星點設(shè)計優(yōu)化丙酸氟替卡松鼻用溫敏凝膠處方并對其體外釋放及滯留性進(jìn)行考察

鄧小麗，秦冬梅，陳文

（石河子大學(xué)藥學(xué)院，新疆 石河子 832000）

星點設(shè)計優(yōu)化丙酸氟替卡松鼻用溫敏凝膠處方并對其體外釋放及滯留性進(jìn)行考察

鄧小麗，秦冬梅，陳文*

（石河子大學(xué)藥學(xué)院，新疆 石河子 832000）

為優(yōu)化丙酸氟替卡松溫敏型原位凝膠滴鼻劑處方,對其體外釋放及滯留性進(jìn)行考察。以丙酸氟替卡松為主藥，泊洛沙姆407（P407）、泊洛沙姆188（P188）為基質(zhì)，采用冷法制備丙酸氟替卡松鼻用溫敏凝膠；以影響制劑膠凝溫度的泊洛沙姆P407、P188用量為考察因素，膠凝溫度為考察指標(biāo)進(jìn)行星點設(shè)計優(yōu)選處方。用Franz擴(kuò)散池法對體外釋放進(jìn)行考查。結(jié)果顯示，凝膠基質(zhì)中以P407為19%、P188為2%時為最優(yōu)處方，此時膠凝溫度為32℃。體外釋放符合Higuchi方程。由此可知，丙酸氟替卡松溫敏凝膠制備工藝切實可行，且適宜經(jīng)鼻給藥，釋放性能良好，作為鼻腔給藥劑型有很好的應(yīng)用前景。

丙酸氟替卡松；鼻用溫敏凝膠；星點設(shè)計-響應(yīng)面法；膠凝溫度

過敏性鼻炎（allergic rhinitis,AR）是機體接觸外界過敏原后引起的以IgE介導(dǎo)為主的鼻粘膜非感染性疾病，是最常見的慢性疾病之一，全球發(fā)病率為10%-25%，被視為為“21世紀(jì)的流行病”[1]。

丙酸氟替卡松具有很強的抗炎和局部血管收縮作用，主要用于治療過敏性鼻炎。目前常用的劑型有丙酸氟替卡松噴霧劑，丙酸氟替卡松乳膏等[1]。鼻腔噴霧定量給藥裝置，具有定量準(zhǔn)確、重復(fù)性好、密閉性好的優(yōu)點，但由于鼻纖毛擺動產(chǎn)生的清除功能，使藥物在鼻腔內(nèi)的滯留時間僅有1～30 min，導(dǎo)致生物利用度降低，，并對喉部有刺激性，患者依從性低。因此有效延長藥物在鼻腔內(nèi)的滯留時間成為鼻腔給藥需要解決的重要問題。

鼻用溫敏凝膠（nasal thermosensitive in situ gel）是指以溶液狀態(tài)制備和給藥，在用藥部位因溫度變化刺激而發(fā)生相轉(zhuǎn)變，形成凝膠化半固體的制劑，獨特的溶液—凝膠轉(zhuǎn)變性質(zhì)兼有制備簡單、使用方便，可延長藥物在鼻腔內(nèi)的滯留時間等優(yōu)點[2]。泊洛沙姆（poloxamer）是目前研究較為深入的一類溫敏型高分子凝膠材料，具有良好的生物相容性[3]。

為改善常規(guī)鼻噴霧劑進(jìn)入上呼吸道和滴鼻劑易流出的缺點延長滯留時間，本文以泊洛沙姆為載體制備丙酸氟替卡松鼻用凝膠，采用星點設(shè)計-效應(yīng)面法對處方進(jìn)行優(yōu)化。并將溫敏凝膠劑與市售丙酸氟替卡松噴霧劑進(jìn)行對比，考察其體外釋放，以期彌補現(xiàn)有市售劑在治療中的不足，為臨床應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 藥品與試劑

市售丙酸氟替卡松噴霧劑（葛蘭素史克集團(tuán)公司,批號：589B丙酸氟替卡松標(biāo)準(zhǔn)品（華中海威北京基因科技有限公司，批號：80474-14-2）；泊洛沙姆P188（BASF公司，批號：WPWH638C）泊洛沙姆P407（BASF公司，批號：WPWJ554C）卡波姆940（原葉生物）,自制丙酸氟替卡松凝膠;0.9%氯化鈉溶液(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);無水乙醇(分析純，宜興市晨天化工有限公司);甲醇(色譜純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司);乙腈(色譜純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司)。

1.1.2 儀器

HJ-4型數(shù)顯多頭磁力攪拌器（金壇市恒豐儀器廠）；DV-C數(shù)顯粘度儀(廣東市東南科創(chuàng)科技有限公司）;ZNCL恒溫磁力攪拌鍋（上海羌強儀器設(shè)備有限公司）;YB-P6智能透皮試驗儀（天津藥典標(biāo)準(zhǔn)儀器廠）；UPLC（島津企業(yè)管理中國有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 處方設(shè)計

1.2.1.1 溫敏凝膠的制備

采用冷法配液，稱取處方量的P188溶于蒸餾水中，邊攪拌邊加入處方量的P407，使其分散均勻，在4℃冰箱里放置24 h，使凝膠充分溶脹分散均勻得到澄明的溶液，制備空白溫敏型凝膠[4]。

1.2.1.2 膠凝溫度測定

采用攪拌子法測定膠凝溫度，在西林瓶中裝入溫敏凝膠10 g和攪拌子，插入精度為0.1℃的精密溫度計，溫度計的水銀球完全浸沒在凝膠溶液中，將其放入低溫（＜10℃）水浴中，轉(zhuǎn)速300 r/min,保持水溫持續(xù)緩慢升高，升溫速度約1℃/min。將磁力攪拌子完全停止轉(zhuǎn)動的溫度定為膠凝溫度，每個樣品平行測定3次，結(jié)果取平均值[5]。

1.2.1.3 P407和P188對膠凝溫度的影響

本實驗分別測定了泊洛沙姆P407從質(zhì)量濃度18%到22%的載藥凝膠的膠凝溫度，測定結(jié)果見表1。

由表1可知，溫敏型凝膠是根據(jù)儲藏條件和用藥部位的溫度差異而使高分子溶液發(fā)生“溶液-凝膠”的相轉(zhuǎn)變過程，所以本試驗以凝膠的膠凝溫度作為處方的篩選指標(biāo)。

表1 泊洛沙姆質(zhì)量濃度篩選 n=5Tab.1 Screening of poloxamer concentration

表2結(jié)果顯示，隨著P407的濃度增大，膠凝溫度呈下降趨勢。由結(jié)果可知，泊洛沙姆407濃度在18%，19%，20%時，膠凝溫度更接近于鼻腔溫度，但溫度都較低，因此分別在泊洛沙姆407質(zhì)量濃度為18%，19%，20%的凝膠基質(zhì)中加入1%-3%的泊洛沙姆188，測定其膠凝溫度。

表2 泊洛沙姆188質(zhì)量濃度篩選 n=3Tab.2 Screening of poloxamer188 concentration

結(jié)果顯示隨著P188的濃度增大，膠凝溫度呈上升的趨勢。鼻用凝膠不僅需要合適的膠凝溫度，且需具有一定的粘膜黏附力。查閱文獻(xiàn)PVPK30可增加溫敏凝膠的粘附性，且隨著PVPK30質(zhì)量濃度的增大，膠凝溫度呈下降趨勢。為得到更優(yōu)的處方基質(zhì)，采用星點設(shè)計效應(yīng)面法對處方基質(zhì)做了篩選。

2 結(jié)果

2.1 星點設(shè)計-響應(yīng)面法優(yōu)化處方

2.1.1 試驗設(shè)計

根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果，選擇P407和P188為溫敏凝膠基質(zhì)，以PVPK30為粘膜粘附劑，以P407的濃度（X）、P188(Y)、PVPK30(Z)為考察因素[6]，取值范圍分別為18%-20%和1%-3%以及0.1%-0.3%。以膠凝溫度為考察指標(biāo)，采用星點設(shè)計-效應(yīng)面法優(yōu)選處方。各因素代碼值和實際操作值由星點設(shè)計原理確定，每個因素設(shè)置5個水平（表3）。試驗設(shè)計方案與結(jié)果見表 4[7]。

表3 因素與水平Tab.3 Factors and levels

表 4 星點設(shè)計及響應(yīng)值 n=3Tab.4 Composition design and response value

采用Design-Expert 8.0.6軟件，以X、Y、Z對T進(jìn)行二元多項式回歸。軟件擬合的方程為 膠凝溫度=408.33307-38.23929X+3.19455Y+109.88269Z+0.125 XY-6.25XZ+3.75YZ+0.94757X2-0.82020Y2-11.30946Z2（R2＝0.9656，P<0.01）。各項方差分析結(jié)果見表 5。Design-Expert 8.0.6軟件生成的二維等高線圖見圖1，三維響應(yīng)面圖見圖2。

表5 方差分析結(jié)果Tab.5 Results of variance analysis

圖1 P407、P188用量膠凝溫度的等高線圖Fig.1 Contour map of the amount of P407 and P188 to Ts-g

圖2 P407、P188用量對膠凝溫度的三維響應(yīng)面圖Fig.2 Three-dimensional response surface of the amount of P407 and P188 to Ts-g

2.1.2 優(yōu)選處方與驗證試驗[8]

以膠凝溫度為29-35℃為目標(biāo)值，確定膠凝溫度為32℃。由Design-Expert8.0.6軟件系統(tǒng)生成優(yōu)選處方。轉(zhuǎn)成P407-P188-PVPK30用量之比為18.82%: 2.15%:0.21%、優(yōu)選處方重復(fù)3次。將預(yù)測值與實測值進(jìn)行比較并計算偏差。偏差結(jié)果顯示，擬合模型較為可靠，最后選擇P407為19%、P188為2%、PVPK30為0.2%時為最優(yōu)處方。

處方優(yōu)選與驗證試驗結(jié)果見表6。

表6 處方優(yōu)選與驗證試驗結(jié)果 n=3Tab.6 Results of formulation optimization and verification test

2.2 體外釋放度的測定

擴(kuò)散池法。采用改良的Franz擴(kuò)散池[9-12]，將半透膜（截留相對分子質(zhì)量6000-8000u）用520膠固定在擴(kuò)散池兩池間，釋藥面積約為1.77 cm2，向給藥池中分別準(zhǔn)確加入濃度相同的溫敏型凝膠、市售丙酸氟替卡松噴霧劑（葛蘭素史克集團(tuán)公司，批號；589B）、丙酸氟替卡松溶液各0.5 g，使其均勻分布到半透膜的表面，將凝膠放入33℃烘箱中10min,使其形成凝膠。將擴(kuò)散池放入33℃水浴中，向接收池中加入已預(yù)熱至33℃的生理鹽水作為接收液，接收池中置一攪拌子以300 r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。于0.5、1、2、4、6、8、9、11、12 h,各取接收液2 mL，每次取樣后，隨即補足2 mL。經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過濾，取續(xù)濾液進(jìn)樣分析，測定峰面積。計算累計釋放百分率（Q），并進(jìn)行釋放曲線擬合，結(jié)果見表7、表8。

表7 體外累積釋放度率Tab.7 Release in vitro

表8 釋藥行為擬合方程Tab.8 Fitting equation of release behavior

實驗顯示，原位凝膠體外釋藥行為符合Higuchi方程，本凝膠制劑丙酸氟替卡松釋放與市售及溶液劑相比，具有明顯的緩釋作用。

3 討論

3.1 溫敏凝膠

P407溶液具有反向膠凝的特性，當(dāng)溫度升高時可由溶液狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀態(tài)，其機制是泊洛沙姆分子在水溶液中形成以疏水性為內(nèi)核、以親水性為外殼的球狀膠束，當(dāng)溫度升高至膠凝溫度時，膠束間相互纏結(jié)和堆積，從而形成半固體狀的凝膠。當(dāng)泊洛沙姆407質(zhì)量濃度升高時溶液中的膠束數(shù)量和所占體積就越大，升高溫度時，膠束就越早發(fā)生堆砌和纏結(jié)，因此實驗中隨著泊洛沙姆407質(zhì)量濃度的增加，溶液的膠凝溫度就越低。P188是性能優(yōu)異、用途廣泛的水溶性高分子材料，它作為生物黏附劑能與生物組織之間發(fā)生黏合，可使凝膠較好地黏附于黏膜表面，延長藥物與黏膜的接觸時間及藥效的特續(xù)時間。

3.2 膠凝溫度

本文采用統(tǒng)一大小和形狀的攪拌子且固定攪拌子轉(zhuǎn)速，以便于不同處方之間進(jìn)行比較，同時也可以采用測定凝膠的突變黏度來確定膠凝溫度范圍。經(jīng)預(yù)試驗可知，黏度發(fā)生突增的時候，半固體凝膠開始形成，但還不能使攪拌子立即停止轉(zhuǎn)動，而使所得結(jié)果比攪拌子法測得的結(jié)果稍微提前。但數(shù)值相差不大，而且兩者都可以反應(yīng)膠凝現(xiàn)象，由于攪拌子法簡便易行，故本試驗采用此法。

3.3 星點設(shè)計-響應(yīng)面法優(yōu)化處方

在統(tǒng)計學(xué)中星點設(shè)計-響應(yīng)面法探討了幾個解釋變量與1個或多個效應(yīng)變量之間的關(guān)系。通過對最優(yōu)處方進(jìn)行驗證，結(jié)果表明該方法預(yù)測性好。按照優(yōu)化方法制備的丙酸氟替卡松鼻用溫敏凝膠處方合理，工藝簡單，可進(jìn)一步研究開發(fā)。

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Optimization of the formulation of fluticasone propionate thermosensitive in-situ Gel nasal drops by central composite design-response surface methodology and investigation of vitro release retention

Deng Xiaoli,Qin Dongmei,Chen Wen*
(School of Pharmacy,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832000,China)

To optimize the for mulation of thermo-sensitive in situ nasal gel of fluticasone propionate (FP),and to invsestigate its release and retention behavior in vitro.FP was used as main drug,poloxamer P407 and poloxamer P188 as gel materials.FP thermosensitive gel was prepared by cold solution method.The formulation was optimized by central composite design-response surface methodology.the different amount of P407 and P188,which influenced the gel temperature was used as factors and phase-transition temperature as the index.The release in vitro was examined by Franz diffusion pool method.Results showed the content of poloxamer407 and poloxamer188 was 19%and 4%separately,and gelation temperature was 32℃.The drug release was controlled by gel erosion.The conclusion is that the formula and preparation process of FP nasal thermo-sensitive gel are reasonable and feasible with control quality,which indicate a good slow release effect and retention,and can become a new drug delivery system for treatment of diseases of nasal.It will have a good application prospect.

fluticasone propionate;nasal thermosensitive gel;composite design response surface method;gelation temperature

R284.1

A

10.13880/j.cnki.65-1174/n.2017.01.020

1007-7383(2017)01-0119-05

2016-08-31

國家自然科學(xué)基金項目（81560699）

鄧小麗（1990-），女，碩士研究生，專業(yè)方向為藥物新劑型。

*通信作者：陳文（1969-），男，教授，從事藥物新劑型研究，e-mail:chen-wen2000@126.com。