全 文 ：书面心设计———效应面法优化巴布剂基质的研究
刘淑芝，李军红，金日显，杜茂波
（中国中医科学院中药研究所 北京 １００７００）
［摘要］ 目的：优化巴布剂基质处方。方法：采用面心设计，考察自变量卡波姆、聚丙烯酸钠、交联剂等因素对因变量初
黏力的影响，拟合二次多项式方程，结合效应面法，优选较佳处方，并进行预测分析。结果：二次多项式拟合方程复相关系数
Ｒ２＝０９７０，ＡｄｊＲ２＝０９５２，方差分析Ｆ＝５３９５３，Ｐ＝００００１，模型高度显著；效应面法分析确定了巴布剂基质较佳处方，验证
实验结果满意。结论：面心设计效应面法应用于巴布剂基质的优化，方法简便，预测性良好。
［关键词］ 巴布剂；面心设计效应面优化；初黏力；卡波姆；聚丙烯酸钠
［收稿日期］ ２００９０２１９
［基金项目］ 国家“十一五”科技支撑计划项目（２００６ＢＡＩ０９Ｂ０８
１３）；科技部“重大新药创制”科技重大专项中药关键技术
（２００９ＺＸ０９５０２０１０）
［通信作者］ 刘淑芝，Ｔｅｌ：（０１０）８４０４３２２７，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｓｈｕｚｈｉ２００４＠
ｓｉｎａ．ｃｏｍ
巴布剂的基质原料包括了黏性剂、保湿剂、填充
剂、交联剂、交联调节剂等多种材料，各原料对基质
的性能具有不同的贡献。此前的巴布剂研究，作者
已经确定了基质的基础配方及制备方法，其膏体的
均匀性、对于皮肤的追随性、膏体的可涂布性等性状
指标均较好［１２］。研究中发现，卡波姆、聚丙烯酸钠、
交联剂等材料对于巴布剂基质的黏性有较大的影
响。本试验是在原有巴布剂基质处方基础上，结合
采用面心设计［３］（ｆａｃｅｃｅｎｔｅｒｅｄｄｅｓｉｇｎ，ＦＣＤ）———效
应面优化法（ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ＲＳＭ），固
定填充剂等组方，进一步优化巴布剂基质配方。
１ 材料
Ｚ９２ＢＤ多功能搅拌器（天津利华仪器厂）；电
子天平：ＡＥＬ２００型（日本岛津）；ＳＨＹⅡ型巴布剂
试验涂布机（天津大学）；巴布剂材料均为药用或食
用级；甘油（保定市金钟制药有限公司）；纯净水。
２ 方法与结果
２１ 试验设计与方法 选择对巴布剂黏性影响较
大的聚丙烯酸钠（Ｘ１）、交联剂 Ａｌ
３＋（Ｘ２）、卡波姆
（Ｘ３）为三因素；度验水平为１，０，＋１，在试验中对应
各因素的加入量（ｇ），见表１。
按照实验设计及原工艺处方，称取各种巴布剂
表１ 因素与水平
水平 聚丙烯酸钠Ｘ１ 交联剂Ｘ２ 卡波姆Ｘ３
－１ １５ ０ ２０
０ ３ ０１５ ４０
＋１ ４５ ０２５ ６０
基质实验材料，按照已定的巴布剂基质的制备方法
进行混合，制备样品，涂布、切割，包装，测定初黏力，
结果见表２。
表２ 试验设计与结果
Ｎｏ．
测定指标／初黏力／ｃｍ
Ｙ 预测值
１ １２．３ １２．２４
２ ７．１ ７．１２
３ １３．０ １２．７４
４ ７．８ ７．６２
５ ８．２ ７．９０
６ ５．８ ６．３８
７ ７．９ ８．４０
８ ７．１ ６．８８
９ ８．２ ８．６９
１０ ６．７ ６．１５
１１ ６．８ ６．２８
１２ ６．９ ６．７８
１３ ９．３ ９．４３
１４ ６．３ ６．１１
１５ ６．６ ６．５３
１６ ６．２ ６．５３
１７ ６．１ ６．５３
２２ 统计处理 对实验测定结果进行统计，采用二
次多项式方程 Ｙ＝Ｂ０＋Ｂ１Ｘ１＋Ｂ２Ｘ２＋Ｂ３Ｘ３＋Ｂ１２Ｘ１
Ｘ２＋Ｂ１３Ｘ１Ｘ３＋Ｂ２３Ｘ２Ｘ３＋Ｂ１１Ｘ
２
１＋Ｂ２２Ｘ
２
２＋Ｂ３３Ｘ
２
３，利用
１
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ＳＡＳ软件对结果进行回归分析，得方程 Ｙ＝２４１３５
－４１８６Ｘ１ －４７９６Ｘ２ －４１６０Ｘ３ －０３３３Ｘ１Ｘ２ ＋
０３００Ｘ１Ｘ３ ＋１０００Ｘ２Ｘ３ ＋０３６２Ｘ
２
１ ＋２１４７９Ｘ
２
２ ＋
０２９１Ｘ２３（Ｒ
２＝０９７７，ＡｄｊＲ２＝０９４７），并对各系数
进行检验；为避免意外丢失某些系数项，作者在Ｐ＞
０２水平以上时拒绝某些系数，删除 Ｂ１２，Ｂ２３，Ｂ２２等
不显著项，重新进行回归拟合，简化模型，得二次多
项式方程 Ｙ＝２４２４４－４４１４Ｘ１ ＋２５００Ｘ２ －
４２０５Ｘ３＋０３００Ｘ１Ｘ３＋０３９５Ｘ
２
１＋０３０９Ｘ
２
３，各系数
检验结果见表３。
表３ 简化后的二次多项式各系数及其显著性检验
项目 估计值 标准差 ｔ Ｐ
Ｂ０ ２４２４４ １１５９ ２０９１４ ００００
Ｂ１ ４４１４ ０７２５ ６０９２ ００００
Ｂ２ ２５００ １４１７ １７６４ ０１０８
Ｂ３ ４２０５ ０５４３ ７７３９ ００００
Ｂ１３ ０３００ ００５３ ５６８１ ００００
Ｂ１１ ０３９５ ０１１４ ３４４８ ０００６
Ｂ３３ ０３０９ ００６４ ４８０７ ０００１
简化后方程的复相关系数Ｒ２＝０９７０，ＡｄｊＲ２＝
０９５２，相比未简化时（Ｒ２＝０９７７，ＡｄｊＲ２＝０９４７）
降低幅度很小，表明删除的系数项未对模型产生明
显影响，简化的方程仍具有较高的可信度。该模型
的相关误差分析表如表４。
表４ 拟合模型方差分析
方差来源 方差和 自由度 均方差 Ｆ Ｐ
模型 ６４９９７ ６ １０８３３ ５３９５３ ００００１
残差 ２００８ １０ ０２０１
总误差 ６７００５ １６
上表中方差分析Ｆ回归 ＝５３９５３，Ｐ＝００００１，表
明模型高度显著；模型的调整确定系数 ＡｄｊＲ２＝
０９５２，说明该模型能解释９５２％响应值的变化，该
模型的拟合程度良好，试验误差小，用该模型可以对
巴布剂处方进行分析和预测。从上面简化后各系数
的显著性检验看，模型一次项 Ｘ１，Ｘ３；交互项 Ｘ１Ｘ３；
二次项Ｘ１２，Ｘ３２（Ｐ＜００１）都具有极显著性，一次项
Ｘ２（Ｐ＝０１０８）有一定的影响，但无显著性。其他项
对结果影响不大。
２３ 模型优化与预测 因变量曲面图是三维图，可
以表达含２个自变量的函数。因此，固定３个自变
量之一为中值，以拟合的函数模型描绘因变量效应
面图，见图１～３。
２
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图１ 聚丙烯酸钠和交联剂对滚球距离的影响效应面图
图２ 聚丙烯酸钠和卡波姆对滚球距离的影响效应面图
图３ 卡波姆和交联剂对滚球距离的影响效应面图
综合分析各效应面图及信息，聚丙烯酸钠和卡
波姆的用量对滚球的滚动距离具有明显的影响。二
者用量的增加能够显著增加巴布剂的黏性，使得滚
球滚动距离的减小。并且二因素对滚球距离有一定
的交互作用。一般情况下，交联剂的使用会降低黏
性，因此，它的用量要严格控制。在本实验中，交联
剂加入量的变化对黏性未产生明显影响，而膏体的
内聚力提高，强度增大，有利于产品的包装、运输，这
是实验所追求的目标。
２４ 验证试验 巴布剂基质不但需要较大的表面
黏性，还应该有适当的内聚力，因此，参考等高线图
和效应面图，选取适宜的处方组合区域，确定聚丙烯
酸钠、交联剂、卡波姆的用量范围。采用优选结果，
分别制备３批基质样品，测定滚球的滚动距离，３批
数据接近预测值且重复性良好。
３ 讨论
效应面优化法近年来在国内外得到了较多的应
用［４６］，已经成为药学研究中处方筛选等工作的常用
实验设计和优化方法，使用方便，条件预测性好。在
实验中，效应与因素之间的关系可能是线性的，也可
能是非线性的。这个在效应面上的表现就是，线性
的关系表现出来是平面，非线性的关系表现出来为
曲面。效应面优化法兼顾考虑了因素与效应之间线
性或非线性关系，采用多元高次回归函数模型作为
估计的工具，将多因素试验中因素与效应指标的相
互关系进行曲线拟合，并依此对函数的效应面和等
高线图进行分析，研究因素与效应值之间、因素之间
的相互关系，并迅速找到各因素的最佳组合区域。
本实验结合采用面心设计，将效应面优化法应
用于巴布剂基质的配方优化，研究表明，该设计方法
在巴布剂基质配方的优化中得到较好的应用，结果
可行。实验得出的巴布剂基质组方，经过验证实验，
结果稳定，能够满足巴布剂基质要求。加入中药提
取物对巴布膏的初黏力亦无明显影响膏体均匀、皮
肤追随性好、柔软、贴敷舒适、揭去无残留，可以满足
巴布剂的使用要求。
本研究考虑到数据的统计分析方便，初黏力的
测定方法没有采用《中国药典》２００５版的滚球法，而
是参考美国压敏胶带协会 ＰＳＴＣ６法，采用“滚球平
面停止法”测定巴布膏的初黏力，滚球从２５°斜面上
经过２０ｃｍ滚下，经过水平放置的巴布膏表面，测定
滚球在巴布膏膏面的滚动距离，判定巴布膏的黏性
大小。经过预实验，选择２６号球，直径１８２５ｍｍ，
质量２５００ｇ，滚动距离越小，黏性越大。每个样品
测定１０次，以平均值计算。该测定方法的优点是，
方法简单、直观；使用同一个滚球，不需要多次试用。
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３
第３４卷第２３期
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ｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ
ＬＩＵＳｈｕｚｈｉ，ＬＩＪｕｎｈｏｎｇ，ＪＩＮＲｉｘｉａｎ，ＤｕＭａｏｂｏ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎｅｓｅＭａｔｅｒｉａＭｅｄｉｃａｌ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００７００，Ｃｈｉｎａ）
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Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ，Ｃａｒｂｏｍｅｒａｎｄｔｈｅｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇａｇｅｎｔｏｎｓｔｉｃｋｉｎｅｓｓｏｆｃａｔａｐｌａｓｍ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｔａｐｌａｓｍｍａｔｒｉｘａｎｄｐｅｒ
ｆｏｒｍｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓＲｅｓｕｌｔ：Ｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ（Ｒ２）ａｎｄａｄｊｕｓｔｅｄＲ２ｉｎｔｈｅｆｉｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｕｓｉｎｇｑｕａｄｒａｔｉｃ
ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｗｅｒｅ０９７０ａｎｄ０９５２（Ｆ＝５３９５３，Ｐ＝００００１），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｔＴｈｅｒａｔｉｏｏｆｏｐｔｉ
ｍｕｍｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆＳｏｄｉｕｍＰｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ，Ｃａｒｂｏｍｅｒａｎｄｔｈｅｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇａｇｅｎｔｉｎｔｈｅｍａｔｒｉｘｏｆｃａｔａｐｌａｓｍｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｗａｓ
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［责任编辑 周驰］
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