徐 斌，浦雨伟，周 卫，丁逸梅，2，卢定强，2（.南京工业大学药学院，南京 20009；2.江苏省药物研究所有限公司，南京 20009；.中国药科大学药学院，南京 20009）

星点设计-响应面法优化米拉贝隆缓释片处方

徐 斌1，2＊，浦雨伟1，周 卫3，丁逸梅1，2，卢定强1，2（1.南京工业大学药学院，南京 210009；2.江苏省药物研究所有限公司，南京 210009；3.中国药科大学药学院，南京 210009）

目的：优化米拉贝隆缓释片处方。方法：采用聚氧乙烯（PEO）和羟丙甲基纤维素（HPMC K4M）为缓释骨架材料，以粉末直压法制备米拉贝隆缓释片。以1、3、5、7 h的累积释放度为指标，采用星点设计-响应面法优化处方中PEO、HPMC K4M和包衣液（OPADRY®）的用量，并进行验证。比较所制缓释片与原研片（MyrbetriqTM）在不同pH介质（水、pH 1.0的人工胃液、pH 4.5醋酸盐缓冲液、pH 6.8磷酸盐缓冲液）中不同转速（100、50 r/min）下的累积释放度，计算相似因子f2，拟合缓释片的释药模型。结果：优化处方中每片米拉贝隆缓释片含米拉贝隆25 mg、PEO 108.02 mg、HPMC K4M 21.69 mg、OPADRY®2.27%；其1、3、5、7 h的累积释放度与预测值的相对误差分别为4.78%、3.48%、0.69%、－1.41%。所制缓释片与原研片在不同pH介质中和不同转速下释放曲线的f2均大于65；缓释片释药符合零级释药特征。结论：优化处方制备的米拉贝隆缓释片与原研片的释放行为相似。

米拉贝隆；缓释片；星点设计-响应面法；处方优化；累积释放度

米拉贝隆（Mirabegron）为白色粉末，易溶于甲醇、二甲基亚砜，几乎不溶于水（0.082 mg/ml）。其属于芳乙醇胺类新型选择性β3肾上腺素受体激动药，作用于膀胱逼尿平滑肌β3肾上腺素受体，使膀胱舒张，促进膀胱充盈并增加储尿量，能有效减少排尿次数，改善膀胱活动过度引起的尿频、尿急和尿失禁等，是此类中首个用于治疗膀胱活动过度症（OAB）的药物。米拉贝隆口服50 mg/d后迅速吸收，tmax为3～5 h，cmax为24～26 ng/mL，终末半衰期约为50 h，口服生物利用度约为35%，效应呈剂量依赖性增加。该药主要经水解酶代谢，部分经葡萄糖醛酸轭合反应及细胞色素P450（CYP）代谢，主要以原型经尿液和粪便排出体外，部分经呼吸排出[1]。米拉贝隆片剂由日本安斯泰来（Astellas）制药公司开发，商品名MyrbetriqTM，上市规格为25 mg和50 mg，于2011年9月16日在日本上市，2012年6月28日经美国FDA批准用于治疗成年人OAB。米拉贝隆为OAB患者提供了新的治疗方案，且临床药效较好[2]。

米拉贝隆目前在国内尚无上市，对米拉贝隆的合成工艺研究已有文献报道，但制剂研究报道较少。本研究采用星点设计-响应面法优化米拉贝隆缓释片处方，以原研片剂MyrbetriqTM作为参比制剂，比较自制缓释片与参比制剂体外释放行为的相似性。

1 材料

1.1 仪器

C&C600B型单冲式压片机（北京创博佳维科技有限公司）；YD-20型片剂硬度仪、RC806型溶出试验仪（天津天大天发科技有限公司）；LC-2010AHT型高效液相色谱仪、2010A型紫外检测器和岛津工作站（日本Shimadzu公司）。

1.2 药品与试剂

米拉贝隆对照品（批号：141101，纯度：99.71%）及其原料药（批号：150105，纯度：＞98%）均由南京工业大学药学院提供；MyrbetriqTM（日本Astellas Pharma Technologies公司，批号：F1400110，规格：每片25 mg）；聚氧乙烯（PEO，型号：WSR N80）、羟丙甲纤维素（HPMC K4M）、欧巴代胃溶型薄膜包衣液（OPADRY®）均购自上海卡乐康包衣技术有限公司；硬脂酸镁（安徽山河药用辅料有限公司，药用级）；磷酸、磷酸二氢钾为分析纯；乙腈、庚烷磺酸钠为色谱纯；水为去离子水。

2 方法与结果

2.1 米拉贝隆缓释片的制备

按处方量称取已过80目筛的米拉贝隆原料药与HPMC K4M、PEO，采用等量递增法混合均匀，加入适量助流剂硬脂酸镁。按每片片质量约250 mg、含米拉贝隆25 mg的规格，采用椭圆形8 mm×16 mm浅凹冲模，粉末直接压片，硬度控制在8～10 kg/cm2，以OPADRY®包衣后，即得。

2.2 米拉贝隆含量测定方法的建立

2.2.1 对照品溶液的制备 精密称取米拉贝隆对照品10 mg，置于100 mL量瓶中，用甲醇溶解并稀释定容；精密量取1.0 mL，置于10 mL量瓶中，用释放介质稀释定容至刻度，即得。

2.2.2 色谱条件 色谱柱：Cosmosil C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相：10 mmol/L庚烷磺酸钠+20 mmol/L磷酸二氢钾溶液（用磷酸调节pH至3.0）-乙腈（75∶25，V/V），流速：1.0 mL/min；检测波长：250 nm；柱温：35℃；进样量：20 μL。

2.2.3 方法学考察 按相关方法进行检测，结果显示，所用辅料均对米拉贝隆测定无干扰，其出峰时间为7.4 min。拉米贝隆的检测质量浓度的线性范围为2.818～36.63 μg/mL，峰面积（A）对质量浓度（c）的回归方程为A＝6.619 4c+1.682×103（r＝0.999 9）；精密度试验中RSD＝0.07%（n＝6）；稳定性试验中样品溶液室温放置24 h的峰面积RSD＝0.25%（n＝6）；低、中、高质量浓度（10.02、25.05、32.56 μg/mL）的质控溶液的平均回收率分别为99.78%、100.6%、98.97%，RSD分别为0.87%、1.14%、1.07%（n＝3），均符合相关要求。

2.3 释放度的测定方法

按2015年版《中国药典》（四部）通则0931溶出度与释放度测定第一法[3]，以脱气的pH 6.8磷酸盐缓冲液（PBS）900 mL为释放介质，转速为100 r/min，温度为（37±0.5）℃，分别于1、3、5、7、8.5、10、12 h取样10 mL，同时补充等量等温释放介质。取样液经0.45 μm微孔滤膜过滤，滤液按“2.2”项下方法测定米拉贝隆含量，计算累积释放度（Q）。

2.4 星点设计-响应面法优化处方

2.4.1 释放因素考察 本研究采用单因素试验对处方各因素进行了预试验。结果发现，米拉贝隆缓释片体外释放行为受PEO、HPMC和包衣液（OPADRY®）用量影响较大。根据原研片Q7h＞90%，确定本研究以Q1h、Q3h、Q5h、Q7h为指标，将自制缓释片与参比制剂（MyrbetriqTM）的体外释药行为采用相似因子法（f2）进行比较。f2＝50·其中，Rt和Tt分别代表自制缓释片和参比制剂第t点的平均累积释放度，n为测试点数。当f2＞50时认为二者释放行为相似，f2的数值越大，释放行为相似度越高[4]。

2.4.2 星点设计 采用星点设计，以X1（PEO，mg）、X2（HPMC K4M，mg）、X3（包衣液，%）的用量进行3因素5水平的优化试验，在前期单因素基础上确定每片用量优化范围X1：70～140 mg，X2：10～40 mg，X3：1%～5%；以Q1h、Q3h、Q5h、Q7h为指标，采用Design Expert 8.0.6软件进行分析。星点设计因素与水平见表1，星点设计与结果见表2。

表1 星点设计因素与水平Tab 1 Factors and levels of central composite design

2.4.3 模型拟合 采用Design Expert 8.0.6软件对试验数据进行多元线性回归，并以方程复相关系数（R2）和置信度（P）为标准进行判定。拟合结果显示，二次多项式模型为最佳拟合模型，各方程如下：Q1h＝46.474 89－0.465 73X1+0.017 019X2－3.084 70X3－0.000 188 552X1X2+0.013 427X1X3－0.001 648 64X2X3+0.001 555 3X12－0.001 266 22X22+0.128 59X32（R2＝0.968，P＝0.006 1）；Q3h＝84.043 76－0.799 69X1+1.288 41X2－3.565 54X3－0.002 841 75X1X2+0.081 469X1X3－ 0.146 26X2X3+ 0.001 805 61X12－0.016 567X22－0.287 96X32（R2＝0.970，P＝0.005 8）；Q5h＝112.022 76－0.034 737X1－2.296 55X2+ 1.748 91X3－0.000 781 144X1X2+0.007 066 74X1X3－0.068 536X2X3－0.000 099 724 5X12+0.023 519X22－0.037 987X32（R2＝0.992，P＝0.003 3）；Q7h＝55.651 21+ 0.324 72X1+2.283 06X2+6.543 82X3－0.009 791 24X1X2－0.008 076 27X1X3－0.128 83X2X3－0.000 059 934 9X12－0.043 231X22－0.432 95X32（R2＝0.967，P＝0.004 8）。由优化数学模型的参数可知，3个因素中，释放前、中期（Q1h、Q3h）X1和X3的系数均为负，说明二者对释放度的影响是同向的，在释放前期（Q1h）X1和X3对释放度影响极显著（P＜0.01），X2对释放度影响较小；释放中期（Q3h）X1和X2对释放度影响极显著（P＜0.01），X3对释放度几乎未见影响（P＞0.05）；释放中后期（Q5h）X2对释放度影响极显著（P＜0.01），X1影响较小；释放后期（Q7h）除X2对释放度有极显著影响外（P＜0.01），X1和X3对释放度几乎未见影响（P＞0.05）。同时R2值（均大于0.9）和P值（均小于0.05）亦表明模型的拟合程度良好、代表性好，可用来分析和预测米拉贝隆缓释片的处方。

表2 星点设计与结果Tab 2 Design and results of central composite

2.4.4 响应面分析 Q1h、Q3h、Q5h、Q7h与3个因素的响应面图见图1（无明显影响的图略）。

由1 h释放情况可知，当X2不变时，响应面随X1和X3的增加而下降，而X2变化对释放速率影响不显著。同理分析可知，3 h和5 h的释放速率受X1和X2相互影响，要使Q达到最佳值，需要将X1和X2优化到合适的比例。7h响应面与5 h响应面相比，区分度明显增强，说明7 h骨架材料的控释能力有所减弱，可能是因为亲水凝胶X1已基本全部溶蚀，整个骨架已变得松散。

图1 Q1h、Q3h、Q5h、Q7h与3个因素的响应面图Fig 1 Response surface plot of Q1h，Q3h，Q5h，Q7hto 3 factors

2.4.5 处方优化与验证 为验证所建立模型的预测能力，将MyrbetriqTM的Q1h、Q3h、Q5h、Q7h作为目标值，经Design Expert 8.0.6软件处理，优选处方区域为每片米拉贝隆缓释片中X1为91.53～108.02 mg，X2为21.50～23.06 mg，X3为2.25%～4.19%。对预测结果进行验证，在Design Expert 8.0.6软件设计的辅料配比中，X2、X3变化范围较小，因此选择对X1的高、中、低3个用量处方进行验证。1号、2号、3号处方每片辅料（PEO、HPMC K4M、包衣液）配比依次分别为：108.02 mg、21.69 mg、2.27%，95.36 mg、22.29 mg、3.68%，91.53 mg、23.06 mg、4.19%。首先将PEO、HPMC K4M和主药充分混合均匀，再加适量硬脂酸镁混匀，粉末直接压片，硬度8～10 kg，包衣，测定释放度。采用f2法比较测定值与预测值的相似性，结果见表3。

表3 处方优化结果Tab 3 Results of validation test

由表3可知，f2较大的1号处方为米拉贝隆缓释片最优处方：每片含米拉贝隆25 mg、PEO 108.02 mg、HPMC K4M 21.69 mg、OPADRY®2.27%。对3批自制缓释片在不同介质（水、pH 1.0的人工胃液、pH 4.5醋酸盐缓冲液、pH 6.8磷酸盐缓冲液）中不同转速（100、50 r/min）下的累积释放度进行测定，取均值与MyrbetriqTM进行比较。结果显示，在不同介质和不同转速下自制缓释片与市售MyrbetriqTM的f2均大于65，表明自制样品的释药行为与MyrbetriqTM基本一致。2种样品在不同pH介质中不同转速下的释放比较见表4。

表4 2种样品在不同pH介质中不同转速下的释放比较（n＝6）Tab 4 Comparison of the release of 2 samples in different pH mediums at different rotation rates（n＝6）

2.5 释药机制

药物释放度曲线拟合的模型主要有4种[5]：零级释放模型、一级释放模型、Higuchi方程、Ritger-pappas方程。对米拉贝隆缓释片的体外释药数据（Q1h、Q3h、Q5h、Q7h）进行拟合，结果见表5。

由表6显示，米拉贝隆缓释片按Ritger-Pappas方程拟合的r最大。Ritger-Pappas模型中的n描述了释放机制：当n≤0.45时，药物主要以Fick扩散机制释放；当0.45＜n＜0.89时，药物以扩散和溶蚀并存的方式释放；当n＞0.89时，药物主要以溶蚀方式释放。同时，n也可以反映药物释放动力学方面的情况：当n＞0.66时，药物以零级动力学释放为主[6]。表5中n＝1.140 8＞0.89，表明米拉贝隆缓释片释药机制主要以溶蚀方式释放，呈现零级释药特征。

表5 米拉贝隆缓释片的释药模型拟合结果Tab 5 Fitting result of drug release model of Mirabegron sustained-release tablet

3 讨论

3.1 骨架材料的选择

市售片的骨架材料主要以PEO为主，PEO作为亲水凝胶骨架材料具有优良的流动性和可压性，按分子质量大小有多种规格。通常对于水溶性较大的药物，其释药方式主要以凝胶扩散机制为主；溶解度较小药物，其释药方式主要依靠骨架的膨胀和溶蚀。米拉贝隆为难溶性药物，在水中几乎不溶，因此选择低分子质量PEO为主要骨架材料，但单独应用PEO释药行为难以达到接近零级，因此加入适量HPMC K4M联合使用[7]。PEO和HPMC K4M在吸水性、膨胀性、溶蚀性和凝胶强度各项性质参数上差异较大，本研究通过星点设计效应面法优化调整处方中的PEO、HPMC K4M的用量比例，使药物避免出现释药前期释放较快的现象，在控制骨架片初始释药量的同时又能保证其最终释药完全，使骨架片的体外释放更加平稳[8]。

3.2 处方工艺的优化

米拉贝隆亲水凝胶骨架片中PEO用量较大，如果湿法制粒，制得软材会比较黏连、易结块，制粒时还会产生大量较大的硬颗粒，难以过筛，不便于操作。本研究选取的PEO为颗粒型，可压性和流动性优良，可采用粉末直接压片。这样既有利于操作，又可以避免湿法制粒在干燥时可能产生的二次污染。PEO有一定的引湿性，市售片通过包薄膜衣保证了其稳定性，根据其薄膜衣内容，本研究选取与其相似的OPADRY®进行包衣，并通过星点设计考察了其用量对前期释放的影响，获得一个优化水平范围。

3.3 释药行为与释药机制

低分子质量PEO水化和溶蚀速度快，膨胀性能优良。处方中其他条件不变时，PEO的用量对药物的释放有显著影响，PEO用量越小，前期药物释放越快[9]。将PEO与高黏度的HPMC K4M合用既可以使阻滞释放的凝胶层迅速形成，又可使扩散前沿和溶蚀前沿同时向片心移动，两者的相互作用调节了药物的释放速度，避免了突释。在释放中期吸水饱和的PEO水凝胶与HPMC K4M一起形成相对稳定的水凝胶层，药物的释放随着骨架的逐渐溶蚀而进行；随着药物浓度下降以及PEO水凝胶的逐渐溶蚀，保证了药物的平稳释放。在释药后期药物浓度显著下降，由于饱和的PEO水凝胶大部分已经溶蚀，加快了药物的释放速率，此时药物的释放主要受HPMC K4M控制，HPMC K4M用量对后期释放的影响起主导作用。在整个药物释放过程中，PEO与HPMC K4M两者的相互作用，避免了在释放前期发生突释，而溶蚀型骨架又使得药物在后期可完全释放[10]。Ritger-Pappas方程的拟合结果（r＝0.997 9，n＝1.140 8）亦表明，米拉贝隆缓释片释药主要为溶蚀，释药行为呈现零级释药特征。

本文通过星点设计-响应面法设计安排试验并对结果进行拟合分析，建立了PEO、HPMC K4M和包衣液用量与缓释片在Q1h、Q3h、Q5h、Q7h之间的多元线性模型。经试验验证，优化处方为每片米拉贝隆25 mg、PEO 108.02 mg、HPMC K4M 21.69 mg、OPADRY®2.27%，其释放度的测定值与预测值趋势基本一致，所建立的模型有良好的预测性，在不同介质及转速条件下与原研片释放行为相似。为了便于操作，建议将OPADRY®包衣液增质量拟定在2.0%～3.0%范围内。

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（编辑：邹丽娟）

Optimization of Mirabegron Sustained-release Tablets by Central Composite Design-response Surface Method

XU Bin1，2，PU Yuwei1，ZHOU Wei3，DING Yimei1，2，LU Dingqiang1，2（1.School of Pharmacy，Nanjing Tech University，Nanjing 210009，China；2.Jiangsu Provincial Institute of Materia Medica，Nanjing 210009，China；3. School of Pharmacy，China Pharmaceutical University，Nanjing 210009，China）

OBJECTIVE：To optimize the formulation of Mirabegron sustained-release tablets.METHODS：Using polyethylene oxide（PEO）and hydroxypropylmethyl cellulose（HPMC K4M）as the sustained release matrix，Mirabegron sustained-release tablets were prepared by powder direct compression technology.Using 1，3，5，7 h accumulative release rate as indexes，the amounts of PEO，HPMC K4M and OPADRY®were optimized by composite design-response surface method，and then validated.Accumulative release rates of sustained-release tablet and original tablet（MyrbetriqTM）were compared in different pH mediums（water，pH 1.0 simulated gastric fluid，pH 4.5 acetate buffer solution，pH 6.8 phosphate buffer solution）at different rotation rates（100，50 r/min），and similiar factor f2was calculated to fit drug release model of sustained-release tablet.RESULTS：In the optimized firmulation each Mirabegron sustained-release tablet contained mirabegron 25 mg，PEO 108.02 mg，HPMC K4M 21.69 mg，OPADRY®2.27%.Relative error of accumulative release rates at 1，3，5，7 h to predicted value were 4.78%，3.48%，0.69%and－1.41%，respectively.f2of release curves of sustained-release tablet and original tablet were higher than 65 in different pH medium at different rotation rates.The drug release of sustained-release tablet was fitted to zero-order release equation.CONCLUSIONS：Mirabegron sustained-release tablet by optimized technology is similar to original tablet in drug release behavior.

Mirabegron；Sustained-release tablet；Central composite design-response surface method；Formulation optimization；Accumulative release rate

R943

A

1001-0408（2017）01-0110-05

2016-07-06

2016-09-02）

＊主管药师，硕士。研究方向：药物新制剂及新技术。电话：025-58139391。E-mail：nanjing5696@126.com

DOI10.6039/j.issn.1001-0408.2017.01.29