乳剂型凝胶剂预混辅料的初步研制

邱仁杰+黄艺钟+王秀丽

[摘要]该实验旨在研究乳剂型凝胶剂预混辅料。以最为常用、成本低廉和工艺简单等为标准筛选辅料和设计配方。采用星点设计-效应面法进行实验设计，以主观评分为指标，使用Design-Expert 8.0.6 Trial 进行数据拟合与分析，绘制三维效应曲面图和二维等高线图。结果确定最佳范围为A（卡波姆940）：0.05～0.065 g；B（蓖麻油）：1.00～1.12 mL；C[聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯（吐温-80）]：0.15 mL。选取最佳配方为卡波姆 0.057 5 g，蓖麻油 1.1 mL，吐温-80 0.15 mL。对制得的基质进行了初步稳定性评价和一些流变学特性如黏度、触变性的考察。并以此最佳配方为基质，分别以98%芦丁、98%盐酸小檗碱和98%盐酸小檗胺为主药制备乳剂型凝胶制剂，以0.9%生理盐水为接收液，1 h内3种制剂的透皮量均在1%以下。可见，该基质具有发展成为预混辅料的潜力。该配方制得的乳剂型凝胶基质具有较好外观，具有一定的稳定性、较好黏度和触变性，在1 h内无皮肤刺激性。

[关键词]预混辅料； 乳剂型凝胶剂； 星点设计-效应面法； 体外透皮性实验

[Abstract]The purpose of this paper was to study the pre-mixed materials of emulsion gel. Accessories were screened and formula was designed with the most common use， low cost and simple process as the standards. Experiments were designed by central composite design-response surface methodology （ccd-rsm）. 8.0.6 Trial Design-Expert was used for data processing and analysis， and subjective scores were used as the index to draw the three-dimensional effect surface and 2D contour maps. It was determined that the optimal ranges were A （carbomer 940）： 0.05-0.065 g； B （castor oil）： 1.00-1.12 mL； C （poly polysorbate-80）： 0.15 mL. The optimal formula was as follows： carbopol 0.057 5 g， castor oil 1.1 mL， polysorbate-80 0.15 mL. The formulated substrate was studied on its preliminary stability and rheology characteristics， such as viscosity and thixotropy. Then with the optimal formula as substrate， emulsion type gel was prepared respectively with 98% rutin， 98% berberine hydrochloride， and 98% berbamine hydrochloride as the main component. With 0.9% normal saline as the absorption solution， the results showed that the ransdermal flux of the three formulations of 1 h was all less than 1%. The results indicated that this substrate had the potential to be developed into a premixed material. The emulsion type gel matrix made from this formula had a good appearance， stability to certain extent， appropriate viscosity and thixotropy， and showed no skin irritation in 1 h.

[Key words]premixed materials； emulsion gel； ccd-rsm； transdermal experiment

預混辅料和凝胶剂都是现如今极为热门的研究领域。根据主药的性质选择最合适的辅料，不仅需要大量的实验，还需大量时间和成本；若有一种预混辅料，能与多种主药均制得较好制剂，可以很大程度上节约研发的时间和经济成本，为制剂提供便利。预混辅料作为新辅料开发中最简单、最节约时间和成本的方式，面对的将是一个广阔的世界市场。凝胶剂中水性凝胶剂研究最多，油性凝胶剂用于皮肤会带来油腻感，适用药物范围也较窄。而乳剂型凝胶基质兼有乳剂和凝胶的一些特性，洁白、细腻、富有光泽、极易涂布和洗除、无刺激且稳定，适用范围广，极具市场应用价值。

经过大量预实验筛选以及文献数据分析^[1-5]，本实验以卡波姆940、蓖麻油、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯（吐温-80）为主要成分，利用星点设计-效应面法考察配方中各成分含量对基质质量的影响，通过外观评价，筛选最佳配方。并通过体外透皮实验，考察其1 h内的透皮量，证明其具有发展成新型乳剂型凝胶预混辅料的潜力。

1 材料

G20型醫用离心机（北京白洋医疗器械有限公司）；MCR102型流变仪（奥地利安东帕有限公司，配PP50型号转子，间距0.01 nm）；TU-1810紫外-可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；TK-20B型透皮仪（上海锴凯科技贸易公司）；FA1204B型电子天平（上海精密仪器仪表有限公司）；KQ-300VDB型超声波清洗仪（昆山市超声仪器有限公司）。

卡波姆940（99%分析纯，麦克林）；三乙醇胺（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；蓖麻油（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；吐温-80（分析纯，北京拜尔迪生物技术有限公司）；甘油（分析纯，北京拜尔迪生物技术有限公司）；无水乙醇（分析纯，北京化工厂）；12 mol·L^-1盐酸（分析纯，北京化工厂）；98%芦丁（宝鸡国康生物科技有限公司）；98%盐酸小檗碱（宝鸡国康生物科技有限公司）；98%盐酸小檗胺（宝鸡国康生物科技有限公司）；SD雄性大鼠6只，（250±20）g，北京中医药大学东校区动物实验室正常饲养，斯贝福（北京）实验动物科技有限公司提供，合格证号SCXK（京）2011-0004。

2 方法

2.1 乳剂型凝胶基质的制备

2.1.1 配方及实验设计

依据预实验及文献检索结果，按照如下配方范围进行实验设计：卡波姆940^[6] 0.03～0.15 g，吐温-80 0.1～0.2 mL，蓖麻油 1.0～2.0 mL，无水乙醇1 mL，甘油 0.252 5 g，三乙醇胺 0.2 mL，蒸馏水定容至5 g。实验时为减小误差，且使样品制备量足够大以满足性质测定需要，将上述处方扩大9倍制备样品，见表1。根据预实验确定的用量范围，使用Design-Expert 8.0.6 Trial 进行星点-效应面设计^[7]，设计结果见表2。

2.1.2 卡波姆基质溶胀

电子天平对20个50 mL的小量杯称重，编号1～20，加入2.525 g甘油。精密称取卡波姆940倒入装有甘油的小量杯，搅拌均匀。加入适量蒸馏水充分溶胀12 h，得充分溶胀的卡波姆基质^[8]。

2.1.3 乳剂型凝胶基质完成

移取2.0 mL的三乙醇胺，移取蓖麻油于溶胀好的基质中搅拌均匀，于1～20号量杯中分别加入吐温-80。搅拌均匀，于量杯中分别加入10 mL的无水乙醇，最后用蒸馏水定容至基质共50 g，搅拌完全。

2.2 乳剂型凝胶基质的评价

2.2.1 外观评价

选取5名健康志愿者对制得的乳剂型凝胶基质进行考察。按以下细则分为3档。一档：光滑平整，无颗粒胶团；二档：有细微颗粒，较为平整；三档：粗糙不均匀，有颗粒胶团。总分10分，其中一档10分，二档8分，三档6分。

主观评价的归一化： 一方面由于没有绝对客观的物理计量标准，评委在个性、欣赏水平、参照体系等方面差异性，决定了他们对评分标准的认识和尺度掌握存在差异。另一方面，在主观评分过程中，因业务水平差异或身体状态起伏而引起的评分误差是不可避免的。为提高评分的准确性，体现公平、公正的原则。本实验采用了主观评价的归一化算法以及误差分析，对评分应用了优化理论，利用归一化算法消除因价值坐标系不一致对评审公平性造成的影响，最终得到一个建立在归一化体系下的、消除了部分主观误差的参选对象平均分排名。这一结果既可以科学合理的评价参选对象，也可以反馈给组织方，作为考察评委工作的参考依据。具体公式如下^[9]。

2.2.2 稳定性初步考察

耐热评价： 取基质2 g，置磨口锥形瓶中，封口膜密闭，于60 ℃水浴恒温6 h，取出，放置至室温，观察有无油水分层现象。

耐寒评价： 取基质2 g，置磨口锥形瓶中密闭，于-16 ℃的冰箱中放置24 h，取出后放置至常温，观察有无油水分层现象。

2.2.3 加速稳定性试验

将基质约5 g，按照《中国药典》2015年版附录通则9001进行离心（4 000 r·min^-1， 30 min）和加速试验[温度（30±2） ℃，湿度（65±5）%]。观察基质有无油水分层现象^[10-11]。

2.2.4 皮肤刺激性评价

取基质2 g涂敷于志愿者手背靠近手腕部分大概2 cm×2 cm，1 h内观察用药部位有无发红、起疹、水疱等现象。

2.2.5 触变性

使用MCR102型流变仪，选用PP50型号转子（间距0.01 nm）分别测定1，5，9，11号基质在32 ℃时的触变性，计算触变环面积，环面积越大，说明触变性越好。

2.3 最佳配方选择与考察

2.3.1 模型拟合与预测

以主观评价Y为因变量，以卡波姆940，蓖麻油，吐温-80分别为自变量X₁，X₁，X₃。对实验结果进行二项式拟合。

Y（主观评分）=b₀+b₁X₁+b₂X₂+b₃X₃+b4X₁X₂+b5X₁X₃+b6X₂X₃+b7X₁²+b8X₂²+b9X₃² （6）

将数据录入Design-Expert 8.0.6 Trial 軟件进行分析，进行方程拟合。

2.3.2 效应面绘制与预测

使用Design-Expert 8.0.6 Trial 分别绘制各指标与影响因素的三维效应曲面和二维等高线图。从图中读出主观评分最佳范围，进行最佳配方预测。

2.3.3 最佳配方基质制备

取3个小量杯，分别称重，编号为B1，B2，B3。按筛选出的最佳配方重新制备基质，观察得到的半固体，进行主观评分。

2.3.4 pH测定

使用pH试纸对B1，B2，B3号基质进行pH测定。

2.3.5 黏度及触变性的测定

设定切变速率为30 s^-1，温度为32 ℃，取B1，B2，B3号基质分别进行黏度测定。在32 ℃，取B1，B2，B3号基质进行触变性测定，计算滞后环面积。

2.4 体外透皮性实验

2.4.1 主药的选择

为了体现乳剂凝胶剂基质的优势，主药的选择应包含水溶性成分和脂溶性成分。至少应选择3种主药，方能较好证明基质的普遍适用性。本实验选择了98%芦丁、98%盐酸小檗碱和98%盐酸小檗胺。

据文献记载，在510 nm处，芦丁质量浓度在8～48 mg·L^-1，吸光度与质量浓度之间呈良好的线性关系^[12]。在280 nm处，盐酸小檗碱酸性溶液在30～70 mg·L^-1，吸光度与质量浓度呈良好线性关系^[13]。在350 nm波长处，盐酸小檗碱在乙醇中溶解后，质量浓度在2.0～10.0 mg·L^-1，吸光度与质量浓度呈现良好的线性关系^[14]。

2.4.2 标准曲线的绘制

芦丁标准曲线的绘制： 精取10 mg芦丁于10 mL量瓶，以50%乙醇2 mL溶解并加纯水稀释至10 mL，超声溶解10 min，得到1 g·L^-1对照品溶液。取50%乙醇2 mL于10 mL量瓶，加纯水稀释至10 mL，作为空白对照组溶液。在紫外分光光度计上扫描190～800 nm的吸收光谱，目测最大吸收波长。

取上述芦丁对照品配制成1，5，10，20，40 mg·L^-1溶液，作为对照品溶液，测最大吸收波长处吸光度，计算标准曲线回归方程。

盐酸小檗碱标准曲线的绘制：精密称取10 mg盐酸小檗碱于10 mL量瓶，以50%乙醇2 mL溶解并加纯水稀释至10 mL，超声溶解10 min，得到1 g·L^-1对照品溶液。取50%乙醇2 mL于10 mL量瓶，加纯水稀释至10 mL，作为空白对照组溶液。在紫外分光光度计上扫描190～400 nm的吸收光谱，目测最大吸收波长。

取上述小檗碱对照品配制成1，5，10，20，40 mg·L^-1溶液，作为对照品溶液，测最大吸收波长处吸光度，计算标准曲线回归方程。

盐酸小檗胺标准曲线的绘制： 精取10 mg盐酸小檗胺溶于10 mL量瓶，以0.1 mol·L^-1盐酸1 mL溶解，加入纯水定容到10 mL，超声溶解10 min，作为1 g·L^-1对照品溶液。移取0.01 mol·mL^-1盐酸于10 mL量瓶，加纯水定容至10 mL，作为空白对照品溶液。在紫外分光光度计上扫描190～400 nm波长范围的吸收光谱，目测最大吸收波长。

取上述盐酸小檗胺对照品配制成1，5，10，20，40 mg·L^-1溶液，作为对照品溶液，测最大吸收波长处吸光度，计算标准曲线回归方程。

2.4.3 透皮实验

2.4.3.1 加入主药 取3只小量杯分别标号为C1，C2，C3并称重。精密称取B1，B2，B3号空白基质1 g分别于C1，C2，C3中；精密称取芦丁，盐酸小檗碱，盐酸小檗胺0.1 g分别于C1，C2，C3中，搅拌均匀。

2.4.3.2 离体皮肤的制备 健康成年大白鼠6只，处死。3只剃毛器剃去背部绒毛，组织剪剪下背部皮肤，得到大小均一的皮肤3块，每块按照其在老鼠身体部位分为前、中、后3块，计9块。另3只大白鼠剃毛器剃去腹部绒毛，组织剪剪下腹部皮肤，同法处理又得到9块皮肤。组织剪配合镊子剪去皮下多余的组织和脂肪，0.9%生理盐水润湿棉球，使用棉球擦去皮上细毛和皮下多余的组织血管等，得到白色完整皮肤18块。使用生理盐水洗净皮肤，备用。

2.4.3.3 扩散 将皮肤置于扩散池接合部（角质层向供给池，真皮层向接收池，3种主药制得的凝胶剂各供给6块皮肤，腹部前中后，背部前中后），小铁钳夹住结合处，固定扩散池。以0.9%生理盐水21 mL作为接收液加入接收池。

向透皮仪中加入高纯水，打开透皮仪，设定温度为32 ℃，磁力搅拌转速为100 r·min^-1。放入扩散池，10 min后取出，排尽气泡。取样品涂抹于皮肤上，封口膜密封供给池上端开口，透皮1 h^[15]。

2.4.4 透皮后紫外测含量

1 h后，注射器分别移取芦丁接收液、盐酸小檗碱接收液、盐酸小檗胺接收液1 mL于10 mL量瓶，加纯水定容至10 mL。以1 mL生理盐水，加纯水定容至10 mL为空白对照品溶液。于各种主药各自最大吸收波长处测量吸光度，每个主药可得到6个吸光度，求取平均值。

3 结果

3.1 乳剂型凝胶基质的制备

制备基质20份，其中1，5，9，11号得到了乳白色、细腻、均匀、光泽的半固体，判断为单相水包油型基质。其他基质或为以下3种，Winsor I：上相为过甚的油，下相为水包油型微乳；Winsor Ⅱ：上相为油包水型微乳，下相为过甚的水；Winsor Ⅲ：上相为油，下相为水，中相为微乳，且此时的微乳是油水以管道形式连接而非球形。与乳白色胶状半固体、均匀细腻、稠度合适、富有光泽的理想结果不符^[1-5]。

3.2 乳剂型凝胶基质的评价

外观评分结果见表2，判断1，5，9，11号基质为符合外观要求的基质，其他基质舍弃。

初步稳定性实验中，基质在较低温度下和离心条件下无油水分层现象。热稳定实验中，基质中间部分仍保持较好外观，周围仅有少量水相分离的痕迹。1 h内用药部位无发红、起疹、水疱等现象。

加速离心试验表明制剂稳定、无分层现象，加速试验结果表明基质在储存过程中可以长时间保持稳定，不分层，不聚合。

触变性结果见图1。可以得出结论这些基质表观黏度随着切变速率的增大而减小，为假塑性流体。切变速率接近于0时，初始表观黏度排序11>1>9>5，黏度范围300～500 Pa·s。黏度>100 Pa·s时，黏度较大不易涂布。切变速率为 30 s^-1时，表观黏度均小于50 Pa·s，易涂布。触变性排序11>5>1>9。

此外，在触变性测定过程中发现，转子在一定压力和转速下转动過后（近似于碾均过程），基质更加均匀，但再次测试结果显示，触变性大幅度下降，且切变速率接近于0时黏度也会大幅度下降，范围为0～150 Pa·s。表明这些基质易涂抹，有较好的延展性。

3.3 最佳配方选择与考察

二项式拟合的方程标准误差为0.59，校正决定系数为0.836 1，P<0.01，方程具有显著性统计学意义。

方差分析，考察假设系数b的P，以P<0.01拒绝假设，简化后得到方程如下。

Y=32.448 08-209.334 32X₁-16.630 65X₂+407.289 78X₁²+5.790 71X₂² （7）

软件模拟结果见图2，图2为固定某一因素为中值，考察另外2种因素对综合评价的影响三维效应曲面和等高线图。据图可得最佳范围为A 0.05～0.065 g，B 1.00～1.12 mL，C 0.15 mL。最佳配方取最佳范围中值，根据现实条件处理，确定最佳用量为A 0.057 5 g，B 1.1 mL，C 0.15 mL。

根据最佳用量配制而成的B1，B2，B3号基质均为乳白色、细腻、均匀、光泽的半固体，主观判断属于一档，证明了实验区间的优越性和可重复性。

pH结果处于6.0～6.5，符合外用软膏酸碱度不大于8.3的要求。

3次黏度平均值分别为16.43，15.30，17.18 Pa·s，相对标准偏差分别为1.84%，0.55%，0.97%。3次触变性分别为628.37，536.95，739.24 Pa·s^-1·mL^-1。

3.4 体外透皮性

芦丁的最大吸收波长为402 nm。在402 nm波长下标准曲线回归方程为c=109.013 9A-2.366 81，R²=0.994 6。

盐酸小檗碱的最大吸收波长为242 nm。在242 nm波长下标准曲线回归方程为c=22.911 71A-1.949 22，R²= 0.997 4。

盐酸小檗胺的最大吸收波长为242 nm。在242 nm波长下标准曲线回归方程为c=48.592 33A-3.719 34，R²=0.998 4。

注射器实际移取芦丁接收液0.6 mL，盐酸小檗碱接收液0.4 mL，盐酸小檗胺0.6 mL于10 mL量瓶，加纯水定容至10 mL。以0.6 mL生理盐水，加纯水定容至10 mL为空白对照品溶液，于402 nm波长下测得芦丁接收液的吸光度为0.015，于242 nm波长下测得盐酸小檗胺接收液的吸光度为0.091。以0.4 mL生理盐水，加纯水定容至10 mL为空白对照品溶液，于242 nm测得盐酸小檗碱接收液的吸光度为0.042。

将测得的吸光度分别带入3种主药的标准曲线，计算发现芦丁、小檗碱的浓度为负值，不具有实际意义，且均远小于1 mg·L^-1。小檗胺的质量浓度为0.702 6 mg·L^-1，计算透皮率为0.56%。在1 h内，芦丁、盐酸小檗碱以及盐酸小檗胺的的透皮量均在1%以下。

4 讨论

本次实验通过星点设计-效应面法用较少实验次数筛选出了最佳外观的配方，结果得到颜色洁白、细腻均匀、黏度较好并且适宜涂抹的半固体基质。这种基质可重复性高，工艺简单，兼具乳剂和凝胶剂的部分性质，适用于化妆品等皮肤涂抹的外用制剂的制备。该基质还可以根据不同需要调整各因素的含量。如在最佳范围内增加卡波姆含量，增大触变性；减小蓖麻油的含量，减小油腻感，增加稳定性。

本次试验得到的预混辅料适用性广、稳定性好、容错率高，便于实现大规模工业生产。对于药品研发人员来说，直接使用预混辅料，可以节省很多处方筛选工作，明显缩短研发周期；对于生产厂家来说，原来多种辅料反复地采购、质量检验、储存等大量的工作，都被单一的预混辅料代替，可显著提高生产效率，降低成本。

预混辅料的适用性广是相对概念，每种预混辅料均有其自身适用范围，任何预混辅料都不可能适用所有药物。比如文献[16]报道，国外已上市4种口崩片预混辅料Starlac，Pearlitol flash，Parteck ODT，Prosolv ODT，分别应用于阿奇霉素、阿昔洛韦、天麻素、银杏叶提取物、山楂叶提取物5种活性药物成分，制剂检测结果显示，4种辅料展现出较大差异，具有各自的优缺点以及适用范围。本文以3种不同性质的药物为模型药物，所制得的3种乳剂型凝胶各方面检查均符合相关规定，说明本文研制的乳剂型凝胶，一定范围内具备作为预混辅料的可行性，为后续乳剂型凝胶剂预混辅料的深入研究奠定了基础。

预混辅料的研制需要对大量的辅料组成进行筛选，本文亦是如此，通过大量预实验、文献检索以及数据分析，初步确定了预混辅料中凝胶基质的种类、油相种类及表面活性剂种类。在此基础上进一步采用星点设计对预混辅料处方比例进行了优化。鉴于篇幅限制，本文并未将预实验和文献检索数据分析结果全部列出。

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[责任编辑 孔晶晶]