房辰晨，孫敬蒙，盧美彤，張煒煜

(1.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，長(zhǎng)春 130117；2.吉林大學(xué)白求恩第一醫(yī)院藥學(xué)部，長(zhǎng)春 130021)

布洛芬(ibuprofen)為難溶性藥物，吸收差，半衰期短(1.8～2.0 h)，臨床上常用于治療風(fēng)濕性及類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎，以及感冒和流感引起的發(fā)熱[1]。將布洛芬制備成雙相釋藥系統(tǒng)[2]，旨在解決緩釋制劑起效慢、不能在短時(shí)間內(nèi)將癥狀緩解的缺點(diǎn)。其中，速釋部分在給藥后能在較短時(shí)間內(nèi)迅速釋放有效劑量的藥物，達(dá)到有效血藥濃度，迅速緩解癥狀[3]；而緩釋部分則能以相對(duì)恒定的速率釋放藥物，在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)維持有效血藥濃度，從而達(dá)到最優(yōu)的治療效果[4]。

質(zhì)量源于設(shè)計(jì)(quality by design，QbD)是一種基于科學(xué)知識(shí)和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化藥物設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方法[5]，與傳統(tǒng)的質(zhì)量源于檢驗(yàn)理念不同，QbD注重的是通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，從而獲得工藝穩(wěn)定且高質(zhì)量的產(chǎn)品。近年來(lái)，QbD理念不斷應(yīng)用到藥物制劑研發(fā)及中藥提取工藝研究中，在口服固體制劑的領(lǐng)域中應(yīng)用尤其廣泛[5-6]，通過(guò)充分理解關(guān)鍵質(zhì)量屬性(critical quality attributes，CQAs)和關(guān)鍵工藝參數(shù)(critical process parameters，CPPs)之間的關(guān)系，從而進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的設(shè)計(jì)來(lái)嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量?；赒bD理念，筆者對(duì)布洛芬雙釋雙層片處方及工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化，結(jié)合預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及魚(yú)骨分析圖深入分析各因素對(duì)CQAs的影響，并運(yùn)用失敗模式和影響分析法 (failure mode and effect analysis，F(xiàn)MEA) 對(duì)研發(fā)過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，采用Plackett-Burman設(shè)計(jì)(Plackett-Burman design，PBD)篩選出CPPs，再進(jìn)一步采用Box-Behnken響應(yīng)面法(Box-Behnken design，BBD)優(yōu)化關(guān)鍵工藝因素，建立設(shè)計(jì)空間并進(jìn)行驗(yàn)證，為開(kāi)發(fā)制備工藝穩(wěn)定可行、適合大工業(yè)生產(chǎn)的布洛芬雙釋雙層片提供參考。

1 儀器與試藥

1.1儀器 AR2140型電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司，感量：0.1 mg)；Agilent 1200型高效液相色譜儀(VWD檢測(cè)器，美國(guó)安捷倫公司)；ZRS-8G型溶出度測(cè)試儀(天津市新天光分析儀器技術(shù)有限公司)；DP30A單沖壓片機(jī)(北京國(guó)藥龍立科技有限公司)。

1.2藥品與試劑 布洛芬對(duì)照品(中國(guó)食品藥品檢定研究院，批號(hào)：100179-201406，含量：99.5%)；布洛芬原料藥(山東新華制藥有限公司，批號(hào)20130308，含量：99.8%)；甲醇(色譜純，美國(guó)Sigma公司)；羥丙甲纖維素(批號(hào)：20130412)、乳糖(批號(hào)：20130531)、微晶纖維素(microcrystalline cellulose，MCC，批號(hào)：20100602)、硬脂酸鎂(批號(hào)：20130525)、糊精(批號(hào) ：20120411)、淀粉(批號(hào)： 20130105)、聚維酮(批號(hào)：20130531)均購(gòu)自安徽山河藥用輔料股份有限公司；交聯(lián)聚維酮(polyplasdone，PVPP，上?？道噬锟萍加邢薰?，批號(hào)：20140325)。

2 方法與結(jié)果

2.1布洛芬雙釋雙層片的制備 取布洛芬、糊精、MCC、PVPP，混勻，壓片，經(jīng)孔徑1.40 mm(14目)篩整粒，加硬脂酸鎂，混勻，作為速釋層顆粒；取布洛芬、乳糖、淀粉、羥丙甲纖維素、聚維酮，混勻，加5%聚維酮-80%乙醇溶液，制軟材，經(jīng)孔徑1.18 mm(16目)篩制粒，50 ℃干燥1 h，整粒，加硬脂酸鎂，混勻，作為緩釋層顆粒；先稱取緩釋層顆粒用較小壓力預(yù)壓1次后，再填入速釋層顆粒，壓制成雙層片，即得。

2.2高效液相色譜(HPLC)分析方法的建立

2.2.1色譜條件 以安捷倫Agilent ZORBAX SB-C18柱(4.6 mm×250 mm)為色譜柱；以甲醇-0.01 mol·L-1磷酸二氫鉀-磷酸(500：100：0.8)為流動(dòng)相；檢測(cè)波長(zhǎng)為263 nm；流速為1 mL·min-1；柱溫為35 ℃；進(jìn)樣量為20 μL。

2.2.2對(duì)照品溶液的制備 取布洛芬對(duì)照品約10 mg，精密稱定，置10 mL量瓶中，加甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻并濾過(guò)，即得對(duì)照品溶液(1 mg·mL-1)。

2.2.3供試品溶液的制備 取布洛芬雙釋雙層片20片，研磨成細(xì)粉，精密稱取若干(相當(dāng)于布洛芬5 mg)，置于10 mL量瓶中，加甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻并濾過(guò)，即得供試品溶液。

2.2.4檢測(cè)波長(zhǎng)的確定 分別取布洛芬對(duì)照品溶液和供試品溶液，以甲醇為空白對(duì)照，在190～900 nm范圍內(nèi)進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描。結(jié)果表明，布洛芬在263 nm波長(zhǎng)處有最大吸收峰，故選擇263 nm作為檢測(cè)波長(zhǎng)。

2.2.5線性關(guān)系考察 精密吸取布洛芬對(duì)照品溶液，加甲醇分別稀釋成濃度為4.4，25，125，187.5，375，500，1020 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“2.2.1”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定，求得回歸方程Y=1.982X+19.038，r=0.999 8，表明在4.4～1020 μg·mL-1內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.2.6精密度實(shí)驗(yàn) 取“2.2.3”項(xiàng)下供試品溶液，按“2.2.1”項(xiàng)下色譜條件重復(fù)測(cè)定6次，RSD為0.70%，表明該方法的精密度良好。

2.2.7回收率實(shí)驗(yàn) 精密量取“2.2.3”項(xiàng)下供試品溶液9份，分別精密加入對(duì)照品適量，加入量與供試品中待測(cè)定成分量之比分別為1.2：1，1：1，0.8：1，按“2.2.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算回收率。結(jié)果顯示平均回收率為99.91%，RSD為0.87%，表明該方法準(zhǔn)確度良好。

2.2.8穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn) 取“2.2.3”項(xiàng)下供試品溶液于0，2，4，6，12，24 h 按照“2.2.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)行測(cè)定，RSD為1.10%，表明供試品溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.3溶出度及釋放度的測(cè)定方法

2.3.1速釋層溶出度的測(cè)定 取布洛芬速釋片，照溶出度與釋放度測(cè)定法《中華人民共和國(guó)藥典》2015版四部(通則0931)轉(zhuǎn)籃法，以0.3%聚山梨酯-80的磷酸鹽緩沖溶液(pH值 7.2)900 mL為溶出介質(zhì)，溫度為(37.0±0.5) ℃，轉(zhuǎn)速為100 r·min-1，分別于30和60 min取樣5 mL(同時(shí)補(bǔ)充等溫等體積的溶出介質(zhì))，揮干，加甲醇溶解，置2 mL量瓶中，加甲醇定容至刻度，搖勻，濾過(guò)，取續(xù)濾液照“2.2.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)行含量測(cè)定。

2.3.2緩釋層釋放度的測(cè)定 取布洛芬緩釋片，照溶出度與釋放度測(cè)定法《中華人民共和國(guó)藥典》2015版四部(通則0931)轉(zhuǎn)籃法，以磷酸鹽緩沖溶液(pH值7.2)900 mL為釋放介質(zhì)，溫度為(37.0±0.5) ℃，轉(zhuǎn)速為100 r·min-1，依法操作，經(jīng)0.5，2，4，6，8，12 h，取溶液5 mL(同時(shí)補(bǔ)充等溫等體積的溶出介質(zhì))，揮干，加甲醇溶解，置5 mL量瓶中，加甲醇定容至刻度，搖勻，濾過(guò)，取續(xù)濾液按照“2.2.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)行含量測(cè)定。

2.3.3雙層片釋放度的測(cè)定 取布洛芬雙釋雙層片，照《中華人民共和國(guó)藥典》2015版第四部(通則0931)轉(zhuǎn)籃法，對(duì)布洛芬雙釋雙層片進(jìn)行釋放度測(cè)定。以磷酸鹽緩沖溶液(pH值 7.2)900 mL為釋放介質(zhì)，溫度為(37.0±0.5) ℃，轉(zhuǎn)速為100 r·min-1，依法操作，經(jīng)3 min、2 h、6 h及12 h，取溶液5 mL(同時(shí)補(bǔ)充等溫等體積的溶出介質(zhì))，揮干，加甲醇溶解，置5 mL量瓶中，加甲醇定容至刻度，搖勻，濾過(guò)，取續(xù)濾液照“2.2.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)行含量測(cè)定。

2.4Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用Minitab 17.1版軟件進(jìn)行Plackeet-Burmann設(shè)計(jì)，以崩解劑(PVPP)用量(A)、速釋層黏合劑(羥丙甲纖維素)用量(B)、硬脂酸鎂用量(C)、速釋層制粒目數(shù)(D)、緩釋材料用量(E)、致孔劑(聚維酮)用量(F)、緩釋層制粒目數(shù)(G)、壓片壓力(H)為自變量，設(shè)定各因素兩水平(-1、+1)的取值，以速釋層溶出度(Y1)、緩釋層釋放度(Y2)及雙釋雙層片釋放度的綜合評(píng)分(Y3)為考察指標(biāo)，由于速釋層在15 min內(nèi)均能完全溶出，具有較好的穩(wěn)定性和溶解性；緩釋層的釋放度在15 min后與雙釋雙層片一致，因此只以綜合評(píng)分(Y3)為考察指標(biāo)，不再考察Y1和Y2，因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 Plackeet-Burmann設(shè)計(jì)因素和水平

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果如表2所示，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得到其回歸模型為：Y=33.007+5.910A+1.158B-0.802C-0.632D+1.472E+1.475F-0.713G-0.888H。

表2 Plackeet-Burmann 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

圖1 響應(yīng)值(Y3)的Pareto圖

2.5Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化CPPs 根據(jù)Plackett-Burman設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，最終采用PVPP用量(A)、緩釋材料用量(E)、聚維酮用量(F)作為Box-Behnken實(shí)驗(yàn)的自變量，以綜合評(píng)分(Y3)為響應(yīng)值，采用Design Expert 8.0.6版軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，見(jiàn)表3。

表3 Box-Behnken 設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)因素和水平

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸分析，響應(yīng)值的方差分析結(jié)果見(jiàn)表4。建立回歸模型如下：Y=43.07+1.74A-2.09B+0.4C+1.82AB+0.29AC+2.43BC-6.93A2-7.02B2-4.16C2。

表4 Box-Behnken設(shè)計(jì)回歸模型的方差分析

方差分析表明，模型的概率P=0.000 1(顯著)。同時(shí)，方程的失擬項(xiàng)F值為1.35，P值>0.05(不顯著)，說(shuō)明所建模型可靠，擬合情況良好，總決定系數(shù)R2=0.973 8，表明方程的自變量于響應(yīng)值(Y3)之間的線性關(guān)系顯著。模型的CV為4.52%，說(shuō)明模型的誤差小，精密度良好。PVPP用量(A) 、緩釋材料用量(B)均具有顯著性(P<0.05)，說(shuō)明PVPP用量 、緩釋材料用量對(duì)綜合評(píng)分(Y3)的影響顯著。采用Design Expert 8.0.6版軟件根據(jù)上述回歸方程及分析結(jié)果繪制響應(yīng)值(Y3)的三維效應(yīng)圖，見(jiàn)圖2。

圖2 三維效應(yīng)面圖

2.6設(shè)計(jì)空間的建立及驗(yàn)證 將滿足響應(yīng)值Y3>40的自變量范圍構(gòu)成設(shè)計(jì)空間，但由于設(shè)計(jì)空間的邊界不規(guī)則，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)操作不便，容易導(dǎo)致誤差，所以加入95%CI，如圖3所示，使設(shè)計(jì)空間得到優(yōu)化，減少操作誤差[7-8]，在此優(yōu)化區(qū)間內(nèi)將黑色矩形邊框內(nèi)的陰影區(qū)域設(shè)為實(shí)際操作空間，最終確定自變量范圍為PVPP用量6%～7%，緩釋材料用量15%～18%，聚維酮用量5.5%～6.5%，在此區(qū)間內(nèi)，所有點(diǎn)均符合綜合評(píng)分(Y3)>40的期望值。

圖3 加入95%置信區(qū)間的設(shè)計(jì)空間及設(shè)計(jì)空間等高線圖

在黑色陰影區(qū)域內(nèi)選取3個(gè)點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)空間進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果見(jiàn)表5，表明建立的設(shè)計(jì)空間合理可靠，預(yù)測(cè)度較高，提高了生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性[9]。

表5 設(shè)計(jì)空間的驗(yàn)證結(jié)果

2.7CPPs的確定 CQAs包括產(chǎn)品的物理、化學(xué)及生物學(xué)屬性，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)姆秶跋薅?，通過(guò)對(duì)片劑的理解及本品相關(guān)的質(zhì)量屬性，將CQAs確定為速釋層溶出度、緩釋層釋放度及雙層片釋放度的綜合評(píng)分，綜合評(píng)分=Q3 min×0.45+{Q12 h-[(Q2 h-30)2+(Q6 h-50)2]1/2}×0.55，式中Q3 min、Q2 h、Q6 h和Q12 h分別代表3 min、2 h、6 h及12 h的溶出度或累積釋放度[10]。

針對(duì)CQAs從處方、工藝、設(shè)備等方面根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)繪制了魚(yú)骨分析圖(圖4)[7-8]。運(yùn)用ICH Q9中介紹的失效模型與影響分析對(duì)雙釋雙層片制備過(guò)程中的影響因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，從失效的嚴(yán)重性(S)、概率(P)及可檢測(cè)性(D)三方面進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先指數(shù)(risk priority number，RPN，RPN=S×P×D)，以RPN≤6為低風(fēng)險(xiǎn)，6

圖4 魚(yú)骨分析圖

3 討論

產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)(quality target product profile，QTPP)是QbD的基本要素和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，本研究將布洛芬設(shè)計(jì)成雙釋雙層片，其規(guī)格為每片緩釋層含布洛芬125 mg，速釋層含布洛芬150 mg，其速釋部分能在給藥后迅速起效，有效緩解癥狀，而布洛芬半衰期較短，緩釋部分可以長(zhǎng)時(shí)間維持藥效，減少服藥次數(shù)。

本實(shí)驗(yàn)充分運(yùn)用QbD理念對(duì)布洛芬雙釋雙層片的處方工藝進(jìn)行研究，結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果及魚(yú)骨圖分析確定了CPPs，再采用PBD實(shí)驗(yàn)篩選出PVPP用量、緩釋材料用量和聚維酮用量3個(gè)CPPs，然后進(jìn)一步采用Box-Behnken實(shí)驗(yàn)結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析優(yōu)選CPPs，并建立了布洛芬雙釋雙層片制備工藝的設(shè)計(jì)空間。驗(yàn)證結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)空間的建立減少了操作誤差和質(zhì)量不合格的產(chǎn)品數(shù)量，也避免了資源浪費(fèi)和成本增加，可為后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化操作提供參考與幫助。