响应面法优化硫酸亚铁片干燥工艺研究*

钟彩娜，唐 新，韦泓宇，莫 迎，赵美荣,黄佳伟，阮碧芳，

(1.广西农业职业技术大学 药学系，广西 南宁 530003 ;2.广西南宁科冠医药科技开发有限公司研发部,广西 南宁 530003 )

0 引言

硫酸亚铁片收载于中国药典2020年版二部[1]，适用于各种原因(如慢性失血、营养不良、妊娠、儿童发育期等)引起的缺铁性贫血。国内有多个生产企业生产该品种，根据《药品注册管理办法》(国家市场监督管理总局令第27号)、国家药品监督管理局2020年6月29日发布《关于发布化学药品注册分类及申报资料要求的通告(2020 年 第 44 号)》[2,3]规定，境内申请人仿制已在境内上市原研药品的药品。该类药品应与参比制剂的质量和疗效一致。根据国家药品监督管理局2017 年07 月21日《关于发布仿制药参比制剂目录(第八批)的通告》(2017年第116号)[4]，硫酸亚铁片的参比制剂为英国的Actavis UK Ltd.。固体制剂处方及工艺对仿制药溶出曲线影响尤为明显，如处方及工艺尽可能与已做的研究一致，则溶出曲线相似度明显提高(f2>50)[5]，生物等效性(BE)试验成功的概率也会比较高。本研究对硫酸亚铁片工艺中的干燥工艺进行筛选，在单因素的试验基础上，采用响应面BBD法进行优化，以水介质中的溶出曲线相似因子f2值为考察指标，确定最佳干燥工艺，为硫酸亚铁片工艺研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

干燥硫酸亚铁(广西南宁科冠医公司自制);无水葡萄糖(批号：201808192，西王药业有限公司);玉米淀粉(批号：20200104，潍坊盛泰药业有限公司);乳糖颗粒(批号：K200201，江苏道宁药业有限公司);微晶纤维素(批号：190710，安徽山河药用辅料股份有限公司);预胶化淀粉(批号：190818，安徽山河药用辅料股份有限公司);硬脂酸(批号：101820190403，湖南尔康制药股份有限公司)，硬脂酸镁(批号：200202，安徽山河药用辅料股份有限公司);盐酸、硫代硫酸钠、淀粉指示液、碘化钾、硫酸、邻二氮菲指示液、硫酸铈，分析纯。

1.2 仪器设备

电子称YHC-L01(五鑫衡器有限公司)，电子天平FA22048(上海越平科学仪器有限公司)，旋转制粒机制粒机ZLXZ-80(上海天九机械制造厂)，沸腾干燥机FG-12(上海天九机械制造厂)；原子吸收分光光度计AA-6880(岛津仪器(苏州)有限公司)，溶出度仪RT612(深圳市锐拓仪器设备有限公司)；水分测定仪ZS-005；恒温鼓风干燥箱DHG-9145A。

1.3 试验方法

1.3.1 硫酸亚铁的制备工艺

称取一水硫酸亚铁、乳糖、微晶纤维素、预胶化淀粉、玉米淀粉、硬脂酸混匀备用；另取玉米淀粉加适量水制成浆液，作为粘合剂使用。将粘合剂倒入以上混合粉中，混合并过16目筛网制粒。湿颗粒干燥，过14目筛整粒，并加硬脂酸镁混匀，压片，即得。

1.3.2 溶出曲线相似因子f2的测定

(1)检测条件。检测波长248.3nm，铁空心阴极灯工作电流 12mA，狭缝为0.2nm，采用乙炔与空气火焰流量比为2.2∶15，照中国药典2020年版四部原子吸收分光光度法(通则0406一法)测定吸光度。

(2)溶出介质制备[5,7]。pH1.0为盐酸溶液：取9.00mL的盐酸加水稀释至1000mL，摇匀，即得[5]。

pH4.0柠檬酸缓冲液：称取一水合柠檬酸2.1g，加水溶解至1000mL，用氢氧化钠试液(称取氢氧化钠4.3g，溶于100mL水，即得)调至pH4.0。

pH6.8柠檬酸缓冲液：称取一水合柠檬酸2.1g，加水溶解至1000mL，用氢氧化钠试液(称取氢氧化钠4.3g，溶于100mL水，即得)调至pH6.8。

水：脱气处理的纯化水。

2 结果与分析

2.1 各因素对干燥工艺的影响

2.1.1 制浆加水量对硫酸亚铁片溶出度影响

表1 不同制浆用水量对f2值的影响

取玉米淀粉和无水葡萄糖加水15～18mL制成浆液，作为粘合剂使用。考察制浆加水量对硫酸亚铁片溶出度影响。结果4批样品在4种介质pH1.0、pH4.0、pH6.8、水的溶出曲线相似因子f2值见表1。

结果表明，在pH1.0、pH4.0、pH6.8介质中，样品的溶出曲线f2值均在50以上，与参比的相似度较差。比较在同一介质下的不同批次的f2值，可以看出它们的变化不是很大，说明在现有工艺下，制浆用水在15～18mL范围内对溶出曲线的影响不大，但用水量17mL时f2值基本高于其他用水量，因此,选用制浆用水量为17mL。

2.1.2 干燥方法对硫酸亚铁片的质量和溶出度影响

表2 不同干燥方法对硫酸亚铁片质量的影响

采用常压干燥、减压干燥、沸腾干燥3种干燥方法，以样品的颗粒水分、三价铁含量和溶出曲线为指标。结果见表2。从表2可知，干颗粒中三价铁含量在常压干燥和减压干燥的批次中三价铁含量相近且最低，沸腾干燥的批次中三价铁含量是常压干燥和减压干燥的接近3倍。从溶出度曲线上看，3种干燥方法的样品在4种介质pH1.0、pH4.0、pH6.8、水中，溶出曲线相似因子f2值，均达到50以上，说明4种介质中与参比制剂相似，说明3种干燥方法在溶出曲线方面无明显区别。从干颗粒水分上看，常压干燥的水分略高于其他2种干燥方法，但是常压干燥方法简便。综合考虑，常压干燥方法可行。

2.1.3 干燥温度对硫酸亚铁片的质量和溶出度影响

表3 不同干燥温度对硫酸亚铁片质量的影响

选择55℃、60℃、65℃、70℃、80℃常压干燥，以样品的颗粒水分、外观性状、三价铁含量和溶出曲线为指标。结果说明(见表3)，温度越低颗粒的三价铁含量越低，不同温度对溶出曲线影响不大，综合颗粒水分、外观性状、三价铁含量、溶出度曲线等因素，65℃为最佳干燥温度。

2.1.4干燥时间对硫酸亚铁片的三价铁含量和溶出度影响

表4 不同干燥时间对硫酸亚铁片质量的影响

干燥温度为65℃，分别选择在2h、3h、4h、5h干燥，以干颗粒水分、外观性状、三价铁含量、溶出曲线为指标。结果表明(见表4)，65℃时样品的三价铁含量均差别不大，说明在此温度下较为稳定，不易氧化；从溶出曲线看，除水介质外，不同温度的溶出曲线差别不大；从外观性状和干颗粒水分上看，烘干时间2h水分较高，烘干温度为3h时干颗粒水分和外观性状均较理想。选择烘干时间为3h最佳。

图1 不同因素对f2的影响

表5 响应面因素水平表

2.2 响应面工艺优化

在单因素的基础上，采用常压干燥方法，确定了影响硫酸亚铁片干颗粒及素片质量的主要影响因素为制浆用水量(A)、干燥温度(B)、干燥时间(C)，以水介质中f2值(Y)为评价指标，采用3因素3水平响应面BBD法[8-10]优化干燥工艺，因素水平见表 5，结果见表 6。

表6 响应面试验设计与结果

用 Design-Expert8.0.5软件对表2数据进行拟合，得到二次多元回归方程为：

Y=54.60+0.16A-0.41B-0.47C+1.07AB-2.15AC+0.40BC-1.79A2-3.29B2-3.11C2

方差分析见表7。

表7 回归模型方差分析结果

由此可知，模型P<0.01，表明模型极显著；失拟项P>0.05，表明模型拟合程度良好；变异系数为2.38%，表明模型精确度良好；因素AC、B2、C2具有显著影响(P<0.01)；各因素影响程度依次为干燥时间(C)>干燥温度(B)>制浆用水量(A)。

响应面分析见 图2～图4。由此可知，干燥时间与制浆水量(AC)交互作用最强，曲线陡峭，等高线呈椭圆形，对干燥工艺有显著影响；干燥温度与制浆水量(AB)交互作用次之，曲线较陡峭，等高线呈椭圆形，对干燥取工艺有一定影响；干燥温度与干燥时间(BC)曲线平缓，等高线呈近圆形，对干燥工艺无明显影响。以上结论与表7方差分析一致。

2.3 工艺条件的确定及验证

通过Design-Expert 软件，得到最优干燥工艺为制浆水量17.81，干燥温度为67.87，干燥时间3.3h，水介质中的f2值为51.84。考虑到实际生产的可操作性，将干燥工艺参数调整为制浆水量17mL，干燥温度为65℃，干燥时间为3h。按此工艺进行3批验证试验，测得水介质的f2值平均值为51.76，与预测值 51.84接近，表明该工艺稳定可行。

3 结论与讨论

3.1 结论

硫酸亚铁片干燥的最佳工艺为制浆水量17mL，干燥温度为65℃，常压干燥，干燥时间为3h，按照此干燥工艺，制备的硫酸亚铁片f2值大于50，与参比制剂溶出度相似。

3.2 讨论

3.2.1 关于选择水介质的f2值作为评价指标的讨论

在单因素试验时，对4种不同介质的溶出度相似因子f2值进行比较，发现除水介质之外的其他3种介质的f2值均大于50，只有水介质的f2值不稳定，如水介质的f2值都能满足，则其他介质的f2值也能满足。因此，在响应面设计时，将水介质的f2作为评价指标。

图2 制浆水量(A)与干燥温度(B)交互作用对f2值的影响

图3 制浆水量(A)与干燥时间(C)交互作用对f2值的影响

图4 干燥温度(B)与干燥时间(C)交互作用对f2值的影响

3.2.2 关于干燥温度选择的讨论

在单因素试验时，不仅把f2值作为评价指标，还需要把三价铁离子含量、水分等作为指标，尤其是三价铁离子的含量尤其重要，在中国药典2020年版二部规定高价铁不得过标示量的0.5%。因此，干燥的温度不能超过65℃，否则会使亚铁离子氧化成三价铁离子。

3.2.3 关于颗粒性状的讨论

本品参比制剂为英国Actavis UK Ltd.，根据《英国药典》2020年版干燥硫酸亚铁的颜色为灰白色，因此，确定颗粒的颜色应为灰白色。