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Review of effervescent technique in pharmaceutics research

泡腾技术在药物制剂中的研究进展



全 文 :泡腾技术在药物制剂中的研究进展
罗晓健1,2,辛洪亮2,饶小勇1,肖志强2,高丽丽2,孙婷婷2,郭琦丽2
(1.中药固体制剂制造技术国家工程研究中心,江西 南昌 330006;
2.江西中医学院,江西 南昌 330006)
[摘要] 泡腾技术作为加快制剂崩解,促进药物溶出的技术,常用于速释制剂中,随着相关技术与理论研究深
入,泡腾技术越来越广泛应用于缓控释制剂和脉冲释药系统中,调节释药制剂行为。作者主要介绍了泡腾技术在
泡腾片、胃漂浮制剂、渗透泵片和脉冲释药系统中研究应用,以及泡腾制剂共性关键技术研究进展,有利于泡腾制
剂研究与开发。
[关键词] 泡腾技术;泡腾片;胃内漂浮制剂;渗透泵片;脉冲释药制剂
[中图分类号]R283 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)08097304
[收稿日期] 20070920
[基金项目] 国家科技支撑计划项目(2006BA109B0706)
[通讯作者] 罗晓健,Tel:(0791)7119619,Email:luoxj98@
126.com
  泡腾技术系指在药物制剂中加入碳酸盐与有机酸,遇水
后产生CO2气体而调节释药行为的一种技术。随着药用高
分子材料和制剂技术的发展,泡腾技术在释药系统中应用越
来越广泛。作者通过查阅国内外文献资料,对泡腾技术在泡
腾片、胃内漂浮制剂、渗透泵及脉冲释药系统研究中的应用
以及泡腾制剂研发共性技术做一综述,为泡腾技术在药物制
剂研究中应用提供一定的参考。
1 泡腾技术的新应用
1.1 泡腾片
泡腾片是指含有碳酸氢钠(NaHCO3)和有机酸,遇水可
产生气体而呈泡腾状的片剂[1]。按给药途径可分为内服泡
腾片和外用泡腾片。内服泡腾片服用前在水中发生酸碱反
应,崩解迅速,有利于提高药物生物利用度,泡腾片的色香味
可以灵活调节,非常适用于小孩、老人和不能吞服的患者。
外用泡腾片主要有阴道泡腾片和口腔泡腾片等[2]。阴道泡
腾片置于阴道中,产生大量泡沫,增加了药物与阴道、宫颈黏
膜皱褶部位的接触,能够充分发挥药物治疗作用,克服了栓
剂基质熔融后连同药物一块流失,影响疗效,污染衣服,给患
者带来不适感觉的缺点[3]。口腔泡腾片咀嚼后而吸水立即
产生丰富的泡沫,使药物随泡沫与口腔各局部病灶接触,产
生杀菌或收敛的作用,并可将齿缝间脏物冲出[4]。
1.2 胃内漂浮制剂
胃内漂浮制剂可以延缓胃排空时间,从而延长了制剂在
胃肠道的滞留时间,使药物吸收时间延长,增大吸收量。为
了达到制剂胃内漂浮的目的,一般可以采取2种方法,一是
利用系统自身相对密度小于胃内容物密度而漂浮;二是利用
泡腾活性成分遇到水发生中和反应释放 CO2产生气泡使系
统保持漂浮状态。试验证明,泡腾型漂浮系统具有更强的漂
浮力和更好的释药性能[5]。在制备胃内泡腾型漂浮系统时,
柠檬酸与 NaHCO3的较好比例为076∶1
[6]。该产气组分可
直接混合于药物与基质当中做成单层漂浮片或装入胶囊,也
可以与药物分别加入双层漂浮片或小丸中,在胃液中发生中
和反应释放出CO2,从而使系统膨胀起浮。
泡腾漂浮给药装置的起漂时间与泡腾剂的用量密切相
关,InaKrgel等[7]制备了用EudragitNE30D包衣的马来酸
氯苯那敏单层漂浮片,并考察起漂时间与泡腾剂用量之间的
关系,结果显示片芯中柠檬酸与 NaHCO3混合物的含量由
20%上升到50%时,起漂时间由3min下降到1min。但是,
高剂量泡腾剂会降低包衣膜层的稳定性,因为随着 CO2增
加,衣膜层的压力增大,会使缓释包衣膜破裂。
基于产气泡腾技术,SrisagulSungthongjeen等[8]先以微
晶纤维素和茶碱制备丸芯,再对该含药丸芯进行2层包衣,
里层包含有NaHCO3的HPMC薄膜衣层,用PEG6000做增塑
剂,外层包 EudragitRL30D水分散体做为气体滞留层。该
药丸进入体内后胃酸通过EudragitRL30D层渗透到泡腾层
与NaHCO3发生酸碱反应,生成的CO2被EudragitRL30D膜
滞留,整个系统装置膨胀密度小于10g·mL-1而漂浮,从
而保证药物缓慢释放。人工胃液体外释药试验证明:Eud
ragitRL30D水分散体厚度固定时,制剂起漂时间与泡腾剂
用量成反比,当 NaHCO3的量为20%时,制剂的起漂时间为
20min,当NaHCO3的量增加到80%时,制剂的起漂时间仅为
2min。
1.3 渗透泵片
一般认为单室渗透泵中药物要求为水溶性,对于难溶性
药物,即使添加 NaCl、甘露醇等渗透压活性剂,亦难达到理
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想的释药效果。对中药而言,其成分复杂,各种成分极性迥
异,如何保证制剂中各种类成分充分释放是研究开发中药单
室渗透泵的首要问题。
XiaodongLi等[9]以附子理中方为模型处方,制备了泡
腾型渗透泵片。附子理中方由附子、党参、干姜、炒白术、甘
草五味药组成,主要成分为生物碱、皂苷、挥发油和黄酮等物
质,这些有效部位群是溶于水或难溶于水的成分组合。其中
甘草苷等有效成分呈弱酸性,加入碱源NaHCO3作为泡腾活
性剂,当水透过半透膜进入片芯后发生反应,产生二氧化碳
帮助药物的充分的释放。此外,还加入 NaCl,甘露醇等渗透
活性物质,以 HPMC为阻滞剂,压制成素片后用醋酸纤维素
包衣,制得泡腾型渗透泵控释片。体外累积释放度试验显
示,含10%NaHCO3的泡腾渗透泵片中甘草苷14d释累积
放率高达969%,而未加NaHCO3阴性对照组甘草苷累积释
放率仅40%,由此可见,将泡腾技术用于单室渗透泵片中,
能够促进处方中难溶性药物的充分释放。
1.4 脉冲释药系统
脉冲释药是指在一定时间(时滞)后,药物在很短的时
间内迅速释放,而时滞内的释药量小于10%。利用现代制
剂手段,要达到时滞和保证时滞内释药量小于10%比较容
易做到,但要在时滞后短时间内释放足量药物却很困难,将
泡腾技术应用与脉冲释药系统中,可以解决这一难题。
在脉冲释药系统中加入适量泡腾剂可以使得制剂达到
时滞后快速完全释放药物,使药物在短时间内达到治疗浓度
而发挥疗效。Jimoh等[10]将药物与泡腾崩解剂封装于聚乳
酸等可生物降解的胶囊底部,顶端用乳酸/羟基乙酸聚合物
胶囊帽覆盖,水通过乳酸/羟基乙酸聚合物薄膜层渗入到胶
囊内部,引发Na2CO3与酸的中和反应,释放出 CO2,并在密
封的胶囊中聚集,导致内部压力增加,一定时间后,蓄积的
CO2将顶端的乳酸/羟基乙酸聚合物胶囊帽冲破,药物在CO2
气体的作用下迅速释放出来,达到脉冲释药的目的。进一步
研究表明,药物释放的时滞除了受膜的厚度和胶囊中空体积
影响外,还与泡腾崩解剂的用量明显相关,一般来说,药物累
积释放量与泡腾崩解剂的量成正比,但超过一定量时,制剂
时滞内药物的释放量明显超过10%。MukeshCGohel等[11]
应用泡腾技术制备了盐酸地西泮脉冲胶囊,并进行了体外释
放度实验,结果显示含75mgNa2CO3/柠檬酸(1∶1)泡腾崩
解剂时既可控制药物前4h释放小于10%,又可使8h药物
累积释放量高达近90%。当泡腾崩解剂增加到100mg时,
虽然8h后药物累积释放量几乎100%,但时滞时间内释药
量也增加到25%,这与产生CO2过多,内压太高有关。因此,
通过调节泡腾剂的用量、水份透过胶囊帽的速度和胶囊中空
体积,可以达到预想的药物释放的时滞与速率。
2 泡腾制剂共性技术
2.1 辅料
泡腾片在制备过程中需要加入泡腾崩解剂、稀释剂、润
滑剂等辅料,选择合适的泡腾崩解剂和润滑剂是保证泡腾片
生产顺利,稳定的的关键。
2.1.1 泡腾崩解剂 泡腾崩解剂包括酸源和碱源,常用酸
源有柠檬酸、苹果酸、硼酸、酒石酸、富马酸、无机矿酸(盐
酸)等,其中酒石酸吸湿性小,有利于提高泡腾片的稳定性,
但价格较贵;无水柠檬酸口感好,水溶性好,但其吸湿性大,
压片时容易黏冲。常用二氧化碳源有 NaHCO3,Na2CO3及其
二者的混合物,如1∶9Na2CO3NaHCO3。特殊的泡腾片如钠
离子含量低或不含钠离子泡腾片,则可使用 KHCO3,CaCO3
等作为二氧化碳源,例如用25∶80CaCO3/KHCO3为碱源制
备的VC泡腾片适用于高血压和肾炎等应控制钠摄入量的
病人服用[12]。酸碱比例对泡腾片的制备及稳定性影响显
著,一般认为酸的用量超过理论用量,有利于泡腾片的稳定
及改善口感。李月联[13]以泡腾片的硬度和崩解时间为考察
指标,通过正交实验方法筛选出复方阿莫西林泡腾片中枸橼
酸与NaHCO3的最佳酸碱比例为2∶1。
2.1.2 润滑剂 泡腾片在压片时容易黏冲而影响生产效
率,所以选择适当的润滑剂就显得非常重要。应用于泡腾片
中的润滑剂除了应有良好的润滑性外,一般还要求在水中具
有良好的溶解性,确保生产顺利进行和片剂在规定时间内崩
解并形成澄清溶液[14]。常用的脂肪酸镁盐和钙盐(如硬脂
酸镁)虽然具有很好的润滑性能,但它们都不溶于水,在溶液
表面可能形成一层粉状薄膜,影响溶液外观,甚至延长崩解
时间,因此,常选择水溶性润滑剂,如聚乙二醇类(PEG
6000,PEG4000)、月桂醇硫酸钠(镁)、硬脂富马酸钠(钾)、
L亮氨酸等。其中 L亮氨酸润滑效果很好,压片时出片力
小,不影响泡腾片崩解和溶液外观,但它的价格比较昂贵。
聚乙二醇类润滑剂熔点较低,压片时冲头摩擦升温可能会使
它软化而发生黏冲。润滑剂的润滑效果不仅与其种类有关,
还与粒径有密切关系,经过喷雾干燥后的苯甲酸钠[15]和 L
亮氨酸[1617]能够明显提高润滑效果。因为喷雾干燥后它们
的粒径减小,表面积增加,有利于润滑剂吸附于颗粒表面,从
而增加其润滑性能。上述各种润滑剂单独使用时均存在一
些的缺点,因此,常采取几种润滑剂合用,以取得更好的润滑
效果。BrbelRothuser等[18]以压片时的出片力、片剂脆碎
度和崩解时间为指标,利用星点设计对 L亮氨酸和 PEG
6000的用量进行了考察,优选出以2%L亮氨酸和3%PEG
6000为润滑剂,克服了单一使用 PEG6000颗粒粘连和黏冲
问题。
2.2 制粒工艺
2.2.1 湿法制粒 当黏合剂为含水溶液时,为了避免制粒
过程中发生酸碱反应,宜将酸、碱分开制粒,干燥,混合均匀
后压片。余道敏等[19]用酸源、碱源分开制粒方法制备了乳
酸左氧氟沙星泡腾片,通过一年留样观察,各项指标稳定,无
明显变化。当黏合剂的溶媒为非水溶剂(异丙醇、无水乙醇
等)时,则可将处方中药物、酸源、碱源及各种辅料混匀后制
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粒,操作简单,泡腾片片面美观。于雪梅等[20]以10% PVP
无水乙醇溶液为黏合剂制备的维生素 C泡腾片比酸碱分开
制粒的维生素C泡腾片发泡量大、酸度差别小且稳定。从理
论上说,使用无水乙醇等有机溶剂制粒有利于制剂的稳定,
但实际上很难保证它们完全无水,从而可能影响制剂的稳定
性和增加生产成本。
2.2.2 干法制粒 干法制粒可连续操作、耗能低、产量高。
其最大的优点是在制粒过程中,不需要加入黏合剂,从而最
大限度地避免了药物中酸源和碱源与水的接触,非常有利于
提高泡腾片的稳定性。颜玉莲等[21]用该法制备的小儿止咳
泡腾片,将处方中氯化铵、可待因与柠檬酸混合均匀后干法
制粒,与原工艺的湿法制粒相比,大大增强了泡腾片的稳定
性。
2.2.3 直接粉末压片 选择适当的药物组分和辅料,不经
过制粒直接进行压片,具有省时节能、工艺简便、可以避免与
水接触而增加泡腾片稳定性等优点。张丽锋等[22]将维生素
C、柠檬酸、Na2CO3NaHCO3(1∶9)、乳糖/甘露醇(10∶1)、PEG
6000混合均匀后直接粉末压片法制备的维生素C泡腾片硬
度合格,崩解迅速完全。但该法对物料的流动性和压缩成形
性要求较高,所以在实际应用过程中受到一定限制。
2.3 主要存在的问题及解决方法
尽管泡腾技术在速释制剂、缓释制剂和脉冲释药系统中
均有广泛研究与应用,但真正能大规模工业化生产的泡腾制
剂很少,究其原因,主要是泡腾制剂在产业化过程还存在一
些尚未解决的问题。
2.3.1 黏冲 泡腾片在生产上遇到最大问题是黏冲,制备
中药浸膏泡腾片时这一缺点尤其突出[23],常常压制1~2h,
需要停机清洗冲头,严重降低了泡腾片的生产效率。造成黏
冲的原因众多:环境湿度太高,物料含水量过高或吸湿而发
黏;环境温度过高,低熔点药物融化而产生黏冲;中药浸膏、
酸源碱源等在高速压片时,与冲头和冲模发生摩擦产生热
量,导致浸膏和辅料软化变黏;压片时引发了酸碱中和反应
产水而发黏;润滑剂选择不当,等等。因此,压片前应严格控
制颗粒含水量,严格控制压片环境的温度和相对湿度;选用
适当的润滑剂;改变冲头表面性质;增加压片机喷粉防黏冲
装置;对压片机的关键部位进行重新设计,增加压片机高压
清洗装置或带刷装置,在压片过程中自动清洗、冷却冲头冲
模等。
2.3.2 稳定性差 由于泡腾制剂中含有酸源和碱源,只要
有微量水的存在,很容易引发酸碱反应,一旦发生反应就难
以控制,严重影响制剂的稳定性。为了提高泡腾制剂的稳定
性,可用PEG先对酸源或碱源进行包裹,然后再制粒,使酸
碱分开;严格控制原辅料及中间半成品的水分,严格控制生
产环境的相对湿度。用丙稀酸树脂等高分子材料对泡腾片
包衣[24,25];选择水渗透性小的包装材料,如双铝复合膜。
2.3.3 中药泡腾片崩解延缓 2005年版《中国药典》一部
附录规定,泡腾片要求在5min内崩解,而大部分口服中药
泡腾片常常存在崩解延时问题,导致泡腾片崩解不合格。影
响中药泡腾片崩解的因素很多,如中药浸膏服用量太大;浸
膏黏性大,不利于水分渗入片芯内部;泡腾崩解剂的用量与
加入方法、制粒方法、制粒与压片的工艺参数、润滑剂种类与
用量,等等。欲解决其崩解缓慢的问题,在生产过程中需对
上述因素综合考虑,提高有效成分的含量,减少服用量,优化
最佳工艺。此外,把泡腾片做成环形片,与水接触时,水通过
内外环两面同时渗入,大大增加了与水的接触面,能够有效
缩短制剂崩解时间[26]。
综上所述,泡腾技术应用于不同的制剂,在调节药物释
放方面具有不同的作用,在普通泡腾片中可以促进片剂的崩
解,在漂浮制剂中能够增加制剂的漂浮能力,在单室渗透泵
片中,有利于处方中成分复杂、极性差异大的药物协调释放,
而在脉冲制剂中,有利于制剂在时滞后,保证药物迅速释放。
目前,泡腾技术应用于制剂研究和生产中存在的主要问题是
制剂稳定性差和生产效率低,其原因与制剂处方、生产设备、
生产环境、中间产品质量控制、包装方法与材料等密切相关,
现有的解决方法和措施有时效果不佳,影响了泡腾技术的应
用与发展,相信随着相关理论和技术的不断完善与发展,这
些的问题会得到较好的解决,使泡腾技术在药物释药系统中
具有更加广泛的应用前景。
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LUOXiaojian1,2,XINhongliang2,RAOxiaoyong2,XIAOZhiqiang2,GAOLili2,SUNTingting2,GUOQili
(1.NationlPharmaceuticalEngineeringCenterforSoildPreparationinChineseHerbalMedicine,Nanchang330006,China;
2.JiangxiUniversityofTraditionalChineseMedicine,Nanchang3300006,China)
[Abstract] Efervescenttechnique,whichcanacceleratedrugdisintegrationanddissolution,isusualyappliedinquickrelease
preparations.Alongwiththedevelopmentofpharmaceuticaltechniqueandtheory,efervescenttechniqueisusedmoreandmoreexten
sivelytoadjustthebehaviorofdrugrelease,suchasinsustainedandcontroledreleasepreparations,pulsatiledrugdeliverysystems,
andsoon.Thisreviewdemonstratedthenewapplyingofefervescenttechniqueinefervescenttablets,stomachfloatingforms,osmotic
pumptabletsandpulsatiledrugdeliverysystems,addingtothecriticalcommontechniqueofefervescentformsindrugresearch.This
wilbebenefitforthefurtherresearchanddevelopmentofefervescenttechnique.
[Keywords] efervescenttechnique;efervescenttablets;stomachfloatingforms;osmoticpumptablets;pulsatiledrugdeliver
ysystems
[责任编辑 鲍 雷]
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