莫秋怡,施文婷,徐東婷,嚴(yán)玉晶,崔婷,孫冬梅,梁志毅(廣東一方制藥有限公司,廣東省中藥配方顆粒企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 佛山 528244)
麥門冬湯屬國(guó)家中醫(yī)藥管理局2018年4月13日發(fā)布的《古代經(jīng)典名方目錄(第一批)》,始載于漢代“醫(yī)圣”張仲景所著《金匱要略·卷上·肺痿肺癰咳嗽上氣病脈證治第七》[1]。該方由麥冬、半夏、人參、甘草、粳米、大棗組成,具有滋養(yǎng)肺胃、降逆下氣的功效,原治虛熱肺痿,后世亦用于肺陰不足或胃陰不足證[2]?,F(xiàn)代藥理臨床應(yīng)用研究表明,麥門冬湯具有治療慢性萎縮性胃炎、抗呼吸道炎癥及鎮(zhèn)咳、干預(yù)肺纖維化、抗腫瘤及免疫增強(qiáng)等作用,臨床多用于治療慢性胃炎、硅沉著病、肺纖維化、肺癌、多病因咳嗽等[3]。
目前,關(guān)于麥門冬湯的研究多集中在藥理作用、臨床應(yīng)用等方面[3-7],尚未見麥門冬湯相關(guān)制劑研究的報(bào)道,面對(duì)古今制劑方式的更迭以及現(xiàn)代市場(chǎng)應(yīng)用的需求,對(duì)麥門冬湯顆粒的成型工藝進(jìn)行研究具有重要意義。中藥制粒技術(shù)主要有濕法制粒、干法制粒、流化噴霧制粒等,濕法制粒歷史悠久,至今仍被廣泛應(yīng)用;干法制粒則是近年才出現(xiàn)的新型制粒技術(shù),相比于濕法制粒節(jié)省了軟材,簡(jiǎn)化了干燥過程,具有效率高、制粒過程不受熱、成品不易吸潮、質(zhì)量穩(wěn)定,顆粒崩解性與溶出性好、含藥量高等特點(diǎn)[8-9],特別適合以中藥浸膏粉直接制粒。麥門冬湯處方中麥冬和大棗含有大量糖苷類物質(zhì),在制粒過程中易黏機(jī),顆粒一次成型率較低,且易產(chǎn)生花顆粒,造成資源浪費(fèi)。輔料是影響顆粒劑質(zhì)量的重要因素,輔料的種類選擇及配比直接影響顆粒劑的成型難易、溶出速度等。因此,本研究先通過單因素試驗(yàn)對(duì)輔料種類及配比進(jìn)行篩選,再通過Box-Behnken 試驗(yàn)對(duì)麥門冬湯顆粒的干法制粒工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)熵權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重,并進(jìn)行綜合評(píng)分,優(yōu)選出干法制粒的最佳工藝參數(shù),為麥門冬湯顆粒的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持。
LGS20 型干法制粒機(jī)(南京迦南科技有限公司),TDL-4000C 低速壹式大容量離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠),ME204E 型萬分之一天平(瑞士METTLER TOLEDO 公司),DHG-9146A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司),CS-2A+型脆碎度測(cè)定儀(天津市精拓儀器有限公司),JJ200B 型電子天平(常熟市雙杰測(cè)試儀器廠),CR 不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)篩(上海宜昌儀器紗篩廠)。
麥芽糊精(批號(hào):2019110751,吉林中糧生化能源銷售有限公司),糊精(批號(hào):190114C,曲阜市天利藥用輔料有限公司),乳糖(批號(hào):20200112,珠海安寶健藥業(yè)有限公司),可溶性淀粉(批號(hào):210108,安徽山河藥用輔料股份有限公司),麥門冬湯浸膏粉(廣東一方制藥有限公司制備,純浸膏粉每克相當(dāng)于生藥1.92 ~2.08 g)。
將麥門冬湯浸膏粉與一定比例的輔料混合均勻,調(diào)節(jié)壓輪壓力、壓輪頻率和送料頻率后,將混勻的物料置于干法制粒機(jī)中壓成片狀物,再破碎成顆粒,整粒即得[10]。
2.2.1 一次成型率[11]將顆粒依次通過一號(hào)篩和五號(hào)篩,稱定能通過一號(hào)篩但不能通過五號(hào)篩的顆粒的質(zhì)量,計(jì)算一次成型率。一次成型率(%)=通過一號(hào)篩但不通過五號(hào)篩的顆粒質(zhì)量/送料質(zhì)量×100%。
2.2.2 吸濕率[12]參照藥物引濕性試驗(yàn)指導(dǎo)原則(2020年版《中國(guó)藥典》四部通則9103)測(cè)定。
2.2.3 溶化率[13]取顆粒約0.5 g,精密稱定,置20 mL 離心管中,精密加入10 mL 沸水,振蕩攪拌3 min 后,4000 r·min-1離心10 min,棄去上清液,加入適量水將殘?jiān)芙獠⑥D(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中,水浴蒸干,于105 ℃烘箱內(nèi)干燥3 h,置干燥器中冷卻30 min,迅速稱定質(zhì)量,計(jì)算溶化率。溶化率(%)=(總顆粒質(zhì)量-殘?jiān)|(zhì)量)/總顆粒質(zhì)量×100%。
2.2.4 脆碎度[10]取適量顆粒依次通過二號(hào)篩和四號(hào)篩,取能通過二號(hào)篩但不能通過四號(hào)篩的顆粒適量,稱定質(zhì)量(m1),置于脆碎度測(cè)定儀中,設(shè)定轉(zhuǎn)速為35 r·min-1,轉(zhuǎn)動(dòng)4 min,取出,過四號(hào)篩,精密稱定未過四號(hào)篩的顆粒質(zhì)量(m2),計(jì)算脆碎度。脆碎度(%)=(m1-m2)/m1×100%。
熵權(quán)法是根據(jù)指標(biāo)的變異程度來確定客觀權(quán)重,若某個(gè)指標(biāo)的信息熵越小,表明該指標(biāo)值變異程度越大,能提供的有效信息就越多,其權(quán)重也就相應(yīng)變大,反之則變小。
① 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化:針對(duì)定量指標(biāo)數(shù)據(jù),考慮到數(shù)量級(jí)不同,對(duì)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理。本研究采用Hassan 法[15]分別對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換求“歸一值”,計(jì)算公式如下:
對(duì)于取值越大越好的指標(biāo):Yij=(xij-min{xij})/(max{xij}-min{xij})對(duì)于取值越小越好的指標(biāo):Yij=(max{xij}-xij)/(max{xij}-min{xij})
② 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化:即計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)下第i項(xiàng)評(píng)價(jià)項(xiàng)目指標(biāo)值所占的比重(fij)。
③ 計(jì)算各指標(biāo)的信息熵:根據(jù)信息論中信息熵的定義,信息熵Ej公式如下:
當(dāng)fij=0,考慮到lnfij無意義,因此,對(duì)fij的計(jì)算進(jìn)行修正,將其定義為④ 計(jì)算各指標(biāo)的熵權(quán)系數(shù):根據(jù)Ej的計(jì)算公式計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的Ej為E1,E2,……,Em。通過Ej計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重。
本試驗(yàn)將對(duì)麥芽糊精、乳糖、糊精、可溶性淀粉進(jìn)行考察,按浸膏粉和輔料為3∶1、2∶1、1∶1 的配比設(shè)置了12 組試驗(yàn),固定干法制粒參數(shù)(壓輪壓力12 MPa,送料頻率16 r·min-1,壓輪頻率3 r·min-1),經(jīng)制粒后整粒成型,分別測(cè)定各組試驗(yàn)的一次成型率、吸濕率、溶化率和脆碎度。由熵權(quán)法計(jì)算得到一次成型率、吸濕率、溶化率和脆碎度的權(quán)重分別是0.35、0.24、0.26 和0.15,按綜合評(píng)分=一次成型率×0.35+吸濕率×0.24+溶化率×0.26+脆碎度×0.15,計(jì)算各組試驗(yàn)的綜合評(píng)分。結(jié)果見表1,由表1可知,當(dāng)浸膏粉和乳糖的配比為1∶1 時(shí),綜合評(píng)分最高,故確定最優(yōu)輔料及加入比例為浸膏粉∶乳糖=1∶1。
表1 輔料種類及用量考察結(jié)果Tab 1 Type and dosage of excipient
2.5.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果 本試驗(yàn)選擇影響干法制粒的主要工藝參數(shù)壓輪壓力、送料頻率、壓輪頻率[16],為影響因素,以一次成型率、吸濕率、溶化率、脆碎度的綜合評(píng)分作為響應(yīng)值進(jìn)行Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)。由熵權(quán)法計(jì)算得到一次成型率、吸濕率、溶化率和脆碎度的權(quán)重分別是0.38、0.13、0.24 和0.25,按綜合評(píng)分=一次成型率×0.38+吸濕率×0.13+溶化率×0.24+脆碎度×0.25,計(jì)算各組試驗(yàn)的綜合評(píng)分,試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2、3。
表2 Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平Tab 2 Factor and level of Box-Behnken test design
表3 Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Tab 3 Box-Behnken test design and results
2.5.2 模型擬合與方差分析 利用Design Expert 8.0.6 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合,得到綜合評(píng)分對(duì)編碼自變量的二次多元回歸方程Y=0.54+0.09A-0.18B-0.019C-0.096AB-0.12AC+0.046BC-0.17A2+0.1B2-0.028C2,方差分析結(jié)果見表4。
由表4可知,模型P=0.0061 <0.01,表明該方程模型顯著性高,擬合度良好;失擬項(xiàng)P=0.1343 >0.05,表明失擬項(xiàng)不顯著,未知因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果干擾??;決定系數(shù)R2=0.9108,進(jìn)一步表明模型的擬合度和可信度良好;精密度=10.153 >4,說明此模型的精密度較好,因此可用此模型對(duì)麥門冬湯干法制粒工藝進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。由F值可知,各因素對(duì)綜合評(píng)分影響大小順序?yàn)椋核土项l率>壓輪壓力>壓輪頻率,A、B對(duì)綜合評(píng)分影響顯著;交互項(xiàng)中,僅AC交互作用影響顯著;二次項(xiàng)中,僅A2影響顯著;說明各因素與綜合評(píng)分之間并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。
表4 擬合回歸方程的方差分析結(jié)果Tab 4 Analysis of variance results of the fitted regression equation
2.5.3 響應(yīng)面各因素交互作用分析 通過Design-Expert 8.0.6 軟件處理,得到兩因素間的交互作用響應(yīng)面分析圖,如圖1~3。
圖1響應(yīng)曲面較平滑,說明AB 之間交互作用影響不顯著;當(dāng)送料頻率不變時(shí),綜合評(píng)分隨壓輪壓力的增大表現(xiàn)為先上升后下降;當(dāng)壓輪壓力不變時(shí),綜合評(píng)分隨送料頻率的增大表現(xiàn)為先下降后上升。
圖1 壓輪壓力與送料頻率對(duì)綜合評(píng)分的響應(yīng)面及等高線圖Fig 1 Response surface and contour map of rolling pressure and feeding speed to the comprehensive score
圖2的響應(yīng)曲面較陡峭,等高線呈橢圓形,說明AC 之間交互作用影響顯著;當(dāng)壓輪頻率較小時(shí),綜合評(píng)分隨壓輪壓力的增大而增加;當(dāng)壓輪頻率達(dá)到一定值后,綜合評(píng)分隨壓輪壓力的增加表現(xiàn)為先上升后下降;當(dāng)壓輪壓力較小時(shí),綜合評(píng)分隨壓輪頻率的增大而增加;當(dāng)壓輪壓力達(dá)到一定值后,綜合評(píng)分隨壓輪頻率的增大而減小。
圖2 壓輪壓力與壓輪頻率對(duì)綜合評(píng)分的響應(yīng)面及等高線圖Fig 2 Response surface and contour map of rolling pressure and rolling speed to the comprehensive score
圖3的響應(yīng)曲面較平緩,說明BC 之間交互作用影響不顯著。當(dāng)壓輪頻率不變時(shí),綜合評(píng)分隨送料頻率的增大表現(xiàn)為先下降后趨于平緩;當(dāng)送料頻率不變時(shí),隨壓輪頻率的增大,綜合評(píng)分變化不明顯。
圖3 送料頻率與壓輪頻率對(duì)綜合評(píng)分的響應(yīng)面及等高線圖Fig 3 Response surface and contour map of feeding speed and rolling speed to the comprehensive score
利用Design Expert 8.0.6 軟件,由回歸模型進(jìn)行預(yù)測(cè)分析,綜合評(píng)分最大預(yù)測(cè)值為0.997,最優(yōu)工藝條件為壓輪壓力15.6 MPa,送料頻率20 r·min-1,壓輪頻率3 r·min-1。在此條件下,進(jìn)行3 組驗(yàn)證試驗(yàn),見表5。3 組驗(yàn)證試驗(yàn)綜合評(píng)分均值為0.916,RSD為1.4%,與預(yù)測(cè)值的偏差為8.1%,說明建立的模型預(yù)測(cè)性良好,優(yōu)化的工藝穩(wěn)定可行。
表5 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Tab 5 Verification test
中藥制劑常用的輔料有麥芽糊精、可溶性淀粉等[17],本試驗(yàn)通過單因素試驗(yàn)篩選出最佳輔料配比為浸膏粉∶乳糖=1∶1,乳糖具有良好的流動(dòng)性、溶化性、成型性和較弱的吸濕性,使用乳糖作為輔料可以提高顆粒的成型率、溶出率和降低顆粒的吸濕性,保證臨床療效。
本研究采用Box-Behnken 試驗(yàn)優(yōu)選麥門冬湯顆粒的干法制粒工藝[18-19],結(jié)果表明,建立的二次多元回歸方程的擬合度和可信度良好,通過回歸方程進(jìn)行預(yù)測(cè),得到最優(yōu)工藝條件為壓輪壓力15.6 MPa,送料頻率20 r·min-1,壓輪頻率3 r·min-1。同時(shí),采用熵權(quán)法計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重可以使評(píng)分結(jié)果更科學(xué)、合理、接近實(shí)際情況,避免了主觀因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成誤差。
本研究制得的麥門冬湯顆粒外觀性狀均勻,流動(dòng)性、溶化性較好,吸濕性較低,改善了浸膏粉的流動(dòng)性、飛散性、吸濕性以及直接應(yīng)用的局限性,并通過驗(yàn)證試驗(yàn)確定響應(yīng)面法優(yōu)選的干法制粒工藝穩(wěn)定可行,可為麥門冬湯顆粒的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。