唐 坤, 李 標(biāo), 王伯初, 趙 穎

(1.重慶郵電大學(xué)藥用植物研究所,重慶 400065;2.重慶大學(xué)生物工程學(xué)院生物力學(xué)與組織工程教育部重點實驗室,重慶 400044)

均勻設(shè)計法優(yōu)化復(fù)方蜂膠乳膏的基質(zhì)組成

唐 坤1, 李 標(biāo)1, 王伯初2, 趙 穎1

(1.重慶郵電大學(xué)藥用植物研究所,重慶 400065;2.重慶大學(xué)生物工程學(xué)院生物力學(xué)與組織工程教育部重點實驗室,重慶 400044)

均勻設(shè)計法;復(fù)方乳膏;基質(zhì)組成

目的:優(yōu)選復(fù)方蜂膠乳膏的基質(zhì)組成。方法:復(fù)方蜂膠乳膏的制備采用乳化法,應(yīng)用均勻設(shè)計,以乳膏外觀、分散相液珠形態(tài)考察、離心試驗為考察指標(biāo)來優(yōu)化處方。結(jié)果:以油相體積分數(shù)占27%、乳化劑用量為5%、HLB值為11、乳化溫度為85℃為最佳條件。結(jié)論:按此條件制備的乳膏色澤均勻、質(zhì)地細膩、符合《中國藥典》2005年版乳膏的規(guī)定。

復(fù)方蜂膠乳膏由蜂膠、苦參等四味中藥制成,具有清利濕熱、止痛解毒的功效,外用主要治療帶狀皰疹等皮膚科疾病。本實驗在篩選該乳膏基質(zhì)配方的過程中,考慮主要采用已得到了國際數(shù)學(xué)界高度評價[1,2]的均勻試驗設(shè)計法來安排實驗,該法和現(xiàn)常用的正交試驗設(shè)計相比,其最大優(yōu)點是:對于同水平數(shù)的多因素試驗,因均勻設(shè)計只考慮試驗點在試驗范圍內(nèi)均勻散布而不顧及整齊可比,所以前者的試驗次數(shù)比后者要少得多,從而可以節(jié)省大量的試驗工作量,且數(shù)據(jù)需用電腦進行回歸分析,因此均勻設(shè)計也稱作電腦仿真試驗設(shè)計,同時也是一種穩(wěn)健的試驗設(shè)計法[3-5]。

基于上述考慮,本實驗主要以乳膏外觀、分散相液珠形態(tài)考察、離心試驗為考察指標(biāo),在均勻設(shè)計的基礎(chǔ)上,對影響乳膏制備的多個因素進行了優(yōu)化篩選,從而確定了制備復(fù)方蜂膠乳膏劑的最佳處方工藝。

1 材料與方法

1.1 儀器與藥品

儀器 Centrifuge 5804R型臺式高速冷凍離心機(德國eppendorf);DK-8D型電熱恒溫水浴鍋(上海精宏實驗設(shè)備有限公司);BS224S型電子天平(北京賽多利斯儀器公司:),BX51型顯微鏡(Olympus,日本)等。

藥品 除蜂膠propolis購自云南昆明嵩明養(yǎng)蜂廠外,其余藥材均購自重慶市藥材公司,由本院劉毅主任中藥師鑒定。其余輔料均為藥用規(guī)格。

1.2 乳膏制備基本工藝

1.3 因素考察指標(biāo)及方法

①外觀應(yīng)稠度適宜、細膩均勻、易涂展、易清洗、無變質(zhì)現(xiàn)象[6]。

②分散相液珠形態(tài)考察將正交試驗中的制備好的各份乳膏密封,置于40℃的烘箱中3 d后取出,分別挑取一點乳膏均勻涂布于載玻片上,光學(xué)顯微鏡下逐漸放大倍數(shù)觀察,若乳膏中分散相的液滴是大小均勻的圓珠,則表明乳膏穩(wěn)定;若有聚集成團的液珠或其他現(xiàn)象,則表示乳膏不穩(wěn)定(拍照,見圖1)。

③離心試驗分別取正交試驗制備的乳膏,用10 mL刻度離心管裝滿,2 500 r/min離心30 min,使所有乳膏出現(xiàn)分層,用直尺測量上層油層的高度(mm)[7]。

1.4 均勻試驗設(shè)計

①因素水平設(shè)計確定處方工藝根據(jù)文獻報道和單因素實驗考察結(jié)果,選擇制備乳膏的關(guān)鍵性影響因素:親水親油平衡值(HLB值)(A),油相的體積分數(shù)(B)、乳化劑用量(C)、乳化溫度(D),每因素取5個水平,采用U10(108)均勻設(shè)計表[8]安排實驗(見表1)。以乳膏的形態(tài)(S1),液珠形態(tài)(S2),離心試驗(S3)為考察指標(biāo),分別以權(quán)重系數(shù)3∶3∶4進行綜合評分S=S1+S2+S3,優(yōu)化處方。如果乳膏外觀越好,顯微下乳膏液珠成型好分布均勻,并且離心后乳膏分層小,則S的評分將越高,反之,則越低。

圖1 乳膏光鏡400×

表1 因素水平

②處方工藝驗證根據(jù)均勻試驗結(jié)果,制備乳膏3批。

2 結(jié)果和分析

2.1 均勻設(shè)計結(jié)果

將各項指標(biāo)綜合評分(見表2),數(shù)據(jù)采用SPSS12.5統(tǒng)計軟件進行全回歸,得回歸方程S= 1.412A+1.399B+0.504C+1.159D-68.421,及標(biāo)準化殘差的正態(tài)概率圖(簡稱P-P圖),見圖2,結(jié)果P-P圖中的點基本圍繞在一條斜線周圍,說明變量S符合正態(tài)的檢測分布。方差分析見表3,F=6.046 >F0.05(4.5)=5.19,復(fù)相關(guān)系數(shù)r=0.910,sig= 0.037,因此可認為自變量與變量S之間有線性關(guān)系,且回歸有顯著意義(P<0.05)。

根據(jù)綜合評分結(jié)果和上述回歸方程,選擇了試驗號3為最佳的優(yōu)化條件,其中為了提高乳膏的穩(wěn)定性,在原配方上提高了乳化劑的用量,即HLB11;油相與水相比例27%;乳化劑用量5%;乳化溫度85℃,代入回歸方程,得理論預(yù)測值S=85.91。

2.2 優(yōu)選后的乳膏制備工藝

根據(jù)均勻試驗結(jié)果,確定該處方乳膏的制備工藝為:將丙二醇8 g、月桂醇硫酸鈉1 g、月桂氮酮1g、司盤(span)-80 4 g和羥苯乙酯1 g,加適量水置水浴90℃下使之完全溶解,加入處方規(guī)定量藥品提取液20 mL,攪勻,并保溫在85℃左右,作為水相;取十八醇10 g、白凡士林11 g、液狀石蠟6 g置加熱溶融,冷卻至80℃,作為油相;將水相緩慢加入油相中,同方向不斷攪拌至冷凝,即得水包油型(o/w)乳膏基質(zhì),備用。

表2 U10(108)均勻試驗結(jié)果

圖2 標(biāo)準化殘差的正態(tài)概率

表3 方差分析

2.3 制備工藝驗證

制備乳膏3批,肉眼觀察含藥乳膏為淡黃色,稠度適宜、較細膩均勻、易涂展,光鏡及電鏡觀察乳膏液珠外觀圓整,大小較均勻,且無黏連現(xiàn)象見圖1 (a)。

將其結(jié)果分別進行綜合評分,得S=86.26± 1.28,實測值與預(yù)測值相符,且重現(xiàn)性較好。

3 討論

3.1 乳膏劑中油相比例的確定

根據(jù)文獻報道[9],為制得合適稠度的o/w型的乳膏,油相成分最好占全量的15%～30%,因此在單因素考察的基礎(chǔ)上,油相的體積分數(shù)的比例設(shè)為18%～30%;后根據(jù)本次均勻設(shè)計的實驗結(jié)果可知,試驗號3為最佳的優(yōu)化條件,即該乳膏劑中的油相比例應(yīng)占27%為宜。

3.2 乳化劑HLB值的選擇

制備o/w型的乳膏,其乳化劑的親水親油平衡值(HLB值)大約在8～18間,但是當(dāng)配方中的各種組成大致確定后,通常油相的HLB值和所選擇乳化劑的HLB值應(yīng)盡量相近,這樣才能以期獲得理想的黏度、使用性能和穩(wěn)定性等[10]。由于HLB值具有加和性,也就是說可用算術(shù)平均法計算,因此計算乳膏油相HLB值為12,也就是在選擇乳化劑時,其HLB值的選擇范圍最好在11～13之間,例如本文中的乳膏的乳化劑選擇了陰離子型的表面活性劑月桂醇硫酸鈉(即K12)和非離子型的表面活性劑Span-80兩種,HLB值分別為40和4.3,用量也分別為1.0 g和4.0 g,由此計算得混合乳劑的HLB值為11.44,因此比較符合設(shè)計要求。

3.3 乳劑量的確定

由乳膏離心試驗可知,乳化劑的穩(wěn)定性隨著乳化劑用量的增加而增加,但在保證乳劑穩(wěn)定的前提下,乳化劑的用量應(yīng)盡量少用,o/w型的乳膏乳化劑用量大約為乳劑量的0.5%～10%[11],根據(jù)離心試驗結(jié)果,乳化劑的用量在5%時就可以取得比較滿意的穩(wěn)定性,因此乳劑用量選擇為5%。

3.4 乳化溫度的選擇

乳狀液的液滴大小明顯地隨乳化溫度而改變,當(dāng)乳化溫度高于75℃時,平均液滴直徑大于10μm,當(dāng)乳化溫度低與70℃時,制得的乳劑液滴變得較小(<1μm),這可能是非離子乳狀液在70℃附近存在相轉(zhuǎn)變溫度的緣故[10]。因此乳化溫度的設(shè)計為70～90℃之間,其乳化的最優(yōu)溫度根據(jù)試驗最好選擇為80℃。

3.5 乳膏中液珠的大小

由圖1可知,如果乳膏劑在光鏡下觀察到均勻散布的液珠呈圓球狀,圓球的邊界清晰,球內(nèi)包合的液體發(fā)亮,則可判斷該水包油型的乳膏劑包合穩(wěn)定,乳膏的穩(wěn)定性也較好;反之,如果所觀察到的液珠有的已變形,且各液珠的大小不一致,分布也不均勻,則乳膏的穩(wěn)定性就較差。

[1] HedayatA S,Yan Bo,John J M,et al.Optimum designs for estimating EDp based on raw optical density data[J].J Stat Plan Inference,2002,104(1):161-174.

[2] Patrick A,Christophe B,Leonardo C,et al.Influence of rainfall spatial variability on flood prediction[J].J Hydrol,2002,260(1-4):216-230.

[3] Stefanie B D,HolgerD.Optimal designs for testing the functional form of a regression via nonparametric estimation techniques[J].Stat Probability Lett,2001,52(2):215-224.

[4] Carro AM,CampisiB,Camelio P,et al. Improving an EVM QSPR model for glass transition temperature prediction using optimal design[J].Chemometr Intell Lab Syst,2002,62(1):79-88.

[5] 姚鐘堯.回歸分析法在均勻設(shè)計數(shù)據(jù)分析中的地位[J].特種橡膠制品,1998,19(2):35-41.

[6] 中國藥典[S].一部.2005:附錄12

[7] 岑幗英,周穗文.復(fù)方土荊皮乳膏基質(zhì)組成與工藝的優(yōu)化[J].中國中醫(yī)藥信息雜志,2005,6(12):39-40.

[8] 方開泰.均勻設(shè)計與均勻設(shè)計表[M].北京:科學(xué)出版社, 1994:69-15.

[9] 曹春林主編.中藥藥劑學(xué)[M].上海:科學(xué)技術(shù)出版社,1993: 31.

[10] 王培義主編.化妝品——原理·配方·生產(chǎn)工藝[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1999:59,804.

[11] 于秉新.HLB值與有機概念圖理論在乳膏劑處方設(shè)計中的互補應(yīng)用[J].數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志,1999,12(2):169-170.

R944

A

1001-1528(2010)01-0052-03

2009-01-12

重慶市自然科學(xué)基金(CSTC2008BB5410)和重慶郵電大學(xué)博士啟動基金(A2008-10)共同資助

唐 坤(1974-),女,碩士,副教授,主要從事中藥技術(shù)方面的教學(xué)和科研工作。Tel:15321766202 E-mail:tktangkun@yahoo. com.cn