关键词:
组分中药提取物
片剂
粉体学性质
抗张强度
崩解时限
主成分分析
人工神经网络
预测模型
摘要:
片剂由于具有体积小、剂量准确、便于携带等优点,已成为临床上广泛应用的剂型之一。与其它制备方法相比,粉末直接压片法可以提高湿热敏感药物的稳定性且具有工艺简单和省时省力的优点。片剂的成型及崩解是评价片剂质量的重要标准,分别以抗张强度(TS)和崩解时限(DT)进行表征。中药提取物作为片剂直接压片过程中的重要原料,其粉体性质与片剂的质量密切相关。一方面由于中药原料的天然属性决定了其性质的不确定性,原料性质的波动必然会导致片剂质量的差异;另一方面由于目前片剂的生产仍主要依靠经验和试错法,在造成时间和原料浪费的同时,也难以保证片剂质量的均一性和稳定性。因此,对中药提取物粉体性质与片剂质量间的相关性进行研究并构建相应的质量预测模型对于片剂的质量控制具有重要意义。
中药提取物由不同类型的成分构成,具有化学成分多样、构成体系复杂的特点,将某一类成分看作是一种组分,其中多糖、皂苷和黄酮类成分是中药重要的药用组分,不同类型提取物性质不同,对片剂质量产生的影响也不同,本课题分别以黄芪、知母及黄芩提取物作为多糖、皂苷和黄酮上述三类组分的模型药物进行研究。在此基础上,探究不同类型提取物的粉体学性质,对不同组分提取物的用量及粉体性质与片剂质量间的相关性进行研究,并构建相应单一和复方组分中药提取物的粉体性质与片剂质量间的预测模型,对片剂的质量进行预测,以期在节省时间和辅料的同时,为保证中药片剂质量的均一性和稳定性提供参考。
本文主要包括以下五个方面:
第一部分,不同类型提取物粉体学性质研究。分别以黄芪、知母和黄芩提取物作为多糖、皂苷和黄酮类成分的模型药物,测定三种不同类型提取物的质量指标,将各提取物的性质转化至同一尺度作为粉体学性质的二级指标,并将其分别归纳为均一性、堆积性、流动性、可压性、稳定性和溶解性6个一级指标,采用夹角余弦法对粉体性质进行相似度评价,构建相应的物理指纹图谱,并对各提取物的粉体学性质进行分析。结果表明多糖和皂苷类提取物具有良好的均一性、堆积性、流动性及溶解性,而可压性和稳定性较差,其中,多糖类提取物的可压性最差;黄酮类提取物具有良好的稳定性和可压性,而流动性、溶解性、均一性和堆积性较差。提示不同类型提取物具有不同的物理特性,由于各提取物性质不同会对片剂质量产生不同影响,故后续应对其分类进行研究。
第二部分,多糖组分(黄芪)提取物粉体性质-片剂质量相关性研究及预测模型的构建。首先采用混料设计将不同比例的黄芪提取物与MCC、乳糖混合以制备粉体样品,然后采用Design Expert 8.0和SIMCA14.1软件对多糖组分提取物的用量及其粉体性质与片剂质量间的相关性进行研究,并采用方差膨胀因子(VIF)与R语言可视化相结合的方法对粉体性质进行多重共线性诊断,基于片剂质量的影响因素较多且彼此之间具有较强的相关性,分别采用主成分分析(PCA)和辨识关键物料属性(CMAs)的方法对模型特征数据进行提取,将重新得到的变量作为径向基函数神经网络(RBFNN)的输入层构建模型,然后在此基础上构建相应的反向传播神经网络(BPNN)、广义回归神经网络(GRNN)和多元回归分析(MRA)模型,比较不同模型预测的准确性。结果显示:(1)多糖提取物的用量与TS和DT均呈负相关,表明其压缩成型性差;MCC的用量对片剂质量的影响较大,与TS和DT均呈正相关;(2)粉体的溶解性、松密度、振实密度及孔隙率对TS影响较大,其中溶解性、松密度及振实密度与TS呈负相关,孔隙率与TS呈正相关;粉体的松密度、振实密度、孔隙率、溶解性及含水量对DT影响较大,其中松密度、振实密度、孔隙率及溶解性与DT呈负相关,含水量与DT呈正相关;(3)PCA-RBFNN模型的预测精度略优于CMAs-RBFNN模型,且相比于其它三种模型,PCA-RBFNN模型拟合度较高。其中,对于TS来说,模型的相对误差(RE)范围为1.41%~6.75%,平均相对误差(MRE)为4.08%,与PCA-GRNN、PCA-MRA和PCA-BPNN相比分别减小了1.58%、5.59%和13.06%;对于DT来说,模型的RE范围为0.22%~3.70%,MRE为1.96%,与其它三种模型相比分别减小了1.20%、9.83%和13.26%,能够准确的预测多糖组分提取物片剂质量,从而为其片剂质量控制方法的建立提供参考。
第三部分,皂苷组分(知母)提取物粉体性质-片剂质量相关性研究及预测模型的构建。首先采用混料设计制备皂苷组分粉体样品,然后对皂苷组分提取物的用量及其粉体性质与片剂质量间的相关性进行研究,并对粉体性质进行多重共线性诊断,在前期实验的基础上构建基于PCA-RBFNN的皂苷组分提取物粉体性质-片剂TS和DT的预测模型,对其片剂的质量进行预测。结果显示:(1)皂苷提取物的用量与TS和DT均呈负相关,表明其压缩成型性较差