多糖基共混载药膜的处方筛选及制备工艺*

周 慧，叶 露，张雨轩，张 婉，周雅萱，余 航，苏江涛

(湖北工业大学生物工程与食品学院制药工程系，湖北 武汉 430068)

羟丙甲基纤维素(HPMC)是以纤维素为原料制备的亲水性多糖，在水中易溶，对光﹑热﹑湿等条件均有良好的稳定性。具有增稠性﹑pH稳定性﹑保水性，尤其具有优良的成膜性﹑黏附性，故是最常用的成膜材料[1]。普鲁兰(Pullulan)是一种天然的由真菌类酵母菌产生胞外微生物多糖。该多糖是由α-1,4-糖苷键连接的麦芽三糖重复单位经α-1,6糖苷键聚合而成的直链状多糖。其不仅具有良好的成膜性﹑阻气性﹑可塑性和粘性，并且由其制成的薄膜水溶性强、透明且柔韧，可作为优良的成膜材料[2]。

普鲁兰多糖和羟丙甲基纤维素均已经被批准用于医用膜剂的成膜材料[3]，但单独制成的膜机械性能不高，羟丙甲基纤维素与普鲁兰的共混可提高复合材料的性能[4]，两者在膜中所占比例对控制膜的厚度﹑外观﹑抗拉强度以及断裂拉伸率均有明显影响[5]，可进一步开拓其在生物医学方面的应用前景。

值得注意的是，聚合物的混相性在共混物的研究和生产中是必须考虑的影响因素。据文献报道[6]，羟丙甲基纤维素/普鲁兰聚合共混物在羟丙甲基纤维素含量大于50%时是可混溶的。低于此临界比例，两者共混物是不可混溶的。加入增溶剂有利于解决羟丙甲基纤维素与普鲁兰的混溶性不好的问题。

本实验以羟丙甲基纤维素和普鲁兰为混合成膜材料，选用羧甲基纤维素钠(CMC-Na)作为增溶剂，选用甘油作为增塑剂，奥硝唑为模型药物，将其制备成膜剂并进行处方工艺研究和优化。

1 仪器与试药

1.1 仪 器

PR224ZH/E型电子天平(万分之一)，美国奥豪斯；UPT-I-10T型超纯水机，西安优普仪器设备有限公司；KTQ型可调式制备器，河北荣达桥科仪器材厂；101-1AB型电热鼓风干燥箱，天津泰斯特；不锈钢游标卡尺；HLB型螺旋测试机架，东莞市大中仪器有限公司；PH-100型酸度计，浙江赛德仪器设备有限公司；N6000Plus型双光束紫外可见分光光度计，上海佑科仪器仪表有限公司。

1.2 药品与试剂

普鲁兰多糖(药用级)，林原株式会社；羟丙甲基纤维素(药用级)，泰安瑞泰纤维素有限公司；羧甲基纤维素钠(药用级)，安徽山河药用辅料股份有限公司；奥硝唑(药用级)，南京圣和药业股份有限公司；奥硝唑对照品(中检所100608)，甘露醇(AR级)，氢氧化钠(AR级)，磷酸二氢钾(AR级)，磷酸氢二钾(AR级)。

2 方法与结果

2.1 主要成分测定方法

2.1.1 测定方法

采用操作简便的紫外分光光度法测量药膜中奥硝唑的含量。

2.1.2 溶液的制备

分别配制浓度为50 μg/mL的对照品标准储备液；浓度为10 μg/mL和20 μg/mL的奥硝唑供试品溶液。

2.1.3 专属性实验

对比空白膜和奥硝唑的紫外波长吸收光谱特征后发现，奥硝唑在319 nm处有最大吸收，而空白膜的其它成分在319 nm处无吸收。故选择319 nm作为检测波长。各成分相互无干扰。

图1 奥硝唑(A)和空白膜(B)的紫外波长吸收光谱谱图Fig.1 Ultraviolet wavelength absorption spectra of ornidazole(A) and blank membrane(B)

2.1.4 线性关系考察

配制的5～25 μg/mL的奥硝唑溶液分别于319 nm波长处测定吸光度(A)，每个浓度平行测5次，绘制标准曲线(吸光度A为纵坐标，浓度C为横坐标)，计算后得线性回归方程：A=0.036C+0.0114(R2=0.999)，表明奥硝唑对照品溶液在5～25 μg/mL浓度范围内有良好的线性关系。

2.1.5 精密度实验

精密配制浓度分别为10 μg/mL和20 μg/mL的奥硝唑溶液各6份。以PBS(pH=5.5)缓冲液为空白，于319 nm波长处分别测其吸光度值(A)，根据吸光度(A)求RSD，测得两种浓度的RSD依次为0.304%、0.098%(n=5)。精密度符合要求。

2.1.6 稳定性实验

取浓度为20 μg/mL的溶液在室温放置0、2、4、6、8 h后于319 nm波长处测定其吸光度值，得平均吸光度为0.717，根据吸光度(A)求RSD，测得RSD为0.124%，溶液稳定性符合要求。

2.2 工艺优化

2.2.1 因素水平确定

采用HPMC和Pullulan为成膜材料、CMC-Na为增稠剂、甘油为增塑剂、奥硝唑为模型药物。采用正交试验设计，选择ABCD四个因素为变量，每个变量选择3个水平对处方进行筛选[7]。其中A因素为HPMC和Pullulan的用量比，B因素为药物(奥硝唑)与成膜材料的用量比，C因素为甘油用量，D因素为CMC-Na用量。考察因素与水平见表1。

表1 因素水平表Table 1 Factors and levels

2.2.2 正交试验设计

根据因素水平表，设计L9(34)正交设计表并进行实验，对实验结果进行多因素方差分析，得出最佳处方比例,见表2。

表2 L9(34)正交设计表Table 2 Orthogonal design table

2.2.3 实验安排

2.2.3.1 药膜外观评价

对膜进行外观评价打分，评分标准见表3，处方1～9的评价结果见表4。

表3 膜外观评分标准Table 3 Scoring criteria of film appearance

表4 膜外观评价结果Table 4 Scoring result of film appearance

2.2.3.2 药膜机械强度测定

采用螺旋测试机架进行测定。测定方法为：在一块膜的不同位置剪取3块1.6 cm×2.5 cm药膜，用机架的2个夹子夹住薄膜并保持垂直状态，按照2 kg拉力以35 mm·min-1速度进行拉伸，测量结果取平均值。计算公式为：

断裂拉升率是指膜受外力拉伸，断裂时增加的长度与原始长度的比值，使用螺旋测试机架。测定方法同测抗拉强度方法。计算公式为：

根据以上公式测定处方1～9的抗拉强度和断裂拉伸率，结果见表6。

表5 抗拉强度和断裂拉伸率测定结果Table 5 Test results of tensile strength and tensile strength at break

2.2.3.3 药膜含量测定

含量测定操作步骤：在制备的膜上裁剪2 cm×2 cm的膜片，将膜片剪碎后置于50 mL的容量瓶中，加适量PBS(pH=5.5)缓冲溶液充分溶解后稀释定容；滤过，精密量取5 mL到10 mL容量瓶，用PBS缓冲溶液定容，得供试品溶液，在319 nm下测吸光度。测三次取平均值，计算得出单位面积奥硝唑含量。测定结果见表5。

表6 膜单位面积的奥硝唑含量Table 6 Ornidazole content per unit area of film

2.2.3.4 确定最优处方

利用SPSS17.0统计分析软件统计处理，结果见表7，方差分析结果见表8。

表7 L9(34)正交设计表及处方实验结果Table 7 L9(34)Orthogonal design table and prescription experimental results

表8 方差分析结果Table 8 Results of ANOVA

由表7和表8可知，对于外观的影响因素大小顺序为A>C>B>D，该质量指标要求厚度尽可能均匀，色泽透明度好，硬度和柔韧度好，故以A1、C2为最佳；对于单位面积药物含量的影响因素大小顺序为B>A>D>C，该质量指标要求单位面积尽可能多地载药，故以B3为最佳，但药膜的载药量也影响着膜剂的外观，载B3的量使膜的色泽透明度降低，且药物颗粒明显可见，故改为B2；对于抗拉强度和断裂拉升率的影响因素大小顺序都为A>D>C>B，该质量指标要求膜剂能耐受制备工艺造成的撕扯，故以A1﹑D2为最佳；综合考虑，优化处方为A1B2C2D2，即固含量比为HPMC:Pullulan:甘油:CMC-Na=3.75:1.25:0.25:0.15。奥硝唑量会影响膜的色泽和透明度，综合考虑选择0.2 g奥硝唑为处方量。

2.2.4 工艺验证

在确定了奥硝唑膜剂的处方后，为了保证质量需要进一步研究膜剂制备过程中的工艺参数，并进行工艺验证。

2.2.4.1 成膜溶液搅拌时间的影响

成膜溶液的搅拌时间对于膜剂的外观有直接影响。分别采用30 min、45 min、60 min、75 min四种不同的搅拌时间制膜，结果表明搅拌时间为30 min和45 min时，各项指标都差于60 min和75 min，而且搅拌到60 min时，膜的色泽透明度好﹑硬度和柔韧度高；故搅拌时间定为60 min。

2.2.4.2 涂膜厚度的影响

以干燥后膜的厚度﹑崩解时间﹑断裂拉升率﹑水分含量等为考察指标，结合各参数工作范围，考察不同涂膜厚度的影响，结果如表9所示。

表9 不同涂膜厚度对成膜性的影响Table 9 Effect of different film thickness on film forming property

当涂膜厚度为200 μm时，容易快速烘干，成膜厚度也低，崩解时间也短，水分含量较低，但断裂拉升率偏低；当升至600 μm时，烘干较慢，崩解时间延长，膜厚度不均，故选择400 μm为涂膜厚度。

2.2.4.3 涂膜速度的影响

本品的外观也受涂膜速度影响，涂膜速度过快，会造成膜涂得不均匀，而且容易产生气泡；如果过慢，可调式制备器两边缝隙处又容易漏液，故结合涂布设备和涂膜液体的黏度将涂膜速度定为0.06 m/s。经验证，可实现顺利涂布。

2.2.4.4 干燥温度

采用电热鼓风干燥箱进行干燥，考察不同干燥温度的干燥效率(干燥至相同水分含量时所需要的时间)以及对膜剂外观﹑断裂拉伸率的影响，结果如表10所示。综合结果，选择干燥温度为50 ℃时较为合适。

表10 不同干燥温度和时间对成膜性的影响Table 10 Effect of different drying temperature and time on film formation

2.2.4.5 连续工艺验证

为了确保工艺参数的合理性和膜剂质量的稳定性，同时验证优化后的膜剂处方，连续制备了五批膜剂，考察了各批次膜剂的外观﹑崩解时间﹑抗拉强度﹑断裂拉伸率，结果见表11。

表11 工艺验证结果Table 11 Results of process validation

2.2.4.6 含量均匀度

综上总结工艺步骤具体如下：称取0.2 g奥硝唑用适量水溶解后，再依次加入3.75 g HPMC，1.25 g Pullulan，0.25 g甘油，0.15 g CMC-Na，补加水至总水量为50 g；搅拌60 min，设置涂膜厚度为400 μm、涂膜速度为0.06 m/s，用调式制备器进行铺膜，在50 ℃干燥后得到药膜。

3 结 论

羟丙甲基纤维素是经化学修饰的合成多糖，普鲁兰是天然多糖，在本优化工艺中，以羧甲基纤维素钠作为增溶剂促进了羟丙甲基纤维素与普鲁兰的混溶性，形成一种性质稳定的多组分共混膜。该膜为水溶性膜，在水中能够快速溶解并释放出抑菌药物，是一种很好的药物载体。此外，所载药物的种类和药膜的载药量对膜剂的外观也有很大影响，奥硝唑原料本身带有浅黄色，药量过高会使膜的颜色加深、色泽透明度降低，本处方中为了保证膜的外观，控制了奥硝唑的载药量。如果替换为其它药物，可以根据药物的理化性质，以相同方式作出处方的调整，以满足具体需要。

综上所述，按照本研究方法确定的制备工艺可以获得性稳定的，机械性能好的载药膜剂，将应用于医药、包装、伤口处理和消毒等领域。