摘要:目的 優(yōu)化甲巰咪唑聚乳酸羥基乙酸共聚物微球的處方工藝。方法 采用O/O型乳化溶劑揮發(fā)法制備微球，通過Draper/lin小中心復(fù)合因子設(shè)計(jì)試驗(yàn)考察藥物和PLGA的重量比、PLGA在內(nèi)相的濃度、司盤-80在外相的濃度3個(gè)影響因子對(duì)微球的包封率、載藥量和粒徑的影響。根據(jù)最佳數(shù)學(xué)模型繪制效應(yīng)面，通過重疊等高線圖確定最優(yōu)處方工藝。結(jié)果 3個(gè)影響因素和3個(gè)考察指標(biāo)之間存在定量關(guān)系，優(yōu)化處方工藝為藥物和PLGA的重量比為0.08∶1，PLGA的濃度為40%，司盤的濃度為5%。優(yōu)化處方各指標(biāo)的預(yù)測(cè)值和目標(biāo)值非常接近。結(jié)論 采用因子設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法完成了甲巰咪唑微球的多目標(biāo)同步優(yōu)化。文章發(fā)表在《醫(yī)藥界》上，是醫(yī)藥論文發(fā)表范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞:甲巰咪唑;微球;O/O型乳化溶劑揮發(fā)法;效應(yīng)面法;重疊等高線圖

　　生物可降解聚合物注射微球順應(yīng)了現(xiàn)代藥劑學(xué)向長效、高效和低毒的發(fā)展方向，近三十年來一直是藥劑學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。聚酯類高分子材料乳酸羥基乙酸共聚物(poly lacticcoglycolic acid,PLGA)在體內(nèi)可最終代謝成水和二氧化碳，由于其良好的生物可降解性和相容性而備受研究者的青睞。關(guān)于PLGA微球制劑的報(bào)道涉及到各種不同藥理活性的化合物如抗癌類藥物、非甾體抗炎藥物、抗早老性癡呆藥物以及多肽類藥物。從藥物的溶解性質(zhì)和分子量來看，制成微球制劑的藥物多是一些水溶性差的小分子藥物和水溶性的多肽類藥物[1-3]，水溶性小分子藥物由于不容易包封和控釋效果不好，相關(guān)的報(bào)道較少。本課題以治療甲亢的水溶性藥物甲巰咪唑?yàn)槟Ｐ退幬铮捎肙/O型乳化溶劑揮發(fā)法制備PLGA微球，通過改進(jìn)的部分因子設(shè)計(jì)和效應(yīng)面法優(yōu)化工藝，以期得到包封率和載藥量較高、粒徑適中的甲巰咪唑微球的制備工藝和處方。

　　1 材料與儀器

　　甲巰咪唑(江蘇金壇市正丹化工廠，050602)，PLGA(LA/GA為75∶25，分子量15 000，山東醫(yī)療器械研究所)，二氯甲烷、液體石蠟、乙睛、正己烷(分析純)，司盤-80(天津市廣成化學(xué)試劑有限公司);數(shù)顯式電動(dòng)攪拌器(上海司樂儀器有限公司);UV―260型紫外分光光度計(jì)(日本島津);光學(xué)顯微鏡(OLYMPUS BX―50)。

　　2 方 法 1 甲巰咪唑微球的制備

　　按照一定比例稱取甲巰咪唑和PLGA適量，溶于1 ml乙腈二氯甲烷(體積比2∶3)的混合溶劑中，滴入10 mL一定濃度的司盤-80溶液中，500 r/min乳化，攪拌4 h后，沉降，用正己烷洗滌微球，真空干燥24 h后，即得。 2 甲巰咪唑微球的載藥量和包封率的測(cè)定

　　精密稱取甲巰咪唑微球15 mg于10 mL離心管中，加入二氯甲烷1 mL，漩渦振蕩2 min至微球完全溶解，加入水溶液5 mL，漩渦振蕩2 min，2 500 r/min離心15 min ，取上清液0.2 mL置于10 mL容量瓶中，用水溶液定容，得到供試溶液A。配制濃度約為1 mg?ml-1甲巰咪唑的二氯甲烷溶液，精密量取1 mL置于10 mL離心管中，同法操作，得到對(duì)照溶液B。252 nm測(cè)定吸收度，通過溶液A和溶液B的吸收度比值，計(jì)算微球的載藥量。包封率為實(shí)際載藥量和理論載藥量的比值。 3 微球粒徑的測(cè)定

　　采用光學(xué)顯微鏡觀察微球的外觀形態(tài)，測(cè)定不少于200個(gè)微球的粒徑，計(jì)算算術(shù)平均粒徑。 4 甲巰咪唑微球制備工藝和處方的優(yōu)化

　　在一系列預(yù)示試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定某些因素的水平如內(nèi)相的溶劑組成、外相和內(nèi)相的體積比、攪拌速度等，采用SAS統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件ADX模塊所提供的Draper/Lin方法設(shè)計(jì)試驗(yàn)，對(duì)藥物和PLGA的重量比即理論載藥量(X1)、PLGA在內(nèi)相的濃度(X2)、司盤-80在外相的濃度(X3)3因子進(jìn)行優(yōu)化?？疾熘笜?biāo)(Y)為微球的包封率(Y1)、載藥量(Y2)和粒徑(Y3)。各因素水平的設(shè)置見表1，試驗(yàn)安排及結(jié)果見表2。表1 因子及水平(略)表2 Draper/Lin設(shè)計(jì)的試驗(yàn)安排及結(jié)果(略)

　　效應(yīng)面法優(yōu)化甲巰咪唑聚乳酸羥基乙酸共聚物微球的處方工藝Draper/Lin設(shè)計(jì)，又稱為小中心復(fù)合設(shè)計(jì)(small center composite design)，有的文獻(xiàn)報(bào)道稱Boxwilson設(shè)計(jì)是一種改進(jìn)的部分因子設(shè)計(jì)[4]。它的設(shè)計(jì)表由兩部分組成，上部分是一個(gè)二水平的部分因子設(shè)計(jì)表;下半部分包括5個(gè)中心對(duì)照點(diǎn)以及一組以因子數(shù)為空間維數(shù)，在坐標(biāo)上關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)(見表2)。表1中-1.414,-1,0,1,1.414分別代表5個(gè)水平，這種方式稱為代碼形式，最后的數(shù)據(jù)處理也可以用這些代碼來進(jìn)行。將優(yōu)化后的結(jié)果代碼換算成實(shí)驗(yàn)數(shù)值就可以得到所需的優(yōu)化后的工藝參數(shù)。

　　采用SAS統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件通過以下模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬合，以模型的R2和F檢驗(yàn)結(jié)果，以及各因素的t檢驗(yàn)結(jié)果作為模型擬合的判定標(biāo)準(zhǔn)。

　　Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b12X1X2+b23X2X3+

　　b13X1X3+b11X22+b22X22+b33X23

　　Y表示考察指標(biāo)，X1～X3代表影響因子，b0代表截距項(xiàng)，b代表各影響因子的系數(shù)。

　　3 結(jié) 果 1 甲巰咪唑微球含量測(cè)定的方法學(xué)考察

　　在ρ=1～6 μg?mL-1范圍內(nèi)甲巰咪唑水溶液在252 nm處A與ρ有良好的線性關(guān)系。甲巰咪唑微球采用二氯甲烷溶解，用水提取后紫外檢測(cè)的方法測(cè)定含量?？瞻孜⑶蛟跍y(cè)定波長無紫外吸收，該測(cè)定方法在低(2 μg?mL-1)、中(4 μg?mL-1)、高(6 μg?mL-1)濃度的平均回收率為(100.56±0.52)%。

　　3.2 Draper/Lin設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果

　　15批微球包封率、載藥量和粒徑的檢測(cè)結(jié)果見表2，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的模型擬合結(jié)果見表3。根據(jù)擬合方程將次要的因素固定在某一水平，繪制影響因素和各考察指標(biāo)響應(yīng)值的三維圖見圖1～3。表3 模型擬合的結(jié)果(略) 2.1 影響包封率的主要因素

　　從表3和圖1可以看出影響包封率的主要因素是PLGA的濃度、藥物和載體的比例(理論載藥量)，其中前者的影響更大，隨著PLGA濃度的增加，微球的包封率最多可增加近40%。 2.2 影響載藥量的主要因素

　　PLGA的濃度和理論載藥量都會(huì)顯著的影響微球的載藥量，其中理論載藥量的影響力更強(qiáng)。但是增加藥物和載體質(zhì)量比在提高微球?qū)嶋H載藥量的同時(shí)，包封率會(huì)有所降低。 2.3 影響微球粒徑的主要因素

　　PLGA的濃度和司盤的濃度都會(huì)影響微球的粒徑，其中司盤的影響更大。從圖3 可以看出隨著兩者與粒徑呈現(xiàn)出明顯的非線性的相關(guān)性。當(dāng)X3≈0.5,X2≈-0.5，微球的粒徑最小。當(dāng)司盤的濃度處在較低的水平時(shí)(如X30.5)，隨著司盤濃度的增加，由于乳化能力增加，微球的粒徑降低。當(dāng)司盤的濃度處在較高的水平(如X30.5)，隨著司盤濃度的增加，微球的粒徑有增加的趨勢(shì)，這是因?yàn)樵黾铀颈P的濃度會(huì)在一定程度上增加體系的黏度，乳化所需要的剪切力增大。PLGA濃度對(duì)粒徑的影響也與PLGA所處的水平有關(guān)。當(dāng)PLGA濃度較低時(shí)，濃度對(duì)粒徑的影響較小;當(dāng)PLGA的濃度較高時(shí)，隨著PLGA濃度的增加，微球的粒徑增加。這主要有兩方面原因首先是隨著PLGA濃度的增加溶液的黏度增加，乳化所需的剪切力增加，其次是隨著PLGA濃度的增加，微球的固化時(shí)間加快，乳滴來不及分散成更小的微粒。 3 處方優(yōu)化

　　理想的甲巰咪唑微球在具有較高包封率的同時(shí)，也應(yīng)具有較高的載藥量，此外為了保證微球具有良好的通針性粒徑也不應(yīng)太大。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果確定了優(yōu)化指標(biāo)的目標(biāo)值為：包封率不低于80%，載藥量為5%～10%，平均粒徑在45～55 μm范圍內(nèi)。將X3的水平固定在0，即司盤在外相的濃度為5%，繪制因素X1和X2對(duì)指標(biāo)Y1~Y3的重疊等高線圖，得到了能同時(shí)滿足上述條件的優(yōu)化區(qū)域(見圖4)。從優(yōu)化區(qū)域中選定X1和X2的水平分別為-0.57和0.47，即優(yōu)化處方工藝為藥物和PLGA的重量比為0.08∶1，PLGA的濃度為40%，司盤的濃度為5%。表4 優(yōu)化處方的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值(略)

　　根據(jù)優(yōu)化的處方工藝制備甲巰咪唑微球，并測(cè)定包封率、載藥量和粒徑，結(jié)果顯示實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值非常接近，采用效應(yīng)面法多目標(biāo)同步優(yōu)化甲巰咪唑微球的處方工藝達(dá)到了預(yù)期的效果。

　　4 討 論

　　4.1 乳化溶劑揮發(fā)法包括兩個(gè)最基本的過程即乳化和溶劑揮發(fā)過程，影響溶劑揮發(fā)速度和程度的因素如乳化劑的用量、載體的濃度、內(nèi)外相的體積等都會(huì)影響到微球的性質(zhì)(形態(tài)、粒徑、載藥量、包封率和釋藥曲線)。而這些因素的影響作用是復(fù)雜的，不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，各因素所處的水平直接關(guān)系到其對(duì)考察指標(biāo)影響的方式和大小，因此在處方工藝優(yōu)化時(shí)我們需要選擇一種多水平的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Draper/Lin設(shè)計(jì)。這種改進(jìn)的部分因子設(shè)計(jì)法考察的水平數(shù)多，試驗(yàn)次數(shù)少，比正交設(shè)計(jì)和均勻設(shè)計(jì)更科學(xué)和可靠。

　　4.2 微球的處方工藝常涉及到多指標(biāo)同步優(yōu)化的問題，過去多采用綜合評(píng)分法處理，這種方法比較粗糙而且主觀性較強(qiáng)，目前比較科學(xué)和先進(jìn)的優(yōu)化方法是根據(jù)效應(yīng)曲線的圖像進(jìn)行判別[5，6]。本文通過中心復(fù)合設(shè)計(jì)效應(yīng)面法建立了三個(gè)影響因素(藥物和PLGA的重量比、PLGA在內(nèi)相的濃度、司盤在外相的濃度)與三個(gè)考察指標(biāo)響應(yīng)值(包封率、載藥量和粒徑)的數(shù)學(xué)模型，采用重疊等高線法實(shí)現(xiàn)了微球的多指標(biāo)優(yōu)化，這種優(yōu)化的方法值得在新型給藥系統(tǒng)的工藝篩選研究中進(jìn)一步推廣。

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