木香內酯胃漂浮片的處方優化及體外釋放研究

黃澤鋮，徐純藝，楊苛，喻子薇，胡慧玲，王戰國

木香烴內酯（COS）和去氫木香內酯（DEH） 來源于多種藥用植物，如：木香[1]，川木香[2]等。根據2020年版藥典、《四川省中藥材標準》等記載，木香和川木香具有相似的功效和臨床應用，在例如胃潰瘍、慢性萎縮性胃炎等中醫藥優勢病種的臨床應用中，木香或川木香具有顯著療效[3]，且歷史上川木香也曾是木香的代用品和地方習用品[4]。據報道，COS和DEH具有廣泛的生物效應，例如抗癌[5]，抗炎[6]，抗氧化[7]，抗病原微生物[8]，抗真菌[9]和驅蟲[10]活性等。課題組長期進行木香類藥材的研究，發現木香內酯具有顯著的抗胃潰瘍、抗胃炎的藥理活性，木香內酯抑制幽門螺桿菌的作用也被多文獻證實[11-12]。胃漂浮給藥系統最早于1968年提出，基于該系統的制劑口服后可延長藥物體內滯留時間，增強胃部及十二指腸吸收及局部治療作用，提高生物利用度，降低毒副作用[13]。胃漂浮制劑是可以在胃中具有延長停留時間和持續釋放行為的系統，這可以提高藥物生物利用度和在胃中的局部作用，而胃漂浮片相較于其他胃滯留劑型，沒有胃部受傷和意外副作用的風險，不會干擾正常的胃排空過程[14]。如此將中藥的“溫和有效”和胃漂浮片的“精準緩釋”有機結合，加上木香內酯在治療胃炎、胃潰瘍階段的雙重優勢制備的胃漂浮片，未來有望輔助治療由幽門螺桿菌引起的相關胃部疾病。

1 實驗儀器與材料

高效液相色譜儀（Ultimate 3000，美國賽默飛世爾科技有限公司）；色譜柱（Chromplus C18，5 μm，250×4.6 mm）；萬分之一電子天平（BSA124S，賽多利斯科學儀器有限公司）；片劑四用測定儀（SY-6D，上海黃藥藥檢儀器有限公司）；單沖壓片機（杭州引航減速機有限公司）。

木香烴內酯和去氫木香內酯均購自成都普菲德對照品科技有限公司（純度：HPLC≥98%，批號分別為21060404、20092102）；Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC: K4M、K15M、K100M)來自安徽山河藥用輔料股份有限公司；十八醇、十六醇、硬脂酸、碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸鈣、微晶纖維素、硬脂酸鎂、鹽酸、聚山梨酯80均來自成都科龍化學試劑廠，甲醇為色譜純。

2 實驗方法

2.1 色譜條件

參照2020版《中國藥典》，色譜柱：Chromplus C18色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相：甲醇-水（75∶25）；檢測波長：225 nm；柱溫：30 ℃；流速1.0 mL﹒min-1；進樣量為10 μl。

2.2 對照品溶液制備

精密稱取COS和DEH對照品5 mg，置于25 ml容量瓶中，用甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻，即得濃度分別為0.20 mg﹒ml-1和0.20 mg﹒ml-1的COS和DEH對照品溶液。

2.3 木香內酯胃漂浮片的制備

將各種輔料分別粉碎混合均勻，再將COS和DEH與各種輔料按配研法混合，加入1%硬脂酸鎂混勻，過80目篩，傾入直徑為10 mm中淺凹沖模內，壓片，每片重為0.32 g，含主藥0.05 g。

2.4 浮動滯后時間和總漂浮時間的測定

使用2020年版《中國藥典》中溶出度測定方法Ⅱ法(槳法)裝置，以pH1.2的0.1 mol﹒L-1鹽酸溶液作為釋放介質，溫度為37±0.5 ℃，轉速為100 r﹒min-1，用秒表記時。以胃漂浮片放入溶出杯到片劑漂浮至液面的時間T1(s)，設為浮動滯后時間，T1<10 s，稱為立即起漂；T1>90 s，則不合格；從起漂開始至片劑下沉時的時間設為總漂浮時間T2(h)，T2<12 h，則不合格。每個處方測定6片，取平均值。

2.5 累積釋放度的測定

取木香內酯胃漂浮片，照釋放度測定法（中國藥典2020年版四部0931通則測定法第二法槳法）測定，釋放介質0.1 mol﹒L-1HCl 900 ml（加1%聚山梨酯80），轉速100 r﹒min-1，溫度37±0.5 ℃，分別于2、4、6、8、12 h取樣3 ml，并及時補充相同體積及溫度的溶出介質，樣品經0.22 μm微孔濾膜濾過，取續濾液進行HPLC檢測，計算不同時間點的藥物累積釋放度。

2.6 單因素實驗

2.6.1 高分子骨架材料及比例的篩選

本實驗選用HPMC K4M、HPMC K15M、HPMC K100M作為親水性凝膠骨架材料，用量均為30%，加入10%低密度輔料十六醇、5%起泡劑碳酸氫鈉、1%硬脂酸鎂，微晶纖維素調節片重。采用粉末直接壓片法制備木香內酯胃漂浮片，參照2.3方法和2.4方法，測定胃漂浮片的漂浮性能和藥物累積釋放度。選取骨架材料A的4種不同比例（20%、30%、40%、50%），其他輔料比例不變，微晶纖維素調節片重，采用粉末直接壓片法制備胃漂浮片，參照2.3方法和2.4方法，測定其漂浮性能和藥物累積釋放度。

2.6.2 低密度輔料的種類及比例的篩選 選取硬脂酸、十六醇、十八醇作為低密度輔料，用量均為10%，30%骨架材料HPMC K4M、5%起泡劑碳酸氫鈉、1%硬脂酸鎂，微晶纖維素調節片重。采用粉末直接壓片法制備胃漂浮片，參照2.4方法和2.5方法，測定其漂浮性能和藥物累積釋放度。選取低密度輔料B的3個不同比例（5%、10%、15%），微晶纖維素調節片重，其他輔料比例不變，采用粉末直接壓片法制備漂浮片，參照2.4方法和2.5方法，測定其漂浮性能和藥物累積釋放度。

2.6.3 起泡劑的種類及比例的篩選 選取碳酸氫鈉、碳酸鎂、碳酸鈣作為低密度輔料，用量均為片重的5%，30%骨架材料HPMC K4M、10%低密度輔料十八醇、1%硬脂酸鎂，微晶纖維素調節片重。采用粉末直接壓片法制備胃漂浮片，參照2.4方法和2.5方法，測定其漂浮性能和藥物累積釋放度。選取起泡劑C的3個不同比例（5%、10%、20%），其他輔料比例不變，微晶纖維素調節片重，采用粉末直接壓片法制備漂浮片，參照2.4方法和2.5方法，測定其漂浮性能和藥物累積釋放度。

2.7 Box-Behnken設計-響應面法優化胃漂浮片處方

根據單因素實驗結果，選擇以骨架材料A的比例為a、低密度輔料B的比例b、起泡劑C的比例c為影響因素。以2 h藥物累計釋放度（Q2h）、6 h藥物累計釋放度（Q6h）、12 h藥物累計釋放度（Q12h）為評價指標。綜合評分Y=|Q2h-25%|×100+|Q6h-50%|×100+|Q12h-80%|×100，評分越小，處方越佳。采用Design-Expert8.0.6軟件的Box-Behnken設計的3因素3水平設計方案。

3 實驗結果

3.1 方法學考察

3.1.1 線性范圍考察 以X為峰面積，Y為濃度繪制COS和DEH的回歸方程（COS：Y=0.485 6X-0.3449，R2=0.9995；DEH：Y=0.216X+0.0194，R2=1），線性范圍分別為2.008～100.4 μg﹒ml-1、2.056～102.8 μg﹒ml-1，表明線性關系良好。

3.1.2 精密度考察 選取高、中、低3個濃度（COS：2、20、100 μg﹒ml-1，DEH：2、20、100 μg﹒ml-1）的木香對照品溶液，用0.22 μm微孔濾膜濾過，按照2.1色譜條件分別重復進樣6次，COS和DEH高、中、低濃度的RSD均小于3%，說明該方法精密度良好。

3.1.3 穩定性考察 取對照品溶液，稀釋1倍，用0.22 μm微孔濾膜濾過，按照2.1色譜條件于0、2、4、8、12、16、24 h測定， COS和DEH的RSD均小于1%，說明DEH和COS的甲醇溶液至少在24小時內穩定。

3.1.4 重復性考察 精密量取對照品溶液，稀釋1倍，用0.22 μm微孔濾膜濾過，按照2.1色譜條件重復六次進行測定， COS和DEH的RSD均小于3%，說明該方法重復性良好。

3.1.5 回收率試驗 取對照品溶液，稀釋1倍，置容量瓶中，再分別按質量比1:0.5、1:1、1:1.5添加對照品溶液，混勻，用0.22 μm微孔濾膜濾過，按照2.1色譜條件進行測定，COS和DEH回收率均在90%～110%之間，RSD均小于3%，加樣回收率符合要求。

3.2 單因素實驗

根據片劑體外漂浮性能及累積釋放度綜合考慮，篩選輔料。但由于COS在酸性條件下不穩定，不能準確比較不同處方間藥物釋放的差異，故釋放性能以DEH的累積釋放度來評價。

3.2.1 骨架材料的篩選 HPMC K4M、HPMC K15M、HPMC K100M這3種輔料壓出來的片劑表面較光滑，3種輔料制成的片劑都立刻起漂，且都能漂浮12 h以上。釋放性能：HPMC K4M＞HPMC K15M＞HPMC K100M，結果見圖1-a，因此選擇HPMC K4M作為骨架材料。

3.2.2 骨架材料用量的篩選 20%、30%、40% 比例HPMC K4M的漂浮片立即起漂，50%比例HPMC K4M的漂浮片則在1 min內起漂。30%、40%、50%比例HPMC K4M的漂浮片能持續漂浮12 h以上，而20%比例HPMC K4M的漂浮片則在2 h內全部崩解，不能持續漂浮。觀察釋放性能：30% HPMC K4M＞40% HPMC K4M＞50% HPMC K4M，結果見圖1-b，因此選擇30%作為骨架材料的比例。

3.2.3 低密度輔料的篩選 十六醇、十八醇、硬脂酸這3種輔料制得的漂浮片成型性都良好，考察體外漂浮性能時這3種輔料制成的漂浮片都立刻起漂，且都能漂浮12 h以上。觀察釋放性能：硬脂酸＞十八醇＞十六醇，結果見圖1-c，因此選擇硬脂酸作為低密度輔料。

3.2.4 低密度輔料用量的篩選 3種比例硬脂酸的漂浮片成型性較好，都能立即起漂，且都能持續漂浮12 h以上。觀察釋放性能：5%硬脂酸＞10%硬脂酸＞15%硬脂酸，結果見圖1-d，因此選擇5%作為低密度輔料的比例。

3.2.5 起泡劑的篩選 碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸氫鈉這三種起泡劑制成的漂浮片成型性均良好，都能在1 min內起漂，且都能持續漂浮12 h以上。觀察釋放性能：碳酸鈉＞碳酸氫鈉＞碳酸鈣，結果見圖1-e，因此選擇碳酸鈉作為起泡劑。

3.2.6 起泡劑用量的篩選

3種比例碳酸鈉的漂浮片成型性都良好，都在1 min內全部起漂，但10%碳酸鈉的漂浮片漂浮時間不到2 h便全部崩解，不能持續漂浮。觀察釋放性能：5%碳酸鈉＞10%碳酸鈉＞20%碳酸鈉，結果見圖1-f，因此選擇5%作為起泡劑的比例。

3.3 Box-Behnken設計-響應面法優化處方

通過單因素實驗結果表明，骨架材料的用量、低密度配料的用量、起泡劑的用量，對木香內酯胃漂浮片的釋放性能有較顯著的影響。因此選擇以骨架材料HPMC K4M的用量（30%）、低密度輔料硬脂酸用量（5%）、起泡劑碳酸鈉用量（5%）為影響因素。以2 h藥物累計釋放度（Q2h）、6 h藥物累計釋放度（Q6h）、12 h藥物累計釋放度（Q12h）為評價指標[15-16]，進行3水平3因素的Box-Behnken設計。

3.3.1 實驗結果 在前期實驗的基礎上設置各影響因素的范圍，具體見表1-1。綜合評分值Y=|Q2h-25%|×100+|Q6h-50%|×100+|Q12h-80%|×100，綜合評分最小者為最佳處方。實驗安排和結果見表1-2。

表1 -1 Box-Behnken設計的影響因素和水平

表1 -2 實驗方案和結果

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3.3.2 數據處理與分析 通過Design-Expert8.0.6軟件對實驗數據進行多元回歸擬合分析，得到方程Y=29.72+30.52A+3.99B+7.96C+7.85AB-5.32AC+2.65BC+19.28A2+12.11B2+23.83C2（R2=0.9902，P<0.0001）。從表2可以看出該響應面回歸模型達到極顯著水平（P<0.0001），失擬項不顯著（P=0.058 5>0.05），并且該模型R2=0.9992，R2 adj=0.9776，表明該模型與實驗擬合良好，各自變量與評價指標之間線性關系顯著，可用于該模型的理論推測。由表2、圖2可知，模型中A、B、C、AB、AC、A2、B2、C2項具有顯著性，表明各自變量與因變量之間具有一定交互作用，影響因素的主次順序為A>C>B，即HPMC K4M（%）＞碳酸鈉（%）＞硬脂酸（%）。

表2 各因素方差分析結果

根據Box-Behnken實驗結果，得到三個因素的最優處方比例為HPMC K4M 26.44%、硬脂酸6.29%、碳酸鈉5.22%，評價總分23.54。

4 討論

通過粉末直接壓片，我們成功的制備了木香內酯胃漂浮片。依據單因素實驗和Box-Behnken設計實驗，優化了木香內酯胃漂浮片的處方。實驗中發現木香烴內酯和去氫木香內酯在4 ℃條件下放置一段時間后原料藥易發生吸潮，尤其是木香烴內酯，這對原料藥的儲藏條件是個巨大的挑戰。HPMC K4M作為骨架材料，雖然能快速生成凝膠截留空氣，但其水合速率低，膨脹體積大，導致藥物釋放速度慢。因此考察其他纖維素類及非纖維素類骨架材料是非常必要的，且不同骨架材料的混用可以達到更高的釋放度[17]。