星点设计效应面法优化盐酸氨基葡萄糖凝胶剂处方及透皮吸.doc

星点设计-效应面法优化盐酸氨基葡萄糖凝胶剂处方及透皮吸收研究本文档由【中文word文档库】提供，转载分发敬请保留本信息；中文word文档库免费提供海量范文、教育、学习、政策、报告和经济类word文档。朱丽, 顾易凡, 范文源*(江苏省苏州豫源生物医药有限公司，215104)Optimization of the Formulation Glucosamine Hydrochloride Gel by Central Composite Design-Response Surface Methodology and Research on Transdermal AbsorptionZhu Li, Gu Yi-fan, FanWen-yuan *(Freemen pharmaceuticals Co. Ltd, Suzhou, Jiangsu , 215104)摘要：目的 制备盐酸氨基葡萄糖凝胶剂，并对处方进行优化。方法 以卡波姆980NF（X1，g）、氮酮（X2，g）及丙二醇（X3，mL）的加入量为考察因素，盐酸氨基葡萄糖体外透皮累积释放为优化指标指标，应用星点设计-效应面法筛选最佳处方，并对优化处方进行验证。结果 最优处方组成：卡波姆980NF1.72g，氮酮3.67 g，丙二醇16.89mL。其8h累积透药百分比达80.1%左右实测值与预测值无明显差异。结论 采用星点设计-效应面法得到了盐酸氨基葡萄糖凝胶剂的处方优化模型，实现了处方优化。关键词：盐酸氨基葡萄糖；凝胶；星点设计-效应面法Abstract: Objective To prepare and optimize the formulation of Glucosamine Hydrochloride Gel. Method Central composite design-response surface method was used to optimize the formulation. Amounts of Carbo 980 NF (X1, g), Azone (X2, g), and 1, 2- propanediol (X3, mL) were evaluated as the dependant variables. Validation of the optimized formulation was also conducted. Result The optimized formulation consisted of 1.72g Carbo 980 NF, 3.67g Azone and 16.89mL 1, 2- propanediol. The accumulative percentage was up to 80.1%. And it was no significant difference between the measured and the predicted. Conclusion A credible model was established using response surface method and formulation of glucosamine hydrochloride gel could be optimized.Key words: Glucosamine Hydrochloride; Gel; Central composite design-response method盐酸氨基葡萄糖是水溶性药物，用于修复和维护关节软骨，缓解关节疼痛1。目前市售的剂型如普通片剂，胶囊等剂型，都存在疗效低、周期长、病人顺应性差等问题，将其制备成凝胶剂则可避免肝脏首过效应，同时具有有点给药、局部渗透、透皮吸收、迅速起效的作用，且使用方便、无毒无刺激。星点设计（central composite design，CCD)是近年来国内外学者常用的一种实验优化方法，与正交设计和均匀设计相比，星点设计可用于非线性拟合，具有精度高、预测性好、简单等优点，其结果可用集数学和统计学方法于一体的效应面法(response surface methodology，RSM）进行优化2。1 试剂与仪器1.1 试剂盐酸氨基葡萄糖(上海祥源生物科技有限公司；批号：00311)；卡波姆980NF（美国Lubrizol公司；批号：0100918523）；氮酮（国药集团化学试剂有限公司；批号：F20110421）；1,2-丙二醇（无锡市亚盛化工有限公司；批号：20110317）；尼泊金乙酯（国药集团化学试剂有限公司；批号：T20110704)；三乙醇胺（上海凌峰化学试剂有限公司；批号：20101020）；甲醇（SPECTRUM，批号；3AG0016）；乙腈（SPECTRUM；批号：3AL0019）硫化钠（无锡市亚盛化工有限公司；批号：20110828）；1.2仪器TT-8透皮吸收试验仪（天津市正通科技有限公司）；e2689高效液相（Waters 公司）；Seven Multi pH计（METTLER TOLEDO公司，S40）；XS105分析天平（METTLER公司，） 1.3实验动物昆明种小鼠，雄性，体重（255）g，上海斯莱克实验动物有限公司，动物合格证号：SCXK（沪）2007-0005。2 实验方法与结果2.1盐酸氨基葡萄糖凝胶剂的制备称取处方量盐酸氨基葡萄糖，加入75mL纯化水溶解完全后，分次撒入处方量卡波姆980NF，边加入边搅拌至分散均匀；后在不断搅拌同时缓缓加入氮酮、1,2-丙二醇和尼泊金乙酯，搅拌至分散均匀；用三乙醇胺调节pH至6.0 -7.0，加纯化水至全量 100g，搅匀，即得。2.2盐酸氨基葡萄糖的含量测定2.2.1色谱条件3色谱柱：Waters SunFireTM C18色谱柱(200 mm4.6 mm, 5m，)；流动相： 0.035%磷酸溶液(pH=3.2)-甲醇( 65：35)；流速：0.6mLmin-1；检测波长：195nm；柱温：30； 进样量：10L。在此条件下，盐酸氨基葡萄糖保留时间为6.2 min，峰型较好，如图1所示。1. 盐酸氨基葡萄糖图 1 盐酸氨基葡萄糖凝胶剂 HPLC色谱图1. Glucosamine HydrochlorideFig.1 HPLC chromatograms of Glucosamine Hydrochloride Gel2.2.2供试品溶液制备精密称取200mg盐酸氨基葡萄糖凝胶置于25mL量瓶中，加纯化水超声分散，定容至刻度线，摇匀，所得溶液经0.45m的微孔滤膜过滤，待用。2.3处方优化设计实验盐酸氨基葡萄糖凝胶剂的体外透皮吸收行为受诸多因素的影响。在单因素实验的基础上，根据星点设计-效应面原理4，采用Design-Expert实验设计软件（试用版，Stat-Ease Inc）辅助设计，将影响较为显著的3个因素作为考察对象，5个水平代码分别为0，1，= (F)，F=2k (k为因素数）为析因设计部分实验次数。因素及水平见表1。表 1 星点设计的因素水平表Table 1 Variables in the central composite designFactorLevel-101X1 Cabor 980 NF / mg1.451.601.802.002.15X2 Azone / mg1.272.003.004.004.73X3 1,2-propanediol / mL6.3410.0015.0020.0023.662.4体外透皮扩散实验取(255)g雄性小鼠，用6%的Na2S溶液脱去腹部毛，断颈处死后立即剪下腹部皮肤，剔除皮下组织和脂肪，用纯化水反复冲洗。将皮肤固定在扩散池上，角质层朝上，用纯化水作为接受液，转速为100rpmmin-1，扩散面积为1.76cm2，接受池总体积为12mL，37水浴循环。取盐酸氨基葡萄糖凝胶剂0.5g紧密贴敷在鼠皮上。于1、2、3、4、6、8h分别从接受池内取样1mL，同时补充等量同温接受液5。样品经0.45m微孔滤膜过滤后，经HPLC测定盐酸氨基葡萄糖的浓度。3结果与讨论3.1星点实验结果本实验是在二水平析因设计的基础上加上极值点和中心点构成的。3个因素分别为凝胶基质卡波姆980 NF（Cabor 980 NF），吸收促进剂氮酮（Azone）和润湿剂丙二醇（1,2-propanediol）的量，其它组成和制备方法不变。具体实验设计及结果见表2。表2 星点设计实验表及结果Table 2 Observe responses for the central composite designNo.X1X2X3Y11.602.0010.0054.0622.002.0010.0032.6031.604.0010.0062.7542.004.0010.0039.3451.602.0020.0035.4962.002.0020.0058.1871.604.0020.0073.3982.004.0020.0073.4091.453.0015.0073.79102.153.0015.0043.96111.801.2715.0036.99121.804.7315.0073.00131.803.006.3454.65141.803.0023.6660.5615-201.803.0015.0078.963.2二次回归模型的建立利用Design Export实验软件对实验数据进行回归分析，并以置信度（P)作为模型判定的标准，建立数学模型，并进行显著性检验（见图2），去掉对指标无显著性影响（P0.05）的项，得二次多元回归模型：Y = 78.96 - 5.27*A+9.35*B+4.42*C+8.45*A*C+4.71*B*C-7.36*A2-8.66*B2-7.79*C2图2 回归模型方差分析Fig. 2 Analysis of variance for responses Y由回归方程的置信度（P 0.05)和复相关系数（R2=0.93)可知，设计模型拟合程度良好，可以用此模型对盐酸氨基葡萄糖凝胶剂的处方进行分析和预测。卡波姆（X1)的用量在氮酮（X2)的用量有极显著的影响，在一定范围内随着其用量的增加对药物的累积释放量有正相关的作用，3.3效应面分析Design-Export 软件依据回归方程来绘制响应立体分析图及等高线6，考察所拟合的响应面曲线的形状，响应面及等高线如图3和图4所示。利用该图可以确定X1、X2、X3的大致范围是：X1：1.64-1.96；X2：3.00-3.91；X3：13.47-19.76。图3 卡波姆和丙二醇加入量对累积渗透率的效应面曲线和等高线Fig. 3 Response surface plot and contour plot showing effect of X1 and X3 on response Y图4 氮酮和丙二醇加入量对累积渗透率的效应面曲线和等高线Fig. 4 Response surface plot and contour plot showing effect of X2 and X3 on response Y3.4 处方优化及验证根据软件综合评价后从三个指标范围中选取一组作为优化处方：X1=1.72g，X2=3.67g，X3=16.89mL。按照此处方制备三批盐酸氨基葡萄糖凝胶，以实验测得数据对预测值进行相关性分析。将因素X1，X2，X3带入方程得到理论预测值，将实测值（V实测）与预测值（V预测）比较，根据公式：偏差=（V实测-V预测/V预测100%计算得到偏差，偏差越小说明所建立的模型预测性越好，如表3所示。表3 理论值与实测值的偏差Table 3 Observe responses for the central composite designParameterY(累积释放量%)Predicted82.66Observed80.14Predicted error/%3.623.5体外透皮扩散实验按文献方法5计算单位面积累积透过量Q。Q = CnV（其中Cn代表第n次取样的样品浓度，V代表接受池的液体的体积），以Q对时间t作图，结果见如图5 所示。由图5可知盐酸氨基葡萄糖凝胶8h累积透药约80%，累积渗透量为359.64gcm-2 。图 5 盐酸氨基葡萄糖凝胶经皮累积透药曲线Fig. 5 Permeation profiles of glucosamine across skin from the gel 4 结论本文采用星点设计-效应面优化了盐酸氨氨基葡萄糖凝胶剂的处方。按照优化处方进行工艺重现，比较实测值与预测值之间的差异，3批制备样品的体外透皮累积吸收结果表明，实测值与预测值趋势基本一致，所建立的模型有良好的预测性。所选优化处方8h累积透药约80%，累积渗透量为359.64gcm-2 ，且外观均匀，透明，有望开发成为盐酸氨基葡萄糖的新型局部外用制剂。参考文献1 Patent US. Osteoporsis inhi