李姿銳，王一婷，蘭 帆，周素華，李 雅

基于質(zhì)量源于設(shè)計(jì)（QbD）理念的黃芪甲苷PLGA納米粒制備工藝研究

李姿銳，王一婷，蘭 帆，周素華，李 雅*

湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南 長沙 410208

基于質(zhì)量源于設(shè)計(jì)（QbD）理念優(yōu)化黃芪甲苷PLGA納米粒的處方配比及制備工藝。采用乳化溶劑揮發(fā)法制備黃芪甲苷納米粒。以黃芪甲苷納米粒的包封率、載藥量、粒徑大小以及PDI計(jì)算總評(píng)歸一值（OD值）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，首先應(yīng)用Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)篩選出對(duì)黃芪甲苷納米粒性質(zhì)影響顯著的工藝變量，然后對(duì)篩選出的變量應(yīng)用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法進(jìn)一步優(yōu)化，并對(duì)其進(jìn)行表征評(píng)價(jià)，考察納米粒的體外釋藥行為?；赒bD理念，通過星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法對(duì)關(guān)鍵工藝參數(shù)（CPPs）進(jìn)行優(yōu)化，得到的最優(yōu)處方總投藥量為5.03 mg、泊洛沙姆濃度為0.48%、W/O體積比為14.33∶1。經(jīng)驗(yàn)證黃芪甲苷納米粒的包封率為（68.86±2.90）%，載藥量為（4.78±0.45）%，粒徑為（112.87±4.69）nm，PDI為0.134±0.010，ζ電位（?29.77±1.40）mV，且納米粒呈圓球形，粒子均勻分散，未見粘連聚集，通過體外釋放實(shí)驗(yàn)得知，納米粒體外釋藥規(guī)律符合Riger-Peppas釋藥方程模型?；赒bD理念，得到了優(yōu)化模型的產(chǎn)品，符合預(yù)期的QTPP質(zhì)量穩(wěn)定、可控，精度高，預(yù)測(cè)效果較好，制備工藝穩(wěn)定可行。

黃芪甲苷；納米粒；質(zhì)量源于設(shè)計(jì)理念；Plackett-Burman；星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法；體外釋放

缺血性心臟病是一種具有高發(fā)病率和高致死率的疾病，病理學(xué)定義為心肌細(xì)胞因供求灌注失衡長期缺血而死亡，目前尚無有效的臨床治療方法[1-2]。從中草藥中分離高效低毒活性成分，用于心肌梗死防治，是中藥領(lǐng)域治療心血管疾病的一個(gè)研究熱點(diǎn)。其中黃芪甲苷是從豆科黃芪屬植物黃芪中分離得到的一種生物活性最好的皂苷類化合物。藥理學(xué)研究顯示，黃芪甲苷對(duì)心血管系統(tǒng)主要有治療心力衰竭、耐缺氧、保護(hù)缺血心肌損傷等藥理作用[3-4]。但黃芪甲苷存在水難溶性，相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)較高，脂溶性低，滲透性較低，體內(nèi)生物利用度低，心肌細(xì)胞對(duì)該活性成分?jǐn)z取量也較低，使其使其在臨床應(yīng)用中受限。因此，亟需構(gòu)建一種新型的載藥系統(tǒng)，以提高黃芪甲苷的心肌細(xì)胞攝取量，并遞送到心肌細(xì)胞線粒體，這很大程度可提高其治療缺血性心臟病的療效。

在此基礎(chǔ)上，采用聚乳酸-羥基乙酸共聚物［poly[lactic-co-glycolic acid]，PLGA］為載體材料包載黃芪甲苷，PLGA通常由來源廣泛的乳酸和羥基乙酸開環(huán)縮聚得到，合成容易，性能穩(wěn)定，且在體內(nèi)自身的降解產(chǎn)物無刺激性、無毒害，因而該高分子材料表現(xiàn)出良好的生物可降解性和生物相容性。其還可通過增強(qiáng)藥物的細(xì)胞攝取能力，提高納米粒的抗心肌細(xì)胞缺血等作用。

質(zhì)量源于設(shè)計(jì)（quality by design，QbD）是以預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)量特性（quality target product profile，QTPP）為研發(fā)起點(diǎn)，如以緩控釋制劑的體外釋放度為質(zhì)量控制指標(biāo)，在了解關(guān)鍵物質(zhì)屬性和關(guān)鍵工藝參數(shù)基礎(chǔ)上，建立質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理，確立質(zhì)量控制策略和藥品質(zhì)量體系[5-8]。本實(shí)驗(yàn)將黃芪甲苷PLGA納米粒的處方工藝優(yōu)化與QbD理念相結(jié)合，從設(shè)計(jì)層次保證藥品質(zhì)量，為抗心肌缺血的臨床治療思路提供新的選擇。

1 儀器與材料

1.1 儀器

Agilent Technologies 1200 Series高效液相色譜，美國安捷倫公司；Hypersil BDS C18色譜柱（250 mm×4.6 nm，5 μm），大連依利特分析儀器有限公司；ZNCL-G智能數(shù)顯磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；SCIENTZ-10N普通型冷凍干燥機(jī)，新芝凍干設(shè)備有限公司；Zetasizer Nano-ZS90激光粒度分析儀，馬爾文儀器有限公司；Tecnai G2 Spirit TWIN透射電子顯微鏡（TEM），F(xiàn)EI公司；Nicolet-iS5傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）儀，美國Thermo Fisher公司。

1.2 材料

泊洛沙姆188，批號(hào)113H022，Solarbio公司；PLGA，濟(jì)南岱罡生物工程有限公司；丙酮，湖南匯虹試劑有限公司，批號(hào)20200917；原料藥黃芪甲苷，批號(hào)C15735034，質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%，上海麥克林生化科技有限公司）；對(duì)照品黃芪甲苷，質(zhì)量分?jǐn)?shù)98.5%，批號(hào)AF20050252，成都埃法生物科技有限公司；HPLC用試劑均為色譜純。其余相應(yīng)的試劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 建立黃芪甲苷PLGA納米粒的QTPP與關(guān)鍵質(zhì)量屬性（critical quality attributes，CQA）

通過相關(guān)研究文獻(xiàn)的調(diào)研[9-10]，結(jié)合前期藥理實(shí)驗(yàn)，確定本制劑的劑型設(shè)計(jì)、規(guī)格、包裝形式等，建立了黃芪甲苷PLGA納米粒的QTPP，見表1。根據(jù)表1中黃芪甲苷PLGA納米粒的QTPP，結(jié)合前期預(yù)試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，識(shí)別建立本制劑的CQA，結(jié)果見表2。

表1 黃芪甲苷PLGA納米粒QTPP

2.2 黃芪甲苷PLGA納米粒的制備

精密稱取處方量的黃芪甲苷和處方量的PLGA（75∶25）于西林瓶中，加入2 mL有機(jī)溶劑（丙酮-無水乙醇1∶1），超聲使PLGA完全溶解。制備0.4%泊洛沙姆188水溶液作為水相。將有機(jī)相和水相放入70 ℃水浴，有機(jī)相澄清后在1200 r/min、70 ℃下注入水相中，后調(diào)轉(zhuǎn)速600 r/min，待有機(jī)溶劑揮干，冷卻至室溫，過0.22 μm微孔濾膜，即得。同樣方法制備不含藥物的空白納米粒樣品。

2.3 黃芪甲苷PLGA納米粒中黃芪甲苷的測(cè)定

2.3.1 供試品溶液的配制 取按照“2.2”項(xiàng)下方法制備的黃芪甲苷納米?；鞈乙河?0 mL量瓶中，用乙腈超聲破乳后定容至刻度線，即得供試品溶液。

2.3.2 陰性對(duì)照溶液的配制 取按照“2.2”項(xiàng)下方法制備的空白納米粒1 mL于10 mL量瓶中，用乙腈超聲破乳后定容至刻度線，即得陰性溶液。

表2 黃芪甲苷PLGA納米粒CQA識(shí)別

2.3.3 對(duì)照品溶液的制備 精密稱取黃芪甲苷對(duì)照品10.0 mg于10 mL量瓶中，用甲醇定容至刻度線，即得質(zhì)量濃度為1.0 mg/mL的對(duì)照品溶液。

2.3.4 色譜條件 色譜柱為Hypersil BDS C18柱（250 mm×4.6 nm，5 μm）；以乙腈-水（35∶65）為流動(dòng)相，進(jìn)樣量20 μL；柱溫40 ℃；蒸發(fā)光散射檢測(cè)器檢測(cè)；ELSD參數(shù)：漂移管加熱溫度設(shè)為65 ℃，增益60，氣壓275.79 kPa（40 psi），動(dòng)力級(jí)別60%。

2.3.5 專屬性考察 分別取黃芪甲苷PLGA納米粒供試品溶液、對(duì)照品溶液以及陰性溶液，過0.22 μm微孔濾膜，在“2.3.4”項(xiàng)色譜條件下進(jìn)行HPLC測(cè)量。由圖1可知，黃芪甲苷混懸液與對(duì)照品溶液相比在相同的保留時(shí)間處出現(xiàn)色譜峰，空白納米粒樣品溶液未出現(xiàn)色譜峰，故認(rèn)為空白納米粒對(duì)實(shí)驗(yàn)無干擾作用。

2.3.6 線性關(guān)系考察 取“2.3.3”項(xiàng)下的黃芪甲苷對(duì)照品溶液，用甲醇配制成質(zhì)量濃度分別為5、10、25、50、200、500 μg/mL的系列對(duì)照品溶液，以質(zhì)量濃度的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)（），峰面積的對(duì)數(shù)（）為縱坐標(biāo)作圖，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，進(jìn)行線性回歸，得回歸方程＝1.265 8＋1.712 9，＝0.999 5，結(jié)果表明黃芪甲苷在5～500 μg/mL呈良好的線性關(guān)系。

圖1 黃芪甲苷對(duì)照品(A)、黃芪甲苷PLGA納米混懸液(B)、空白納米粒(C) HPLC圖譜

2.3.7 精密度試驗(yàn) 取低、中、高（5、50、500 μg/mL）3個(gè)質(zhì)量濃度的黃芪甲苷對(duì)照品溶液，在“2.3.4”項(xiàng)色譜條件下進(jìn)樣測(cè)定，每一質(zhì)量濃度測(cè)定6次，記錄其峰面積，計(jì)算精密度。結(jié)果表明黃芪甲苷峰面積RSD值為1.32%，說明該方法的精密度良好。

2.3.8 穩(wěn)定性試驗(yàn) 取“2.3.1”項(xiàng)下供試品溶液，按照“2.3.4”項(xiàng)下色譜條件，分別在0、2、4、8、12、18、24 h進(jìn)樣分析，計(jì)算得黃芪甲苷的峰面積RSD值為0.85%，說明所制備的納米粒穩(wěn)定性良好。

2.3.9 重復(fù)性試驗(yàn) 按“2.3.1”項(xiàng)方法制備供試品溶液6份，按“2.3.4”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)行，計(jì)算得黃芪甲苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的RSD值為1.57%，結(jié)果表明該方法重復(fù)性良好。

2.3.10 加樣回收率試驗(yàn) 精密量取1 mL“2.3.1”項(xiàng)下供試品溶液9份，分為3組，分別加入黃芪甲苷對(duì)照品溶液，得到加樣質(zhì)量濃度分別為低、中、高（5、50、500 μg/mL）的溶液，按“2.3.4”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)行，計(jì)算回收率和RSD，測(cè)得加樣回收率分別為98.78%、98.82%、102.64%，RSD均小于2.0%，結(jié)果表明該方法符合測(cè)定要求。

2.4 黃芪甲苷PLGA納米粒的包封率和載藥量的測(cè)定

2.4.1 包封率的測(cè)定 量取5 mL體積的黃芪甲苷納米粒混懸液裝入透析袋中，將其浸入到80 mL 40%乙醇溶液的釋放介質(zhì)中，在25 ℃，300 r/min恒溫?cái)嚢?。分別于透析15、30、45、60、75、90、120、150、180、240、300、360、420 min取透析介質(zhì)60 mL，濃縮至5 mL，過0.45 μm微孔濾膜，進(jìn)樣分析。由圖2可知，隨著透析時(shí)間延長，透析介質(zhì)中游離黃芪甲苷的含量一直增加，60～90 min，透析出的黃芪甲苷呈現(xiàn)平衡趨勢(shì)，而后透析介質(zhì)中游離黃芪甲苷驟然增多，說明外部的透析介質(zhì)對(duì)透析袋內(nèi)部納米粒的形態(tài)開始破壞，從而使得納米粒包封好的黃芪甲苷透析出來，因此最終確定透析時(shí)間為90 min。在“2.3.4”項(xiàng)色譜條件下進(jìn)樣測(cè)定，計(jì)算游離藥量（游），并精密移取黃芪甲苷PLGA納米粒供試品3.0 mL，加入乙腈破乳，超聲，靜置過夜，計(jì)算總藥量（總）。

包封率＝(總－游)/總

2.4.2 載藥量的測(cè)定 精密移取3 mL黃芪甲苷PLGA納米粒置于已干燥至恒定質(zhì)量的稱量瓶中，冷凍干燥［溫度?50 ℃，壓強(qiáng)133.3 mPa（1 mTorr）］48 h，得到凍干粉凈質(zhì)量（凍干粉凈質(zhì)量），將凍干粉按照“2.3.1”項(xiàng)下供試品溶液處理方法處理后進(jìn)樣，測(cè)定凍干粉中的總藥量（凍干粉總藥量），計(jì)算載藥量。

圖2 透析平衡圖

載藥量＝凍干粉總藥量/凍干粉凈質(zhì)量

2.5 Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)篩選變量

通過對(duì)黃芪甲苷PLGA納米粒處方及制備工藝的分析，以總投藥量（1）、PLGA與藥物質(zhì)量濃度比（2）、泊洛沙姆質(zhì)量分?jǐn)?shù)（3）、制備溫度（4）、W/O體積比（5）、磁力攪拌速度（6）為考察對(duì)象，以包封率（1）、載藥量（2）、粒徑（3）以及PDI（4）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)篩選出對(duì)黃芪甲苷納米粒性質(zhì)影響較顯著的因素。因素水平、篩選試驗(yàn)安排及結(jié)果見表3。由Pareto圖（圖3）可知，泊洛沙姆質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及W/O體積比對(duì)黃芪甲苷PLGA納米粒粒徑有顯著影響（＜0.05）；總投藥量對(duì)黃芪甲苷納米粒的PDI有顯著影響（＜0.05）；泊洛沙姆質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)黃芪甲苷PLGA納米粒的載藥量有顯著影響（＜0.05）；而黃芪甲苷PLGA納米粒的包封率模型值大于0.05，說明模型無顯著性差異，故不進(jìn)行分析。因此固定PLGA與藥物質(zhì)量濃度比、制備溫度以及磁力攪拌速度不變，采用總投藥量為3～7 mg，泊洛沙姆質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%～0.7%，以及W/O體積比8∶1～18∶1，應(yīng)用星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法（central composite design-response surface methodology，CCD-RSM）進(jìn)一步優(yōu)化。

2.6 CCD-RSM優(yōu)化黃芪甲苷PLGA納米粒處方

2.6.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 結(jié)合上述Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)總投藥量（1），泊洛沙姆質(zhì)量濃度（3），以及W/O體積比（5）對(duì)處方成型的影響較大，故選擇其作為考察因素進(jìn)一步進(jìn)行處方優(yōu)化。設(shè)計(jì)5水平（?2、?1、0、+1、+2），以包封率、載藥量、PDI以及粒徑4個(gè)分指標(biāo)的總評(píng)歸一值（overall desirability，OD）為總評(píng)價(jià)指標(biāo)。計(jì)算公式為OD＝(12…d)1/k，為指標(biāo)數(shù)。對(duì)取值越大越好的因素（包封率、載藥量）和取值越小越好的因素（粒徑、PDI）采用Hassan方法分別進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換求歸一值max和min[11-12]。具體因素水平及試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與效應(yīng)值

圖3 黃芪甲苷PLGA納米粒粒徑(A)、PDI (B) 和載藥量(C) 的Pareto圖(α＝0.05)

max＝(Y－min)/(max－min)

min＝(max－Y)/(max－min)

表4 CCD-RSM試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及響應(yīng)值

2.6.2 模型擬合及方差分析 采用Design-Expert軟件，以O(shè)D值對(duì)1、3、5進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸方程擬合。二次多項(xiàng)式回歸方程為OD值＝?3.10－0.121＋14.313＋0.065－0.6313＋0.0315＋0.1935－2.9912－13.3032－9.6552。方差分析結(jié)果（表5）表明，回歸模型＜0.05，失擬項(xiàng)水平不顯著（＞0.05），說明模型擬合良好；回歸方程擬合決定系數(shù)（2）為0.907 8，校正決定系數(shù)（2adj）為0.824 8，說明該模型可以解釋82.48%的響應(yīng)值的變異，且方程擬合程度較好。另外，總投藥量（1）和W/O體積比（5）對(duì)OD值均具有顯著影響（＜0.05），各因素之間不存在交互作用。以O(shè)D值對(duì)交互因素的響應(yīng)面3D效果圖見圖4。

2.6.3 響應(yīng)面優(yōu)化 利用Design-Expert軟件對(duì)上述所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行綜合分析，最終確定了各因素的最佳取值：總投藥量為5.03 mg、泊洛沙姆質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.48%、W/O體積比為14.33∶1。對(duì)優(yōu)化后的制劑處方進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值較為吻合，相對(duì)偏差低于2.0%，說明預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，見表6。黃芪甲苷粒徑分布與ζ電位圖見圖5，其ζ電位分布在?35～?15 mV，屬于納米給藥系統(tǒng)的穩(wěn)定體系。

表5 CCD-RSM試驗(yàn)設(shè)計(jì)回歸模型方差分析

圖4 各因素間交互作用的響應(yīng)面圖

表6 驗(yàn)證結(jié)果(n = 3)

2.7 黃芪甲苷PLGA納米粒的表征

2.7.1 納米粒穩(wěn)定性考察 將制備的黃芪甲苷納米?；鞈乙悍謩e保存于4 ℃冰箱與室溫（溫度為20～25 ℃）條件下，分別在0～9 d定時(shí)取樣測(cè)定其平均粒徑及PDI大小變化，考察其穩(wěn)定性。結(jié)果見表7。4 ℃時(shí)，平均粒徑和PDI變化不大；室溫時(shí)，平均粒徑和PDI有上升趨勢(shì)。因此，黃芪甲苷納米粒4 ℃儲(chǔ)存時(shí)質(zhì)量穩(wěn)定。

2.7.2 納米粒形態(tài)學(xué)觀察 稱取適量黃芪甲苷納米?；鞈乙海沃凛d玻片上，以2%磷鎢酸負(fù)染后轉(zhuǎn)移至專用銅網(wǎng)上，揮干，透射電鏡下觀察粒徑形態(tài)和大小并拍照，所得結(jié)果見圖6。結(jié)果可見納米粒呈完整圓球形，且均勻分散，未見粘連聚集現(xiàn)象。

圖5 黃芪甲苷PLGA納米粒的粒徑分布(A) 以及ζ電位 (B) 圖

表7 4 ℃和室溫下黃芪甲苷PLGA納米粒的穩(wěn)定性(n = 3)

圖6 黃芪甲苷PLGA納米粒的TEM圖

2.7.3 黃芪甲苷的FT-IR分析 本實(shí)驗(yàn)采用紅外光譜儀對(duì)各樣品的表面化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。在室溫下，采用4000～400 cm?1范圍掃描，測(cè)定樣品的紅外吸收峰。FT-IR結(jié)果顯示（圖7），PLGA（50∶50）的C＝O酯鍵的伸縮振動(dòng)峰出現(xiàn)在1 757.94 cm?1處，2 887.91 cm?1為PLGA的C-H鍵的伸縮振動(dòng)峰；在黃芪甲苷原料藥的紅外譜圖中，3 383.65 cm?1處為-OH的伸縮振動(dòng)峰，結(jié)合1 112.93、1 069.41、1 048.17 cm?1，為多糖類羥基特征峰；而黃芪甲苷的紅外光譜，與空白納米粒的紅外譜圖相比較沒有發(fā)生較大的變化，沒有紅外特征峰的出現(xiàn)，表明藥物被成功包裹到材料中。因此，黃芪甲苷對(duì)納米粒的微觀結(jié)構(gòu)并不構(gòu)成影響。

2.8 黃芪甲苷PLGA納米粒的體外釋放

約10 cm的透析袋，置于蒸餾水中，煮沸20 min，浸泡24 h，再用蒸餾水潤洗，備用。精密量取制得的黃芪甲苷納米粒適量放于透析袋中，將口封緊，再將其置于磁力攪拌器上，另取黃芪甲苷原料藥溶液放于透析袋中，設(shè)定轉(zhuǎn)速為100 r/min，溫度37 ℃，溶出介質(zhì)為40%乙醇溶液80 mL，分別于0.5、1、2、4、6、8、10、12、24、48 h時(shí)間點(diǎn)取樣，將不同時(shí)間取得的溶出液采用“2.3.2”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)行HPLC法測(cè)定黃芪甲苷的量，并計(jì)算各時(shí)間點(diǎn)黃芪甲苷的累積溶出量，結(jié)果見圖8和表8。結(jié)果表明，黃芪甲苷12 h時(shí)累積溶出為83.21%，而黃芪甲苷PLGA納米粒釋藥較慢，12 h時(shí)累積溶出57.59%，因此黃芪甲苷PLGA納米粒具有一定的緩釋效應(yīng)。

圖7 空白納米粒(A)、黃芪甲苷PLGA納米粒(B)、黃芪甲苷原料藥(C)的FT-IR檢測(cè)圖譜

從表8擬合模型來看，2越接近1，表明擬合效果越好，結(jié)果表明黃芪甲苷PLGA納米粒在40%乙醇溶液中72 h內(nèi)的累積釋放符合Ritger- Peppas模型，2＝0.959 6，說明納米粒釋放機(jī)制為骨架溶蝕；黃芪甲苷原料藥累積釋放符合一級(jí)模型，2＝0.981 3，說明原料藥的釋放為等比擴(kuò)散為主。

3 討論

載體包封藥物的常規(guī)制備方法主要有納米粒沉淀法、乳化溶劑揮發(fā)法、高壓均質(zhì)法、微乳法等。本實(shí)驗(yàn)曾采用納米粒沉淀法和高壓均質(zhì)法制備納米粒，結(jié)果大量的藥物以白色沉淀析出，納米粒粒徑較大，PDI較高。采用改良的乳化溶劑揮發(fā)法時(shí)，所制備的納米?；鞈乙簬в械{(lán)色乳光，粒徑分布均勻，穩(wěn)定性較好，而且納米粒的包封率和載藥量得到了提高，同時(shí)，該法操作簡單，重復(fù)性較好。

圖8 體外釋放曲線

表8 黃芪甲苷納米粒的釋藥動(dòng)力學(xué)擬合方程及相關(guān)系數(shù)[13-14]

本實(shí)驗(yàn)采用QbD理念，以治療缺血性心臟病的口服聚合物納米顆粒為預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)產(chǎn)品，設(shè)計(jì)其質(zhì)量特性作為研究的基礎(chǔ)，在系統(tǒng)了解關(guān)鍵物料屬性和關(guān)鍵工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上[15-17]，結(jié)合Plackett- Burman及星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)研究了納米粒處方及生產(chǎn)工藝中的各參數(shù)，確定了黃芪甲苷納米制劑最優(yōu)處方組成及制備工藝。

星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面優(yōu)化法是當(dāng)前常用的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化方法，通過非線性數(shù)學(xué)模型繪制效應(yīng)面并優(yōu)選最佳條件，能夠保證試驗(yàn)精度，分析各因素之間的相互作用，具有顯著減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)、精度高、預(yù)測(cè)性較好等特點(diǎn)，避免了從實(shí)驗(yàn)室研究到工業(yè)生產(chǎn)過渡過程中生產(chǎn)工藝的單一性和不一致性[13,18-20]。星點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)采用多指標(biāo)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，各指標(biāo)的優(yōu)選條件可能會(huì)相互矛盾，即對(duì)某一指標(biāo)有利的條件可能對(duì)其他指標(biāo)不利，這時(shí)可采用綜合指標(biāo)OD值來考察指標(biāo)的綜合效果。本實(shí)驗(yàn)采用星點(diǎn)設(shè)計(jì)3因素5水平制備黃芪甲苷納米粒，以O(shè)D值作為綜合指標(biāo)優(yōu)化黃芪甲苷納米粒的最佳配比，優(yōu)化后的納米粒粒徑小、包封率載藥量高和穩(wěn)定性均較好，為后期治療缺血性心臟病的制劑開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

[1] 李澤華, 關(guān)賢頌, 蔣路平. 黃芪甲苷通過NRF2/HO-1信號(hào)通路減輕小鼠心肌缺血再灌注損傷 [J]. 中國病理生理雜志, 2021, 37(12): 2147-2153.

[2] 李翔, 趙琴琴, 鄭鳴之, 等. 黃芪甲苷和丹參素對(duì)大鼠心肌缺血后心功能的保護(hù)作用研究 [J]. 中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué), 2021, 38(18): 2208-2214.

[3] 葉慧芳, 張杰, 劉華, 等. 黃芪甲苷PEG-PE納米膠束的制備、細(xì)胞內(nèi)分布及抗心肌細(xì)胞凋亡的研究 [J]. 中國藥學(xué)雜志, 2021, 56(10): 815-821.

[4] 李艷玲, 丁煌, 傅馨瑩, 等. 黃芪甲苷配伍三七總皂苷對(duì)腦缺血大鼠BMSCs移植后神經(jīng)修復(fù)的影響 [J]. 中草藥, 2021, 52(21): 6537-6544.

[5] 張小飛, 邢傳峰, 果秋婷. 基于質(zhì)量源于設(shè)計(jì)(QbD)理念優(yōu)化穿心蓮內(nèi)酯固體脂質(zhì)納米粒 [J]. 中草藥, 2015, 46(2): 194-200.

[6] Mishra V, Thakur S, Patil A,. Quality by design (QbD) approaches in current pharmaceutical set-up [J]., 2018, 15(8): 737-758.

[7] 肖傳學(xué), 高展, 蘇娟, 等. 基于質(zhì)量源于設(shè)計(jì)(QbD)理念的穿心蓮內(nèi)酯結(jié)腸靶向微丸研究 [J]. 中草藥, 2019, 50(22): 5462-5469.

[8] Yu Y D, Xiu Y P, Li Y F,. To explore the mechanism and equivalent molecular group ofandin treating heart failure based on network pharmacology [J]., 2021, 2021: 5518192.

[9] Ghose D, Patra C N, Ravi Kumar B V V,. QbD-based formulation optimization and characterization of polymeric nanoparticles of cinacalcet hydrochloride with improved biopharmaceutical attributes [J]., 2021, 18(4): 452-464.

[10] Soni G, Kale K, Shetty S,. Quality by design (QbD) approach in processing polymeric nanoparticles loading anticancer drugs by high pressure homogenizer [J]., 2020, 6(4): e03846.

[11] 謝青璇, 李小芳, 謝龍, 等. Box-Behnken效應(yīng)面法優(yōu)化大黃素/小檗堿-殼聚糖雙載藥納米粒的處方工藝研究 [J]. 中草藥, 2021, 52(6): 1614-1622.

[12] 徐玲霞, 劉水婷, 劉駿, 等. Box-Behnken效應(yīng)面法優(yōu)化吳茱萸次堿脂質(zhì)液晶納米粒的處方研究 [J]. 中草藥, 2018, 49(21): 5076-5081.

[13] 嚴(yán)春臨, 張季, 劉敏, 等. 星點(diǎn)設(shè)計(jì)效應(yīng)面法優(yōu)化吳茱萸次堿固體脂質(zhì)納米粒處方 [J]. 中草藥, 2015, 46(9): 1307-1313.

[14] 鄒佳峰, 朱志紅, 李范珠, 等. Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化疏水改性普魯蘭納米粒的制備工藝 [J]. 中國藥學(xué)雜志, 2019, 54(14): 1154-1161.

[15] 王逸飛, 朱振宇, 吳志生, 等. QbD理念的中藥緩控釋制劑的設(shè)計(jì)與研發(fā)研究 [J]. 中國中藥雜志, 2019, 44(20): 4317-4321.

[16] Gurumukhi V C, Bari S B. Quality by design (QbD)- based fabrication of atazanavir-loaded nanostructured lipid carriers for lymph targeting: Bioavailability enhancement using chylomicron flow block model and toxicity studies [J]., 2022, 12(5): 1230-1252.

[17] 顏潔, 關(guān)志宇, 朱衛(wèi)豐, 等. Box-Behnken效應(yīng)面法優(yōu)化自組裝法制備葛根素殼聚糖/海藻酸鈉口服納米粒的處方與工藝研究 [J]. 中草藥, 2019, 50(23): 5706-5713.

[18] 張海燕, 陳曉燕, 萬娜, 等. 星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化梔子苷表面修飾納米粒的制備工藝 [J]. 中成藥, 2011, 33(2): 245-249.

[19] 李木生, 王嬰, 蔣夢(mèng)玥, 等. 星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化羥基喜樹堿長循環(huán)納米粒的制備工藝 [J]. 中藥新藥與臨床藥理, 2018, 29(1): 85-90.

[20] 寧雙成, 周莉莉, 王敏, 等. 星點(diǎn)設(shè)計(jì)-效應(yīng)面法優(yōu)化斑蝥素納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體處方工藝 [J]. 中草藥, 2019, 50(17): 4114-4122.

Study on preparation process of astragaloside IV PLGA nanoparticles based on quality by design (QbD)

LI Zi-rui, WANG Yi-ting, LAN Fan, ZHOU Su-hua, LI Ya

Hunan University of Chinese Medicine, Changsha 410208, China

To optimize the formulation ratio and preparation process of astragaloside IV PLGA nanoparticles based on quality by design (QbD).Astragaloside IV nanoparticles were prepared by emulsification solvent evaporation method. Taking the encapsulation efficiency, drug loading, particle size and PDI calculated overall desirability (OD) of astragaloside IV nanoparticles as evaluation indicators. Plackett-Burman design was used to screen out the process variables that had a significant effect on the properties of astragaloside IV nanoparticles, and then the selected variables were further optimized by central composite design-response surface methodology, and were characterized and evaluated to investigate thedrug release behavior of nanoparticles.Based on QbD, the critical process parameters (CPPs) were optimized by central composite design-response surface methodology, and the optimal prescription dosage was 5.03 mg, the poloxamer concentration was 0.48, and the W/O volume ratio was 14.33:1. It was verified that the encapsulation efficiency of astragaloside IV nanoparticles was (68.86 ± 2.90)%, the drug loading was (4.78 ± 0.45)%, the particle size was (112.87 ± 4.69) nm, the PDI was 0.134 ± 0.010, the ζ was (?29.77 ± 1.40) mV, and the nanoparticles were spherical, the particles were uniformly dispersed, and there was no adhesion and aggregation. Release experimentshowed that the drug release rule of the nanoparticles conformed to the Riger-Peppas model.Based on QbD, the product of the optimized model is obtained, which meets the expected QTPP and has stable and controllable quality, high precision, good prediction effect, and stable and feasible preparation process.

astragaloside IV; nanoparticles; quality by design; Plackett-Burman; central composite design-response surface methodology;release

R283.6

A

0253 - 2670(2022)15 - 4678 - 09

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.15.011

2022-01-24

湖南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2021JJ30495）；湖南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（2603）；湖南中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)一流學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（4901-0200002006）

李姿銳（1998—），女，碩士生，研究方向?yàn)橹兴幩巹W(xué)。E-mail: 309689146@qq.com

通信作者：李 雅（1973—），女，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事中藥新藥研究與開發(fā)。E-mail: liya112@163.com

[責(zé)任編輯 鄭禮勝]