蔣鑫鋮，吳樣明，劉紫璇，況彎彎，季巧遇，*（.江西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，南昌 330004；.江中藥業(yè)股份有限公司，南昌 330004）

抗骨增生片是由熟地黃、骨碎補(bǔ)（燙）、淫羊藿、肉蓯蓉、鹿銜草、雞血藤、萊菔子（炒）7味中藥組成的成方制劑，具有補(bǔ)腎、活血、止痛的功效，常用于肥大性脊椎炎、頸椎病、跟骨刺、增生性關(guān)節(jié)炎及大骨節(jié)病的治療[1-2]，該制劑收錄于《中華人民共和國衛(wèi)生部藥品標(biāo)準(zhǔn)》[3]當(dāng)中，目前擁有生產(chǎn)批準(zhǔn)文號(hào)的廠家有百余家，且均已納入醫(yī)保目錄當(dāng)中，市場前景可期。

抗骨增生片浸膏原干燥工藝采用真空干燥，該方式干燥時(shí)間長，且需將干膏再次粉碎，過程對環(huán)境要求高且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。噴霧干燥技術(shù)是將液體用霧化器分散成霧滴，并用熱空氣與霧滴直接接觸的方式形成粉體的一種干燥過程[4]，該方法具有瞬間干燥、受熱時(shí)間短、溫度低、操作流程管道化等特點(diǎn)[5]，符合高效、節(jié)約工藝能耗生產(chǎn)的要求。中藥浸膏粉是中藥固體制劑過程中一種重要的中間體形式，其物理性質(zhì)不僅影響制劑成型，而且直接或間接影響成品的質(zhì)量。中藥粉體物理指紋圖譜是借鑒中藥化學(xué)指紋圖譜概念和SeDeM專家系統(tǒng)有關(guān)方法，對穩(wěn)定性、堆積性、流動(dòng)性、可壓性和均一性等方面進(jìn)行研究，從而實(shí)現(xiàn)中藥粉體物理質(zhì)量屬性的整體表征[6]，近些年該方法在中藥浸膏粉、中藥破壁粉、中藥顆粒及輔料的物理質(zhì)量屬性表征上均有較多應(yīng)用[7-10]。

本實(shí)驗(yàn)基于質(zhì)量源于設(shè)計(jì)（QbD）理念對抗骨增生片噴霧干燥工藝展開研究，建立該制劑噴霧干燥浸膏粉的關(guān)鍵質(zhì)量屬性（CQA）和關(guān)鍵工藝參數(shù)（CPP）的數(shù)學(xué)模型，并采用物理指紋圖譜法對浸膏粉各項(xiàng)物理質(zhì)量屬性進(jìn)行表征，為該制劑的生產(chǎn)及過程質(zhì)量控制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料

1.1 試藥

熟地黃購自江西樟樹天齊堂中藥飲片有限公司，鹿銜草、骨碎補(bǔ)（燙）、雞血藤、肉蓯蓉、淫羊藿、萊菔子均購自于江西江中中藥飲片公司，經(jīng)范崔生全國名老中醫(yī)藥專家傳承工作室謝斌老師檢驗(yàn)均符合2020年版《中國藥典》下各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 儀器

B290小型噴霧干燥儀（瑞士步琦公司）；MSA224-CE分析天平[賽托利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司]；DMA4100M-Abbemat300密度折光聯(lián)用儀（上海安東帕有限公司）；PT-X粉體綜合測定儀（上海細(xì)川密克朗粉體器械有限公司）；V50 PLUS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（北京萊伯泰科儀器有限公司）；恒溫磁力攪拌器（德國IKA公司）；微波水分測定儀（美國CEM公司）；BXS-400S恒溫恒濕箱（上海博迅醫(yī)療生物儀器有限公司）；Mastersizer 3000型激光粒度儀（英國馬爾文儀器有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 抗骨增生片濃縮液制備

取熟地黃204 g、鹿銜草136 g、骨碎補(bǔ)（燙）136 g、雞血藤68 g、肉蓯蓉136 g、淫羊藿136 g、萊菔子（炒）68 g分別提取3次（第一次10倍水提取2 h，第二次8倍水提取1 h，第三次6倍水提取1 h），合并濾過，提取液濃縮后即得抗骨增生片濃縮液。

2.2 噴霧干燥工藝優(yōu)化

2.2.1 Box-Behnken響應(yīng)面法 經(jīng)過前期單因素實(shí)驗(yàn)考察，選定進(jìn)風(fēng)溫度（A）、進(jìn)料速度（B）、料液密度（C）為影響因素，以得粉率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)可知噴霧干燥過程中干燥塔上的浸膏粉顏色偏深，均一性差，收料桶中的粉質(zhì)細(xì)膩均勻，故實(shí)驗(yàn)中只收集收料桶中浸膏粉計(jì)算得粉率，得粉率計(jì)算公式如下：

得粉率（%）＝收集浸膏粉質(zhì)量/（料液質(zhì)量×料液固形物含量）×100%

公式中固形物含量由微波水分測定儀直接測得。

優(yōu)化實(shí)驗(yàn)采用Box-Behnken響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行，設(shè)計(jì)采用3因素3水平5中心點(diǎn)實(shí)驗(yàn)共計(jì)17個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因素水平見表1，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2。

表1 因素水平Tab 1 Factor level

表2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Tab 2 Experimental design and results

運(yùn)用Design-Expert.v 8.0.6.1軟件對表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到多元回歸方程為：得粉率＝76.25－3.72A－2.00B－6.52C－0.01AB＋5.11AC＋2.93BC－6.19A2－3.63B2－12.66C2。

對結(jié)果進(jìn)行方差分析[11]，結(jié)果如表3所示，實(shí)驗(yàn)所得模型P＜0.01，表明模型可靠，失擬項(xiàng)P＞0.05，表明模型與實(shí)際情況模擬較佳，未知因素影響小，故該回歸方程計(jì)算結(jié)果可代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析?；貧w模型中的1次項(xiàng)A、C對抗骨增生片的噴霧干燥工藝均影響顯著；A、C兩個(gè)因素間的交互作用顯著；A2、C2極顯著；綜合以上分析可得3個(gè)因素對抗骨增生片噴霧干燥工藝的影響程度為料液密度＞進(jìn)風(fēng)溫度＞進(jìn)料速度。

表3 方差分析Tab 3 Analysis of variance

運(yùn)用Design-Expert v8.0.6.1軟件繪制得粉率與任意兩個(gè)因素間的等高線圖及響應(yīng)曲面圖，結(jié)果見圖1。由圖可知，當(dāng)料液密度固定不變時(shí)，得粉率隨著進(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)料速度的增加呈先增加后減小的趨勢，但整體趨勢變化較小，說明進(jìn)風(fēng)溫度與進(jìn)料速度的交互作用?。划?dāng)進(jìn)料速度固定不變時(shí)，得粉率隨著進(jìn)風(fēng)溫度和料液密度的增加呈先輕微增加后急劇減小的趨勢，整體坡度較陡，說明進(jìn)風(fēng)溫度和料液密度的交互作用較大；當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度固定不變時(shí)，得粉率隨著進(jìn)料速度和料液密度的增加呈先增加后減小的趨勢，整體坡度由料液密度影響，說明進(jìn)料速度和料液密度的交互作用較小，與表3方差分析結(jié)果一致。

圖1 兩因素交互作用影響的等高線圖及響應(yīng)曲面圖Fig 1 Contour plot and response surface plot of the interaction between two factors

2.2.2 設(shè)計(jì)空間的建立與驗(yàn)證 運(yùn)用Design-Expert v8.0.6.1軟件建立具有顯著影響因素A、C的設(shè)計(jì)空間（設(shè)置B為20%），要求響應(yīng)值得粉率需大于75%，但因預(yù)測值和實(shí)際值存在一定誤差，導(dǎo)致了設(shè)計(jì)空間有不確定性[12]，為避免設(shè)計(jì)空間的不確定性，對此在設(shè)計(jì)空間的設(shè)計(jì)上加入置信水平為0.05的置信區(qū)間，以期設(shè)計(jì)空間的準(zhǔn)確性得到進(jìn)一步提升。結(jié)果如圖2所示，黃色區(qū)域?yàn)槲丛O(shè)置置信區(qū)間的設(shè)計(jì)空間，亮黃色部分為加入置信水平為0.05的置信區(qū)間的設(shè)計(jì)空間，考慮到實(shí)際生產(chǎn)情況，非矩形設(shè)計(jì)空間不便于操作，故在保證目標(biāo)要求符合的情況下確定抗骨增生片噴霧干燥的CPP為料液密度1.089～1.097 g·mL－1，進(jìn)風(fēng)溫度124～127℃（圖中亮黃色內(nèi)矩形部分）。在此操作空間內(nèi)，隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果見表4，結(jié)果表明在此空間內(nèi)操作均能滿足預(yù)期目標(biāo)，即得粉率大于75%。

表4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)安排與結(jié)果Tab 4 Validation of experimental arrangements and results

圖2 設(shè)計(jì)空間展示Fig 2 Design space display diagram

2.3 抗骨增生片浸膏粉物理指紋圖譜研究

2.3.1 物理質(zhì)量指標(biāo)的確定 參考相關(guān)文獻(xiàn)[13-14]，中藥浸膏粉物理質(zhì)量屬性可分為穩(wěn)定性、堆積性、流動(dòng)性、可壓性和均一性5個(gè)方面，可作為物理指紋圖譜的一級(jí)指標(biāo)，將含水率（MC）、引濕率（H）、松密度（Da）、振實(shí)密度（Dc）、豪斯納比（IH）、休止角（α）、顆粒間孔隙率（Ie）、卡爾指數(shù)（IC）、50%通過粒徑（D50）、粒徑分布寬度（span）、粒徑范圍（width）作為二級(jí)物理質(zhì)量指標(biāo)，測定結(jié)果見表5。由表可知，抗骨增生片浸膏粉具有較強(qiáng)的引濕性，這可能是由于抗骨增生片浸膏直接水提濃縮，提取液中含有較多多糖、黏液質(zhì)等吸濕性成分，導(dǎo)致干燥后浸膏粉具有較強(qiáng)的引濕性[15]。噴霧干燥粉體通常為球形結(jié)構(gòu)且粒徑較小粉體均勻，顆粒與顆粒間的孔隙率大，導(dǎo)致粉體堆密度較小。休止角越大說明微觀顆粒間的摩擦力越大，粉體的流動(dòng)性越差，一般生產(chǎn)上，α≤40°即可以滿足對流動(dòng)性的要求，因此抗骨增生片浸膏粉在后期工藝中需加入適當(dāng)?shù)闹鲃└纳破淞鲃?dòng)性。

表5 物理質(zhì)量指標(biāo)測定結(jié)果Tab 5 Measurement of physical quality indicators

2.3.2 物理質(zhì)量指標(biāo)的轉(zhuǎn)化 由于各二級(jí)物理質(zhì)量指標(biāo)的量綱存在差異，為構(gòu)建同一尺度下的各二級(jí)物理質(zhì)量指標(biāo)，需將測定的6批浸膏粉的11個(gè)二級(jí)物理質(zhì)量指標(biāo)值轉(zhuǎn)化成同一尺度下的數(shù)值，參考《中國藥典》與相關(guān)文獻(xiàn)[13，16-18]，各個(gè)二級(jí)物理質(zhì)量指標(biāo)的轉(zhuǎn)化方法見表6（其中x為物理指標(biāo)測定值）。

表6 二級(jí)物理質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換方法Tab 6 Standardization conversion method of secondary physical quality indicators

2.3.3 物理指紋圖譜的構(gòu)建及相似度評(píng)價(jià) 將“2.3.1”項(xiàng)下測定結(jié)果依照“2.3.2”項(xiàng)下方法進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后結(jié)果見表7，采用雷達(dá)圖的方式以各個(gè)轉(zhuǎn)化后的數(shù)值為半徑，定量直觀的展示抗骨增生片浸膏粉物理指紋圖譜。利用Origin 2018軟件繪制結(jié)果見圖3。將所得的6批抗骨增生片浸膏粉物理指標(biāo)轉(zhuǎn)化值進(jìn)行相似度評(píng)價(jià)，利用IBM SPSS Statistics軟件中夾角余弦方法進(jìn)行相似度分析，結(jié)果表明6批浸膏粉組間相似度均在99.6%以上，由結(jié)果可知各批次浸膏粉物理性質(zhì)相近，質(zhì)量差異小。綜上可知，優(yōu)化后的抗骨增生片噴霧干燥工藝穩(wěn)定可行。

圖3 抗骨增生片浸膏粉物理指紋圖譜Fig 3 Physical fingerprint of Kanggu Zengsheng tablet extract powder

表7 物理質(zhì)量指標(biāo)轉(zhuǎn)換后結(jié)果Tab 7 Results after the conversion of physical quality index

3 討論

中藥浸膏粉是現(xiàn)代中藥固體制劑生產(chǎn)中一種重要的中間產(chǎn)物，其干燥方法主要有噴霧干燥、真空帶式干燥、微波干燥等，噴霧干燥因干燥速度快、產(chǎn)出質(zhì)量高、明顯縮短生產(chǎn)周期等特點(diǎn)在食品藥品生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，將該干燥方式運(yùn)用于抗骨增生片干燥工藝中有利于生產(chǎn)高效化、穩(wěn)定化。

QbD理念的運(yùn)用關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)空間的構(gòu)建，設(shè)計(jì)空間的建立主要在于響應(yīng)值、顯著影響因素和因素水平的合理選取[19]，前期實(shí)驗(yàn)中考察了進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)料速度、料液密度、霧化壓力等因素對得粉率及浸膏粉中5-羥甲基糠醛、柚皮苷、淫羊藿苷、總黃酮含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各噴霧干燥工藝參數(shù)下所得浸膏粉中各成分含量均無較大差異（分析其原因可能為噴霧干燥受熱時(shí)間短、干燥溫度低，從而成分損失少[20]），最終實(shí)驗(yàn)選擇得粉率作為響應(yīng)值。本研究將QbD理念應(yīng)用于抗骨增生片噴霧干燥工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，采用響應(yīng)曲面法構(gòu)建了浸膏粉的CQA與CPP的數(shù)學(xué)模型，并參照該模型得出設(shè)計(jì)空間，在此空間內(nèi)確定抗骨增生片噴霧干燥的CPP為料液密度1.089～1.097 g·mL－1，進(jìn)風(fēng)溫度124～127℃，在此條件內(nèi)得粉率均可保持在75%以上，且通過物理指紋圖譜研究可知粉體質(zhì)量穩(wěn)定。

中藥固體制劑中間粉體質(zhì)量評(píng)價(jià)主要有指標(biāo)成分含量測定、液相色譜指紋圖譜評(píng)價(jià)、普通粉體研究等，只注重化學(xué)屬性的研究或只進(jìn)行不全面的粉體研究易導(dǎo)致成型過程及成品的不穩(wěn)定性，采用中藥粉體物理指紋圖譜從物理狀態(tài)層面進(jìn)行綜合、全面的屬性表征為中藥粉體的全面質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了新方法。同時(shí)，現(xiàn)代中藥制劑生產(chǎn)過程中檢測指標(biāo)不夠全面，易導(dǎo)致成品的一致性不佳，因此，建立全面的物理屬性、化學(xué)屬性評(píng)價(jià)體系運(yùn)用于生產(chǎn)當(dāng)中對于成品一致性的提高有積極意義。