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盐酸伊伐布雷定单层渗透泵控释片的制备与体外释药行为

- ORCID：
施沁青
- ORCID：
王菁华
- ORCID：
程曼曼
- ORCID：
尹莉芳
- ORCID：
秦超

中国药科大学药学院药剂系，南京210009

中图分类号： R944

最近更新：2021-06-28

DOI：10.11665/j.issn.1000-5048.20210307

摘要

制备日服1次的盐酸伊伐布雷定（IVB）单层渗透泵控释片。建立了释放度测定方法，单因素考察助悬剂、促渗剂和老化条件等对释药曲线的影响。以片芯中聚氧乙烯（PEO）的用量、控释衣膜中聚乙二醇（PEG）的比例和包衣增重进行3因素3水平的正交设计。最终处方为IVB 16.25 mg，PEO N80 60 mg，羟丙甲基纤维E5 10 mg，乳糖111.75 mg，硬脂酸镁2 mg；包衣液中PEG 15%，醋酸纤维素85%，包衣增重7.5%。体外释药行为表明，药物释放不受环境pH影响，无剂量倾泻风险，释药动力为膜内外渗透压差。IVB渗透泵片能够降低给药次数，提高患者的顺应性，具有临床应用价值。

关键词

伊伐布雷定; 渗透泵; 制备; 体外释放; 正交设计; 剂量倾泻

心力衰竭是由多种原因引起的心脏结构和功能异常，导致心室收缩或舒张障碍，继而引发临床综合征。盐酸伊伐布雷定（ivabradine hydrochloride，IVB）是慢性心力衰竭的新型治疗药物，特异性抑制窦房结细胞的起搏电流，降低心率，减轻心脏负荷。其优点在于对血压和心肌收缩均无影响^［

1］，适用于患有高血压、糖尿病等合并症的患者。

IVB为生物药剂学分类系统（BCS） Ⅰ类药物，具有高溶解性、高渗透性，消除半衰期仅为2 h，食物会影响药物的吸收。目前已上市的产品仅有速释片和溶液剂，为增加吸收，给药方式为每日2次随餐服用。心率下降程度与IVB及其主要代谢物的血药浓度呈线性^［

2］，有超过3.3%的患者出现心动过缓的不良反应^{［参考文献 3

百度学术}3］，可能与服用速释片后血药浓度上升过快使心率骤降有关。IVB的适应证为慢性心力衰竭、心绞痛等心血管病，需长期服用，制成缓控释制剂能够降低给药次数，提高患者顺应性，具有临床价值^{［参考文献 4-5}4-5］。

渗透泵片的优势在于不易受胃肠蠕动和环境的影响^［

6］。初级渗透泵由单层片芯、控释衣膜和释药孔构成，水分经半透膜进入片芯使高分子材料溶胀或渗透压活性物质溶解，膜内外形成渗透压差成为促进药物释放的动力^{［参考文献 7

百度学术}7］。初级渗透泵只适用于易溶性药物，释药后期速率减慢，终点较低。在此基础上又发展出推拉型渗透泵、微孔渗透泵和3层渗透泵等剂型^{［参考文献 8

百度学术}8］，但是制备工艺复杂、成本较高。

本研究制备的IVB单层渗透泵控释片每日仅需服用1次，无需随餐，尤其适用于慢性心血管病的治疗。渗透泵片受体内pH环境影响小且能够延长药物作用时间，平稳血药浓度，提高药物的安全性。

1 材料

1.1　药品与试剂

盐酸伊伐布雷定（纯度：99.47%，北京联本医药化学技术有限公司）；羟丙甲基纤维素（hypromellose，HPMC）、聚氧乙烯（polyoxyethylene，PEO）、醋酸纤维素（cellulose acetate，CA）包衣预混剂（上海卡乐康包衣技术有限公司）；羟乙基纤维素（hydroxyethyl cellulose，HEC，美国亚仕兰公司）；山梨醇、甘露醇（法国罗盖特公司）；乳糖（德国美剂乐集团）；微晶纤维素（microcrystalline cellulose，MCC，德国JRS药用辅料公司）；硬脂酸镁（安徽山河药用辅料股份有限公司）；甲醇、乙腈为色谱纯，其余试剂为分析纯。

1.2　仪器

1260高效液相色谱仪［安捷伦科技（中国）有限公司］；DP-30A单冲压片机（北京新龙立科技有限公司）；Labcoating高效包衣机（深圳市信宜特科技有限公司）；CRS-SJ-D30A激光打孔机（武汉克瑞斯光电技术有限公司）；FADT-12-2RC自动溶出仪（上海富科思分析仪器有限公司）。

2 方法

2.1　IVB渗透泵片的制备

称取处方量的IVB、助悬剂、填充剂和黏合剂，过30目筛分散后混合均匀，加入无水乙醇制软材，过24目筛制粒。将湿颗粒放入40 ℃烘箱，干燥2 h后取出，测定水分小于2%。过24目筛干整粒，加入润滑剂硬脂酸镁混匀。片芯重200 mg，使用8 mm浅凹冲模单冲压片，压片硬度为5~9 kg/cm²。

在35 ℃水浴磁力搅拌下，将处方量的醋酸纤维素包衣预混剂加入至丙酮溶液中，搅拌至溶解。包衣过程中片床温度为20 ~ 30 ℃，包衣增重5% ~10%。在包衣片圆心处激光打孔，40 ℃条件下老化12 h。

2.2　释放度测定方法

以pH 6.8磷酸盐缓冲液作为溶出介质，介质体积900 mL，温度（37 ± 0.5） ℃，取IVB渗透泵片置于沉降篮中，桨法，转速100 r/min，分别于2，4，6，8，12，16，20和24 h取液10 mL，补充同体积等温介质。取样溶液经0.45 µm水系滤膜滤过，弃去3 mL，取续滤液作为供试品溶液。

外标法测定累积释放度。色谱条件：色谱柱Agilent XDB C₁₈（4.6 mm × 250 mm，5 µm）；流动相pH 6.5磷酸盐缓冲液（二水合磷酸二氢钠2.9 g溶解于水1 000 mL中，磷酸调节至pH 6.5）-乙腈（60∶40）；检测波长286 nm；柱温30 ℃；流速1.0 mL/min；进样量20 µL；采集时间10 min。

2.3　IVB原料药的理化性质

X射线粉末衍射（XRD）分别测定IVB、空白辅料和含药颗粒的晶型。测定IVB在不同pH和不同浓度氯化钠溶液中的溶解度，以及在相对湿度（80 ± 5）%条件下的引湿性。

2.4　单因素实验考察处方和工艺

分别考察以下因素对片剂在pH 6.8磷酸盐缓冲液中溶出的影响：（1）IVB的粒径；（2）助悬剂的种类（包括PEO、HEC和HPMC）和用量；（3）促渗剂氯化钠的用量；（4）填充剂的种类（包括山梨醇、甘露醇、乳糖和MCC）和用量；（5）控释衣膜中致孔剂聚乙二醇（PEG）的比例、包衣增重和包衣溶剂的比例；（6）释药孔的孔径、位置和个数；（7）老化温度和老化时间。

2.5　正交设计

采用3因素3水平的正交实验确定最优处方：控释衣膜中PEG的比例为10%、15%和20%；包衣增重为5%、7.5%和10%；片芯中PEO的用量为15%、30%和45%^［

9］。结合IVB的药代动力学参数，设定渗透泵片在4，8，12和16 h的累积释放度分别为25%~35%、47%~57%、67%~77%和80%以上。综合单指标L计算见公式（1）：

L = 100 \times \sum (| Q_{t} - S_{t} | \times 1)

（1）

其中：Q_t为4，8，12和16 h时分别对应的累积释放度30%，52%，72%和90%，S_t为实际累积释放度，L越小表明与目标释药度越接近；利用极差分析法，极差R越大表明该因素对释药曲线影响程度越大。

2.6　体外释药行为

分别考察以下体外溶出条件对释药曲线的影响：（1）不同pH的溶出介质；（2）不同浓度的氯化钠溶液；（3）不同浓度的乙醇诱导剂量倾泻；（4）桨的转速。将片剂在pH 6.8磷酸盐缓冲液中4~16 h的释放度与零级、一级和Higuchi方程拟合，相关系数r越接近1则拟合程度越高。

3 结果与讨论

3.1　处方筛选和工艺考察

3.1.1　IVB原料药的研究

IVB为多晶型化合物^［

10-11］，易发生转晶。XRD图谱（图1）显示含药颗粒在4.20°、8.45°、11.06°和22.33°等位置均有IVB的特征衍射峰，表明晶型在制粒过程中未发生改变，该工艺可行。IVB的粒径分别为200、75和35 μm时，片剂的释药曲线均相似（图2-A），表明可溶性药物的粒径对释药行为无影响。

Figure 1 X-ray powder diffractograms for blank excipients (A), dried granules containing ivabradine hydrochloride (IVB) (B), and IVB (C)

Figure 2 Release profiles of IVB tablets with different particle sizes of IVB (A), suspending agents (B), types of polyoxyethylene (PEO) (C) and amounts of PEO (D) in pH 6.8 phosphate buffer solutions (PBS) ( $\bar{x} \pm s, n = 3$ )

3.1.2　助悬剂筛选

片芯中加入的高分子材料遇水溶胀，对药物释放起到阻滞作用。分别以60 mg HPMC E50、HEC LF和PEO N80作为助悬剂时，三者黏度相近，释药曲线较为相似（图2-B）。含PEO的片芯水化完全、释放速率一定，并且PEO的相对分子质量从1 × 10⁵到7 × 10⁶均有分布，质量稳定，可供选择的黏度范围广。低黏度的PEO N10、N80和N750作助悬剂时具有相似的释药曲线；随着相对分子质量的增加，黏度增大，对水的阻滞作用增强，释放速率减慢（图2-C）。高黏度的PEO N12K和PEO 303使片芯过度溶胀，包衣膜形变严重（图3），存在包衣膜胀裂、药物体内突释的可能性，不适用于缓控释制剂。

Figure 3 Tablets consisting of PEO N80 (A), PEO N12K (B) and PEO 303 (C) after 24-hour dissolution in pH 6.8 PBS

处方中加入PEO可以明显改善制粒效果，颗粒的成型性、流动性和可压性均有增加。随着PEO的用量从50 mg增加至120 mg时，释药曲线逐渐失去线性，前期释药速率增加，后期释放不完全，释放终点降低至78%（图2-D）。这是由于释药后期渗透压差降低，黏稠的PEO混悬液无法经释药小孔挤出。

3.1.3　促渗剂筛选

氯化钠是渗透泵片中常用的渗透压活性物质，在片芯中加入一定比例的氯化钠可以提供渗透压促进药物释放。随着氯化钠用量从20 mg增加到80 mg，颗粒的可压性降低，释放速率明显下降（图4-A）。IVB在水、0.1、0.5和1.0 mol/L氯化钠溶液中，溶解度分别为63.0、14.0、3.2和1.4 mg/mL，氯离子的同离子效应抑制了IVB的溶解，导致释放度降低，在处方中不宜加入氯化钠。

Figure 4 Release profiles of IVB tablets with different amounts of NaCl (A), types of fillers (B), particle sizes of lactose (C) and weight of cores (D) in pH 6.8 PBS ( $\bar{x} \pm s, n = 3$ )

3.1.4　填充剂筛选

填充剂占据了片芯总重的56%，对颗粒性质影响较大。MCC为填充剂时抑制了水分扩散，药物无法推出（图4-B）。糖醇类辅料作为填充剂时可在溶解后提供药物释放所需的渗透压，山梨醇是其中促渗效果最强的辅料^［

12］。引湿性实验表明IVB在相对湿度（80 ± 5）%条件下吸湿增重为12.0%，以山梨醇作为填充剂时，压片过程中发生严重粘冲。最终选择不具有引湿性的乳糖作为填充剂，并且控制压片室相对湿度小于50%。乳糖的粒径分别为60、86和180 μm时，粒径越小越有利于溶解，水分在片芯中加速扩散，药物释放速率也随之增加（图4-C）。通过调节乳糖用量，片重从150 mg增加至250 mg，释药速率降低（图4-D），结合控释衣包衣增重的可控性，确定片重为200 mg。

3.1.5　控释衣处方考察

当包衣膜中致孔剂PEG的比例从10%增加至20%，半透膜的透湿性增加，水分快速润湿片芯，加快药物的溶出。当包衣增重从5%增加至10%，释药速率降低。通过调节致孔剂的比例和包衣增重可以达到目标释药释放度。包衣溶剂中丙酮和水的质量比分别为99.5∶0.5、97∶3和95∶5时，释药曲线相似（图5-A）。但随着水的比例增加，控释衣膜的透明度降低，可能是由于丙酮快速挥发后不溶于水的CA析出。

Figure 5 Release profiles of IVB tablets with different concentrations of water in film coating solutions(A), diameters of orifices (B), number of orifices (C) and aging process (D) in pH 6.8 PBS ( $\bar{x} \pm s, n = 3$ )

3.1.6　释药孔考察

孔径为0.45 mm时限制了含药混悬液从释药孔推出，释药终点略低；孔径为0.60 mm与0.80 mm的释药曲线相似（图5-B）。考虑到制剂包薄膜衣后的防潮效果，0.60 mm的孔径最为合适。对于直径8 mm的包衣片，当打孔位置偏离圆心1 mm和偏离圆心2 mm时，两者的释药曲线与释药孔位于圆心的包衣片的相似因子分别为77.2和84.2，表明改变释药孔的位置对药物释放无影响。因此工业生产时可设定较宽的打孔位置合格范围，有利于提高药片回收率。释药孔个数从1个增加至2个促进水分进入片芯，增加含药混悬液的释放通道，提高释药速率（图5-C）。

3.1.7　老化条件考察

包衣过程中引入了有机溶剂丙酮，老化工序可以除去丙酮。老化0 h的包衣片平均片重为（210.2 ± 1.6） mg；25 ℃、40 ℃和50 ℃条件下老化12 h后的包衣片平均片重分别为（210.2 ± 1.2） mg、（207.3 ± 0.2） mg和（207.3 ± 1.5） mg，说明包衣片中的丙酮在25 ℃下并未挥发。如图5-D所示，老化温度从40 ℃增加至50 ℃时，释药曲线略有减慢；40 ℃条件下老化12 h和24 h的片剂，与老化0 h的片剂释药曲线相似因子分别为74.7和54.1。老化温度过低将无法除去残留溶剂，温度升高或老化时间延长则会降低释药速率，这可能是由于控释衣膜在老化过程中致密性增加，透湿性降低。40 ℃老化12 h后的包衣片达到恒重，除丙酮效果较好。

3.2　正交设计

单因素实验表明，片芯中PEO的用量、控释衣膜中PEG的比例和包衣增重对释药曲线有显著影响。比较3个因素的极差R可知，控释衣膜中PEG的比例对释放度影响最大（R = 76.7），包衣增重次之（R = 29.7），片芯中PEO的用量影响最小（R = 12.2）。当PEG的比例为15%、包衣增重为7.5%以及PEO的用量为30%时，L为最小值10.5，表明与目标释放度最接近。综合单因素实验和正交试验结果，确定最优处方：片芯中IVB 16.25 mg， PEO N80 60 mg， HPMC E5 10 mg，乳糖111.75 mg，硬脂酸镁2 mg；包衣膜中PEG 15%，CA 85%，包衣增重为7.5%。

3.3　体外释药行为

IVB在pH 6.8磷酸盐缓冲液、pH 4.5醋酸盐缓冲液、pH 1.2盐酸溶液和水介质中溶解度分别为63.7，61.9，39.0和63.0 mg/mL，溶解性好，均能满足漏槽条件。在4种不同pH的溶出介质中，释药曲线两两之间相似因子最低为72.0，最高为88.9，表明pH对药物释放无影响（图6-A）。

Figure 6 Release profiles of IVB tablets in the media with different pH (A), NaCl concentrations (B), ethanol concentrations (C) and rotating speeds (D) ( $\bar{x} \pm s, n = 3$ )

相较于水介质，以0.5和1.0 mol/L的氯化钠溶液为溶出介质时，释药速率急剧下降（图6-B）。如图7所示，在水介质中溶出24 h后的包衣片药物释放完全，仅剩透明的包衣膜，而在高浓度的氯化钠溶液中片芯以含药混悬液的状态滞留于膜内，证明了控释衣膜内外渗透压差是释药动力。

Figure 7 Tablets after 24-hour dissolution in the water (A), 0.5mol/L NaCl solutions (B) and 1.0 mol/L NaCl solutions (C)

缓控释制剂在乙醇溶液中短时间内释放大量药物可能会引起严重的安全性问题。Smith等^［

13］测定了27种缓控释制剂在乙醇溶液中的体外释放，包括10种胶囊和17种片剂，结果显示共有9种胶囊和2种片剂在40%乙醇溶液中释药速率加快。在本研究中，20%和40%乙醇溶液对渗透泵片的释药曲线均无影响（图6-C），未发生剂量倾泻，片剂表现出良好的安全性。因为剂量倾泻与原料药或缓释材料在乙醇中溶解度密切相关，PEO在醇中不溶，适合作为基质材料^{［参考文献 14

百度学术}14］。

由图6-D可知，当桨的转速从100 r/min降低至50 r/min时释放度略有降低，因为转速减小使药物在释药孔处聚集或黏于溶出杯底，未能及时在溶出介质中溶解。

3.4　释药曲线的拟合

由表1可知，4~16 h的释放度与一级动力学方程的相关系数r最大，表明释放速率与片芯中残存药物量成正比^［

15］。因为单层渗透泵是以渗透压活性物质溶解后产生的膜内外渗透压差为释药动力，随着乳糖和PEO的水化溶出，膜内渗透压逐渐降低，IVB溶液浓度下降，释药动力不足，释药速率也随之降低。

Table 1 Regression equations of drug release profiles

Model	Equation	r
Zero-order	Q_t = 17.334 + 4.628t	0.987 3
First-order	Ln(1 - Q_t) = 122.456 + 0.005t	0.999 1
Higuchi	Q_t = -23.533 + 28.300t^1/2	0.997 1

4 结论

本研究制备了IVB单层渗透泵控释片，每日仅需服用1次，提高了慢性心衰患者的顺应性。建立释放度测定方法，单因素实验进行处方筛选和工艺考察，PEO型号、老化条件等因素均会影响渗透泵片的溶出。正交试验结果表明，对渗透泵片的释药曲线影响最大的因素为控释衣膜中PEG的比例，其次为包衣增重。改变环境pH对药物释放无影响，片剂在乙醇介质中未发生剂量倾泻，具有良好的安全性。

References

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盐酸伊伐布雷定单层渗透泵控释片的制备与体外释药行为

摘要

关键词

1 材 料

1.1 药品与试剂

1.2 仪 器

2 方 法

2.1 IVB渗透泵片的制备

2.2 释放度测定方法

2.3 IVB原料药的理化性质

2.4 单因素实验考察处方和工艺

2.5 正交设计

2.6 体外释药行为