Box—Behnken設(shè)計(jì)—響應(yīng)面法優(yōu)化鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的處方

廖詩琴 劉輝 趙靜 王彥辰 郭真君

中圖分類號 R943 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號 1001-0408（2018）07-0897-05

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2018.07.08

摘 要 目的：優(yōu)化鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的處方。方法：采用有機(jī)溶劑揮發(fā)法制備鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑。以48 h的累積透皮量為指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)和Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法優(yōu)化處方中投藥量、透皮吸收促進(jìn)劑氮酮用量、壓敏膠用量，并對最優(yōu)處方所制貼劑的外觀和黏附力進(jìn)行評價(jià)。結(jié)果：最優(yōu)處方為投藥量263 mg、氮酮165 mg、壓敏膠1.94 g、甲醇1.6 g，所制貼劑的48 h累積透皮量為（119.48±2.95） μg/cm2（n=5），與預(yù)測值的相對誤差為2.48%；其表面平整光潔、切口光滑，黏附力較好。結(jié)論：成功制得鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑，其累積透皮量達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞 鹽酸苯環(huán)壬酯；透皮貼劑；累積透皮量；Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法；處方優(yōu)化

ABSTRACT OBJECTIVE： To optimize the formulation of Phencynonate hydrochloride transdermal patch. METHODS： Phencynonate hydrochloride transdermal patch was prepared by solvent evaporation method. Using 48 h accumulative transdermal volume as index， single factor test and Box-Behnken design-response surface methodology were used to optimize drug dosage， the amount of transdermal enhancers azone and pressure-sensitive adhesive， and evaluate the appearance， adhesion of the formulation prepared by the best prescription. RESULTS： The optimized formulation was as follows as 263 mg drug dosage， 165 mg azone， 1.94 g pressure-sensitive adhesive and 1.6 g methanol. 48 h accumulative transdermal volume of prepared patch was （119.48±2.95） μg/cm2（n=5）， related error of which to predicted value was 2.48%. The prepared patch showed smooth surface and incision， good adhesiveness. CONCLUSIONS： Phencynonate hydrochloride transdermal patch is prepared successfully， its accumulative transdermal volume is in agreement with predicted standard.

KEYWORDS Phencynonate hydrochloride； Transdermal patch； Accumulative transdermal volume； Box-Behnken design-response surface methodology； Formulation optimization

鹽酸苯環(huán)壬酯（Phencynonate hydrochloride）能有效抑制暈動病引起的惡心、嘔吐等自主神經(jīng)功能紊亂癥狀[1-3]，藥理作用強(qiáng)、不良反應(yīng)少。目前已有鹽酸苯環(huán)壬酯普通片用于暈動病的治療，但由于其半衰期短，在體內(nèi)代謝較快，需頻繁給藥才能達(dá)到治療效果。此外，口服制劑還存在胃腸道反應(yīng)大和血藥濃度峰谷波動等缺點(diǎn)，經(jīng)皮給藥制劑可以避免上述問題，并且在用藥者出現(xiàn)不良反應(yīng)時(shí)還可以隨時(shí)中斷給藥，使用方便[4]。由此可見，將鹽酸苯環(huán)壬酯制成鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑具有較大臨床價(jià)值。故本研究以壓敏膠為基質(zhì)，采用有機(jī)溶劑揮發(fā)法制備鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑，通過單因素試驗(yàn)和Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法對鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑中投藥量、透皮吸收促進(jìn)劑氮酮用量和壓敏膠用量進(jìn)行篩選，確定最優(yōu)處方，并對最優(yōu)處方所制貼劑的外觀和黏附力進(jìn)行評價(jià)。

1 材料

1.1 儀器

TB-04D實(shí)驗(yàn)用精密涂布機(jī)、TK-12D透皮擴(kuò)散試驗(yàn)儀（上海鍇凱科技貿(mào)易有限公司）；1200高效液相色譜儀（美國Agilent公司）；RCZ-8藥物溶出度儀（上海黃浦藥檢儀器有限公司）；CZY-2S持黏性測試儀、CZY-G初黏力測試儀（濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司）。

1.2 藥品與試劑

鹽酸苯環(huán)壬酯對照品（中國食品藥品檢定研究院，批號：100716-200501，純度：99.99%）；鹽酸苯環(huán)壬酯原料藥（北京華素制藥股份有限公司，批號：1210251，純度：100.3%）；氮酮（上海阿拉丁試劑有限公司，批號：201406，分析純）；Duro-Tak87-2677型壓敏膠（德國Henkel公司，批號：OH02557521，醫(yī)用級）；ScotchPak1022型防黏層、ScotchPak9733型背襯層（美國Minnesota Mining and Manufacturing公司，批號：Z778651、N075083001）；乙腈、磷酸、三乙胺均為色譜純，甲醇、無水乙醇均為分析純。

1.3 動物

SD大鼠，SPF級，♀♂各半，體質(zhì)量（180±20） g，由湖北省實(shí)驗(yàn)動物研究中心提供，生產(chǎn)許可證號為SCXK（鄂）2015-0018。

2 方法與結(jié)果

2.1 鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的制備

采用有機(jī)溶劑揮散法制備鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑。稱取處方量的鹽酸苯環(huán)壬酯原料藥，置于25 mL燒杯中，加入適量甲醇使藥物完全溶解，再加入處方量的壓敏膠和透皮吸收促進(jìn)劑氮酮，室溫下磁力攪拌1 h，完全混溶，呈均勻透明分散狀態(tài)，靜置10 min脫氣。將上述混合含藥膠液涂布在防黏層上，呈均勻且具有一定厚度（0.4 mm）的壓敏膠層；再于40 ℃烘箱干燥5～10 min揮去有機(jī)溶劑，表面覆蓋背襯層，剪裁成2 cm×2 cm規(guī)格大小，即得鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑。

2.2 體外經(jīng)皮滲透試驗(yàn)

2.2.1 離體皮膚的制備 參考文獻(xiàn)[5]方法，取大鼠處死，剔除腹部被毛，再用脫毛膏除去短毛，用紗布蘸生理鹽水洗凈，剝離腹部皮膚，將取下皮膚的角質(zhì)層朝下平鋪于玻璃板上，剔除皮下脂肪和結(jié)締組織，用生理鹽水擦拭干凈，密封于保鮮膜中，放入-20 ℃冰箱中，備用。試驗(yàn)前，取出大鼠離體皮膚，自然恢復(fù)至室溫，用生理鹽水洗凈，紗布吸干皮膚角質(zhì)層面的水，剪裁成適宜大小，不得有任何破損。

2.2.2 接收液中鹽酸苯環(huán)壬酯含量的測定 （1）色譜條件。采用高效液相色譜法測定鹽酸苯環(huán)壬酯的含量。色譜柱：Diamonsil C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：乙腈-水-磷酸-三乙胺（240 ∶ 400 ∶ 1.1 ∶ 2.2）；流速：1.0 mL/min；檢測波長：220 nm；柱溫：30 ℃；進(jìn)樣量：20 μL。（2）對照品溶液的制備。取鹽酸苯環(huán)壬酯對照品適量，精密稱定，加10%乙醇-生理鹽水（V/V）溶解并定容稀釋制成質(zhì)量濃度為100 μg/mL的對照品溶液。（3）方法學(xué)考察。按相關(guān)方法進(jìn)行操作。該色譜條件下，鹽酸苯環(huán)壬酯的出峰時(shí)間約為8.63 min，理論板數(shù)按鹽酸苯環(huán)壬酯峰計(jì)不低于2 000。以峰面積為縱坐標(biāo)（y）、質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（x）進(jìn)行線性回歸，得回歸方程為y=11.038x-3.041 5（r=0.999 2），線性范圍為0.5～100 μg/mL。精密度試驗(yàn)峰面積的RSD為0.11%（n=5），低、中、高質(zhì)量濃度（50、60、70 μg/mL）質(zhì)控樣品的回收率分別為98.82%、99.27%、99.66%，RSD分別為1.04%、0.73%、0.57%（n=3）。

2.2.3 Franz擴(kuò)散池試驗(yàn) 采用Franz擴(kuò)散池考察鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的經(jīng)皮滲透性。將“2.2.1”項(xiàng)下處理好的大鼠離體皮膚固定于接收池的兩室之間，使皮膚角質(zhì)層朝上。除去鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的防黏層，將其緊貼于皮膚角質(zhì)層上，然后用注射器向各個(gè)接收池中加入10%乙醇-生理鹽水作為接收介質(zhì)，設(shè)定（32±0.5） ℃恒溫水浴，以轉(zhuǎn)速300 r/min磁力攪拌，分別于1、2、4、6、8、10、12、24、36、48 h從接收池中取接收液2 mL，同時(shí)補(bǔ)加等溫等量的接收介質(zhì)。按“2.2.2”項(xiàng)下方法測定不同時(shí)間接收液中鹽酸苯環(huán)壬酯的含量，計(jì)算累積透皮量（Q，μg/cm2），計(jì)算公式[6-7]為Q=（cn×V0+[∑][i=1][n-1]ci×Vi）/S。

其中，V0為接收池的體積（mL），Vi為第i次的取樣體積（mL），cn和ci分別為第n次和第i次取樣接收液中的藥物質(zhì)量濃度（μg/mL），S為有效擴(kuò)散面積（cm2）。以時(shí)間（t）為橫坐標(biāo)（x）、Q為縱坐標(biāo)（y）繪制體外透皮曲線，將曲線進(jìn)行線性回歸，直線部分的斜率即為穩(wěn)態(tài)透皮速率（Jss，μg/h·cm2），直線與x軸的交點(diǎn)為時(shí)滯（tlag，h）。

2.3 單因素試驗(yàn)篩選處方

2.3.1 不同投藥量對貼劑體外透皮的影響 固定處方中氮酮的量為200 mg、壓敏膠的量為2 g、甲醇的量為1.6 g，分別制備投料量為77、200、320、420 mg的鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑。按“2.2.5”項(xiàng)下方法進(jìn)行Franz擴(kuò)散池試驗(yàn)篩選。不同投藥量時(shí)鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的體外透皮曲線見圖1，體外透皮參數(shù)見表1。

由圖1和表1結(jié)果顯示，隨著鹽酸苯環(huán)壬酯投藥量的增加，Q48 h和Jss均增加，這是因?yàn)橘N劑中藥物透過皮膚主要通過濃度依賴的被動擴(kuò)散作用，隨著藥量增加，貼劑中藥物濃度增大，與接收液的濃度差增大，擴(kuò)散作用也就增強(qiáng)。與投藥量200 mg比較，投藥量77 mg時(shí)Q48 h和Jss明顯減?。≒<0.01），投藥量320、420 mg時(shí)Q48 h和Jss明顯增加（P<0.01）；但當(dāng)投藥量超過320 mg時(shí)，Q48 h和Jss的增加趨勢明顯下降，考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值，暫定投藥量為200～320 mg。

2.3.2 氮酮不同用量對貼劑體外透皮的影響 透皮制劑多使用透皮吸收促進(jìn)劑提高藥物的透皮速率，氮酮是一種常用的透皮吸收促進(jìn)劑，能增強(qiáng)多種藥物的經(jīng)皮透過性。有研究佐證，氮酮用量為0.5%～5%時(shí)，才能發(fā)揮最佳滲透促進(jìn)作用[8]。筆者預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，固定處方中投藥量為200 mg、壓敏膠的量為2 g、甲醇的量為1.6 g，當(dāng)加入的氮酮用量大于420 mg時(shí)，貼劑的性狀發(fā)生改變，表面泛油、難以干燥、黏附力下降，因此本研究分別制備了氮酮用量為0（不加氮酮）、77、115、200 mg的鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑，按“2.2.5”項(xiàng)下方法進(jìn)行Franz擴(kuò)散池試驗(yàn)。氮酮不同用量時(shí)鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的體外透皮曲線見圖2，體外透皮參數(shù)見表2。

由圖2和表2結(jié)果顯示，氮酮能增加藥物的體外透皮能力，且隨著氮酮用量的增加，鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的Q48 h和Jss逐漸增加，tlag也增加，加氮酮后與不加氮酮比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。暫定氮酮用量為115～200 mg。

2.3.3 壓敏膠不同用量對貼劑體外透皮的影響 壓敏膠在透皮貼劑中不僅作為藥物載體，還可以調(diào)節(jié)藥物的釋放，對于透皮貼劑的研制中至關(guān)重要。固定處方中投藥量為200 mg、氮酮用量為200 mg、甲醇的量為1.6 g，分別制備壓敏膠用量為1、2、4 g的鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑，按“2.2.5”項(xiàng)下方法進(jìn)行Franz擴(kuò)散池試驗(yàn)。壓敏膠不同用量時(shí)鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的體外透皮曲線見圖3，體外透皮參數(shù)見表3。

由圖3和表3結(jié)果顯示，隨著壓敏膠用量的增加，鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的Q48 h和Jss逐漸降低，4 g用量時(shí)Q48 h和Jss明顯低于1 g用量時(shí)（P<0.01），2、4 g用量時(shí)tlag明顯高于1 g用量時(shí)（P<0.01）?？紤]到壓敏膠的黏附力作用，暫定壓敏膠用量為2 g左右。

2.4 Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法優(yōu)化處方

采用Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法優(yōu)化處方[9-11]。

2.4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn)及前期預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，固定甲醇的量為1.6 g，以Q48 h為指標(biāo)（Y），投藥量（X1）、氮酮用量（X2）、壓敏膠用量（X3）為因素，設(shè)置低、中、高3個(gè)水平（分別編碼-1、0、1）進(jìn)行試驗(yàn)，因素與水平見表4。將表4數(shù)據(jù)輸入Design-Expert 8.0.6軟件，生成17組試驗(yàn)方案。Box-Behnken設(shè)計(jì)與結(jié)果見表5。

2.4.2 方差分析結(jié)果 采用Design-Expert 8.0.6軟件對表5結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表6。

由表6結(jié)果可知，模型的P<0.000 1，說明該模型可用于鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的處方優(yōu)化。X1、X2、X3、X1X3、X22對Y均有顯著影響（P<0.05），其他因素?zé)o顯著影響。其多元二次擬合方程為Y=116.43+29.55X1+13.37X2-5.10X3-1.95X1X2-4.10X1X3-1.41X2X3+0.66X12+3.75X22-0.76X32（R2=0.988 6）。

2.4.3 響應(yīng)面分析 以X1、X2、X3為自變量，Y為因變量，固定一個(gè)自變量，改變另外兩個(gè)自變量，應(yīng)用Design-Expert 8.0.6軟件分析另外兩個(gè)自變量與因變量對應(yīng)的關(guān)系。X1、X2、X3對Y的響應(yīng)面圖見圖4，等高線圖見圖5。

由圖4和圖5可知，隨著投藥量和氮酮用量的增加，Q48 h逐漸上升。隨著壓敏膠用量的增加，Q48 h逐漸下降，但作用不突出。綜合考慮，確定最優(yōu)處方為投藥量263 mg、氮酮165 mg、壓敏膠1.94 g、甲醇1.6 g，每片含鹽酸苯環(huán)壬酯4.28 mg。

2.4.4 驗(yàn)證試驗(yàn) 按最優(yōu)處方制備5批鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑，按“2.2.5”項(xiàng)下方法進(jìn)行Franz擴(kuò)散池試驗(yàn)。結(jié)果顯示，所制貼劑的Q48 h為（119.48±2.95） μg/cm2（n=5），與預(yù)測值（118.90 μg/cm2）的相對誤差為2.48%，所制貼劑的Jss為（4.06±0.17） μg/h·cm2（n=5），tlag為（2.81±0.43） h（n=5）。結(jié)果表明，Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法所建模型的預(yù)測性良好，可較好地應(yīng)用于鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的處方優(yōu)化。鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的體外透皮曲線見圖6。

2.5 鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的質(zhì)量評價(jià)

2.5.1 外觀 所制鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的樣品表面平整光潔，大小均一，切口處光滑。

2.5.2 黏附力測定 貼劑為貼附于皮膚表面的制劑，要求對皮膚有足夠的黏附力。按照2015年版《中國藥典》（四部）通則0952“黏附力測定方法”[12]要求測定所制鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的初黏力和持黏力。初黏力試驗(yàn)：采用滾球斜坡停止法測定，將不同大小的鋼球分別滾過固定在傾斜板上的貼劑黏附面，根據(jù)鋼球的最大球號來評價(jià)貼劑的初黏力。持黏力試驗(yàn)：將貼劑平行黏貼在緊挨著的試驗(yàn)板和加載板的中部，滾筒滾壓，垂直放置，沿貼劑的長度方向懸掛規(guī)定質(zhì)量的砝碼，記錄貼劑脫落的時(shí)間[13]。結(jié)果顯示，3批所制鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的初黏力分別為13、12、14.5號鋼球；持黏力試驗(yàn)中脫落時(shí)間分別為45、41、42 min，表明其黏附力較好。

3 討論

體外透皮性能研究是貼劑質(zhì)量評價(jià)的重要部分，主要是模擬藥物在體內(nèi)的釋放。鹽酸苯環(huán)壬酯的脂溶性強(qiáng)，在水中的溶解度小。為了維持有效的濃度，選擇10%乙醇-生理鹽水作為接收介質(zhì)[14]。此外選擇大鼠皮作為滲透屏障，采用Franz擴(kuò)散池進(jìn)行體外經(jīng)皮滲透試驗(yàn)，比較鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑體外經(jīng)皮滲透能力，作為處方篩選的考察指標(biāo)。

筆者前期選取鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的壓敏膠基質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)Duro-Tak87-4098型和Duro-Tak87-2852型壓敏膠不能與溶劑或藥物混溶，膠液呈渾濁狀態(tài)，無法涂布，其原因可能與壓敏膠組成成分有關(guān)。故選擇Duro- Tak87-2677型壓敏膠作為鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑壓敏膠基質(zhì)。氮酮是一種新型透皮滲透促進(jìn)劑，通過與角質(zhì)層間質(zhì)的脂質(zhì)發(fā)生作用，增強(qiáng)其流動性，減小了藥物的擴(kuò)散阻力。

在鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑的處方篩選試驗(yàn)中，單因素試驗(yàn)考察只能考察一個(gè)因素對試驗(yàn)的影響，確定處方的大致組成。篩選最優(yōu)處方時(shí)需要同時(shí)對多個(gè)因素多個(gè)水平進(jìn)行對比研究，優(yōu)化方法的選取很重要。Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法是一種統(tǒng)計(jì)學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)處方優(yōu)化方法，可以考察各因素的交互作用，避免了正交設(shè)計(jì)精確度不夠的問題[15]。本試驗(yàn)采用Box-Behnken設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法對鹽酸苯環(huán)壬酯透皮貼劑進(jìn)行處方優(yōu)化，得到最優(yōu)處方：投藥量為263 mg，氮酮用量為165 mg，壓敏膠用量為1.94 g，甲醇用量為1.6 g。按最優(yōu)處方制得的貼劑透皮性能良好，外觀和黏附力均符合相關(guān)要求。

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（收稿日期：2017-08-21 修回日期：2017-10-22）

（編輯：鄒麗娟）