不透X线标志物的制备及质量研究

谢英花，马项项，孟晗川，何庆庆，马燕山

(1.河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄 050018；2.石家庄市中医院放射科，河北石家庄 050051)

全球人群便秘患病率为11.4%～12%，其中，中国人群患病率为9.5%～11.7%[1]。慢传输型便秘患病率占便秘人群的40%～50%，且发病率逐年增加，严重影响患者的生活质量，已成为一个公共健康问题[2-3]。便秘可分为功能性便秘、器质性便秘、特发性便秘、继发性便秘和顽固性便秘等。其中功能性便秘是临床上常见的胃肠动力障碍性疾病，可分为正常传输型、慢传输型和排便障碍型。慢传输型便秘(slow transit constipation,STC)以结肠传输能力减弱、传输速度减缓为特有的诊断特征。相关辅助检查能协助判断便秘类型，而精确诊断是有效治疗的前提。据统计，目前慢性便秘的辅助检查尚未普及，这与检查价格昂贵和国内资源有限不无关系[4]。结肠传输试验是借助不透X线标志物来研究结直肠动力功能的一种方法，但存在进口标志物价格昂贵、国内标志物不足的问题。因此，迫切需要采用现代制药新技术开发不透X线标志物，以便提高其制剂水平，从而更好地发挥辅助诊断作用。

不透X线标志物(radioopaque markers,ROM)要求无毒；在消化道内不裂解、不吸收、不溶解，在食糜或粪便中容易被裹携推进，在X线下能清晰显影[5]。目前已有颗粒剂[6]，海藻酸钙微丸[7-8]，硫酸钡混悬液[9]，细杆状、粗杆状及圆环状钡标志物[10]等多种自制ROM的报道，但存在载药量低、稳定性差、难于产业化等问题。前期已采用易于产业化生产的挤出滚圆技术和粉末层积技术对高载药量硫酸钡微丸进行了研究，并制得了圆整光滑、具有一定强度、适合进行包衣的高载药量硫酸钡微丸。

为满足ROM在体内消化道完整显影72 h的要求，本试验采用流化床底喷包衣技术，将所得到的高载药量硫酸钡微丸包衣，以增加其稳定性。考察硫酸钡包衣微丸的性能，探究其体外稳定性。通过影响因素试验观察ROM质量指标的变化，以期为质量控制、包装材料选择、运输储存条件设定等后续研究提供参考。

1 试验材料

1.1 主要仪器

JBZ-300型多功能微丸包衣造粒机，中国辽宁医联新药技术研究所提供；分析天平，梅特勒-托利多仪器上海有限公司提供；标准检验筛，浙江省上虞县纱筛厂提供；CJY-300型脆碎度测定仪，上海黄海药检仪器厂提供；HL-1B型蠕动泵，上海泸西分析仪器厂有限公司提供；85-2型数显恒温磁力搅拌器，上海精密科学仪器有限公司提供；WBF-ⅡA型多功能流化床实验机，重庆英格造粒包衣技术有限公司提供；THZ-312型台式恒温振荡器，上海精胜科学仪器有限公司提供；Luminos Fusion智捷多功能X射线机，西门子医疗系统有限公司提供。

1.2 主要试药

硫酸钡(Ⅱ型)干混悬剂，青岛东风化工有限公司提供；微晶纤维素(MCC)，山东聊城阿华制药有限公司提供；淀粉、乳糖，天津市大茂化学试剂厂提供；羟丙甲纤维素(HPMC)，安徽山河药用辅料股份有限公司提供；乙基纤维素(EC)，天津市博迪化工有限公司提供；柠檬酸三乙酯(TEC)，天津市永大化学试剂有限公司提供；聚乙二醇6000(PEG6000)，国药集团化学试剂有限公司提供；邻苯二甲酸二乙酯(DEP)，无锡市展望化工试剂有限公司提供。

2 方法与结果

2.1 不透X线标志物的制备

2.1.1 高载药量硫酸钡丸芯的制备

采用挤出滚圆法制备[11]。精密称取处方量硫酸钡(Ⅱ型)干混悬剂及各种辅料，混匀后过筛(100目筛，筛孔内径为0.150 mm)，加适量黏合剂制软材，将制备好的软材置于多功能微丸包衣造粒机中挤出滚圆，挤出速度为17 Hz，滚圆速度为11 Hz，滚圆时间为5 min，制得高载药量硫酸钡丸芯，硫酸钡含量为80%。将所得丸芯于60 ℃干燥2 h，筛分收集目标粒径(24～30目，24目筛，筛孔内径为0.700 mm；30目筛，筛孔内径为0.550 mm)丸芯，待用。

2.1.2 包裹层的制备

采用粉末层积法[12]在上述制备的硫酸钡微丸丸芯外加包裹层得到硫酸钡微丸，进一步提高不透X线标志物的显影清晰度。

投入适量硫酸钡丸芯，缓慢喷入黏合剂对丸芯进行润湿，接着边供粉边喷黏合剂，供粉中硫酸钡(Ⅱ型)干混悬剂质量占比为90%，滚圆转盘转速为5～7 Hz，黏合剂的供液速度为3～5 Hz，喷枪雾化压力为0.6 MPa。待微丸粒径达到目标大小时，停止供粉，再以低流速喷黏合剂一定时间，制得高载药量硫酸钡微丸，过筛(14～20目,14目筛孔内径为1.180 mm；20目筛孔内径为0.830 mm)，收集目标粒径丸芯，待用。

2.1.3 包衣层的制备

精密称取处方量EC、增塑剂、95%(体积分数，下同)乙醇溶液。将95%乙醇溶液置于磁力搅拌器上，调至适当转速，缓慢加入EC，待其溶解后再加入增塑剂，得到包衣液。

称取适量硫酸钡微丸，置于多功能流化床实验机内，流化预热，恒流泵输入包衣液，设置流化床参数，以底喷方式进液包衣。达到增重要求后，继续干燥15 min。结束后置于鼓风干燥箱中60 ℃，固化4 h，即得硫酸钡包衣微丸。

2.1.4 ROM的制备

采用0号明胶空心胶囊壳灌装，每粒胶囊含20粒硫酸钡包衣微丸，即得ROM。

2.2 包衣层处方单因素考察

2.2.1 EC溶液浓度

4% EC溶液较黏稠，不易配制，且在包衣过程中会导致硫酸钡微丸黏连，也容易堵枪。2% EC溶液包衣微丸外观及稳定性不好，而3% EC溶液包衣过程顺利，所得包衣微丸表面光滑、圆整度好。

2.2.2 增塑剂种类及用量

考察TEC不同用量(5%，10%和15%)对成膜效果的影响。结果表明，当TEC用量为10%时，所得衣膜光滑完整，无黏结，包衣材料利用率高。故采用TEC为增塑剂，其用量为10%。

2.2.3 包衣增重

表1 包衣增重对微丸体外稳定性的影响Tab.1 Influence of weight increase of the coating on the in vitro stability of the pellets

配制乙基纤维素包衣液，对同一批硫酸钡微丸进行包衣，分别制备包衣增重为5%，7.5%，10%的硫酸钡包衣微丸。考察3种硫酸钡包衣微丸的体外稳定性，结果如表1所示。

由表1可知，当包衣增重为7.5%和10%时，所得包衣微丸体外稳定性合格。综合考虑，选用包衣增重为7.5%。

2.3 包衣层工艺的优选

2.3.1 正交设计试验

由文献[14]易知,当α1-C1=a≤λ1,0是方程(5)的唯一非负解;当a>λ1,方程(5)有唯一正解,记为θa。同理，对于椭圆方程

表2 正交因素水平表Tab.2 Factors and levels of orthogonal test

通过预实验，确定影响硫酸钡包衣微丸质量的主要因素为包衣液流速(A)、雾化压力(B)、进风温度(C)、风机频率(D)。以圆整度(X1)和收率(X2)为质量评价指标，综合评分为X=X2-2X1，采用L9(34)正交表进行试验[13-14]，因素水平设计见表2。

极差分析结果见表3，方差分析结果见表4。

表3 极差分析表Tab.3 Results of the range analysis for the orthogonal experiments

表4 方差分析结果Tab.4 Variance analysis results

表5 验证试验结果Tab.5 Verification experiment results

由表3可知，各因素对微丸质量影响顺序为A>C>B>D。由表4可知，包衣液流速(A)、雾化压力(B)、进风温度(C)对微丸质量有显著影响。最佳工艺组合为A2B2C3D1，即包衣液流速为6 Hz，雾化压力为3 MPa，进风温度为70 ℃，风机频率为30 Hz。

2.3.2 验证试验

按优选的处方工艺条件制备3批样品，进行质量考察，结果见表5。由表5可知，优选条件下样品重现性好，制备工艺稳定、可行。

2.4 质量研究

2.4.1 体外稳定性考察

ROM将用来定量测算胃肠道通过特别是结肠通过的速度，以评估其转运或排空功能是否正常，标志物需随胃肠道内容物同步经胃→小肠→结肠→直肠→排出体外，要求体内完整清晰显影72 h，故需保证ROM在消化道酸碱环境中72 h内的稳定性。

2.4.1.1 抗腐蚀性试验[15]

1)酸中溶解物 取硫酸钡包衣微丸约20 g，加1 mol/L盐酸和水，煮沸60 min，应无碎裂现象。补充蒸发水分后，放冷，用盐酸溶液洗过的滤纸滤过，若初滤液浑浊，重复滤过。取澄清滤液，置水浴上蒸干，加盐酸和热水，搅拌，再经盐酸溶液洗过的滤纸滤过，滤渣用热水洗净，洗液与滤液合并，水浴蒸干，105 ℃干燥至恒重，遗留残渣不得超过60 mg(0.3%)，测得不透X线标志物硫酸钡包衣微丸遗留残渣为0.25%。

2)碱中溶解物 取硫酸钡包衣微丸约20 g，加1 mol/L氢氧化钠与水，煮沸60 min，应无碎裂现象。接着按“1)”进行操作，遗留残渣不得超过30 mg(0.15%)，测得不透X线标志物硫酸钡包衣微丸遗留残渣为0.12%。

2.4.1.2 体外稳定性试验

制备3批样品，每批各取20粒硫酸钡包衣微丸，分别置于50 mL容量瓶中，加入人工胃液20 mL，放入台式恒温振荡器中振荡6 h取出，置于含20 mL人工小肠液的锥形瓶中，将锥形瓶放入台式恒温振荡器中振荡18 h，取出，置于含20 mL人工结肠液的锥形瓶中，将锥形瓶放入台式恒温振荡器中振荡48 h，最后取出观察硫酸钡包衣微丸外观变化。

经检验3个批次硫酸钡包衣微丸均包衣膜完整、无破损，说明制备的硫酸钡微丸满足在结肠传输试验中体内72 h稳定存在的要求。

2.4.2 外观形态观察

将微丸用刀片进行过球心切割，得到剖面。扫描电镜观察硫酸钡微丸和硫酸钡包衣微丸的外观及内部结构(见图1)。由图1可知，硫酸钡微丸表面较为粗糙，而硫酸钡包衣微丸表面相对光滑完整，剖面包衣层清晰可见。

图1 扫描电镜观察结果Fig.1 Results of scanning electron microscope observation

表6 硫酸钡包衣微丸在不同影响因素条件下的质量情况Tab.6 Quality of barium sulfate coated pellets under different influencing factors

2.4.3 影响因素试验

参照《中华人民共和国药典》2020年版四部附录“9001原料药物与制剂稳定性试验指导原则”中影响因素试验方法[16]，取自制不透X线标志物，除去包装后，置于适宜的开口容器中，在高温(60 ℃)，高湿(25 ℃，相对湿度92.5%)，强光(5 000 lx)条件下放置10 d，分别于第5 d和第10 d取样，考察其外观性状、抗腐蚀性及体外稳定性，评价影响因素下制剂的稳定性[17]，结果见表6。

由表6可知，硫酸钡包衣微丸在以上条件下放置10 d基本稳定。

2.5 显影实验

取自制的硫酸钡包衣微丸，置于多功能X线机感光板上，进行X线摄像，观察结果如图2所示。由图2可知，硫酸钡包衣微丸形状圆整规则、边缘分明，所得图像清晰、便于分析，可满足结肠传输试验对不透X线标志物的要求。

3 讨 论

3.1 不透X线标志物

图2 X线摄像观察结果 Fig.2 Results of X-ray radiography observation

不透X线标志物法计算结肠传输时间安全，检查方法无痛苦，易被患者接受，设备简单，有一般X线设备即可开展工作，具有推广价值。目前以72 h结肠标志物排出率>80%作为结肠传输功能正常的诊断标准[18]。由此可知，不透X线标志物应具备2个基本条件：①标记性，即在X光下能清晰显影，从而准确标识食物在肠道内的运输情况；②稳定性，即在消化道(胃→小肠→结肠→直肠排出)72 h内不被溶解破坏。硫酸钡是常用的胃肠显影剂，密度高，胃肠道缺乏天然对比度，其在X线下可显示较好的对比度[6]。前期已制备出高载药量的硫酸钡微丸，满足了“标记性”的要求，为保证其在体内稳定存在，经过考察，采用薄膜包衣技术来提高硫酸钡微丸在胃肠道环境中的稳定性。

3.2 包衣液处方

考虑到不透X线标志物运输过程中胃肠道从酸性到弱碱性的环境变化，胃酶和胰酶的作用，胃、肠蠕动的摩擦力等因素，选择难溶于水、酸、弱碱的乙基纤维素作为包衣材料。在包衣处方中加入增塑剂，降低包衣材料玻璃化温度，使包衣材料均匀分散在制剂表面，形成致密连续的均匀衣膜，还可改善衣膜的韧性，得到更加致密完整的衣膜，从而增加衣膜抵抗外界环境破坏的能力[19-20]。但不同的增塑剂对不同包衣材料的影响不同。本试验通过对增塑剂的种类及用量进行筛选，选定了该包衣增塑剂为处方量10%的TEC。

3.3 流化床包衣

流化床包衣过程混合及传热传质性好、效率高、终态包衣产品质量可靠，被广泛应用于制药、化工等行业[21]。在微丸制剂的研发中，流化床包衣技术经常用于改变药物释放特性、提高稳定性、掩盖不良味道、改善外观等目的[22-25]。影响流化床包衣质量的主要因素有进风量、喷雾方式、雾化压力、恒流泵流速及进风温度等。本试验采用底喷式喷雾方式，喷雾方向与气流方向一致，进风量和雾化压力调整至最佳状态时，微丸在容器中处于一种完全流化状态，包衣液与微丸充分接触，物料损失少，且可有效避免黏连，所得制剂衣膜致密均匀完整。雾化压力一定时，随着进液速度的增加，雾化效果变差；但进液速度过慢，包衣时间则延长，且因为干燥过度，细粉增多，收率下降。通过调节恒流泵转速可达到最佳包衣效果，既提高了工作效率，又能得到较好的包衣膜[26-27]。

4 结 语

本试验采用挤出滚圆法，结合粉末层积及流化床包衣技术，制备高载药量硫酸钡包衣微丸，该微丸在高温、高湿及光照条件下性质稳定。将其灌装入胶囊壳，即得不透X线标志物，具有产业化开发的应用价值。该标志物具有清晰的标记性，且性质较为稳定，完全符合不透X线标志物的要求，可为STC临床诊治提供重要参考。

尽管试验综合考虑了可能影响体内行为的多种因素，但其通过口服进入体内的具体传输情况还有待进一步研究论证。