双醋瑞因纳米混悬剂的处方工艺优化

2022-07-22 12:16曾丽珠林家振朱喆李晓芳
广东药科大学学报 2022年4期
关键词:稳定剂研磨粒径

曾丽珠,林家振,朱喆,李晓芳

(广东药科大学药学院,广东 广州 510006)

双醋瑞因是骨关节炎治疗药物,可抑制引起炎症反应和代谢异常的细胞因子白细胞介素(IL-1、IL-6)和肿瘤坏死因子(TNF-α),发挥抗炎镇痛作用,抑制软骨细胞凋亡,促进软骨修复,改善骨关节炎及相关疾病引起的疼痛和关节功能障碍等症状[1-4]。该药物水溶性差,体内溶出速率慢,目前临床上应用双醋瑞因胶囊剂生物利用度较低,且起效较慢,服用4~6周才表现明显效果,提高双醋瑞因的体内溶出速率与生物利用度成为值得研究的课题。

药物纳米混悬剂也称纳米晶药物,是通过研磨破碎或控制析晶技术,将微米级药物粒径减小至亚微米级甚至是纳米级,在稳定剂作用下形成的药物胶态分散体系[5]。药物纳米化可以有效提高体内溶出速率,增强药物的生物黏附性,促进药物吸收,为难溶性药物速效、高效制剂的研发提供广阔的前景[6-8]。近年来国外已有多个口服、注射等纳米晶药物产品上市[9]。目前药物纳米混悬剂的制备方法主要包括“top-down”(自上而下)技术、“bottom-up”(自下而上)技术以及两者组合技术[10-12]。“top-down”技术主要包括介质研磨技术和高压均质技术,均适用于实验室小规模制备纳米混悬液,筛选优化的处方工艺易于扩大规模生产。目前已上市的纳米晶药物产品中多数是应用介质研磨技术生产。研磨时药物粒子与研磨介质及其研磨室内壁发生剧烈碰撞,可粉碎药物颗粒至纳米级别。近年来,关于纳米混悬剂的微型化制备研究逐渐兴起,使用少量的药物、稳定剂以及微型仪器设备进行研究初期的处方工艺筛选,可有效减少原辅料用量,节约成本[13-15]。本研究应用微型化介质研磨法制备双醋瑞因的纳米混悬剂,应用正交设计试验优化处方工艺,为进一步进行制剂研究提供依据。

1 仪器与试药

1.1 仪器

DF-101S集热式恒温加热磁拌器(巩义市予华仪器责任有限公司);FA2004B电子天平(上海天美天平仪器有限公司);DGG-9123A电热恒温鼓风干燥箱(上海森信实验仪器有限公司);S3500-Microtrac激光粒度分析仪(美国麦奇克有限公司);KQ2200DE型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。

1.2 试药

双醋瑞因(质量分数>98%,陕西森弗高科实业有限公司);双醋瑞因对照品(质量分数>98%,成都植标化纯生物技术有限公司);羟丙基甲基纤维素(HPMC E5,安徽山河药用辅料股份有限公司);十二烷基硫酸钠(SDS,安徽山河药用辅料股份有限公司);氧化锆珠(直径0.2 mm,湖南瑞辰陶瓷有限公司);聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30,德国巴斯夫公司);泊洛沙姆188(poloxamer188,德国巴斯夫公司)。

2 方法与结果

2.1 双醋瑞因纳米混悬剂的制备

采用微型化介质研磨法制备双醋瑞因纳米混悬剂[15-16]。称取双醋瑞因50 mg,加入适量稳定剂,置于10 mL的西林瓶中,加入纯化水5.0 mL,直径0.2 mm的氧化锆珠15 g,磁力搅拌子2颗,以设定的转速研磨一定时间,去除氧化锆珠及磁力搅拌子,即制得双醋瑞因纳米混悬剂。

2.2 双醋瑞因纳米混悬剂粒度分析

取适量双醋瑞因纳米混悬液,用纯化水稀释至适宜浓度,用激光粒度分析仪测定粒径和多分散指数(polydispersity index,PDI)。

2.3 双醋瑞因纳米混悬剂处方工艺单因素考察

2.3.1 稳定剂种类考察 选用高分子聚合物HPMC E5、SDS、PVP K30及poloxamer 188分别作为稳定剂,固定稳定剂质量浓度为0.2%,转速1 200 r/min,不间断研磨3 h,制备双醋瑞因纳米混悬剂。以粒径及PDI为指标,考察不同种类的稳定剂对制备纳米混悬剂的影响,结果见图1。可见,以HPMC E5和SDS为稳定剂时制得纳米混悬剂的粒径较小,室温放置24 h后几种纳米混悬体系均出现不同程度的聚沉现象。为进一步降低PDI,增加体系的稳定性,将立体稳定型稳定剂HPMC与静电稳定型稳定剂SDS联合应用,进一步考察纳米混悬剂的质量。

图1 单一稳定剂对粒径和PDI的影响Figure 1 Effect of single stabilizer on particle size and PDI

2.3.2 混合稳定剂组成考察 按照“2.1”项下方法制备双醋瑞因纳米混悬剂,转速为1 200 r/min,研磨3 h,混合稳定剂(HPMC E5与SDS的质量比为2∶1)质量浓度为0.5%,考察HPMC E5与SDS的质量比分别为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1时对纳米混悬剂粒径和PDI的影响,结果见图2。可见,HPMC E5与SDS的质量比为2∶1时PDI最优,室温放置24 h无明显聚沉现象,纳米混悬剂稳定性提高。

图2 HPMC E5与SDS质量比对粒径和PDI的影响Figure 2 Effect of mass ratio of HPMC E5 to SDS on particle size and PDI

2.3.3 稳定剂用量考察 按照“2.1”项下方法制备双醋瑞因纳米混悬剂,转速1 200 r/min,研磨时间3 h,混合稳定剂(HPMC E5与SDS的质量比为2∶1)质量浓度分别为0.1%、0.3%、0.5%、1.0%,考察稳定剂用量对纳米混悬剂粒径和PDI的影响,结果见图3。可见,随着稳定剂用量的增加,纳米混悬剂的PDI呈下降趋势,混合稳定剂质量浓度为0.3%,纳米混悬剂粒径和PDI较小;当稳定剂质量浓度为1.0%时,粒径及PDI均有增加。

图3 稳定剂用量对粒径和PDI的影响Figure 3 Effect of stabilizer concentration on particle size and PDI

2.3.4 研磨时间考察 按照“2.1”项下方法制备双醋瑞因纳米混悬剂,称取双醋瑞因50 mg,混合稳定剂的质量浓度为0.5%,转速为1 200 r/min,分别控制研磨时间为1、1.5、2、2.5、3.0、3.5、4 h,考察研磨时间对纳米混悬剂粒径和PDI的影响,结果见图4。可见,随着研磨的时间延长,纳米混悬剂粒径和PDI均明显降低;研磨时间超过3 h,纳米混悬剂粒径和PDI呈上升趋势;较适宜的研磨时间为2~3 h。

图4 研磨时间对粒径和PDI的影响Figure 4 Effect of milling time on particle size and PDI

2.3.5 研磨速度考察 按照“2.1”项下方法制备双醋瑞因纳米混悬剂,研磨时间3 h,混合稳定剂质量浓度0.5%,设置磁力搅拌器转速分别为700、1 200、1 700 r/min,考察研磨速度对纳米混悬剂粒径和PDI的影响,结果见图5。可见,在考察范围内,随着转速增加,纳米药物粒径和PDI均明显降低,转速为1 700 r/min时稍有增大,表明研磨速度也是影响微型介质研磨法制备纳米混悬剂的主要因素。

图5 研磨转速对粒径和PDI的影响Figure 5 Effect of milling speed on particle size and PDI

2.4 正交设计试验优化处方工艺

在单因素考察的基础上,应用正交试验设计进一步优化处方工艺。将主要影响因素研磨时间设为A,转速设为B,混合稳定剂浓度(HPMCE5与SDS质量比为2∶1)设为C,采用L9(34)正交表进行正交试验设计。以粒径和多分散指数PDI为评价指标,采用综合加权评分法对实验结果进行评判。粒径(D)和多分散指数PDI(P)权重系数均为0.5,数值最大项评为0分,数值最小项评为50分,综合评分S=50×(Dmax-D)/(Dmax-Dmin)+50×(Pmax-P)/(Pmax-Pmin)。评分越高表示粒径越小,粒度分布越窄,粒子大小均匀。

正交试验设计因素水平见表1,试验结果表2、表3。方差分析结果表明,研磨时间与转速对纳米混悬剂粒径与粒度分布的影响有统计学意义(P<0.05),稳定剂因素的影响无统计学意义。最佳处方工艺组成为A2B3C2,即研磨时间为2 h,转速为1 700 r/min,混合稳定剂浓度为0.5%。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

表2 L9(34)正交试验结果Table 2 Results of orthogonal test

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance

2.5 双醋瑞因纳米混悬剂制备工艺的验证

按照正交设计优化筛选得出的最优处方工艺,制备3批双醋瑞因纳米混悬剂,以粒径、PDI为指标验证制备工艺。测得3批纳米混悬剂粒径为(214.1±4.0)nm,RSD为1.8%;PDI为(0.163±0.006),RSD为3.4%;Zeta电位为(-19.18±3.24)mV。制得双醋瑞因纳米混悬剂粒径较小,粒度分布窄,纳米混悬剂于室温下放置1周稳定性较好,未观察到粒子聚沉现象。表明优化的双醋瑞因纳米混悬剂制备工艺稳定可行,重现性良好。

3 讨论

纳米混悬剂是高度分散的多相体系,拥有巨大的表面积和表面自由能,易发生聚结、晶体长大、沉降等不稳定现象。粒径与粒度分布(PDI)是评价纳米分散体系物理稳定性的重要指标。粒径分布窄的纳米分散体系,微粒间饱和溶解度差减小,从而抑制奥斯瓦尔德熟化发生,体系稳定性好。本研究应用正交试验设计优化双醋瑞因纳米混悬剂处方工艺,综合考量粒径和PDI对纳米分散体系物理稳定性的影响,采用两者综合加权评分法评判结果。

稳定剂在纳米混悬剂制备中起重要作用,适宜的稳定剂能吸附到粒子表面,产生空间立体稳定或静电稳定作用,有效阻止粒子的聚集,保持纳米分散体系的物理稳定性。不同药物结构及理化性质、表面能,稳定剂的性质,稳定剂与药物之间的作用等对纳米混悬体系的形成与稳定产生影响,需通过试验筛选合适的稳定剂[17-19]。空间稳定剂和静电稳定剂联合应用,可产生协同作用,提供足够大的粒子间排斥力,纳米混悬剂的Zeta电位绝对值约20 mV就能维持体系稳定[20]。双醋瑞因具有较强的疏水性,本文结果显示阴离子表面活性剂SDS以及亲水性高分子HPMC E5对双醋瑞因有较好的亲和性与稳定作用,制备的纳米混悬剂粒径较小。两者联用,当混合稳定剂质量浓度为0.5%、HPMC E5与SDS质量比为2∶1时,制备的双醋瑞因纳米混悬剂粒径分布较窄,PDI值减小,Zeta电位适宜,室温下不易发生聚沉,体系稳定性提高。

本文结果显示,研磨时间、转速是影响微型介质研磨法制备纳米混悬剂的主要工艺因素。研磨时间延长、转速增加,有利于将药物粒子破碎成纳米级别微粒,稳定剂有足够时间吸附到药物表面发挥作用。研磨时间过长、转速过快,将导致药物粒子之间碰撞加剧,粒子聚集可能性增加,粒径及PDI增大。研磨过程中,氧化锆珠之间发生剧烈碰撞以及和西林瓶内壁不断的摩擦,产生大量的热量,体系温度升高,影响药物稳定性。试验中需冷水浴控制温度,同时控制高速搅拌过程中西林瓶的稳定性。

本试验选用微型介质研磨法制备双醋瑞因纳米混悬剂,原辅料消耗少、成本低,方法简便,实验设备易得,研磨效率较高,便于进行纳米混悬剂的处方工艺筛选。应用正交试验设计优化处方工艺参数,制得双醋瑞因纳米混悬剂粒径较小、粒度分布窄,工艺稳定、重现性较好,可用于口服、注射、经皮、黏膜给药等多种给药途径的制剂研究。

猜你喜欢
稳定剂研磨粒径
煤泥研磨脱泥浮选试验研究
PVC聚合用热稳定剂乳液及其制备方法和应用
木屑粒径对黑木耳栽培的影响试验*
镁砂细粉粒径对镁碳砖物理性能的影响
研磨式谷物加工农具
计径效率试验粒径的分析与对比
新型黏土稳定剂的制备与性能评价
切石研磨系统的创新设计
基于近场散射的颗粒粒径分布测量
NUK多功能食物研磨套装168RMB/套