應用Box-Behnken設計優選虎耳草軟膏劑成型工藝

楊　俊，徐應淑，徐小婷

(遵義醫學院藥學院 藥劑學教研室，貴州 遵義　563099)

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技術與方法

應用Box-Behnken設計優選虎耳草軟膏劑成型工藝

楊俊，徐應淑，徐小婷

(遵義醫學院藥學院 藥劑學教研室，貴州 遵義563099)

[摘要]目的 優選虎耳草軟膏劑基質最佳配方及工藝。方法 以軟膏基質外觀均勻度、穩定性、延展性、pH及有無酸敗變色等多個指標為響應值，選用單因素試驗結合Box-Behnken設計進行配方優選研究，對油相用量、載藥量，以及乳化劑用量進行優化，確定基質成分的最佳配比。結果 軟膏基質的最佳配比為：單硬脂酸甘油酯4.0%，液狀石蠟6.0%，硬脂酸12.0%，白凡士林1.0%，羊毛脂5.0%，三乙醇胺0.4%，甘油7.5%，羥苯乙酯0.1%，蒸餾水59.0%；對最佳工藝進行驗證，結果實測平均值與模型預測值接近，說明該模型可靠。結論 運用Box-Behnken設計-效應面法優選的虎耳草軟膏劑成型工藝穩定可行。

[關鍵詞]虎耳草軟膏劑；油相；載藥量；乳化劑；Box-Behnken設計

濕疹(Eczema)是最常見的非傳染性皮膚疾病[1]，我國濕疹發病率很高，占皮膚科門診病人的20%~30%[2]。目前對于濕疹多采用對癥治療，以內服抗組胺藥物治療為多。外用藥劑型依據臨床皮損表現而定，多為激素類軟膏，雖然其止癢抗炎等效果顯著，但長期使用會導致藥效減弱，局部抵抗力降低，令病情加重，甚至導致藥物依賴性皮炎。實踐證明，中醫藥在治療濕疹上有一定優勢，采用傳統中醫治療濕疹療效確切，且治愈后不易復發，一直以來備受關注?；⒍輀3]作為貴州省道地藥材，資源豐富，民間常用于治療風疹、濕疹、中耳炎等疾病[4]。研究證明虎耳草乙醇提取物具有抗炎抑菌[5]、清熱解毒、抗氧化及抗腫瘤[6-8]等功效。目前對虎耳草相關制劑的研究國內陸續見有報道，但未見單用虎耳草外用制劑的研究。軟膏劑作為一種經典外用制劑，具有吸收快、使用方便、生物利用度高等特點，因此本實驗嘗試將虎耳草制成軟膏劑，并運用Box-Behnken設計法對虎耳草軟膏劑基質配方進行優化研究。

1材料與方法

1.1儀器與試劑ME204E電子天平(上海梅特勒-托利多儀器有限公司)，S21-3恒溫磁力攪拌器(上海司樂儀器有限公司)，WK-500A小型高速粉碎機(青州市富爾康制藥機械有限公司)，D2F-250真空干燥箱、HH-S6水浴鍋和HWCL-3磁力攪拌反應浴均購自鄭州長城科工貿有限公司，BCD-579WE冰箱(青島海爾股份有限公司)。

虎耳草乙醇提取物，自制，批號20151022；對羥基苯甲酸乙酯、硬脂酸、三乙醇胺(99%)、丙三醇、司班-80和乳化劑OP-10均為分析純，購自成都市科龍化工試劑廠；羊毛脂(上海凌峰化學試劑有限公司)，液體石蠟為分析純(重慶江川化工有限公司)，白凡士林(南昌華鑫醫藥化工有限公司)，氮酮為化學純(國藥集團化學試劑有限公司)，單硬脂酸甘油酯(購自阿拉丁試劑公司)，水為蒸餾水。

1.2試驗方法

1.2.1基質制備通過預試驗，確定軟膏劑制備工藝：虎耳草浸膏粉末(過100目篩)用水溶解備用；將白凡士林、硬脂酸、液體石蠟、羊毛脂、單硬脂酸甘油酯混合后加熱至75 ℃(油相)；甘油、三乙醇胺、羥苯乙酯、提取物溶液、水混合后再加熱至相同溫度(水相)；在不斷攪拌下將油相緩慢加入水相中，待反應完全，移去水浴，繼續攪拌至冷凝，加水至10.0 g，調勻即可。

1.2.2考察指標與評分標準按2015版《中國藥典》第4部規定，以軟膏基質外觀均勻度、穩定性、延展性、pH及有無酸敗變色等為考察指標，各指標評分之和為綜合評分，總分為10分。

涂抹分散性膚感試驗：從軟膏色澤均勻性、細膩程度和涂布性方面進行考察，每項各占1分，滿分為3分；離心試驗：將一定量的軟膏放入離心管中，離心30 min(3 000 r/min)，觀察有無分層硬化現象，滿分2分；耐熱試驗：將一定量的軟膏置于55 ℃恒溫箱中放置6 h后，觀察軟膏的稠度、色澤均勻性變化、以及有無霉變及油水分離的現象，滿分2分；耐寒試驗：將一定量的軟膏置于-15 ℃冰箱中24 h，觀察軟膏的稠度、色澤均勻性變化以及油水分離的現象，滿分2分；pH：分別取各組軟膏1.0 g，加純水10 mL，攪拌均勻，過濾，用pH計測定各組pH，pH 6～8為滿分1分，其余為0分[9]。

1.2.3單因素試驗考察基質組成及比例油相用量的篩選：本實驗選取白凡士林用量為1.0%、3.0%、5.0%、7.0%和10.0%不同比例進行篩選，其他條件固定，結果表明白凡士林用量增大，膏體延展性變差、稠度過大。因此選定1.0%~5.0%進一步篩選。

載藥量的篩選：本實驗考察了2.0%、5.0%、8.0%、10.0%和15.0%不同比例的載藥量，固定其他條件，載藥量增大、膏體變硬、難以涂布。選定載藥量2.0%~8.0%作為進一步條件篩選。

乳化劑用量的篩選：本實驗選取單硬脂酸甘油酯用量為4.0%、7.0%、10.0%、13.0%和16.0%不同比例進行篩選，其他條件固定，結果表明其用量越大，膏體越油膩。因此選定4.0%~10.0%進行下一步篩選。

1.2.4Box-behnken設計篩選最優條件在單因素基礎上，選擇對軟膏劑成型工藝影響顯著的3個因素，即油相用量、載藥量和乳化劑用量為自變量，以綜合評分(R)為因變量(響應值)，進行Box-behnken設計，建立數學模型優化成型工藝，自變量的低、中、高水平分別以-1、0、1進行編碼(見表1)。根據Box-Behnken設計因素水平表安排，以隨機次序進行試驗(見表2)。

表1Box-behnken設計因素水平及編碼

編碼水平A油相用量(%)B載藥量(%)C乳化劑用量(%)-11.02.04.003.05.07.015.08.010.0

表2Box-behnken試驗設計及響應值

試驗編號ABCR101-16.021106.43-1017.040007.95-1107.560008.370115.280008.29-1-107.5100008.5110-1-18.5120007.013-10-19.2141-106.51510-17.0161015.0170-116.0

2結果

2.1Box-behnken設計結果分析通過回歸方差分析表可知，各因素對軟膏劑成型的影響順序為：C>A>B，即乳化劑用量對成型影響較大，且A、C兩因素具有顯著性差異。采用Design-expert 8.0軟件進行數據分析，得多元二次回歸方程為：Y=7.98-0.79A-0.42B-0.94C-0.025AB+0.05AC+0.42BC-0.19A2-0.82B2-0.74C2。該模型P(0.027 4)<0.05說明所選擇的二次多項模型具有顯著性；失擬性檢驗P=0.277 6>0.05不顯著，表明該回歸模型的擬合情況良好，回歸方程的代表性較好，能準確預測實際情況(見表3)。根據模型方程繪制響應面圖(見圖1)，響應面圖形是響應值Y對應的因素(A、B、C)構成的三維空間在二維平面上的等高圖，可以直觀反映各因素的交互作用以及對響應值的影響[10]，隨著響應值的增加，形成一個頂點或小山的形狀，A、B、C為明顯的交互影響。通過對擬合方程求偏導，篩選出最佳成型工藝條件為：油相用量1.0%，載藥量3.6%，乳化劑用量4.6%，考慮到實際情況，將油相用量調整為1.0%，載藥量為4.0%，乳化劑用量為5.0%。

表3回歸模型方差分析

項目SSfMSFP模型19.8892.214.660.0274A-油相用量4.9614.9610.460.0144B-載藥量1.4411.443.050.1244C-乳化劑用量7.0317.0314.820.0063AB2.5E-00312.5E-0035.3E-0030.9442AC0.0110.010.020.8887BC0.7210.721.520.2570A20.1510.150.320.5890B22.8012.805.900.0455C22.3112.314.860.0633殘差3.3210.47失擬項1.9330.641.860.2776凈誤差1.3940.35總離差23.2016

圖1　油相用量、載藥量、乳化劑用量對虎耳草軟膏劑成型工藝的等高線和響應面

2.2驗證性試驗按單因素及Box-behnken設計優選出的最佳成型工藝條件，制備3批樣品，綜合評分平均值為9.1，與理論預測值相近，所得軟膏劑成型性好，pH約為6.8，HLB值為12，膏體均勻細膩、具有良好的延展性、易涂布、色澤均勻，證明優選的最佳成型工藝條件穩定可行。

3討論

軟膏劑具有潤滑皮膚、保護創面和局部治療作用，廣泛應用于皮膚科和外科疾病的治療。常用的軟膏劑基質可分4類：油脂性基質、水溶性基質、O/W型和 W/O型乳膏基質。前期對4種不同類型基質軟膏進行比較，發現O/W型基質軟膏外觀良好、均勻細膩、涂布性及潤濕性良好，因此選用O/W型基質制備虎耳草軟膏。

虎耳草軟膏基質中白凡士林作為油相，能使基質稠度增加、膏體細膩，克服了O/W型乳膏類基質使用干燥的缺點；乳化劑是軟膏基質的關鍵組分，常用的乳化劑有聚山梨酯-80、乳化劑OP-10、單硬脂酸甘油酯等，因其種類繁多，選擇不當將會影響基質的穩定性。前期通過篩選可知，當選取聚山梨酯-80、乳化劑OP-10時，油水兩相分層、膏體不均勻且不易吸收，而選取單硬脂酸甘油酯時，膏體細膩、黏性適宜，且增加了油相吸水能力和軟膏的穩定性，因此選定單硬脂酸甘油酯作為本處方的乳化劑；實驗過程中發現，虎耳草提取物的粒徑也會對軟膏造成很大的影響，將粉碎的虎耳草提取物過80、100目篩進行比較，結果表明粒徑越小制得的膏體越細膩；軟膏基質的制備工藝好壞除與各基質用量有關外，與乳化時攪拌溫度、時間均有關系。根據相關文獻[11]，本實驗前期以外觀、離心實驗為指標考察乳化溫度(75 、85、95℃)和乳化時間(5、10、20 min)對基質的影響，其結果表明乳化溫度為75 ℃，時間為10 min制備的軟膏外觀性狀良好。

響應面設計常用于分析在非線性影響條件下因素與指標間的關系[12]，與基于線性模型設計的正交試驗及均勻設計相比，此方法所得結果更為直觀且便于分析，同時也提高了試驗結果的精確度[13-15]。本實驗采用 Box-Behnken 設計，并建立了虎耳草軟膏劑基質綜合評價指標與基質成分用量的回歸方程，綜合考慮基質外觀均勻度、油水分離情況、性質穩定性等多種因素，確定了基質最佳處方組成，克服了單一指標評價的不足，故Box-Behnken設計可用于優化虎耳草軟膏劑處方工藝。

[參考文獻]

[1] Hossain M A, Nai Q, Zhang P, et al. Multiple myeloma and atopic eczema in an adult[J]. Case Reports in Oncology, 2015,8(1): 58-63.

[2] 趙廣瓊, 陽小敏, 傅旭, 等. IL-17在急慢性濕疹皮損中的表達及意義[J]. 遵義醫學院學報, 2013, 36(2): 128-130.

[3] 蒲祥, 宋良科. 虎耳草的研究進展[J]. 安徽農業科學, 2009, 37(31): 15224-15226.

[4] 張麗艷,李燕,楊玉琴,等.貴州虎耳草的質量對比研究[J].中國實驗方劑學雜志,2010,16(18):57-59.

[5] 崔瑋, 李玉蘭, 楊愛梅. 超聲輔助提取甘青虎耳草總黃酮工藝及其抑菌作用[J]. 食品科學, 2012,33(12): 108-113.

[6] 柳麗, 何艷, 吳立榮. 銀杏黃酮苷元對氧化低密度脂蛋白所致內皮細胞炎癥損傷的影響[J]. 中國臨床藥理學雜志, 2014,30(11): 1026-1029.

[7] 崔瑋, 楊愛梅, 李玉蘭. 藏藥甘青虎耳草總黃酮的抗衰老作用[J]. 中國老年學雜志, 2013，33(4): 877-879.

[8] 龔龍偉, 周家華, 許茜. 黃酮類化合物抗胰腺癌作用研究進展[J]. 東南大學學報：醫學版, 2013, 32(4): 515 -518.

[9] 于鑫, 李西林, 柳國斌, 等. 正交試驗法優選水溶性紫朱軟膏基質[J]. 中國實驗方劑學雜志, 2012, 18(15): 42-44.

[10]鄭杰, 顏秋萍, 譚偉, 等. 響應面法優選活血風濕巴布劑基質配方[J]. 中國實驗方劑學雜志, 2011, 17(23): 20-24.

[11]斯俊英, 鄭飛躍. 維生素E鈷胺素乳膏的制備及其質量影響因素[J]. 中醫藥導報, 2006,12(10): 69,88.

[12]曾銳, 任桂友, 王爽, 等. Box-Behnken設計及正交設計優選復方龍砂顆粒提取工藝[J]. 中成藥, 2014, 36(5): 1081-1084.

[13]蘇柘僮, 劉英, 徐佳麗, 等. 應用Box-Behnken設計優化地榆皂苷的閃式提取工藝研究[J]. 中草藥, 2012, 43(3): 501-504.

[14]劉澤玉, 蘇柘僮, 楊明, 等. 聯用Plackett-Burman與Box-Behnken設計控制青黛制備過程中靛玉紅的生成[J]. 中國中藥雜志, 2010, 35(19): 2551-2555.

[15]鄒俊波. 養血逐瘀膠囊的藥學研究[D]. 成都：成都中醫藥大學,2012.

[收稿2015-11-30;修回2015-12-12]

(編輯：王福軍)

Optimization of preparation process of Saxifraga ointment by using the Box-Behnken design-response surface method

YangJun，XuYingshu，XuXiaoting

(Department of Pharmacy, School of Pharmacy, Zunyi Medical University, Zunyi Guizhou 563099, China)

[Abstract]Objective To optimize matrix components and technology of Saxifraga ointment by response surface method. Methods The amount of three matrix agents (oil phase, dosage, emulsifier dosage) were optimized based on several appraisal indexes including the appearance of uniformity, stability, ductility, discoloration rancidity and so on. The optimize ratio by the Box -Behnken design-response surface method was determined. Results The optimum proportion of ointment: 4.0% glycerol monostearate, liquid paraffin 6.0%, 12.0% of stearic acid, 1.0% white vaseline, lanolin 5.0%, triethanolamine 0.4%, 7.5% of glycerol, ethylparaben 0.1%, distilled water 59.0% and the optimal process was verified. The results show that the experimental values are very close to the model predicted values, and the model is reliable. Conclusion It is feasible to optimize the preparation process of Saxifraga ointment by using the Box-Behnken design response surface method.

[Key words]Saxifrage ointment; oil phase; dosage; emulsifier; Box-Behnken design

[中圖法分類號]R283.6

[文獻標志碼]A

[文章編號]1000-2715(2016)01-0081-04

[通信作者]徐應淑，女，教授，碩士生導師，研究方向：新藥研究與開發，E-mail:Xuyingshu1976@126.com。

[基金項目]貴州省衛生計生委科學技術基金項目(NO：gzwjkj2014-1-068)。