張玩濤程茜菲彭修娟李林林盧 穎劉 峰

（1.陜西國(guó)際商貿(mào)學(xué)院醫(yī)藥學(xué)院，陜西 西安 712046； 2.陜西省中藥綠色制造技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西西安 712046； 3.保定天浩制藥有限公司，河北 保定 071000； 4.陜西步長(zhǎng)制藥有限公司，陜西 西安 710075）

前列舒通膠囊由黃柏、赤芍、當(dāng)歸、川芎、土茯苓、三棱、澤瀉、馬齒莧、馬鞭草、虎耳草、柴胡、川牛膝、甘草13 味藥材組成，具有清熱利濕、化瘀散結(jié)功效，是治療濕熱下注，瘀血阻滯的有效方劑，也是臨床治療慢性前列腺炎最常使用的藥物之一，療效肯定［1-2］，其浸膏原干燥工藝為真空干燥，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而且需將干膏再次粉碎，對(duì)操作要求高。噴霧干燥具有受熱時(shí)間短、溫度低、操作流程管道化等特點(diǎn)［3］，符合高效、節(jié)能生產(chǎn)工藝的要求。

數(shù)學(xué)模型及表達(dá)式可反映固體物料的吸濕機(jī)理［4］，即其吸濕隨時(shí)間變化的規(guī)律，并可通過(guò)計(jì)算吸濕速度、吸濕量參數(shù)、臨界相對(duì)濕度來(lái)預(yù)測(cè)操作過(guò)程中暴露在空氣中的最長(zhǎng)時(shí)間。因此，本實(shí)驗(yàn)基于QbD 理念優(yōu)化前列舒通膠囊提取液噴霧干燥工藝，并采用響應(yīng)面法對(duì)關(guān)鍵工藝參數(shù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，從而確定設(shè)計(jì)空間［5］，再研究其成型吸濕性，以期在確保藥效成分的基礎(chǔ)上改善其吸濕問(wèn)題，也可為該制劑大規(guī)模生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料

1.1 儀器 RY-NSG 多功能提取濃縮機(jī)組（上海銳元機(jī)械設(shè)備有限公司）；GLP-80 離心式噴霧干燥機(jī)（浙江爾樂(lè)干燥設(shè)備有限公司）；CH-10 槽型混合機(jī)（泰州市高港區(qū)中創(chuàng)藥機(jī)設(shè)備有限公司）；YK160 搖擺式顆粒機(jī)（常州市倍成干燥設(shè)備工程有限公司）；Waters 2695e 型高效液相色譜儀［沃特世科技（上海）有限公司］；SQP-SECURA225D-1CN 型電子天平［十萬(wàn)分之一，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司］；SHH-500GSD-2T 綜合藥品穩(wěn)定性試驗(yàn)箱（重慶康誠(chéng)永生試驗(yàn)設(shè)備有限公司）。

1.2 試劑與藥物 黃柏、赤芍、當(dāng)歸、川芎、土茯苓、三棱、澤瀉、馬齒莧、馬鞭草、虎耳草、柴胡、川牛膝、甘草均購(gòu)于中藥飲片銷售公司，經(jīng)陜西中醫(yī)藥大學(xué)劉峰副教授鑒定為正品，符合2020年版《中國(guó)藥典》 一部規(guī)定。鹽酸小檗堿（批號(hào)202015）對(duì)照品購(gòu)于中國(guó)食品藥品檢定研究院。淀粉為藥用輔料級(jí)。乙腈、磷酸為色譜純；甲醇、無(wú)水乙醇為分析純；水為自制純化水。

2 方法與結(jié)果

2.1 提取液制備 按照《國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)》 前列舒通膠囊【制法】 項(xiàng)［6］進(jìn)行。

2.2 鹽酸小檗堿含量測(cè)定 按照《國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)》 前列舒通膠囊【含量測(cè)定】 項(xiàng)［6］進(jìn)行。

2.2.1 色譜條件 迪馬C18色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動(dòng)相0.1% 磷酸-乙腈（75∶25）；體積流量1.0 mL／min；柱溫35 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)270 nm；進(jìn)樣量10 μL。

2.2.2 對(duì)照品溶液制備 精密稱取鹽酸小檗堿對(duì)照品適量，甲醇制成每1 mL 含40 μg 該成分的溶液，即得。

2.2.3 供試品溶液制備 精密稱取粉末0.1 g，置于具塞錐形瓶中，精密加入50 mL 甲醇，密塞，稱定質(zhì)量，超聲處理20 min，放冷，甲醇補(bǔ)足減失的質(zhì)量，濾過(guò)，取續(xù)濾液，即得。

2.3 噴霧干燥工藝優(yōu)化 計(jì)算浸膏粉收率，公式為收率＝ ｛浸膏粉質(zhì)量／ ［料液相對(duì)密度×料液體積×（1－料液含水量）］｝ ×100%，其中料液含水量由快速水分測(cè)定儀直接測(cè)得。再計(jì)算綜合評(píng)分，公式為綜合評(píng)分＝（浸膏粉收率×0.5／最大值＋鹽酸小檗堿含量×0.5／最大值）×100，其中根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，浸膏粉收率、鹽酸小檗堿含量最大值分別為85.45%、13.54 mg／g。

2.3.1 料液相對(duì)密度 按“2.1” 項(xiàng)下方法制備提取液，平行5 份，固定進(jìn)料速度為15 r／min，進(jìn)風(fēng)溫度為140 ℃，考察料液相對(duì)密度1.06、1.08、1.10、1.12、1.14 對(duì)噴霧干燥的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。

進(jìn)料相對(duì)密度的增加會(huì)提高液滴中固形物濃度，減少水分蒸發(fā)，提高噴霧干燥效率，降低生產(chǎn)成本，在工業(yè)上具有重要意義［7］。但表1 顯示，料液相對(duì)密度為1.08 時(shí)綜合評(píng)分最高，這是因?yàn)槠溥^(guò)低時(shí)噴霧過(guò)程中液滴含水量大，干燥過(guò)程中料液蒸發(fā)所需熱量多，導(dǎo)致浸膏粉含水量高，出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，從而使浸膏粉收率、鹽酸小檗堿含量偏低；過(guò)大時(shí)料液黏度增大，導(dǎo)致物料流動(dòng)性差，噴霧時(shí)產(chǎn)生液滴大，短時(shí)間內(nèi)在干燥室中無(wú)法干燥，出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，也會(huì)使兩者降低。最終，選擇料液相對(duì)密度為1.08。

2.3.2 進(jìn)料速度 按“2.1” 項(xiàng)下方法制備提取液，平行5 份，固定料液相對(duì)密度為1.08，進(jìn)風(fēng)溫度為140 ℃，考察進(jìn)料速度5、10、15、20、25 r／min 對(duì)噴霧干燥的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 進(jìn)料速度對(duì)噴霧干燥的影響Tab.2 Effect of feed rate on spray drying

由此可知，隨著進(jìn)料速度增加，綜合評(píng)分先升高后降低，主要是因?yàn)樵诘退龠M(jìn)料時(shí)料液經(jīng)霧化器霧化的液滴小，干燥室內(nèi)有過(guò)多熱量干燥產(chǎn)品，出風(fēng)溫度偏高，當(dāng)其高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，部分產(chǎn)品開始呈熔融態(tài)，易糊化、粘壁，導(dǎo)致浸膏粉收率、鹽酸小檗堿含量降低；隨著進(jìn)料速度增加，干燥室中水分蒸發(fā)所需熱量達(dá)到平衡，此時(shí)干燥效果最好，收率最高；進(jìn)料速度進(jìn)一步增加后，液滴在干燥室內(nèi)的傳熱傳質(zhì)效率下降，干燥難度增加，出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，也會(huì)使兩者降低，嚴(yán)重時(shí)無(wú)產(chǎn)品可收集［8-9］。最終，選擇進(jìn)料速度為15 r／min。

2.3.3 進(jìn)風(fēng)溫度 按“2.1” 項(xiàng)下方法制備提取液，平行5 份，固定料液相對(duì)密度為1.08，進(jìn)料速度為15 r／min，考察進(jìn)風(fēng)溫度100、120、140、160、180 ℃對(duì)噴霧干燥的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)噴霧干燥的影響Tab.3 Effect of inlet air temperature on spray drying

由此可知，隨著進(jìn)風(fēng)溫度增加，綜合評(píng)分先升高后降低，在140 ℃時(shí)最高，主要是因?yàn)楦邷叵蚂F化液滴的傳熱傳質(zhì)提高，強(qiáng)化了液滴干燥過(guò)程，減少了產(chǎn)品含水量，抑制了低溫噴霧干燥過(guò)程不完全干燥的粘壁現(xiàn)象，有助于降低干燥室內(nèi)未充分干燥顆粒與干燥壁粘附的可能，從而提高浸膏粉收率、鹽酸小檗堿含量；進(jìn)一步增加后，出風(fēng)溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，部分產(chǎn)品開始呈熔融態(tài)，易產(chǎn)生糊化粘壁，導(dǎo)致兩者降低［7］。

2.3.4 Box-Behnken 響應(yīng)面法 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇料液相對(duì)密度（A）、進(jìn)料速度（B）、進(jìn)風(fēng)溫度（C）作為影響因素，綜合評(píng)分（Y）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用Box-Behnken 響應(yīng)面法優(yōu)化噴霧干燥工藝，設(shè)計(jì)三因素三水平五中心點(diǎn)，共計(jì)17 個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)［10-11］，因素水平見(jiàn)表4，結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 因素水平Tab.4 Factors and levels

再采用Design-Expert 8.0.6.1 軟件對(duì)表5 數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得方程為Y＝86.93－6.02A－3.26B＋3.75C－3.68AB＋6.51AC＋8.51BC－6.36A2－6.86B2－7.92C2，方差分析［12］見(jiàn)表6。由此可知，模型P＜0.01，具有高度顯著性；失擬項(xiàng)P＞0.05，表明模型與實(shí)際情況的擬合度良好，未知因素影響小，可代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析；一次項(xiàng)A、交互項(xiàng)AC和BC、二次項(xiàng)A2有顯著或極顯著影響（P＜0.05，P＜0.01）；各因素影響程度依次為A＞C＞B。

表5 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Tab.5 Design and results of tests

表6 方差分析Tab.6 Analysis of variance

再采用Design-Expert 8.0.6.1 軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。由此可知，當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度固定不變時(shí)，綜合評(píng)分隨著料液相對(duì)密度、進(jìn)料速度增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，但整體變化較小，表明進(jìn)風(fēng)溫度與進(jìn)料速度的交互作用較小；當(dāng)進(jìn)料速度固定不變時(shí)，綜合評(píng)分隨著料液相對(duì)密度、進(jìn)風(fēng)溫度增加呈先略微升高后急劇降低的趨勢(shì)，整體坡度較陡，表明料液相對(duì)密度與進(jìn)風(fēng)溫度的交互作用較大；當(dāng)料液相對(duì)密度固定不變時(shí)，綜合評(píng)分隨著進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)料速度增加先升高后降低，整體變化較大，表明進(jìn)風(fēng)溫度與進(jìn)料速度的交互作用較大，與方差分析一致。

圖1 各因素響應(yīng)面圖Fig.1 Response surface plots for various factors

2.3.5 設(shè)計(jì)空間建立與驗(yàn)證 考慮到在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)料速度、進(jìn)風(fēng)溫度容易控制，而料液相對(duì)密度難以控制，本實(shí)驗(yàn)采用Design Expert 8.0.6.1軟件建立具有顯著影響的因素AC交互作用的設(shè)計(jì)空間（設(shè)定B為軟件預(yù)測(cè)最優(yōu)值14 r／min），要求響應(yīng)值綜合評(píng)分＞85.00 分，結(jié)果見(jiàn)圖2。考慮到實(shí)際生產(chǎn)情況［13-14］，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噴霧干燥的關(guān)鍵工藝參數(shù)為料液相對(duì)密度1.06～1.08，進(jìn)風(fēng)溫度135～145 ℃（即圖2 中矩形部分）。在此空間內(nèi)隨機(jī)選取3 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表7，可知均能滿足預(yù)期目標(biāo)，即綜合評(píng)分均大于85.00 分。

表7 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果（n＝3）Tab.7 Results of verification tests（n＝3）

圖2 設(shè)計(jì)空間圖Fig.2 Design space diagram

2.4 吸濕性研究

2.4.1 顆粒制備 取“2.3.5” 項(xiàng)下最優(yōu)設(shè)計(jì)空間內(nèi)浸膏粉，按照《國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)》 前列舒通膠囊【制法】 項(xiàng)［6］進(jìn)行，即得。

2.4.2 平衡吸濕率測(cè)定 取“2.4.1” 項(xiàng)下噴霧粉所制顆粒及市售顆粒（批號(hào)分別為210303、201221、201225）適量，置于P2O5干燥器中干燥至恒重，分別精密稱取1 g（平行3 份，取平均值），鋪平，放在已恒重稱量瓶的底部（厚度約為2 mm），再置于綜合藥品穩(wěn)定性試驗(yàn)箱中（溫度25 ℃，相對(duì)濕度75%），于1、2、3、4、5、6、12、36、48、72、84、96、120、144、168、192 h后取出，稱定質(zhì)量，計(jì)算吸濕率［15］，公式為吸濕率＝ ［（吸濕后樣品質(zhì)量－吸濕前樣品質(zhì)量）／吸濕前樣品質(zhì)量］×100%，吸濕曲線見(jiàn)圖3，可知噴霧粉所制顆粒平衡吸濕率均高于市售顆粒，表明噴霧干燥在防止膠囊填充物吸濕性方面比真空干燥有明顯優(yōu)勢(shì)。再采用SPSS 24.0 軟件對(duì)吸濕曲線進(jìn)行擬合，以時(shí)間為橫坐標(biāo)（X），吸濕率為縱坐標(biāo)（Y），得方程為Y＝exp（2.518 1－1.399 1／X）（R＝0.996，F(xiàn)＝739.664，P＝0.002）。

圖3 顆粒吸濕曲線Fig.3 Hygroscopic curves for particles

2.4.3 臨界相對(duì)濕度考察 取“2.4.1” 項(xiàng)下噴霧粉所制顆粒及市售顆粒適量，置于已恒重稱重瓶中（厚度約為2 mm），精密稱取1 g（平行3 份，取平均值），置于溫度為25 ℃，相對(duì)濕度分別為22%、33%、43%、55%、69%、75%、85%、92%的環(huán)境下吸濕，3 d 后取出，稱定質(zhì)量，計(jì)算吸濕率［16-17］，結(jié)果見(jiàn)圖4，可知市售顆粒臨界相對(duì)濕度小于噴霧粉所制顆粒。再將企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)（中間體顆粒含水量小于5%）代入“2.4.2” 項(xiàng)下方程，測(cè)得暴露在空氣中操作的最長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)不超過(guò)1.52 h，此時(shí)可確保產(chǎn)品達(dá)到企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，吸水量低于5%。

圖4 顆粒臨界相對(duì)濕度Fig.4 Critical relative humidities of particles

3 討論

本實(shí)驗(yàn)以前列舒通膠囊提取液為模型，采用QbD 理念建立其噴霧干燥工藝的設(shè)計(jì)空間，相比于固定工藝參數(shù)，它可使工藝操作更靈活，在滿足生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上方便操作人員控制，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，并且控制進(jìn)料速度為14 r／min，料液相對(duì)密度為1.06～1.08，進(jìn)風(fēng)溫度為135～145 ℃，可有效改善噴霧時(shí)常見(jiàn)的粘壁及糊化現(xiàn)象。

同時(shí)，與真空干燥比較，噴霧粉所制顆粒平衡吸濕率降至12.40%（溫度20 ℃，相對(duì)濕度75%），臨界相對(duì)濕度升高至75.72%，可能是因?yàn)槭惺垲w粒之間形成的空隙較小，類似毛細(xì)管，當(dāng)孔道被水分填滿時(shí)，表面開始溶化成流浸膏狀，吸收水分達(dá)飽和；噴霧粉所制顆粒之間的空隙較大，但本實(shí)驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象［18］。因此，相比于真空干燥，采用噴霧干燥處理浸膏粉時(shí)對(duì)車間相對(duì)濕度的要求低，可有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本。