星點設計-效應面法優(yōu)化藤黃酸納米混懸劑處方

張文君，吳 凡，王 鑫，譚亞楠，李 藝，陳立江

（遼寧大學 藥學院，遼寧 沈陽 110036）

星點設計-效應面法優(yōu)化藤黃酸納米混懸劑處方

張文君，吳 凡，王 鑫，譚亞楠，李 藝，陳立江*

（遼寧大學 藥學院，遼寧 沈陽 110036）

目的制備藤黃酸納米混懸劑，并對處方及制備工藝進行優(yōu)化。方法 采用高壓均質(zhì)法制備藤黃酸納米混懸劑，以粒徑、多分散系數(shù)、zeta電位為評價指標，采用星點設計-效應面法優(yōu)化藤黃酸納米混懸劑的處方，并對處方進行驗證。同時對制得的藤黃酸納米混懸劑進行表征。結(jié)果 對實驗結(jié)果進行模型擬合，用效應面法預測最佳處方。最優(yōu)處方下制備得到的藤黃酸納米混懸液粒徑為258.7 nm，多分散系數(shù)為0.186，平均zeta電位為-28.9 mV。結(jié)論 星點設計-效應面法適用于藤黃酸納米混懸劑的處方優(yōu)化，且優(yōu)化所得處方具有良好的預測性。

藥劑學；星點設計；藤黃酸；納米混懸劑；高壓均質(zhì)

藤黃是藤黃科植物藤黃( Garcinia hanburyi Hook．f．) 樹干經(jīng)切傷后所分泌的干燥樹脂。而藤黃酸（gambogic acid, GA）為藤黃的主要有效成分，具有顯著的抗腫瘤活性[1-4]，但水溶性差限制了其應用。納米混懸劑(nanosuspensions, NS)是純藥物納米顆粒的亞微細粒膠態(tài)分散體，以微量的表面活性劑為助懸劑，通過勻化、濕磨等方法制備[5-6]，主要應用于溶解度差的藥物[7-8]。本研究作者采用高壓均質(zhì)法將藤黃酸制成納米混懸劑，并采用星點設計-效應面法對處方進行優(yōu)化，以期得到處方簡單、工藝穩(wěn)定、重現(xiàn)性及預測性良好的藤黃酸納米混懸劑。

1 儀器與材料

DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鞏義英峪予華儀器廠），KQ5200DB數(shù)控超聲波清洗器、Nano-ZS納米粒度及zeta電位分析儀(英國Malvern儀器公司)，RE5299旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠），110L高壓均質(zhì)機（美國Mfic公司）。

藤黃酸（實驗室自制），pluronic F68（美國Sigma公司），卵磷脂（供注射用，PC ≥90%，上海太偉藥業(yè)有限公司，批號20110704），無水乙醇（天津富宇精細化工有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 制備方法

稱取藤黃酸溶于無水乙醇中，在低溫（0～3 ℃）攪拌下（3 000 r·min-1）緩慢注入含pluronic F68、卵磷脂的水溶液中，使其分散均勻，滴加完畢，旋除乙醇，得粗混懸劑。將所得粗混懸劑于3.21×103Pa壓力下均質(zhì)2次，8.03×107Pa壓力下均質(zhì)12次，即得藤黃酸納米混懸液。

2.2 單因素考察

2.2.1 均質(zhì)壓力對粒徑的影響

按“2.1”條方法制備藤黃酸粗混懸劑，所得粗混懸劑于3.21×103Pa均質(zhì)2次，分別于4.82×107Pa、6.43×107Pa、8.03×107Pa、9.64×107Pa、1.12×108Pa、1.29×108Pa壓力下均質(zhì)12次，采用激光粒度分布儀對所得納米晶的粒徑進行考察。結(jié)果表明，當均質(zhì)壓力為8.03×107Pa時，所制備的藤黃酸納米混懸劑具有最小粒徑。結(jié)果見圖1。

圖 1 高壓均質(zhì)壓力對粒徑的影響（n=3）Fig. 1 The effect of homogenization pressure on particle size (n=3)

2.2.2 均質(zhì)次數(shù)對粒徑的影響

按“2.1”條方法制備藤黃酸粗混懸劑，所得粗混懸劑于8.03×107Pa壓力下分別均質(zhì)2、4、8、12、18和24次取樣，采用激光粒度分布儀對所得納米晶的粒徑進行考察。結(jié)果表明，當均質(zhì)次數(shù)為12次時，所制備的藤黃酸納米混懸劑具有最小粒徑。結(jié)果見圖2。

圖 2 高壓均質(zhì)次數(shù)對粒徑的影響 (n=3)Fig. 2 The effect of high pressure homogenization on particle size (n=3)

2.2.3 無水乙醇用量的考察

稱取藤黃酸分別溶于1、5和10 mL無水乙醇中，按“2.1”條方法制備藤黃酸納米混懸劑。采用激光粒度分布儀對所得納米晶的粒徑進行考察。結(jié)果見表1。

表 1 藤黃酸在無水乙醇中的濃度對納米混懸液粒徑的影響（n=3）Table 1 The effect of concentration of GA in absolute ethyl alcohol on particle size(n=3)

結(jié)果顯示，無水乙醇用量對納米混懸液的粒徑有一定影響，且隨無水乙醇用量的增加，納米混懸液的粒徑減小。因有機溶劑具有一定毒性，最終選擇加入無水乙醇1 mL。

2.3 星點設計-效應面法優(yōu)化處方

2.3.1 星點設計

通過預實驗，確定影響藤黃酸納米混懸劑處方的主要因素，并在此基礎上，利用星點設計-效應面法對3個顯著的影響因素做進一步的優(yōu)化。以卵磷脂（X1）、伯洛沙姆（X2）及藤黃酸（X3）的質(zhì)量作為考察因素，以粒徑、多分散系數(shù)、zeta電位為評價指標，采用三因素、五水平的星點設計-效應面法對藤黃酸納米混懸劑的處方進行優(yōu)化，因素水平設計表見表2，試驗結(jié)果見表3。

表 2 因素水平設計表Table 2 Variables and levels in the central composite experimental design

表 3 星點設計試驗結(jié)果Table 3 Results of central composite design experiments

Continued table 3

根據(jù)試驗結(jié)果，以三因素（X1、X2、X3）作為自變量，粒徑、多分散系數(shù)、zeta電位為評價指標，采用Design Expert 8.0.6軟件，分別對各因素進行多元線性及二項式擬合，結(jié)果顯示，二項式方程擬合較好且其置信度明顯優(yōu)于多元線性方程。所得二項式方程如下：

2.3.2 效應面優(yōu)化

各效應值的效應面曲線顯示了分別對各指標的影響，結(jié)果見圖3～5。

由圖3～5可見，在一定范圍內(nèi)Y1、Y3隨X1、X2的增大呈上升趨勢，隨X3的增大而呈下降趨勢；Y2隨X1、X2、X3的增大呈上升趨勢。Y1與制劑體系的分布均勻程度有關(guān)，因此，在一定范圍內(nèi)，Y1越小說明其分散性越好；Y2及Y3分別體現(xiàn)了制劑中粒徑的分布情況和制劑的穩(wěn)定性，Y3的絕對值越大，表明該體系具有較好的穩(wěn)定性，Y2在一定范圍內(nèi)優(yōu)先選擇粒徑較小的制劑處方，經(jīng)過Design Expert 8.0.6對處方進行優(yōu)化，得到最佳處方。即藤黃酸納米混懸液中，波洛沙姆質(zhì)量濃度為0.6 g·L-1，卵磷脂質(zhì)量濃度為0.63 g·L-1，藤黃酸質(zhì)量濃度為0.75 g·L-1。

圖 3 多分散系數(shù)與X1、X2、X3效應面三維圖和二維等高圖Fig. 3 Effect of X1、X2、X3 values on PDI with 3D surface plot and 2D contour plot

圖 4 粒徑與X1、X2、X3效應面三維圖和二維等高圖Fig. 4 Effect of X1、X2、X3 values on size with 3D surface plot and 2D contour plot

圖 5 Z eta與X1、X2、X3效應面三維圖和二維等高圖Fig. 5 Effect of X1、X2、X3 values on zeta with 3D surface plot and 2D contour plot

2.4 最優(yōu)處方驗證

按照以上優(yōu)化所得處方工藝，制備3批藤黃酸納米混懸液，并對實際的多分散系數(shù)、粒徑及zeta電位進行測定，結(jié)果見表4。

表 4 星點設計-效應面優(yōu)化法的驗證(n=3，?±s )Table 4 Verification of the central composite design and response surface method(n=3，?±s )

由表4可見，各指標的預測值與實測值的偏差均較小，說明采用星點設計-效應面法所得到的數(shù)學模型可以較好地描述各因素與指標間的關(guān)系，預測性好，適用于藤黃酸納米混懸劑的處方優(yōu)化。

2.5 藤黃酸納米混懸劑的表征

取適量藤黃酸納米混懸液，將其稀釋至適當濃度，滴1滴于密封膜上，將銅網(wǎng)帶有碳膜的一面接觸樣品液體后，用鑷子小心地將銅網(wǎng)夾起，用小濾紙片吸去銅網(wǎng)邊緣處多余的溶液，用鑷子輕輕取下，拭去邊緣處多余溶液，在白熾燈下烤干后在透射電鏡下觀察。圖6為藤黃酸納米凍干粉在透射電鏡下觀察到的微觀形態(tài)，藥物在混懸劑中呈現(xiàn)球形粒子分布，且粒徑較為均一。

圖 6 藤黃酸納米混懸劑掃描電鏡圖Fig. 6 Transmission electron microscop image of gambogic acid nanosuspensions

3 結(jié)論

通過試驗，采用星點設計的方法，優(yōu)選出藤黃酸納米混懸劑的最佳處方。以卵磷脂及波洛沙姆為穩(wěn)定劑，采用高壓均質(zhì)法制備藤黃酸納米混懸劑，粒徑為258.7 nm，多分散系數(shù)為0.186，平均zeta電位為-28.9 mV。

4 討論

目前，藥劑處方優(yōu)化時多采用正交設計及均勻設計，兩者皆為基于線性模型的設計。而大多數(shù)情況下，各因素間存在交互作用而對效應的影響并非線性。因此，線性模型具有精度不夠、預測性較差等缺陷[9]。效應面優(yōu)化法為一循序漸進的方法，根據(jù)單因素實驗的結(jié)果，確定因素水平的極大值和極小值，再根據(jù)效應面設計的方法確定其他幾個水平，更具科學性。因其實驗次數(shù)少、并可進行線性或非線性擬合的實驗設計方法，已在制劑工藝及處方篩選優(yōu)化中得到了一定范圍的應用[10]。

本試驗采用星點設計-效應面法優(yōu)化藤黃酸納米混懸劑的處方，建立了二項式模型并繪制效應面圖，通化效應面曲線的優(yōu)化及軟件處理，得到最優(yōu)處方，所制備的納米混懸劑粒徑與預測值接近，藤黃酸納米混懸劑分散均勻度好，為其進一步研究奠定了實驗基礎。

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Abstract: ObjectiveTo optimize the formulation and preparation technology of gambogic acid nanosuspensions. Method The nanosuspensions were prepared by high pressure homogenization. The formulation was optimized by the central composite design-response surface methodology with repect to size, PDI and zeta potential, and the optimal formulation was verified. Result Gambogic acid nanosuspensions were prepared under the optimal condition. Under this condition, size, PDI and zeta were 258.7 nm, 0.186 and -28.9 mV, respectively. Conclusion The nanosuspensions optimized by design-response surface methodology have a reliable predictability.

Optimization of the formulation of Gambogicacid nanosuspensions by the central composite design-response surface methodology

ZHANG Wen-jun, WU Fan, WANG Xin, TAN Ya-nan, LI Yi, CHEN Li-jiang*
(School of Pharmacy, Liaoning University, Shenyang 110036, China)

pharmaceutics; central composite design; gambogic acid; nanosuspensions; high pressure homogenization

R 94

A

（2014）02–0043–10

(本篇責任編輯：馬麗麗)

2014–01–09

遼寧“百千萬人才工程”資助項目(2012921024)；遼寧大學“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”(201210140003)

張文君(1989-)，女(漢族)，四川萬縣人，碩士研究生，E-mail jjll290@163.com；*通訊作者: 陳立江(1969-)，女(漢族)，湖南永州人，教授，碩士，主要從事藥物新劑型及新技術(shù)的研究，Tel. 024-62202469，E-mail chlj16@163.com。