劉冬菊，孟凡志，劉新豐，郭情情

作者單位：豐縣中醫(yī)醫(yī)院藥劑科，江蘇 徐州221700

支氣管哮喘（哮喘）臨床表現(xiàn)為喘息、氣促、胸悶及呼吸困難，已成為中老年人群中的常見病、多發(fā)?。?-2］。中醫(yī)理論認為哮喘的主要病位在肺。清肺平喘顆粒來源于豐縣中醫(yī)醫(yī)院的協(xié)定方（清肺平喘湯），主要是由黃芩、桔梗、甘草、五味子、葶藶子、柴胡、白芍、陳皮、牽牛子、西洋參10味中藥材組成，具有清熱化痰、止咳平喘，降氣行瘀、扶正祛邪，主要用于各類型哮喘、肺氣腫、肺心病、急慢性氣管炎、支氣管炎等病癥的治療，臨床療效確切［3］。

干法制粒是通過滾輪連續(xù)不斷地將物料壓緊成塊狀或條帶狀，再用制粒機粉碎成顆粒的一種制粒技術［4-5］。該技術適用于對濕熱不穩(wěn)定藥物制劑成型，尤其不宜采用濕法制粒的中藥浸膏可使用該技術制粒。本研究于2017年7月至2018年3月評價了干法制粒工藝中送料速度、軋輪壓力、軋輪轉(zhuǎn)速對中藥顆粒成型性的影響［6-8］，為清肺平喘顆粒的工藝生產(chǎn)放大奠定實驗基礎。

1 儀器與試劑

1.1儀器GL2-25型實驗用干法制粒機（張家港開創(chuàng)機械制造有限公司）；FW135型高速萬能粉碎機（上海析域儀器設備有限公司）；DZF-6020-L型真空干燥箱（上海丙林電子科技有限公司）；XHRE-5000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（廣州市予華儀器有限公司）。

1.2試劑黃芩、桔梗、甘草、五味子、葶藶子、柴胡、白芍、陳皮、牽牛子、西洋參均購于徐州彭祖中藥飲片有限公司；乳糖、甘露醇、微晶纖維素、糊精均購于山東聊城魯西藥用輔料有限公司。

2 方法與結(jié)果

2.1清肺平喘顆粒浸膏粉的制備分別將干燥的黃芩、桔梗、甘草、五味子、葶藶子、柴胡、白芍、陳皮、牽牛子、西洋參10味中藥材干燥、粉碎，過80目篩備用；按處方稱依次取100 g黃芩、90 g桔梗、45 g甘草、60 g五味子、32 g柴胡、50 g白芍加入5 L圓底燒瓶中，加入8倍量水，煎煮3次，每次各1 h，煎煮液趁熱過濾，合并煎煮液，濃縮至體積約為200 mL。按處方依次稱取72 g葶藶子、70 g陳皮、24 g牽牛子和44 g西洋參，加入5 L圓底燒瓶中，加入8倍量60%乙醇回流提取3次，每次各1 h，合并煎煮液，濃縮至體積約為200 mL。將上述兩份濃縮液混合，加入乙醇至體積為2 L，混合均勻，過濾，真空干燥，浸膏粉碎，即得到清肺平喘浸膏粉，備用。

2.2清肺平喘顆粒的制備工藝與評價

2.2.1制備工藝 稱取清肺平喘浸膏粉加入一定量輔料，混合均勻后轉(zhuǎn)移至干法制粒機中制粒，通過調(diào)節(jié)送料速度、軋輪壓力、軋輪轉(zhuǎn)速3個制粒工藝參數(shù)制備質(zhì)量符合要求的清肺平喘顆粒。

2.2.2溶化時間評價 取制備好的清肺平喘顆粒20 g，加入到200 mL溫水（溫度約為40～50℃）中，用玻璃棒輕輕攪拌，記錄清肺平喘顆粒溶化所需時間，每份樣品重復測定3次，計算平均溶化時間。

2.2.3一次成型率評價方法 取制備好的清肺平喘顆粒約100 g，準確稱重（W總），放入到裝有1號和5號篩網(wǎng)的震蕩篩上進行篩分，震蕩篩分5 min，收集截留在5號篩網(wǎng)上的顆粒，精密稱重（W截留），計算清肺平喘顆粒一次成型率，一次成型率（%）＝W截留/W總×100%。

2.3清肺平喘顆粒處方與制備工藝考察

2.3.1填充劑種類、用量篩選 清肺平喘浸膏粉，需要對填充劑種類及用量進行篩選、優(yōu)化［9-10］。本研究分別選擇清肺平喘浸膏粉用量與4種填充劑質(zhì)量比均為1∶1，結(jié)果見表1。

表1 清肺平喘顆粒填充劑種類篩選結(jié)果（n＝3）/±s

表1 清肺平喘顆粒填充劑種類篩選結(jié)果（n＝3）/±s

溶化性/s 65±3 33±1 30±2 46±1填充劑微晶纖維素乳糖甘露醇糊精顆粒狀態(tài)緊實緊實粘滾輪/團聚緊實一次成型率/%56.7±2.2 74.5±2.9 12.5±1.4 45.5±2.6

實驗結(jié)果表明，采用乳糖作為清肺平喘顆粒填充劑，制備的顆粒緊實，性狀良好，一次成型率較高，顆粒溶化時間也較短，因此本研究選擇乳糖作為清肺平喘顆粒的填充劑。其乳糖用量研究結(jié)果見表2。

實驗結(jié)果表明，乳糖用量較小時，物料在滾輪上大量粘連，一次成型率較低，溶化時間較長；而當浸膏粉∶乳糖為1∶3，制備的顆粒較為疏松，一次成型率顯著降低，溶化時間較短。本研究最終確定清肺平喘顆粒處方中清肺平喘浸膏粉與乳糖質(zhì)量比為1∶1。

2.3.2送料速度篩選 本研究固定軋輪壓力為10 MPa、軋輪速度為12 r/min，考察送料速度對清肺平喘顆粒一次成型率和溶化時間的影響，結(jié)果見表3。

表2 清肺平喘顆粒填充劑用量篩選結(jié)果（n＝3）/±s

表2 清肺平喘顆粒填充劑用量篩選結(jié)果（n＝3）/±s

浸膏粉∶乳糖3∶1 2∶1 1∶1 1∶2 1∶3顆粒狀態(tài)粘滾輪/團聚緊實緊實緊實松散一次成型率/%15.9±0.6 44.1±1.9 73.9±3.1 66.3±2.1 32.1±1.6溶化時間/s 126±3 86±1 32±2 21±1 15±3

表3 送料速度對清肺平喘顆粒性質(zhì)影響（n＝3）/±s

表3 送料速度對清肺平喘顆粒性質(zhì)影響（n＝3）/±s

送料速度16 r/min 18 r/min 20 r/min 22 r/min 24 r/min一次成型率/%67.5±1.5 72.7±2.1 68.1±1.9 75.4±2.4 78.2±3.1溶化時間/s 23±2 20±1 26±2 31±3 33±2

實驗結(jié)果表明，清肺平喘顆粒的一次成型率隨著送料速度增加變化不顯著，溶化時間隨著送料速度的增加而延長，需要對送料速度進一步優(yōu)化。

2.3.3軋輪壓力篩選 固定軋輪轉(zhuǎn)速為12 r/min、加料速度為22 r/min，考察軋輪壓力分別為4、6、8、10、12 MPa對清肺平喘顆粒一次成型率和溶化時間的影響，結(jié)果見表4。

表4 軋輪壓力對清肺平喘顆粒性質(zhì)影響（n＝3）/±s

表4 軋輪壓力對清肺平喘顆粒性質(zhì)影響（n＝3）/±s

軋輪壓力4 MPa 6 MPa 8 MPa 10 MPa 12 MPa一次成型率/%23.5±0.9 45.4±1.1 66.1±2.0 75.4±2.4 80.8±1.5溶化時間/s 15±1 20±2 26±1 31±3 34±2

實驗結(jié)果表明，清肺平喘顆粒的一次成型率隨著軋輪壓力增加而增大，溶化時間隨著軋輪壓力的增加而延長，需要對軋輪壓力進一步優(yōu)化。

2.3.4軋輪轉(zhuǎn)速篩選 固定軋輪壓力為10 MPa、加料速度為22 r/min，考察軋輪轉(zhuǎn)速分別為10、12、14、16、18、20 r/min對清肺平喘顆粒一次成型率和溶化時間的影響，結(jié)果見表5。

實驗結(jié)果表明，清肺平喘顆粒的一次成型率隨著軋輪轉(zhuǎn)速增加先增大后減小，溶化時間隨著軋輪轉(zhuǎn)速的增加先增加后縮短，需要對軋輪壓力進一步優(yōu)化。

表5 軋輪轉(zhuǎn)速對清肺平喘顆粒性質(zhì)影響（n＝3）/±s

表5 軋輪轉(zhuǎn)速對清肺平喘顆粒性質(zhì)影響（n＝3）/±s

一次成型率/%68.4±1.9 75.4±2.4 78.2±1.5 66.1±2.1 52.8±1.3 46.8±1.5軋輪轉(zhuǎn)速10 r/min 12 r/min 14 r/min 16 r/min 18 r/min 20 r/min溶化時間/s 19±2 22±3 25±2 30±2 18±2 15±2

2.4Box-Behnken實驗設計優(yōu)化干法制粒工藝參數(shù)

2.4.1實驗設計 通過清肺平喘顆粒干法制粒制工藝參數(shù)實驗篩選結(jié)果，確定以送料速度（X1）、軋輪壓力（X2）、軋輪轉(zhuǎn)速（X3）作為考察對象（變量水平見表6），以顆粒一次成型率（Y1）和溶化時間（Y2）作為評價指標，利用Box-Behnken實驗設計優(yōu)化干法制粒工藝參數(shù)，根據(jù)表7給出的實驗計劃進行實驗操作，并通過“Design Expert 10.0”實驗軟件對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表8。

表6 清肺平喘顆粒Box-Behnken效應面法優(yōu)化輥壓干法制粒工藝參數(shù)

表7 清肺平喘顆粒干法制粒實驗設計中的自變量（X）和因變量（Y）

統(tǒng)計分析結(jié)果顯示Y1和Y2模型P值分別為0.000 2和0.005 2，差異有統(tǒng)計學意義，說明兩個模型擬合均較好；失擬項P值分別為0.100 1和0.130 4，差異無統(tǒng)計學意義，說明殘差和純誤差之間不存在差異性，進一步說明模型擬合具有足夠高的可信度，模型擬合方程分別為：

另外，統(tǒng)計分析結(jié)果顯示軋輪壓力（X2）、軋輪轉(zhuǎn)速（X3）、二次項（X22）對清肺平喘顆粒一次成型率具有顯著影響（P＜0.05）；送料速度（X1）、軋輪壓力（X2）、軋輪轉(zhuǎn)速（X3）、二次項（X22）對清肺平喘顆粒溶化時間具有顯著影響（P＜0.05）。由于干法制粒制工藝參數(shù)之間關系復雜，僅通過統(tǒng)計方差分析不能夠完全了解各工藝參數(shù)對顆粒性質(zhì)的影響，需要通過3D效應曲面圖直觀、全面理解送料速度、軋輪壓力、軋輪轉(zhuǎn)速之間的相互作用，見圖1，2。

表8 清肺平喘顆粒干法制粒統(tǒng)計分析結(jié)果

由3D效應面圖可知，隨著軋輪壓力的增加，清肺平喘顆粒一次成型率顯著增加，隨著軋輪轉(zhuǎn)速的增加，顆粒一次成型率先增加后降低，送料速度對顆粒一次成型率影響不顯著。

由3D效應面圖可知，隨著送料速度和軋輪壓力的增加，清肺平喘顆粒溶化時間顯著延長，隨著軋輪轉(zhuǎn)速的增加，顆粒溶化時間出現(xiàn)先增加后縮短趨勢。

2.4.2設計空間與驗證 以清肺平喘顆粒一次成型率最大，溶化時間最短作為目標，通過“Design Expert 10.0”實驗設計軟件擬合，得到清肺平喘顆粒的制粒工藝參數(shù)設計空間，在設計空間內(nèi)任取一點：送料速度為22 r/min、軋輪壓力為10 MPa、軋輪轉(zhuǎn)速為15 r/min，結(jié)果見圖3。

按照該制粒工藝參數(shù)連續(xù)制備3批清肺平喘顆粒，分別測定一次成型率和溶化時間，并與模型給出的預測值進行比較，結(jié)果見表9。由結(jié)果可知，實驗觀察值和模型預測值比較接近，偏差的絕對值均小于10%，說明模型預測性良好。

表9 清肺平喘顆粒各指標預測值和觀察值

3 討論

均勻設計［11-12］和正交設計［13-14］由于實驗設計次數(shù)較少，數(shù)據(jù)處理方便，國內(nèi)研究者通常還是習慣使用這兩種試驗設計來優(yōu)化實驗，但是兩種試驗設計是基于線性模型，只能夠分析出單因素對評價指標的影響，而不能夠分析出兩種因素交互作用對評價指標的影響。因此，均勻設計和正交設計的實驗準確度不高，建立的模型預測性較差。Box-Behnken實驗設計能夠同時考察幾種因素間相互作用的一種實驗設計方法，具有實驗次數(shù)少，模型建立準確，實驗預測準確度高等優(yōu)點，并可以通過響應面圖分析各個因素以及兩種因素對評價指標的影響，近年來國內(nèi)外學者已廣泛采用該實驗設計［15-18］。

本研究首先通過單因素考察確定了清肺平喘顆粒的處方組成以及干法制粒工藝參數(shù)范圍值，并通過Box-Behnken實驗設計優(yōu)化了清肺平喘顆粒干法制粒工藝參數(shù)，實驗結(jié)果顯示，軋輪壓力、軋輪轉(zhuǎn)速對清肺平喘顆粒一次成型率具有顯著影響（P＜0.05），而送料速度、軋輪壓力、軋輪轉(zhuǎn)速顆粒溶化時間具有顯著影響（P＜0.05）。通過實驗優(yōu)化得到清肺平喘顆粒的制粒工藝參數(shù)設計空間，在設計空間內(nèi)任取一點：送料速度為22 r/min、軋輪壓力為10 MPa、軋輪轉(zhuǎn)速為15 r/min，并經(jīng)連續(xù)3批生產(chǎn)驗證，制備的清肺平喘顆粒一次成型率為（75.8±2.8）%，溶化時間為（25±2）s，說明實驗軟件預測準確性高。本研究通過Box-Behnken實驗設計優(yōu)化清肺平喘顆粒干法制粒工藝，生產(chǎn)工藝穩(wěn)健，制備的清肺平喘顆粒一次成型率高、溶化時間短，質(zhì)量可控，有望進一步放大生產(chǎn)。

（本文圖1～3見插圖6-3）

圖1 清肺平喘顆粒干法制粒送料速度（X1）、軋輪壓力（X2）、軋輪轉(zhuǎn)速（X3）對顆粒一次成型率（Y1）的3D效應面圖：A為送料速度（X1）、軋輪壓力（X2）；B為軋輪壓力（X2）、軋輪轉(zhuǎn)速（X3）

圖2 清肺平喘顆粒干法制粒送料速度（X1）、軋輪壓力（X2）、軋輪轉(zhuǎn)速（X3）對顆粒溶化性（Y2）的3D效應面圖：A為送料速度（X1）、軋輪壓力（X2）；B為軋輪壓力（X2）、軋輪轉(zhuǎn)速（X3）

圖3 清肺平喘顆粒干法制粒送料速度（X1）、軋輪壓力（X2）、軋輪轉(zhuǎn)速（X3）對顆粒一次成型率（Y1）和溶化時間（Y2）的疊加圖