逐步回歸分析方法研究影響山楂葉顆粒溶出行為的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)

蔣且英+曾榮貴+李哲+羅娟+趙國巍+呂丹+廖正根

[摘要] 研究顆粒的關(guān)鍵物理特性參數(shù)對山楂葉顆粒溶出行為的影響。以山楂葉提取物為模型藥物，將提取物以不同的工藝分別與微晶纖維素或淀粉等比例混合，其中部分混合粉體再加入適量潤滑劑和崩解劑，分別采用搖擺擠壓與高速攪拌濕法制粒。以金絲桃苷平衡溶出量與溶出速率常數(shù)為指標(biāo)評價(jià)顆粒溶出行為，運(yùn)用逐步回歸分析方法分析影響顆粒溶出的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)。山楂葉顆粒中金絲桃苷平衡溶出量與吸附熱常數(shù)和單層吸附量呈正相關(guān)，與吸濕速率常數(shù)呈負(fù)相關(guān)，溶出速率常數(shù)隨著Hausner率、單層吸附量和吸附熱常數(shù)值的增大而減小，隨著Carr指數(shù)和比表面積的增加而增大。吸附熱常數(shù)、單層吸附量、吸濕速率常數(shù)、Carr指數(shù)、Hausner率和比表面積是影響山楂葉顆粒溶出行為的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)。

[關(guān)鍵詞] 逐步回歸分析方法； 山楂葉； 顆粒； 物理特性參數(shù)； 平衡溶出量； 溶出速率常數(shù)

[Abstract] The purpose of this study was to investigate the effect of key physical properties of hawthorn leaf granule on its dissolution behavior. Hawthorn leaves extract was utilized as a model drug. The extract was mixed with microcrystalline cellulose or starch with the same ratio by using different methods. Appropriate amount of lubricant and disintegrating agent was added into part of the mixed powder， and then the granules were prepared by using extrusion granulation and high shear granulation. The granules dissolution behavior was evaluated by using equilibrium dissolution quantity and dissolution rate constant of the hypericin as the indicators. Then the effect of physical properties on dissolution behavior was analyzed through the stepwise regression analysis method. The equilibrium dissolution quantity of hypericin and adsorption heat constant in hawthorn leaves were positively correlated with the monolayer adsorption capacity and negatively correlated with the moisture absorption rate constant. The dissolution rate constants were decreased with the increase of Hausner rate， monolayer adsorption capacity and adsorption heat constant， and were increased with the increase of Carr index and specific surface area. Adsorption heat constant， monolayer adsorption capacity， moisture absorption rate constant， Carr index and specific surface area were the key physical properties of hawthorn leaf granule to affect its dissolution behavior.

[Key words] stepwise regression analysis method； hawthorn leaves； granule； physical properties； equilibrium dissolution quantity； dissolution rate constant

溶出度是藥物制劑質(zhì)量控制的一個重要指標(biāo)[1]。目前有較多通過改變輔料和顆粒尺寸提高顆粒劑溶出度的文獻(xiàn)報(bào)道[2-4]，較少見到系統(tǒng)性地報(bào)道顆粒物理特性參數(shù)影響顆粒溶出行為的文獻(xiàn)。由于顆粒的溶出行為不僅受顆粒物理性質(zhì)的影響，還受到顆粒的化學(xué)組成、即顆粒處方和制備工藝等多方面的影響，而提取溶劑會改變制劑的處方組成，導(dǎo)致目標(biāo)成分的微觀化學(xué)環(huán)境不同，因此，對不同溶劑提取的提取物中溶解度不同的成分，影響顆粒溶出行為的關(guān)鍵顆粒物理性質(zhì)可能不完全相同，故課題組在研究并報(bào)道了影響穿心蓮（85%乙醇提取物）溶出行為的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)后[5]，進(jìn)一步以山楂葉（50%乙醇提取物）為模型藥，運(yùn)用逐步回歸分析方法，探究影響山楂葉溶出行為的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)。

1 材料

OPD-8噴霧干燥設(shè)備（上海大川原干燥設(shè)備有限公司），YF-118高速粉碎機(jī)（瑞安永歷制藥機(jī)械有限公司），VH-5混合器（吉林市中誠機(jī)械廠），HLSH2-6型濕法混合制粒機(jī)（北京航空制造研究所），YK-60型搖擺式制粒機(jī)（吉林市中誠制藥機(jī)械廠），標(biāo)準(zhǔn)篩（長沙市思科儀器紗篩廠），Mastersizer 2000 激光粒度測定儀（英國Malvern公司），TriStar3000 全自動比表面積及孔隙度測定儀（美國Micromeritics公司），TG328A 1/10萬電子天平（德國Startorius公司），ZRS-8G智能溶出儀（天大天發(fā)科技有限公司），Agilent 1260高效液相色譜儀（美國Agilent公司）。

山楂葉藥材（亳州市京皖中藥飲片廠，批號130202），金絲桃苷（中國食品藥品檢定研究院，批號111521-201205），微晶纖維素（MCC PH101，安徽山河藥用輔料股份有限公司，批號120805），可溶性淀粉（安徽山河藥用輔料股份有限公司，批號120801），交聯(lián)聚維酮（安徽山河藥用輔料股份有限公司，批號P12051008），硬脂酸鎂（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，批號20120302），微粉硅膠（Aerosil 300 pharma，德國Evonik公司，批號3152021419），冰醋酸（西隴化工股份有限公司，批號20140825），磷酸二氫鉀（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，批號20140214），色譜純甲醇（美國Tedia公司，批號14075085），乙腈（美國Tedia公司，批號13125057）。

2 方法

2.1 混合粉體及顆粒的制備

2.1.1 山楂葉提取液的制備

取山楂葉藥材分別加10，8倍量體積分?jǐn)?shù)為50%乙醇回流提取2次，每次2 h，合并濾液并濃縮。

2.1.2 山楂葉混合粉體的制備

2.1.2.1 工藝A 取濃縮至相對密度為1.20（60 ℃）的濃縮液置于真空干燥箱內(nèi)（80 ℃，-0.1 MPa）干燥5 h，取干燥產(chǎn)物置于YF-118粉碎機(jī)中粉碎，粉碎產(chǎn)物過5號篩，記為A，按質(zhì)量比1∶1分別與MCC和可溶性淀粉置于VH-5混合器（25 r·min^-1）中混合30 min，得到混合粉體分別記為A-M-2，A-S-2。

2.1.2.2 工藝B 取濃縮至相對密度為1.05（60 ℃）濃縮液進(jìn)行噴霧干燥（進(jìn)風(fēng)溫度130 ℃，出風(fēng)溫度60 ℃，流速14.2 mL·min^-1），干燥產(chǎn)物記為B，按質(zhì)量比1∶1分別與MCC和可溶性淀粉置于VH-5混合器（25 r·min^-1）中混合30 min，得到混合粉體分別記為B-M-2，B-S-2。

2.1.2.3 工藝C 取工藝A干燥產(chǎn)物按質(zhì)量比1∶1分別與MCC和可溶性淀粉混合，后置于YF-118粉碎機(jī)中粉碎并過5號篩，得到的混合粉體分別記為C-M-2，C-S-2。

2.1.2.4 工藝D 按工藝A計(jì)算每克濃縮液相當(dāng)干燥產(chǎn)物的量，取濃縮液按換算成干燥產(chǎn)物的量，以質(zhì)量比1∶1分別與MCC和可溶性淀粉混合，置于真空干燥箱中干燥，再置于YF-118粉碎機(jī)中粉碎后過5號篩，得到的混合粉體分別記為D-M-2，D-S-2。

2.1.2.5 工藝E 取A-M-2加入潤滑劑和崩解劑，按A-M-2質(zhì)量百分比加入1%微粉硅膠、1%硬脂酸鎂，混合均勻后得到的混合粉體分別記為Aer-1，Mgt-1；取Aer-1按A-M-2質(zhì)量百分比加入3%的交聯(lián)聚維酮，記為Are-1/PVPP-3；取Mgt-1按A-M-2質(zhì)量百分比分別加入2%，3%，5%的交聯(lián)聚維酮，記為Mgt-1/PVPP-2，Mgt-1/PVPP-3，Mgt-1/PVPP-5。

2.1.3 山楂葉顆粒的制備

取混合粉體，以75%乙醇為潤濕劑，液固比為13%，分別采用搖擺擠壓和高速攪拌濕法制粒（制粒鍋2 L，剪切速率1 250 r·min^-1，攪拌速率600 r·min^-1，潤濕劑加入速率22.5 mL·min^-1，制粒時(shí)間為60 s），其中采用搖擺擠壓制粒工藝記為EG，高速攪拌濕法制粒工藝記為HSG。

2.2 顆粒物理特性參數(shù)的測定

參照文獻(xiàn)[5]測定顆粒的水分（MC）、松密度（BD）、振實(shí)密度（TD）、Carr指數(shù)（CI）、Hausner率（HR）、比表面積（SSA）、孔隙率（PV）、臨界相對濕度（CHR）和引濕性，每個樣品平行測試3次。以GAB模型[6]擬合吸濕性吸附等溫線，計(jì)算得到單層吸附量（V）和吸附熱常數(shù)（C1），以單指數(shù)模型擬合吸濕時(shí)間-吸濕量曲線得到吸濕速率常數(shù)（k）。

2.3 溶出度的測量

2.3.1 金絲桃苷含量測定方法學(xué)考察

2.3.1.1 色譜條件 Phenomenex C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），流動相為乙腈-1.8%醋酸水（15∶85），流速1 mL·min^-1，柱溫30 ℃，進(jìn)樣量20 μL，檢測波長363 nm。

2.3.1.2 線性關(guān)系考察 精密稱取金絲桃苷對照品適量，配置成107.04 mg·L^-1的甲醇溶液作為儲備液。將儲備液稀釋，得到系類一定質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在上述色譜條件下分別進(jìn)樣10 μL，記錄金絲桃苷的色譜峰面積。

2.3.1.3 精密度試驗(yàn) 取濃度為1.07，3.21，10.7 mg·L^-1標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個濃度樣品平行進(jìn)樣6次，記錄峰面積，考察方法的精密度。

2.3.1.4 穩(wěn)定性試驗(yàn) 按含量測定項(xiàng)下制備供試品溶液，分別于0，2，4，6，12，24 h測定金絲桃苷含量，考察溶液的穩(wěn)定性。

2.3.1.5 重復(fù)性試驗(yàn) 制備供試品溶液6份進(jìn)行測定金絲桃苷含量，考察方法的重復(fù)性。

2.3.1.6 加樣回收率試驗(yàn) 取山楂葉顆粒，適量，研細(xì)，精密稱取已知量的該粉末6份，精密加入適量金絲桃苷對照品，按含量測定項(xiàng)下操作，計(jì)算回收率。

2.3.2 含量測定

精密稱取山楂葉顆粒約0.5 g置錐形瓶中，加50%乙醇250 mL，超聲提取30 min，補(bǔ)足失重，取樣后使用0.22 μm微孔濾膜過濾，進(jìn)樣含測。

2.3.3 溶出度測定

按照《中國藥典》2015年版小杯法測定溶出度，以250 mL pH 6.8磷酸緩沖液[7]為溶出介質(zhì)，每個溶出杯中加入各約0.5 g樣品，轉(zhuǎn)速100 r·min^-1，溶出介質(zhì)溫度（37±0.5） ℃，在規(guī)定時(shí)間點(diǎn)（3，6，9，12，15，20，30，45，60 min）分別取樣1.5 mL，同時(shí)補(bǔ)足等量等溫溶出介質(zhì)，用0.22 μm微孔濾膜過濾，取續(xù)濾液作為供試品溶液，進(jìn)行測定，記錄峰面積，計(jì)算不同時(shí)間點(diǎn)山楂葉顆粒中金絲桃苷的累計(jì)溶出百分率。

2.4 顆粒溶出行為參數(shù)的提取及統(tǒng)計(jì)分析

以累積溶出百分率為縱坐標(biāo)，溶出時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制顆粒的累積溶出曲線，并運(yùn)用單指數(shù)模型（公式1）對顆粒溶出行為進(jìn)行擬合，得到顆粒平衡溶出量（f′）和溶出速率常數(shù)（k′）。再以f′和k′為因變量，2.2項(xiàng)所測得的顆粒物理特性參數(shù)為自變量，采用SAS JMP 9.0軟件逐步回歸分析法分析影響山楂葉顆粒溶出行為的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)。

y=f′×（1-e-k′×t）（1）

其中，y為各取樣時(shí)間點(diǎn)金絲桃苷的累積溶出百分率，t為取樣時(shí)間，f′為平衡溶出量，k′為溶出速率常數(shù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 金絲桃苷含量測定方法學(xué)考察

對已建立的金絲桃苷HPLC測定方法進(jìn)行方法學(xué)考察。結(jié)果表明金絲桃苷在1.07～6.42 mg·L^-1呈良好線性關(guān)系，回歸方程為Y=19.66X-1.46，R2=0.999 6；精密度RSD 1.2%；穩(wěn)定性試驗(yàn)RSD 1.3%；重復(fù)性試驗(yàn)為RSD 1.0%；加樣回收率為101.3%，RSD 1.7%。結(jié)果表明該含量測定方法適用于顆粒中金絲桃苷含量的測定。

3.2 顆粒物理特性參數(shù)及溶出行為測定

顆粒物理特性參數(shù)測定結(jié)果見表1，顆粒溶出行為曲線見圖1，2。在0～15 min，金絲桃苷溶出量急劇增加，隨后變化緩慢，在60 min時(shí)已基本達(dá)到溶出平衡，因此在60 min時(shí)結(jié)束取樣，單指數(shù)模型擬合顆粒的溶出行為結(jié)果見表2。

3.3 關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)對顆粒溶出行為的影響

逐步回歸模型結(jié)果的分析用Leverage Plot和Summary of fit表示[8-9]，具體表示方法參考文獻(xiàn)[5]，回歸分析結(jié)果分別見表3，圖3和表4，圖4。

3.3.1 關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)對平衡溶出量的影響

由表3可知：影響山楂葉顆粒中金絲桃苷平衡溶出量的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)有C1，V和k，由圖3和表3可知：f′與C1和V呈正相關(guān)，與k呈負(fù)相關(guān)。

C1為單層和多層間的吸附熱常數(shù)。吸附熱是用來測量吸附質(zhì)與吸附劑表面的吸附中心結(jié)合的程度，而不是分子間的能量[10]，屬吸濕熱力學(xué)參數(shù)。吸附熱越大，吸附越強(qiáng)，表明顆粒成分與水分的作用越強(qiáng)，因而溶出量越大。

V是指物料在吸濕過程中的單層吸附量。V越大，表明物料的單層水吸附量越大，同樣表明顆粒成分與水分的作用越強(qiáng)，因而溶出量越大。

k是指物料在吸濕過程中的吸濕速率常數(shù)，屬吸濕動力學(xué)參數(shù)。在相同濕度條件下，k越大，吸濕越快，表明擴(kuò)散動力越大[11]，則顆粒物料表面產(chǎn)生的水蒸氣分壓必然越小，從而說明物料對水的親和力小，因而溶出量越小。

3.3.2 關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)對溶出速率常數(shù)的影響

由表4可知，影響山楂葉顆粒中金絲桃苷溶出速率常數(shù)k′的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)有CI，HR，SSA，V和C1；由圖4和表4可知，k′與HR，V和C1呈負(fù)相關(guān)，與CI和SSA呈正相關(guān)。

溶出速率常數(shù)屬動力學(xué)參數(shù)，影響溶出速率常數(shù)的主要因素除目標(biāo)成分的溶解速度外，還有水分子向顆粒內(nèi)部擴(kuò)散速度、溶解的目標(biāo)成分向顆粒外擴(kuò)散的速度，V和C1增大，表明顆粒成分與水分的作用越強(qiáng)，整個顆粒能快速溶解，并在局部形成黏性較大的高濃度溶液環(huán)境，從而導(dǎo)致目標(biāo)成分向外擴(kuò)散的速度減慢，因而溶出速率常數(shù)k′與之呈負(fù)相關(guān)。

HR反應(yīng)了物料粒子間的摩擦力，可預(yù)測物料的流動性，HR越大，則粒子間的內(nèi)聚力越大[12]，粒子間的內(nèi)聚力越大，則粒子與溶出介質(zhì)的相對作用越小，故溶出速度減慢，因而，k′與之呈負(fù)相關(guān)。

CI是顆粒的Carr指數(shù)，反應(yīng)的是物料在壓縮過程中的流動性。在一定范圍內(nèi)，CI越大，粒子的粒徑越小[13]，其表面積越大，越易于顆粒的溶出，故k′與之呈正相關(guān)。

SSA是比表面積，顯然，比表面積越大，整個物料與溶出介質(zhì)的接觸面積越大，因而溶出速度越大，故k′與之呈正相關(guān)。

3.4 與影響穿心蓮顆粒溶出行為的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)比較

前期研究報(bào)道了影響穿心蓮顆粒中脫水穿心內(nèi)酯溶出的關(guān)鍵因素有顆粒平均粒徑、臨界相對濕度、含水量、等體積平均徑及孔隙率等[5]；而本文研究表明影響山楂葉顆粒中金絲桃苷溶出的關(guān)鍵因素有C1，V，k，HR，CI和SSA。顯示影響溶出的關(guān)鍵物理性質(zhì)隨物料的不同而又明顯差別。藥物的溶出不僅受到顆粒物理性質(zhì)的影響，還受到自身溶解性能、顆粒的化學(xué)組成等多種因素的影響，因而，對于不同提取溶劑中、溶解性能不同的藥物，影響其溶出的關(guān)鍵物理性質(zhì)可能不同。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以逐步回歸分析方法研究影響顆粒溶出行為的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)，研究結(jié)果表明，①影響山楂葉顆粒溶出行為的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)有C1，V，k，HR，CI和SSA。②山楂葉顆粒中金絲桃苷的平衡溶出量（f′）與C1和V呈正相關(guān)，與k呈負(fù)相關(guān)；溶出速率常數(shù)（k′）與HR，V和C1呈負(fù)相關(guān)，與CI和SSA呈正相關(guān)。③影響溶出的關(guān)鍵物理性質(zhì)隨物料的不同可能不同。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Petrua J， Zamostny P. Prediction of dissolution behavior of final dosage forms prepared by different granulation methods[J]. Procedia Eng， 2012， 42： 1463.

[2] Sruti J， Patra C N， Swain S， et al. Improvement in the dissolution rate and tableting properties of cefuroxime axetil by melt-granulated dispersion and surface adsorption[J]. Acta Pharm Sini B， 2013， 3（2）： 113.

[3] Choudhary A， Rana A C， Aggarwal G， et al. Development and characterization of an atorvastatin solid dispersion formulation using skimmed milk for improved oral bioavailability[J]. Acta Pharm Sin B， 2012， 2（4）： 421.

[4] Patravale V B， Date A A， Kulkarni R M. Nanosuspensions： a promising drug delivery strategy[J]. Pharm Pharmacol， 2004， 56（7）： 827.

[5] 李哲， 廖正根， 羅娟， 等. 影響穿心蓮顆粒溶出行為的關(guān)鍵顆粒物理特性參數(shù)研究[J]. 中國藥學(xué)雜志， 2015， 50 （5）： 420.

[6] Oliveira G H， Correa P C， Santos E S， et al. Evaluation of thermodynamic properties using GAB model to describe the desorption process of cocoa beans[J]. Int J Food Sci Tech， 2011， 46（10）： 2077.

[7] 孔曉龍， 梁凱， 覃振明， 等. 金絲桃苷β-環(huán)糊精包合物的制備與評價(jià)[J]. 廣西中醫(yī)藥， 2012， 35（6）： 49.

[8] Vemavarapu C， Surapaneni M， Hussain M， et al. Role of drug substance material properties in the processibility and performance of a wet granulated product[J]. Int J Pharm， 2009， 374（1/2）： 96.

[9] 廖正根， 李哲， 明良山， 等. 影響高速攪拌濕法制粒產(chǎn)物的穿心蓮混合粉體關(guān)鍵物理特性參數(shù)研究[J]. 中國中藥雜志， 2014， 39（19）： 3741.

[10] Caurie M. The unimolecular character of the classical Brunauer， Emmett and Teller adsorption equation and moisture adsorption[J]. Int J Food Sci Technol， 2005， 40（5）： 283.

[11] 曾榮貴， 蔣且英， 廖正根， 等. 表面包覆改性技術(shù)改善中藥浸膏粉體流動性及吸濕性研究[J]. 中國中藥雜志， 2016， 41（12）： 2245.

[12] Wan L S C， Heng P W S， Chia C G H. Spray drying as a process for microencapsulation and the effect of different coating polymers[J]. Drug Dev Ind Pharm， 1992， 18（9）： 997.

[13] 王玉會， 高斌， 宋忠平， 等. 粒度對煤粉Carr指數(shù)影響研究[C]. 北京：中國金屬學(xué)會青年學(xué)術(shù)年會， 2008.

[責(zé)任編輯 孔晶晶]