水煎液制備止痛微乳的工藝優(yōu)化

水煎液制備止痛微乳的工藝優(yōu)化

緩解疼痛的處方來自臨床經(jīng)驗(yàn)，包括青椒、細(xì)辛、川藥、白芷、婆羅洲、婆羅洲等。方中含有大量揮發(fā)油類成分,所以考慮將原方中的揮發(fā)油直接作為油相,處方中的水煎液直接作為水相,制備成“油”、“水”多組分的中藥復(fù)方微乳［1］,在體現(xiàn)中藥制劑“藥輔合一”特點(diǎn)的同時(shí)提高原方中有效物質(zhì)的透皮吸收［2］。微乳是油相、水相、乳化劑及助乳化劑在適當(dāng)?shù)呐浔认伦园l(fā)形成的一種透明或半透明的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定、各向同性、粒徑范圍在10~100nm的分散體系［3-4］。電導(dǎo)變化是微乳液的一種重要性質(zhì),其與微乳微觀結(jié)構(gòu)的變化關(guān)系已經(jīng)有了較為成熟的理論基礎(chǔ)［5-6］。故本文采用微乳的電導(dǎo)率變化判斷O/W型微乳,結(jié)合偽三元相圖法初步制備O/W型止痛微乳?；炝蠈?shí)驗(yàn)是通過實(shí)物實(shí)驗(yàn)或者非實(shí)物實(shí)驗(yàn),考察產(chǎn)品的某種特性或綜合性能與產(chǎn)品中各種混料成分之間的關(guān)系,從而得到最優(yōu)的配方組合,優(yōu)化產(chǎn)品性能。D-混料設(shè)計(jì)是將D-最優(yōu)化方法應(yīng)用到混料實(shí)驗(yàn)中的產(chǎn)物,它具有實(shí)驗(yàn)次數(shù)少、信息量充分、參數(shù)預(yù)測精度高、能夠多目標(biāo)同步優(yōu)化的特點(diǎn)。利用混料設(shè)計(jì)中的D-優(yōu)化設(shè)計(jì)［7］,建立微乳各組成分的含量與微乳粒徑及其最低界面張力的數(shù)學(xué)模型,考察微乳各組成成分對(duì)其理化參數(shù)的影響,從而優(yōu)化止痛微乳處方,為今后微乳的制備和優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。1聚氧乙烯-35-阿斯塔納電子天平(BSA224S賽多利斯);磁力攪拌器(85-2恒溫磁力攪拌器);納米粒徑測定儀(Malv-ern);JK998型全自動(dòng)張力儀(上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司);電導(dǎo)率儀(DDS-307上海精科);聚氧乙烯-35-蓖麻油(EL-35,德國BASF公司);pH計(jì)(PH3S上海三信儀表廠);聚氧乙烯辛酸癸酸甘油酯(labrasol,法國嘉法獅);聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫20,天津光伏精細(xì)化工研究所批號(hào),120412);無水乙醇(北京化工廠,批號(hào)20101122);薄荷油(江西省吉水縣水南威霸藥用油提煉廠,批號(hào)20091230);冰片,細(xì)辛,川芎(安國路路通重要飲片有限公司,批號(hào)分別為12011,120901,20130413);白芷、花椒(北京市本草方源藥業(yè)有限公司,批號(hào)分別為2011410,20121128)。2表面活性劑的篩選2.1止痛微乳油相制備花椒、細(xì)辛直接用藥材8倍的加水量,提取4h,得花椒細(xì)辛揮發(fā)油。室溫下,稱取冰片0.50g溶解于花椒、細(xì)辛及薄荷油的混合揮發(fā)油0.85g后得到止痛微乳油相。2.2止痛微乳油相制備花椒、細(xì)辛水提液濃縮至相當(dāng)于原藥材1g·mL－1,60%醇沉24h,濾過,取續(xù)濾液,回收乙醇,制備花椒細(xì)辛水提液浸膏,用蒸餾水稀釋至規(guī)定濃度后備用。川芎、白芷粉碎至20目,加86%乙醇滲漉提取,滲漉液回收乙醇,制備川芎白芷浸膏用蒸餾水稀釋至規(guī)定濃度后備用。將花椒細(xì)辛水提液浸膏和川芎白芷浸膏用蒸餾水分別稀釋到1,2,3,4g·mL－1。再將同樣濃度的花椒細(xì)辛水煎液與川芎白芷水煎液混合即得止痛微乳水煎液。2.3微乳助表面活性劑的篩選［8］以聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯(吐溫80),吐溫20,EL-35,labra-sol為表面活性劑,再以無水乙醇、正丁醇、1,2-丙二醇、甘油、聚乙二醇400(PEG400)為助表面活性劑,將表面活性劑和助表面活性劑按照2∶1兩兩混合,得到吐溫80-無水乙醇,吐溫80-正丁醇,吐溫80-1,2-丙二醇,吐溫80-甘油,吐溫80-PEG400,吐溫20-無水乙醇,吐溫20-正丁醇,吐溫20-1,2-丙二醇,吐溫20-甘油,吐溫20-PEG400,EL-35-無水乙醇,EL-35-正丁醇,EL-35-1,2-丙二醇,EL-35-甘油,EL-35-PEG400,labrasol-無水乙醇,labrasol-正丁醇,labra-sol-1,2-丙二醇,labrasol-甘油,labrasol-PEG400共20種體系,再將它們分別與油相按6∶4混合,于磁力攪拌器上攪拌均勻。然后邊攪拌邊滴加去離子水,直到體系變混濁,記錄所加水量,得體系此比例下的最大容水量,結(jié)果見圖1。結(jié)果顯示,吐溫80,labrasol和吐溫20與各助表面活性劑組成的體系中均是無水乙醇組的體系含水量最大,而EL-35各組體系中則是正丁醇組含水量最大。由于表面活性劑與無水乙醇組成的體系含水量均較高,故選擇無水乙醇作為助表面活性劑。2.4表面活性劑的篩選以吐溫80,吐溫20,EL-35,labrasol以及他們之間的相互配比為表面活性劑,無水乙醇作為助表面活性劑,按2∶1的比例混合表面活性劑與助表面活性劑得到混合表面活性劑。將油相與混合表面活性劑按照1∶9,2∶8,3∶7,4∶6,5∶5,6∶4,7∶3,8∶2,9∶1的比例磁力攪拌混勻,磁力攪拌下向混合液中定量滴加蒸餾水,邊加水邊測體系的電導(dǎo)率,做體系水的百分量與電導(dǎo)率變化的曲線,記錄曲線的相變點(diǎn)及體系由澄清變混濁的臨界點(diǎn)。用Origin8.0.6軟件作圖計(jì)算各體系O/W型微乳區(qū)面積,結(jié)果見表1。結(jié)果顯示,單獨(dú)使用吐溫80、吐溫20、EL-35和labrasol作為表面活性劑,形成的O/W型微乳區(qū)面積很小。其中只有吐溫80能連續(xù)在油相與混合表面活性劑為1∶9,2∶8時(shí)形成微乳,故能得到O/W區(qū)面積,而吐溫20、EL-35和labrasol均不能在油相與混合表面活性劑為2∶8及之后比例形成微乳,所以無法算出O/W區(qū)面積,故按O/W區(qū)面積為0計(jì)算。如若將吐溫80、吐溫20、EL-35和labrasol兩兩復(fù)配可發(fā)現(xiàn)O/W區(qū)面積變大,這與之前文獻(xiàn)報(bào)道的一致［9］,在各個(gè)復(fù)配處方中又以EL-35-吐溫204∶1組形成的O/W區(qū)面積最大所以選擇EL-35-吐溫204∶1混合體系作為表面活性劑2.5表面活性劑與助表面活性劑比例(Km)范圍的確定［10］取(EL-35-吐溫20)-乙醇質(zhì)量比約為9∶1,8∶2,7∶3,6∶4,5∶5,4∶6,3∶7,2∶8和1∶9,總量各為2.70g,加入油相1.35g振蕩使體系混合均勻,于室溫下加入蒸餾水至微渾濁,記下系統(tǒng)的狀態(tài)變化情況,繪制Km-水百分比關(guān)系圖確定Km范圍,結(jié)果見圖2。結(jié)果顯示,Km在2.33~9時(shí)系統(tǒng)增容水量隨乳化劑含量的增大而逐漸降低,到Km為1.5時(shí)系統(tǒng)增容水量達(dá)到最大,在Km為1.5以后系統(tǒng)增容水量呈現(xiàn)波動(dòng)狀變化,規(guī)律不顯著。但是Km在2.33~0.67時(shí)相同量的揮發(fā)油形成的微乳可有較多的載水量,但Km具體在多少最為合適還需進(jìn)一步考察。2.6最佳Km的選擇分別固定Km為2,1.5,1,將油相與表面活性劑和助表面活性劑的混合溶液按1∶9,2∶8,3∶7,4∶6,5∶5,6∶4,7∶3,8∶2,9∶1的比例于磁力攪拌混勻,室溫下,在磁力攪拌下向混合液中定量滴加蒸餾水,邊加水邊測體系的電導(dǎo)率,做體系水的百分量與電導(dǎo)率變化的曲線,記錄曲線的相變點(diǎn)及體系由澄清變混濁的臨界點(diǎn)。計(jì)算臨界點(diǎn)體系各相組成部分的比例,用origin8.0.6軟件作偽三元相圖,并計(jì)算相應(yīng)相圖的O/W型微乳區(qū)面積。結(jié)果見圖3~9,不同Km下的O/W型微乳的面積是Km=1.5>Km=2>Km=1,故選擇Km為1.5。2.7D-優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)根據(jù)前期試驗(yàn)得到形成O/W型微乳表面活性劑、助表面活性劑、油相、水相的范圍應(yīng)分別在12.19%~16.38%,8.128%~10.92%,3.03%~8.71%,69.66%~70.97%。以微乳的4個(gè)組成成分表面活性劑(A)、助表面活性劑(B)、油相(C)、水相(D)作為變量,采用DesignExpert8.0軟件,以微乳粒徑和表面張力作為指標(biāo)得到優(yōu)化試驗(yàn)方案和微乳體系的理化性質(zhì)參數(shù)與變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,結(jié)果見表2,3。軟件給出的微乳粒徑和表面張力的各擬合方程,軟件建議微乳粒徑采用二因素交互方程見表3,4,而微乳表面張力采用二次方程,通過剔除不顯著的系數(shù)項(xiàng)得到表5中的方程,通過方程的回歸方程顯著性驗(yàn)證小于0.05和失擬度大于0.05,確保了回歸方程模型的最優(yōu)化。表面活性劑和助表面活性劑對(duì)微乳表面張力的影響,表面活性劑和油相對(duì)微乳表面張力的影響以及油相和水相對(duì)微乳粒徑的影響的三維立體圖見圖10~12。圖10表明微乳的表面張力隨著表面活性劑和助表面活性劑的含量增大而減小,這與微乳形成機(jī)制相符合。微乳的形成需要20%~30%的表面活性劑,高于一般乳劑中表面活性劑的含量,加入助表面活性劑可以進(jìn)一步降低微乳的表面張力,增加微乳的穩(wěn)定性。圖11表明隨著表面活性劑的含量增加,增容的油相也隨之增大,從而體系的表面張力也降低。圖12表明隨著水相含量的增加,油相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小,此時(shí)微乳體系為水包油型微乳,根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道此時(shí)體系的表面張力達(dá)到最低。2.9水煎液濃度選擇固定Km=1.5,將油相與表面活性劑和助表面活性劑按1∶9,2∶8,3∶7,4∶6,5∶5,6∶4,7∶3,8∶2,9∶1的比例磁力攪拌混勻,室溫下,磁力攪拌下向混合液中定量滴加不同濃度的水煎液,記錄體系由澄清變混濁的臨界點(diǎn)。計(jì)算臨界點(diǎn)體系各相組成部分的比例,用origin8.0.6軟件作偽三元相圖,并計(jì)算相應(yīng)相圖的乳劑區(qū)面積大小,結(jié)果見圖13~16。1g·mL－1水煎液形成的乳劑區(qū)域面積是0.10841,2g·mL－1水煎液形成的乳劑區(qū)域面積是0.12172,3g·mL－1水煎液形成的乳劑區(qū)域面積是0.17221,4g·mL－1水煎液形成的乳劑區(qū)域面積是0.21417。其中以1g·mL－1水煎液形成的乳劑區(qū)域面積最小,故其形成微乳的區(qū)域面積更多,故選擇水煎液的質(zhì)量濃度為1g·mL－1。2.10止痛微乳制備以及微乳理化參數(shù)測定將優(yōu)化好的微乳水相改為1g·mL－1水煎液液,稱取油相1.35g;表面活性劑2.02g,助表面活性劑1.35g;1g·mL－1水煎液11.82g,混合各組分后于磁力攪拌器上攪拌均勻即得止痛微乳。測定微乳的粒徑、表面張力、電導(dǎo)率和pH分別為56.86nm,30.625mN·m－1,8.930μs·cm－1,3.89。2.11止痛微乳初步穩(wěn)定性考察取適量所制得的微乳液于試管中,加塞密封,置于高速離心機(jī)中,在室溫的條件下,以5000r·min－1進(jìn)行離心,離心60min,離心后觀察;微乳劑仍保持透明均一,不見油水分層。證明所制得的微乳劑穩(wěn)定。取適量所制得的止痛微乳液于西林瓶內(nèi),密封管口,置于60℃水浴中觀察,經(jīng)過3d水浴,微乳劑仍保持澄清透明,未見油水分層。取適量所制得的止痛微乳液于小燒杯中,用pH酸度計(jì)測得微乳劑的pH為3.89。逐漸滴加0.4mol·L－1的氫氧化鈉溶液后,pH為12.00的時(shí)候,微乳劑仍為透明均一液體;繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液pH為12.50時(shí),微乳溶液出現(xiàn)渾濁。3復(fù)配表面活性劑制備o/w型微乳的可行性本實(shí)驗(yàn)以微乳電導(dǎo)率作為O/W型微乳的判斷指標(biāo),繪制了更為精密的偽三元相圖,計(jì)算出來O/W型微乳區(qū)域面積,并結(jié)合了混料設(shè)計(jì)中的D-優(yōu)化設(shè)計(jì),建立了微乳各組成成分與微乳物理參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型,優(yōu)化了止痛微乳處方。本實(shí)驗(yàn)制備微乳時(shí)使用的是復(fù)配表面活性劑,結(jié)果顯示復(fù)配表面活性劑形成的O/W型微乳面積要大于單一表面活性劑的,這與文獻(xiàn)報(bào)道的復(fù)配表面活性劑能夠增大O/W型微乳區(qū)域面積的報(bào)道一致。O/W型微乳的形成較W/O型微乳和雙連續(xù)型微乳更難,其對(duì)表面活性劑的要求更高,單一的表面活性劑往往無法達(dá)到實(shí)際要求,而且在化工生產(chǎn)領(lǐng)域中也較少使用一種表面活性劑。采用復(fù)配表面活性劑可以有效地制備O/W型微乳,減低O/W型微乳的制備難度,增加O/W型微乳的使用范圍?；炝显O(shè)計(jì)有效的建立了體系內(nèi)部各組成成分的含量對(duì)體系影響的數(shù)學(xué)模型,微乳自身組成較多,故將混料設(shè)計(jì)與微乳處方設(shè)計(jì)結(jié)合,可以更加直接的考察微乳自身成分含量對(duì)其理化性質(zhì)的影響?；炝显O(shè)計(jì)讓微乳處方優(yōu)化更為合理科學(xué)。中藥復(fù)方微乳是一個(gè)包含“水”、“油”成分的復(fù)雜體系,其中“水”相不是一般制備微乳時(shí)使用的蒸餾水,而是含有各種復(fù)雜物質(zhì)的中藥水煎液,且一般微乳電導(dǎo)率變化與微乳構(gòu)型變化的規(guī)律在中藥復(fù)方微乳中也不能規(guī)律呈現(xiàn)。所以無法繪制出具體構(gòu)型微乳的所在區(qū)域,只能判斷出其乳劑的所在區(qū)域,而后根據(jù)乳劑的范圍相對(duì)的判斷出微乳區(qū)域的面積大小。之前少有文獻(xiàn)報(bào)道水煎液的濃