星点设计-效应面法优化复方左氧氟沙星原位凝胶的制备工艺*

袁玉霞，关延彬，周宁，王佳乐，贾永艳

(河南中医学院药学院，郑州 450008)

左氧氟沙星为新一代全合成氟喹诺酮类抗菌药，抗菌谱广，抗菌活性强，对各种感染性疾病有良好疗效［1］;替硝唑是第二代硝苯咪唑类药物，是目前最为理想的抗原虫和抗滴虫药，对阴道滴虫、厌氧菌所感染妇科疾病有良好的治疗效果［2］。星点设计-效应面法是基于非线性拟合的实验设计方法，较基于线性模型设计的均匀实验设计与正交实验设计精度高，预测性好，更适用于温敏型原位凝胶的工艺优化。笔者将复方左氧氟沙星制成原位凝胶剂，并采用星点设计-效应面法对其制备工艺进行优化，制得的复方左氧氟沙星原位凝胶在储藏条件下是自由流动的液体，给药后可根据体温的变化而迅速发生相转变，在阴道内形成透明、不流动的凝胶［3］，工艺稳定可行，达到预期实验目的。

1 仪器与试药

BSA224S-CW分析天平(北京赛多利斯科学仪器有限公司);PHS-3C型pH计(上海仪电科学仪器股份有限公司);DK-2000-ⅢL电热恒温水浴锅(天津市素斯特仪器有限公司);泊洛沙姆407(Pluronic®F127，德国BASF，批号:50011254);泊洛沙姆 188(Pluronic®F68，德国BASF，批号:50011388);左氧氟沙星(南京正大天晴制药有限公司，纯度:98%，批号:20110821);替硝唑(浙江苏泊尔制药有限公司，批号:20100549R1)，水为纯化水。

2 方法与结果

2.1 原位凝胶的制备 将准确称量的 Pluronic®F127、Pluronic®F68按处方比例加入适量纯化水中，用玻璃棒缓慢搅拌，使其充分润湿，然后将其放入4℃冰箱中，充分溶胀，得到分散均匀的澄明溶液。将左氧氟沙星、替硝唑加水溶解，制成水溶液，将药液加入凝胶基质中，加适量水，即得。

2.2 胶凝温度的测定 选择试管倒置法，取供试品溶液2mL，置10mL具塞试管中，密塞，放入恒温水浴锅中，试管液面低于水浴液面，水浴锅以1℃·(2min)－1缓慢升温，每升高1℃，迅速倾斜试管90℃，观察内容物不流动时的温度即为胶凝温度。

2.3 药物对原位凝胶胶凝温度的影响 取Pluronic®F127分别制成浓度为19%，20%，22%，24%的空白及含药(左氧氟沙星1.00%，替硝唑0.32%)原位凝胶溶液，测定其胶凝温度。由实验可知，在一定浓度范围内，胶凝温度随着Pluronic®F127浓度的增加而降低，药物对胶凝温度的影响不大，故以空白凝胶考察温度调节剂Pluronic®F68对胶凝温度的影响。实验结果见图1。

图1 药物对Pluronic®F127胶凝温度的影响Fig.1 Effect of drugs on the gelation temperature of Pluronic®F127

2.4 Pluronic®F68的用量对胶凝温度的影响 根据预实验结果，按表1处方进行实验，制成凝胶，测定胶凝温度，考察Pluronic®F68的用量对胶凝温度的影响。由实验结果可知，Pluronic®F127与Pluronic®F68的浓度对胶凝温度的影响较大，随着Pluronic®F127浓度的增大胶凝温度逐渐降低;当Pluronic®F68浓度在0% ～5%范围内时，胶凝温度随着Pluronic®F68浓度的增加而升高，当 Pluronic®F68浓度在5.0% ～10.0%范围内时，胶凝温度变化不大。实验结果见图2，3。

2.5 星点设计-效应面法优选处方

2.5.1 星点设计 由以上实验结果可知药物左氧氟沙星、替硝唑对胶凝温度的影响较小，而 Pluronic®F127与Pluronic®F68的用量是影响原位凝胶胶凝温度的显著因素。故采用两因素五水平星点设计以Pluronic®F127(X1)，Pluronic®F68(X2)为自变量，确定其极值范围分别为18% ～22%，0% ～10%，以胶凝温度为因变量，优化原位凝胶处方。因素水平见表1，实验安排及结果见表2。

图2 Pluronic®F127对不同浓度Pluronic®F68胶凝温度变化的影响Fig.2 EffectofPluronic® F127 on the gelation temperature of different concentrations of Pluronic®F68

图3 Pluronic®F68对不同浓度Pluronic®F127胶凝温度变化的影响Fig.3 EffectofPluronic® F68 on the gelation temperature of different concentrations of Pluronic®F127

表1 星点试验因素与水平Tab.1 Factors and levels for central composite design

2.5.2 数据模型拟合 采用Minitab软件对数据进行拟合，该软件对数据分别进行了线性、两因素相互作用、二次多项式模型拟合，得出最佳拟合模型为二次多项拟合，其拟合方程及相应r值如下:Y=38.465 3－3.717 6X1+1.540 8X2+0.097 8X12－ 5.002 2X22+1.424 9X1X2(r=0.943 4)。对二次多项拟合模型进行方差分析，结果见表3。

2.5.3 效应面优化和估测 采用Minitab软件绘制星点试验结果的三维效应面图和二维等高线图，见图4。本实验在胶凝温度区域37℃的基础上，通过满意度函数来预测最优处方为:Pluronic®F127(%)=19.27，Pluronic®F68(%)=9.31，胶凝温度为 37.0℃。

表2 星点试验设计与结果Tab.2 Design and results of central composite

表3 回归模型的方差分析Tab.3 Variance analysis of the regression model

2.5.4 验证试验 优化处方:左氧氟沙星10 g，替硝唑3.2 g，Pluronic®F127 192.7 g，Pluronic®F68 93.1 g，加水至1 000mL。

按优选的处方进行3次验证实验:采用冷溶法制备复方左氧氟沙星原位凝胶，将处方量的左氧氟沙星、替硝唑加入适量纯化水溶解，制成药液，将药液加入处方量的 Pluronic®F127、Pluronic®F68 中，加水至1 000mL，用玻璃棒缓慢搅拌，使其充分润湿，然后将其放入4℃冰箱中，溶胀24 h以上，直至其完全溶解，即得。结果实测值分别为36.4，37.5，36.8℃，均与预测值接近，说明所建数学模型具有良好的预测效果。制得复方左氧氟沙星原位凝胶在常温下为淡黄色液体，在37.0℃为不流动的淡黄色凝胶，具温敏性质，符合质量要求。

3 讨论

目前常用的均匀实验设计与正交实验设计是基于线性模型设计，只能指出某一因素的取值方向，而温度敏感型原位凝胶基质用量对胶凝温度的影响并非线性，如采用正交或均匀设计优化处方，即用线性数学模型进行拟合，实验次数虽少，但精度不够，预测性较差。效应面优化法是基于非线性拟合的实验设计方法，通过描绘效应(因变量)对考察因素(自变量)的效应面，从效应面上选择目的效应区，从而预测出自变量取值范围即最佳试验，精度高，预测性好。

复方左氧氟沙星原位凝胶剂的制备使用了目前研究较为成熟的高分子材料Pluronic®F127［3］为基质，单独使用Pluronic®F127时其胶凝温度较高，且微小的浓度变化即可引起较大的温度变化，与Pluronic®F68合用可使其胶凝温度在一定范围内趋于稳定，抗稀释性增强，还可提高凝胶的强度和生物黏附性。不仅克服了普通洗剂、喷雾剂在腔道内滞留时间短、频繁给药的缺点，还克服了普通凝胶剂缺乏良好的铺展性，剂量不易控制的问题，具有广阔的应用和发展前景。

胶凝温度是温敏型原位凝胶的重要参数，其测定方法主要有磁力搅拌子法［4］和试管倒置法［5］，试管倒置法较直观，简便，易于操作，因此，本实验采用该方法。

图4 胶凝温度对Pluronic®F127与Pluronic®F68的三维效应面图(A)及二维等高线图(B)Fig.4 Effect of gelation temperature on 3D predicted response surface(A)and 2D contour line(B)of Pluronic® F127and Pluronic®F68

［1］杨帆，焦红梅，张婴元，等.左氧氟沙星治疗细菌性感染70例［J］.中国新药与临床杂志，1998，17(2):6－8.

［2］徐丹，朱照静，程安媛，等.阴道用替硝唑缓释微囊的制备及其体外释放度考察［J］.中国医院药学杂志，2008，28(12):994－996，1017.

［3］刘铭佩，朱恒，王利，等.复方双氯芬酸钠温敏型水凝胶的制备及质量控制［J］.中国药房，2013，24(9):808－810.

［4］齐红艺.葛根素温度敏感与生物粘附型眼用原位凝胶的研究［D］.成都:成都中医药大学，2007.

［5］朱照静.泊洛沙姆温度敏感原位凝胶的研制［D］.重庆:重庆医科大学，2008.