2.2.3 主药与肠溶材料的比例 调整主药与肠溶材料Eudragit L100-55 的质量比分别为3∶1、2∶1 和1∶1（即处方R1、R2 和R3），所制备片剂的溶出度测定结果见图3A，在0.1 mol·L－1盐酸溶液120 min 内，观察到3 种片剂体积膨胀但不崩解，片剂表层的部分颗粒漂浮在介质中几乎不溶解，溶出度均未超过2%。而在pH 6.8 PBS 溶液中，漂浮的颗粒首先溶解，片剂逐渐溶蚀。其中R1 溶出最快，30 min 时累积溶出度接近100%；R2 在45 min 溶出超过85%，60 min 时药物基本完全溶出；R3 溶出最慢，60 min 时累积溶出度仅为80%，说明随Eudragit L100-55 用量增加，双氯芬酸钠的释放速度明显降低。

2.2.4 肠溶材料的型号 肠溶材料分别选择Eudragit L100-55 和Eudragit L100（即处方R2 和R4），所制备片剂的溶出度测定结果见图3B。在0.1 mol·L－1盐酸溶液120 min 内，2 种片剂的溶出度均未超过2%；而在pH 6.8 PBS 溶液中，R2 片剂的释放略高于R4。由于Eudragit L100-55 在pH 5.5 以上溶解；Eudragit L100 则在pH 6.0 以上溶解，因此在pH 6.8 PBS 溶液中Eudragit L100-55 更快溶解，出现微小差异。

2.2.5 填充剂筛选 分别选择乳糖、微晶纤维素及两者1∶1 的混合物（即处方中R2、R5 和R6）制备肠溶颗粒，所得片剂的溶出度测定结果见图3C。3 种片剂在酸性介质中120 min 的溶出度均未超过2%；但在pH 6.8 PBS 介质中的溶出度差异较为明显，R2 的溶出度明显高于R5 和R6，45 min 时累积溶出度接近100%，而R6 仅为55%左右，R5 不超过25%，说明疏水性微晶纤维素会阻碍双氯芬酸钠肠溶颗粒的溶出。

这可能是因为随着肠溶材料Eudragit L100-55的溶解，颗粒中的药物向外释放，此时，水溶性乳糖比疏水性微晶纤维素更快溶解[13-14]，在颗粒中产生较多孔隙，加快了水分的渗入，因此药物的溶出速度明显加快，溶出程度随之增强；而疏水性微晶纤维素则更可能在颗粒中膨胀，有可能阻碍Eudragit L100-55 的溶解，导致溶出速度和溶出程度的下降。

2.2.6 硬度筛选 基于前述已经确定的处方，对压片硬度进行考察，分别选择30～50 N、50～70 N 和70～90 N 3 种硬度进行压片，考察各组片剂的片重差异、脆碎度和溶出情况。

根据表2可知，在3 种硬度条件下，片重差异限度均符合药典规定；且脆碎度均未超过1%，亦无断裂、龟裂及粉碎的片剂，表明在筛选的片剂硬度范围内，硬度对双氯芬酸钠肠溶片的片重差异和脆碎度不产生影响。

表2 不同硬度自制片片重差异及脆碎度Tab 2 Weight difference and brittleness of self-made tablets with different hardness

由图3D 可知，在酸性介质中，硬度越低，药物的释放量逐渐升高，但即使如此，3 种片剂120 min 时溶出仍未超过10%；在pH 6.8 中，低硬度组（30～50 N）5 min 时累积溶出度高达65%，25 min 药物即完全释放；中硬度组（50～70 N）呈现缓慢释药的趋势，45 min 时累积溶出度超过90%，60 min 时药物基本释放完全；而高硬度组（70～90 N）溶出速度最慢，45 min 时溶出尚未达到75%。由此可见，硬度对片剂溶出结果影响较为显著，低硬度条件下，在酸性介质中，片剂崩解后有较多颗粒漂浮在介质表面，增加了颗粒与介质之间的接触面积，从而提高了酸中药物的累积溶出度，同时当溶出介质向碱性条件过渡时，有大量药物被溶解；而高硬度条件下，片剂崩解慢，溶出结果偏低。为避免酸中溶出偏高，并防止药物在碱中释放不全，综合考虑，选择50～70 N 作为双氯芬酸钠肠溶片的硬度。

图3 不同因素对双氯芬酸钠肠溶制剂溶出行为的影响Fig 3 Effect of different factors on dissolution behaviors of diclofenac sodium enteric-coated preparation

2.2.7 溶出度对比 综上，确定自制双氯芬酸钠肠溶颗粒的处方为：双氯芬酸钠、Eudragit L100-55 和乳糖质量比为25∶12.5∶62.5。三者分别过60 目筛，混合均匀，以乙醇为润湿剂，先在最优工艺下制备肠溶颗粒，再添加适宜的片剂辅料进行混合，采用8 mm 冲头压片，控制硬度范围在50～70 N，即得双氯芬酸钠肠溶片剂。并以市售双氯芬酸钠肠溶片和双氯芬酸钠原料作为参比，探讨自研制剂的溶出行为，结果见图3E。

在酸性介质中，双氯芬酸钠原料药5 min 时约10%的药物开始溶解，在随后的120 min 内累积溶出度几乎无变化；进入pH 6.8 PBS 介质后，药物开始时溶解较为迅速，然后逐渐减慢，60 min 时累积溶出度约为90%。参比制剂在酸性介质中几乎无药物释放；进入pH 6.8 PBS 溶液后，初始5 min 仍然无药物释放，但到15 min 时累积溶出度已接近90%，20 min 时完全溶出。自研制剂在酸性介质中几乎无药物释放；进入pH 6.8 PBS 溶液后，45 min 时溶出达到90%，60 min 时药物完全释放。

与参比制剂相比，自研制剂也表现出明显的肠溶特征，但两者在肠道的释放情况有所不同。参比制剂表现为迅速崩解，并在较短的时间内释放出大量的药物；而自研片剂则表现为溶蚀型溶出的特征，药物逐渐释放，但在45 min 时也达到90%的溶出。这可能与制备原理密切相关，参比制剂采用常规的湿法制粒、压片、包肠溶衣，在进入肠道环境后，衣膜迅速溶解剥落，其后片芯快速释放药物。而自研制剂中的肠溶颗粒则是利用乙醇诱发出肠溶材料的黏性进行湿法制粒，从而表现出溶蚀释药的特性。

2.3 体内药动学评价

2.3.1 色谱条件 色谱柱：Sepax GP-C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）； 流动相： 磷酸盐缓冲液-甲醇（36∶64，V/V）；柱温：40℃；流速：1 mL·min－1；进样量：20 μL；检测波长：263 nm[15]。

2.3.2 血浆处理方法 取冻存的兔血浆，室温放置至完全融化。精密移取解冻血浆200 μL 置于离心管内，加入10 μg·mL－1的吲哚美辛甲醇溶液200 μL 作为内标溶液，加入乙腈600 μL 作为蛋白沉淀剂，涡旋混合振荡3 min，随后3500 r·min－1离心10 min。精密移取全部上清液至另一个离心管中，待有机溶剂挥干后，加入200 μL 流动相复溶，涡旋混合振荡3 min，3500 r·min－1离心10 min，取上清液20 μL 注入高效液相色谱仪，检测血浆中的药物含量。

2.3.3 给药及取样 取新西兰白兔6 只，随机分为A、B 两组，每组3 只，分别给予参比制剂和自制双氯芬酸钠肠溶片，并于给药前禁食12 h，自由饮水。实验过程中，将兔固定于兔盒中，将片剂完整塞入兔的会咽部，使其自动吞咽，同时灌入适量清水，以防药片黏附在食道膜壁上，整个过程要避免兔将药片嚼碎。分别于给药前和给药 后0.5、1、1.5、2、2.5、3、4、6、8、12 和24 h 耳缘静脉采血1 mL，置于预先浸润肝素钠的离心管中，3500 r·min－1离心10 min，取上层血浆，放置于－20 ℃冰箱中冷冻保存。按照“2.3.1”项下方法进样测定。

2.3.4 药动学参数 测定各时间点的血药浓度，并采用PK Solver 药动学软件分析，绘制药-时曲线，结果见图4，对主要的药动学参数进行分析和统计学检验，结果见表3。

由图4、表3可知，从药时曲线下面积来看，与参与制剂相比，自制制剂在家兔体内的平均滞留时间（MRT）和达峰时间（Cmax）均有所延长，但达峰浓度比参比制剂的低；自制制剂的AUC0～t、AUC0～∞略低，说明其生物利用度比参比制剂略低；但其达峰时间与参比制剂相似。从药动学研究结果可知，以Eudragit L100-55 作为肠溶材料后进行TSG，随后压片得到的自制制剂在兔体内可以实现药物肠溶；虽然自制制剂与参比制剂的处方及工艺不同，但自制制剂简化了包肠溶衣膜的工艺；同时，自制制剂在兔体内表现出了一定的缓释效果，降低了参比制剂中由于药物在肠道中快速释放产生的局部药物浓度过高而可能引起的肠道不良反应的风险。

图4 兔子口服给药双氯芬酸钠后平均血药浓-时间变化曲线Fig 4 Mean plasma concentration-time profiles of diclofenac sodium in rabbits after the oral administration

表3 各制剂在家兔体内的药动学参数(Mean±SD，n ＝3)Tab 3 Pharmacokinetic parameters of each preparation in rabbits(Mean±SD，n ＝3)

3 讨论

虽然原料药的溶出曲线与肠溶颗粒的溶出曲线相似，将原料药直接灌装肠溶胶囊可以达到同样的目的，但将原料药直接灌装肠溶胶囊存在以下缺点：

① 从溶出曲线可知原料药在酸中2 h 约有10%的溶出，而肠溶颗粒仅有2%左右的溶出，直接罐装胶囊可能会因为局部浓度过高而对胃造成一定的刺激，产生相应的不良反应。

② 双氯芬酸钠的溶解度随pH 的升高而逐渐提高，会因为在碱中迅速崩解，并在较短的时间内释放出大量的药物，造成局部浓度过高而对肠道黏膜造成强烈的刺激，从而引起肠道的不良反应。

③ 双氯芬酸钠原料药为白色或类白色粉末，易吸潮，直接罐装因为粉末的流动性差，分散性、附着性、团聚性等现象比较明显，易存在装量差异较大、吸潮等问题；且如果不加其他辅料，不能确保用药的安全性。因此不建议原料药直接罐装肠溶胶囊。而通过TSG 技术将其制备成肠溶颗粒后流动性增加，上述分散性，附着性等现象明显减少，可以使颗粒具有一定的防潮性、缓释性和肠溶性等，而且肠溶颗粒可作为中间体，将其制备成片剂、胶囊剂等其他剂型，从而保证用药的安全性，降低对胃肠道的刺激。

本文首先通过双螺杆湿法制粒技术制备双氯芬酸钠肠溶颗粒，而后压制成片，与参比制剂相比，在pH 6.8 PBS 溶液表现出溶蚀型的释放特征，可能是由于双螺杆挤出捏合块的作用较强，明显强于通常的湿法制粒，形成的小颗粒比较致密，孔隙率低，随着表层致密的Eudragit L100-55 的逐渐溶解以及内部乳糖的溶蚀，药物才逐渐释放出来。且在制粒过程中形成无数个类似的表面被Eudragit L100-55 溶液润湿的小颗粒；已溶解的Eudragit L100-55 溶液作为黏合剂被均匀分散在整个颗粒内部，但实际上本制备方式下的Eudragit L100-55 溶液黏度很高，均匀分散需要一定的时间，而此时由于挤压受热且加入量很少，部分乙醇可能已经挥发，溶解的Eudragit L100-55重新在表面析出，形成较为致密的一层。在颗粒表面的这一层Eudragit L100-55 可能就是阻止颗粒在胃液中溶解的主要原因。

与参比制剂相比，从溶出结果和药效学结果来看，自制的双氯芬酸钠肠溶片剂可以实现在酸中不溶、碱中释放的肠溶特性，且在家兔体内的释放略慢，达峰浓度下降，有利于减少不良反应的发生。与传统的湿法制粒（如流化制粒[16]、高剪切制粒[17]）相比，TSG 技术具有工艺简单、操作易行、可实现颗粒连续式生产等诸多优点，在连续制造生产模式中显示出巨大的优势和潜力。本研究将其用于制备肠溶型制剂是一个新的尝试，所得到的肠溶颗粒可进一步制成片剂和胶囊，有望成为一种新的肠溶制剂生产方式。