全 文 ：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＝０９７０，ＡｄｊＲ２＝０９５２，方差分析Ｆ四归 ＝５３９５３，Ｐ＝００００１，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］　２００９０２１９
［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
（２００９ＺＸ０９５０２０１０）
［通信作者］　刘淑芝，Ｔｅｌ：（０１０）８４０４３２２７，Ｅｍａｉｌ：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［１２］。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］（ｆａｃｅｃｅｎｔｅｒｅｄｄｅｓｉｇｎ，ＦＣＤ）———效
应面优化法（ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ＲＳＭ），固
定填充剂等组方，进一步优化巴布剂基质配方。
１　材料
Ｚ９２ＢＤ多功能搅拌器（天津利华仪器厂）；电
子天平：ＡＥＬ２００型（日本岛津）；ＳＨＹⅡ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
２１　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３因素；试验水平为 －１，０，＋１，在试验中对
应各因素的加入量（ｇ），见表１。
按照试验设计及原工艺处方，称取各种巴布剂
　　 表１　巴布剂面心设计因素与水平
水平 聚丙烯酸钠Ｘ１ 交联剂Ｘ２ 卡波姆Ｘ３
－１ １５ ０ ２０
０ ３ ０１５ ４０
＋１ ４５ ０２５ ６０
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．
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
２２　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
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第３４卷第２４期
２００９年１２月
　　　　　 　 　 　 　 　　　　　 　 　 　 　
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ＳＡＳ软件对结果进行回归分析，得方程 Ｙ＝
２４１３５－４１８６Ｘ１－４７９６Ｘ２－４１６０Ｘ３－０３３３Ｘ１Ｘ２
＋０３００Ｘ１Ｘ３＋１０００Ｘ２Ｘ３＋０３６２Ｘ
２
１＋２１４７９Ｘ
２
２＋
０２９１Ｘ２３（Ｒ
２＝０９７７，ＡｄｊＲ２＝０９４７），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＞
０２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＝２４２４４－４４１４Ｘ１ ＋２５００Ｘ２ －
４２０５Ｘ３＋０３００Ｘ１Ｘ３＋０３９５Ｘ
２
１＋０３０９Ｘ
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 ２４２４４ １１５９ ２０９１４ ００００
Ｂ１ －４４１４ ０７２５ －６０９２ ００００
Ｂ２ ２５００ １４１７ １７６４ ０１０８
Ｂ３ －４２０５ ０５４３ －７７３９ ００００
Ｂ１３ ０３００ ００５３ ５６８１ ００００
Ｂ１１ ０３９５ ０１１４ ３４４８ ０００６
Ｂ３３ ０３０９ ００６４ ４８０７ ０００１
简化后方程的复相关系数Ｒ２＝０９７０，ＡｄｊＲ２＝
０９５２，相比未简化时（Ｒ２＝０９７７，ＡｄｊＲ２＝０９４７）
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
的相关误差分析表见表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　 ６４９９７ ６ １０８３３ ５３９５３ ００００１
残差　 ２００８ １０ ０２０１
总误差 ６７００５ １６
上表中方差分析Ｆ回归 ＝５３９５３，Ｐ＝００００１，表
明模型高度显著；模型的调整确定系数 ＡｄｊＲ２＝
０９５２，说明该模型能解释９５２％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Ｘ２１，Ｘ
２
３（Ｐ＜００１）都具有极显著性，一次项
Ｘ２（Ｐ＝０１０８）有一定的影响，但无显著性。其他项
对结果影响不大。
２３　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。
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
球滚动距离减小。并且２个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。
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２４　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［４６］，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年版的滚球法，
而是参考美国压敏胶带协会 ＰＳＴＣ６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 １８２５
ｍｍ，质量２５００ｇ，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。
［参考文献］
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配方［Ｊ］中国实验方剂学杂志，２００１，７（１）：１７
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［４］　 任凤莲，谷芳芳，吴梅林，等．利用响应面分析法优化山楂中
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Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｔａｐｌａｓｍｍａｔｒｉｘｗｉｔｈｆａｃｅｃｅｎｔｅｒｅｄｄｅｓｉｇｎｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ
ＬＩＵＳｈｕｚｈｉ，ＬＩＪｕｎｈｏｎｇ，ＪＩＮＲｉｘｉａｎ，ＤｕＭａｏｂｏ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎｅｓｅＭａｔｅｒｉａＭｅｄｉｃａｌ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００７００，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］　 Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：ＴｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｍａｔｒｉｘｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃａｔａｐｌａｓｍＭｅｔｈｏｄ：Ｆａｃｅｃｅｎｔｅｒｅｄｄｅｓｉｇｎｗａｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉ
ｍｅｎｔａｌｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｗａｓｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎｑｕａｄｒａｔｉｃｐｏｌｙｎｏｍｉａｌａｆｔｅｒｄａｔａｆｉｔｉｎｇｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｏｆＳｏｄｉｕｍ
Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ，Ｃａｒｂｏｍｅｒａｎｄｔｈｅｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇａｇｅｎｔｏｎｓｔｉｃｋｉｎｅｓｓｏｆｃａｔａｐｌａｓｍ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｔａｐｌａｓｍｍａｔｒｉｘａｎｄｐｅｒ
ｆｏｒｍｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓＲｅｓｕｌｔ：Ｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ（Ｒ２）ａｎｄａｄｊｕｓｔｅｄＲ２ｉｎｔｈｅｆｉｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｕｓｉｎｇｑｕａｄｒａｔｉｃ
ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｗｅｒｅ０９７０ａｎｄ０９５２（Ｆ＝５３９５３，Ｐ＝００００１），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｔＴｈｅｒａｔｉｏｏｆｏｐｔｉ
ｍｕｍｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆＳｏｄｉｕｍＰｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ，Ｃａｒｂｏｍｅｒａｎｄｔｈｅｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇａｇｅｎｔｉｎｔｈｅｍａｔｒｉｘｏｆｃａｔａｐｌａｓｍｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｗａｓ
ｐｒｏｖｅｄｅｆｉｃａｃｉｏｕｓｌｙＣｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：Ｆａｃｅｃｅｎｔｅｒｅｄｄｅｓｉｇｎｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｉｓａｓｉｍｐｌｅｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｇｏｏｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｆｏｒｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｔａｐｌａｓｍｍａｔｒｉｘ
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］　 ｃａｔａｐｌａｓｍ；ｆａｃｅｃｅｎｔｅｒｅｄｄｅｓｉｇｎ；ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ ［责任编辑　周驰］
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