石艷賓 張慧娟 趙雅雯 李文靜

摘 要：薄膜包衣粉是以羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙二醇、滑石粉、二氧化鈦為原料，經(jīng)配料、研磨分散、混合等工序制成。該研究以包衣膜的抗拉強(qiáng)度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用響應(yīng)面法研究薄膜包衣粉最優(yōu)成膜條件。結(jié)果表明：?jiǎn)我蛩貎?yōu)水平分別為固型物含量22%、干燥時(shí)間4.5h、干燥溫度40℃。影響包衣膜成膜條件的主次順序?yàn)椋汗绦臀锖?干燥溫度>干燥時(shí)間;交互項(xiàng)AB、AC、BC影響顯著;薄膜包衣粉的最優(yōu)成膜條件為：固型物含量21.2%、干燥時(shí)間4.5h、干燥溫度38℃;優(yōu)化驗(yàn)證結(jié)果抗拉強(qiáng)度為436.26MPa。

關(guān)鍵詞：薄膜包衣;成膜條件;響應(yīng)面法

中圖分類號(hào) TQ432.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）15-0120-04

Optimization on Film Forming Conditions of Film Coating Powder by RSM

SHI Yanbin1 et al.

（1School of Food Engineering， Tianshi College， Tianjin 301700， China）

Abstract： The film coating powder was made of hydroxypropyl methyl cellulose， polyvinyl alcohol， polyethylene glycol， talcum powder and titanium dioxide as raw materials through the processes of ingredients， grinding， dispersing and mixing. The tensile strength of the coating film was using as the evaluation index， Response surface methodology （RSM） was used to study the optimal film forming conditions of the film coating powder.The optimal level of single factor was 22% solid content， 4.5h drying time and 40℃ drying temperature， respectively. The primary and secondary order of influencing coating film forming conditions was： solid content>drying temperature>drying time.Interactions AB， AC， BC ha significant effects. The optimal film forming conditions of film coating powder were as follows： solid content 21.2%， drying time 4.5h， drying temperature 38℃; The optimized tensile strength was 436.26 MPa.

Key words： Film coating; Film forming conditions; Response surface method

薄膜包衣粉是以多種化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的多芯高分子化合物，經(jīng)過配料、混合、研磨分散等工序制成，在不改變化學(xué)性質(zhì)的前提下活化這類分子的特地基團(tuán)，激活表面活性改變?cè)瓉韱蝹€(gè)物質(zhì)的分子排列，形成新的成膜混合物[1]。薄膜包衣粉安全無毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能較好地隔絕空氣和水分[2]，通過噴霧包覆工藝，把聚合物溶液或分散液均勻涂布在固體制劑的表面，形成有一定厚度和強(qiáng)度的塑性薄膜層，具有穩(wěn)定性好、包衣時(shí)間短、增重少以及抗?jié)裥院玫葍?yōu)點(diǎn)[3]。薄膜包衣能夠控制藥物釋放的部位、藥物釋放擴(kuò)散速度，改善藥物的外觀、遮掩異味及苦味，合理控制藥劑在人體內(nèi)相應(yīng)部位的釋放及釋放速度，具有較好的溶解性、穩(wěn)定性、防潮性等[4]。薄膜包衣成膜效果受到固型物含量、干燥溫度、干燥時(shí)間等因素的影響，導(dǎo)致包衣液分布不均勻、表面粗糙、衣膜厚度不均等[5-7]。單習(xí)瑞等[8]在穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，降低片芯吸濕保證良好的外觀，包衣膜對(duì)片劑起到保護(hù)作用。本研究以薄膜的抗拉強(qiáng)度為考核指標(biāo)，分析了干燥溫度、包衣液固形物含量、干燥時(shí)間等對(duì)成膜效果的影響，優(yōu)化成膜條件，為提高薄膜包衣對(duì)片芯、素材等的穩(wěn)定性、防潮性、防氧化性等提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑 羥丙基甲基纖維素E5、聚乙烯醇、聚乙二醇3350、滑石粉、二氧化鈦天津嘉匯捷瑞醫(yī)藥科技有限公司提供;無水乙醇（分析純）天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備 數(shù)顯式推拉力計(jì)HP-20，樂清市艾德堡儀器有限公司;電子分析天平AR124CN，上海精密科學(xué)儀器有限公司;高速萬能粉碎機(jī)FW-80，上?？坪阍囼?yàn)發(fā)展有限公司;恒溫定時(shí)磁力攪拌器EMS-3B，天津歐諾儀器表有限公司;超聲波清洗機(jī)SB3200DTDN，寧波新芝生物科技股份有限公司;電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱SHB-IIIA，天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司;溫濕度表WS-CI，北京東方長(zhǎng)城測(cè)控設(shè)備廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 薄膜包衣粉的制備 以100g樣品制備為例，用分析天平準(zhǔn)確稱取羥丙基甲基纖維素28g、聚乙烯醇30g、聚乙二醇8g、滑石粉7g、二氧化鈦27g，進(jìn)行粉碎處理，粉碎至無肉眼可見明顯顆粒。將粉碎好的薄膜包衣粉置于干燥、密封的密封袋或容器中，備用。

1.3.2 薄膜抗拉強(qiáng)度測(cè)定 準(zhǔn)確稱取10g薄膜包衣粉于100mL燒杯中，加入40mL的10%無水乙醇，再利用磁力攪拌器在常溫條件下攪拌40min，攪拌結(jié)束取出轉(zhuǎn)子，置于超聲波清洗機(jī)中常溫超聲15min，除去溶液中攪拌產(chǎn)生的氣泡。移液槍取10mL包衣液于100mm×100mm培養(yǎng)皿中，震除氣泡后靜置3min使多余的無水乙醇揮發(fā)，置于恒溫培養(yǎng)箱中以45℃干燥5h后取出揭膜，即可得到表面光滑，無氣孔、混度均勻的包衣膜。將包衣膜裁剪成大小為5cm×1.5cm的矩形，用推拉力計(jì)測(cè)出其最大拉力值。根據(jù)公式1，計(jì)算薄膜的抗拉強(qiáng)度。

σ=F/S （1）

式中：σ——抗拉強(qiáng)度（MPa），F(xiàn)——最大拉力值（N），S——橫截面積（m2）。

1.3.3 單因素試驗(yàn) 以干燥溫度40℃、干燥時(shí)間4.5h，固型物含量分別為16%、18%、20%、22%、24%、26%，根據(jù)方法1.3.2進(jìn)行薄膜抗拉強(qiáng)度測(cè)定，確定固型物含量?jī)?yōu)水平。同上方法，在固型物含量的優(yōu)水平和其他基本條件固定的情況下，分析干燥溫度為35℃、40℃、45℃、50℃、55℃和3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h，確定干燥溫度和時(shí)間的優(yōu)水平。

1.3.4 響應(yīng)面試驗(yàn) 根據(jù)1.3.3單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用Design Expert10.軟件設(shè)計(jì)3因素3水平響應(yīng)面試驗(yàn)，試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 固型物含量對(duì)包衣膜抗拉強(qiáng)度的影響 按照1.3方法獲得固型物含量的變化對(duì)薄膜包衣膜抗拉強(qiáng)度的變化，其結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，隨著固型物含量增加到一定范圍，包衣膜的抗拉強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，至固型物含量為22%時(shí)，包衣膜的抗拉強(qiáng)度達(dá)最大值，此后包衣膜的抗拉強(qiáng)度趨于下降。因此，確定固型物含量的優(yōu)水平為22%。

2.1.2 干燥時(shí)間對(duì)包衣膜抗拉強(qiáng)度的影響 按照1.3方法研究干燥時(shí)間的變化對(duì)薄膜包衣膜抗拉強(qiáng)度的變化，其結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，薄膜包衣膜在溫度為45℃，固型物含量為22%條件下，干燥時(shí)間的優(yōu)水平為4.5h。在干燥時(shí)間高于5h時(shí)，包衣膜會(huì)處于過度干燥的狀態(tài)，使包衣膜韌性變低;干燥時(shí)間過短則會(huì)引起包衣膜粘黏、干燥不充分的情況，使培養(yǎng)皿上的包衣膜脫落困難。

2.1.3 干燥溫度對(duì)包衣膜抗拉強(qiáng)度的影響 按照1.3方法進(jìn)行干燥溫度試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，35～45℃時(shí)，包衣膜的抗拉強(qiáng)度趨于一個(gè)平緩的狀態(tài)，溫度40℃時(shí)，包衣膜抗拉強(qiáng)度較高，在40℃后膜的抗拉強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的上升而趨于下降。若薄膜包衣溫度太高，包衣液干燥過快，降低了膜的韌性;若溫度太低，包衣膜來不及干燥，造成包衣膜與培養(yǎng)皿粘連，影響包衣膜的揭取。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果 根據(jù)3.1的試驗(yàn)結(jié)果薄膜包衣粉包衣成膜條件優(yōu)水平：固型物含量22%、干燥時(shí)間4.5h、干燥溫度40℃。以抗拉強(qiáng)度為考核指標(biāo)，采用Design Expert10.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理，試驗(yàn)安排及結(jié)果見表2。

2.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果方差分析 利用Design Expert10.0軟件進(jìn)行回歸分析，詳見表3。對(duì)薄膜包衣膜抗拉強(qiáng)度的影響顯著，A、B、C、BC、A2、B2、C2對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響非常顯著。根據(jù)P值大小可知，3個(gè)因素對(duì)薄膜包衣粉成膜條件的影響程度從大到小依次為：A（固型物含量）>B（干燥溫度）>C（干燥時(shí)間）。

利用Design-Expert10.軟件對(duì)表2中試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，得到多次二元回歸方程。其中回歸模型P<0.01，顯著;失擬項(xiàng)：P=0.7548>0.05，不顯著;說明回歸方程擬合度良好。根據(jù)Design-Expert10軟件計(jì)算薄膜包衣粉的最優(yōu)成膜條件為固形物含量21.188%、干燥時(shí)間4.583h、干燥溫度38.812℃。

R1=445.54+19.71*A-10.14*B-8.77*C+3.98*AB-4.01*AC-10.99*BC-15.04*A2-9.57*+B2-15.93*C2 （2）

2.2.3 響應(yīng)曲面圖分析 用Dedign Expert10對(duì)表3試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，響應(yīng)曲面見圖4～6。由圖4～6可知，隨著固型物含量、干燥時(shí)間、干燥溫度均出現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，相應(yīng)曲面圖陡峭、等高線圖橢圓形，交互作用顯著。

依據(jù)最優(yōu)成膜條件，為便于試驗(yàn)實(shí)施，將優(yōu)化條件修正為固形物含量21%、干燥時(shí)間4.5h、干燥溫度39℃，進(jìn)行三平行試驗(yàn)，平均抗拉強(qiáng)度為436.26MPa。驗(yàn)證試驗(yàn)所測(cè)得抗拉強(qiáng)度值高于響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果，確定此條件為薄膜包衣分成膜最優(yōu)條件。

3 結(jié)論

以羥丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙二醇、滑石粉、二氧化鈦為主要材料，以薄膜包衣成膜的性能為考核指標(biāo)，采用響應(yīng)面分析法確定成膜最優(yōu)條件。單因素試驗(yàn)確定固型物含量?jī)?yōu)水平為22%、干燥時(shí)間的優(yōu)水平為4.5h、干燥溫度的優(yōu)水平為40℃。利用響應(yīng)面軟件分析出3個(gè)因素對(duì)薄膜包衣粉成膜條件的影響程度從大到小為：A（固型物含量）>B（干燥溫度）>C（干燥時(shí)間）;根據(jù)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)確定薄膜包衣粉成膜的最優(yōu)條件為固型物含量21%、干燥溫度38.8℃、干燥時(shí)間4.5h。薄膜包衣粉成膜條件的驗(yàn)證試驗(yàn)，平均抗拉強(qiáng)度為436.26MPa，高于響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定為最優(yōu)條件。

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（責(zé)編：張宏民）