全 文 ：#专论#
中药制剂试验设计中需要注意的若干问题
林亚平
k贵州省药品监督管理局 o贵州 贵阳 xxssswl
≈中图分类号 u{v qy ≈文献标识码 ≈文章编号 tsst2xvsukusstls|2sxz|2sv
由于中药制剂研究的特点是多因素多水平 !周期较长 !
费用较高 o人们越来越要求以较少的试验次数获得尽可能多
的信息 o进而寻求最佳配方 !最佳工艺 !最佳条件 ∀因此 o根
据试验目的 o主动地把试验安排 !数据处理以至最优化计算
统一考虑 o从而减少试验次数 o同时使各试验点所获得的数
据含有尽可能多的信息 o进行合理的试验设计已成为中药制
剂研究中必须充分考虑的问题 ∀
研究多因素多水平的组合优化 o目前常用的试验设计方
法有正交设计及均匀设计 o根据考察因素及其水平选择适宜
的正交表或均匀表进行试验 o再进行数据分析 o最后获得各
因素的最优水平组合 ∀
但是 o目前的中药制剂研究中 o试验设计常见有各种问
题 o使试验设计的合理性 !试验结果的准确性和可靠性受到
影响 o甚至可见因设计不当导致试验错误 !前功尽弃的严重
后果 ∀笔者就中药制剂试验设计中常见的若干问题进行讨
论 o供应用时参考 ∀
1 选择考察因素及测评指标欠合理
考察因素和测评指标k以下简称指标l的选取是试验设
计成功与否的关键 ∀在设计中 o应根据试验目的 !专业知识 !
以往经验及预试验结果 o选择尽可能正确的 !可精确测量的 !
试验误差小的 !不带或少带主观意向的客观指标来评价试验
结果的优劣 ~尽可能选择对指标有作用的因素作为考察因
素 ∀不得已必须选取主观指标时 o要制定细致 !明确的评定
细则 o避免主观随意性 o减少评定误差 ∀
一些较常见的问题是 }选择的考察因素与测评指标无密
切相关性 ~中药制剂提取工艺优选中 o测评指标不能同时兼
虑提取物收率和提取物纯度 ~选择的特征成分指标不能充分
准确地反映药效情况 ~用全概率评分法≈t ou 进行多指标正交
设计时 o可能忽略多个指标间应相互独立的先决条件 o等等 ∀
2 对相对水平的认知和运用不足
试验设计中 o考察因素的选择实际上具有针对性和相对
性 ∀针对性是指要根据预试验结果或专业知识 o考察那些可
能对指标发生显著影响的因素 o同时试验中固定非考察因素
在相同水平或条件以便获得可比较性 ~相对性则是根据试验
目的和试验条件 o将多个因素合并为一个因素来考察 o或将
一个因素分解为多个因素来考察 ∀如优选水提醇沉工艺时 o
≈收稿日期 usss2sv2sw
可以将两次醇沉浓度作为一个考察因素来安排 o也可以将两
次醇沉浓度分别作为两个因素来安排 ∀再如 o对提取方法进
行优选 o可将不同提取方法作为一个考察因素的不同水平来
安排 o也可将提取方法各自作为一个考察因素 o各种提取方
法的工艺参数作为该因素的不同水平来安排 ∀
在考察因素的综合分解中 o在固定某些考察因素的总量
时 o常常会遇到一些因素水平难以确定的问题 ∀例如 o将提
取方法作为一个考察因素时 o如何确定随其变化的其他考察
因素如提取时间 !溶剂用量的水平 考察加水量 !煎煮次数 !
煎煮时间等对中药提取的影响时 o若固定总加水量或固定总
煎煮时间 o如何表示各次煎煮水量或各次煎煮时间的水平
再如 o若将灭菌法 !灭菌时间分别作为两个考察因素时 o由于
灭菌时间通常依赖于所用的灭菌法 o又如何表示灭菌时间的
水平
采用相对水平k或称活动水平l可以较好地解决这类问
题 ∀某因素的水平依赖于另一因素的水平 o这种水平称为相
对水平 ∀相对水平通常以另一因素的百分比或以长短 !多
少 !快慢等表示 o其百分比 !长短 !多少 !快慢的含义通常依另
一因素的水平而定 ∀
取相对水平的正交设计 o在表头设计 !试验实施 !数据处
理和最优分析 ± ⁄等方面与通常情况一样 o不会发生什么特
殊困难≈v ∀
例如 o考察不同提取方法 !提取时间 !溶剂用量对某中药
生物碱提取率影响时 o可将后两个因素的水平设为相对水
平 o见表 t ∀
表 t 某中药生物碱提取优选的因素水平表
水平 Α
提取方法
Β
提取时间
Χ
溶剂用量
t 热浸法 长 少量
u 渗漉法 中 中量
v 超声法 短 多量
对热浸法 o提取时间的水平 t ou ov分别为 tu oy ot «o溶
剂用量的水平 t ou ov分别为 xs otss otxs °¯ ~对渗漉法 o提取
时间的水平 t ou ov分别为 uw otu oy «o溶剂用量的水平 t ou ov
分别为 uss owss oyss °¯ ~对超声法 o提取时间的水平 t ou ov
分别为 ys ovs otx °¬±o溶剂用量的水平 t ou ov 分别为 xs o
tss otxs °¯ ∀
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再如 o考察加水量 !煎煮次数 !煎煮时间等对中药提取的
影响 o将总煎煮水量固定为药材的 t{倍k扣除药材吸液量l o
若将因素 Α设为下列相对水平 o见表 u ∀
表 u 中药煎煮条件优选的因素水平表
水平 Α
加水量
Β
煎煮次数
Χ
煎煮时间r«
t 各次相等 u t qs
u 依次递减 v t qx
因素 Α的各水平依因素 Β的水平定为表 v o则试验中 o
加水量根据煎煮次数不同而不同 o如取水平 u时 o遇煎煮次
数 u次 o则加水量取为 tsΒ{ ∀
表 v 不同煎煮次数加水量的相对水平设计
煎煮次数 加水量
u 相等 |Β| 递减 tsΒ{
v 相等 yΒyΒy 递减 zΒyΒx
若规定总煎煮时间不超过 w «o亦可将煎煮时间处理为
相对水平 }长 !中 !短 o依煎煮次数不同有不同的含义 ∀
又如 o研究中药注射液工艺条件对其稳定性的影响时 o
若考察因素及其水平定为表 w o则因素 ∆的水平 t与水平 u ,
要随因素 Χ的水平而定 ~如可定为表 x o这时 o既可以考察不
同灭菌方法的效果 o试验也较好安排 ∀
表 w 中药注射剂工艺优选的因素水平表
水平 Α
洗瓶法
Β
通 ≤ u否
Χ
灭菌法
∆
灭菌时间
t 酸法 通 热压法 短
u 碱法 不通 流通蒸气 长
表 x 不同灭菌方法灭菌时间的相对水平设计
灭菌方法 灭菌时间r°¬±
热压灭菌 短 tx 长 vs
流通蒸气 短 vs 长 wx
使用相对水平 o可以消除或减弱因素间交互作用的影
响 o可以将几种处理方法合并为一个因素来考虑 o某些试验
也便于安排 ∀
3 试验安排欠合理
试验设计应遵循0对照 !随机 !重复0的原则 ∀其中的0随
机0原则要求试验随机化安排 o以便消除某些主观因素和系
统误差的影响 o提高数据的可靠性和准确性 ∀试验的随机安
排可以用抽签法进行 o也可以用随机数表来安排 ∀但应注
意 o随机不是随便 !随意 ∀随机性是可以通过适当的统计方
法来检验的 ∀
对周期较长的试验 o若试验分为若干道工序 o各工序又
只包含了部分考察因素 o可考虑用分割法安排试验 o以减少
试验次数 o缩短试验周期 ∀例如 o优选某中药片剂的生产工
艺 o有考察因素水平如表 y ∀
表 y 某中药片剂成型工艺优选的因素水平表
水平
Α
崩解剂用量t)
/内加量Β外加量
Β
淀粉浆浓度
r ª# °¯ p t
Χ
吐温 {s
/ %
∆
干粒含水量
/ %
Ε
滑石粉用量ul
r h
t vΒw w s { ∗ ts t
u uΒx y s qt y ∗ { s qx
注 }tl总用量为原料量的 try ul固定硬脂酸镁用量为 s qt h
如选用 {kuzl表并将因素 Α , Β , Χ, ∆ , Ε分别排在第 t o
u ov ow ox列上 o则可用分割法如下安排试验 }第 t ou 号 !v ow
号 !x oy号 !z o{号按 u 倍量投料 o加崩解剂 !粘合剂等制粒 o
至湿粒干燥时均分为 u 份 o再继续按各自规定的条件做试
验 ∀但应注意 o分割法安排的试验因较复杂 !工序多 !周期
长 o更应强调试验的随机化 ∀此外 o用分割法安排的试验 o由
于某些因素各个水平的重复次数少了 o因此 o重复次数不同
的因素在进行方差分析时 o检验用的误差是不同的≈v ∀
4 超范围选取最优点
正交设计中的最优点由各因素曲线上的端点或峰点 !谷
点组成 ∀均匀设计中 o最优点的选取较复杂 o通常要通过数
据的多元回归分析结果及解析方程来确定 o回归方程较复杂
时 o需要采用比较特殊的方法如数论网格法≈w ∗ y 来确定 ∀
同所有试验设计的分析选优一样 o正交设计及均匀设计
的最优点分析也仅限于试验考察范围内 o不能随意外推 ∀
通常 o试验所得最优点只是局部最优 o并非全局最优 ∀
但在实际工作中 o只要达到期望的试验目的 o试验即可终止 ∀
5 误差来源认识不清 o因素显著性分析结论不明确
排除过失误差后 o试验数据的差异主要来自两方面 }各
因素因水平变动造成的因素变差和试验误差k随机误差与难
以消除的系统误差的总和l ∀理论上 o进行方差分析首先应
通过重复试验获得试验误差 o再与各因素方差k含有试验误
差l相比 o从而获得各考察因素对指标影响显著性的结论 ∀因
此 o对正交设计而言 o有 v种方差分析的情况 ∀
5 q1 对无空白列但有重复试验的正交设计 o将各因素方差
与试验误差进行比较 o得各因素显著性结论 ∀若某考察因素
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相对于试验误差不显著 o将其并入试验误差 o再进行显著性
检验 ∀
5 q2 对既有重复试验 o表头设计又留有空白列的正交设计 o
方差分析中有 u个误差项 ∃ ∃ 试验误差项和空白列k即未加
考察因素l的误差 ∀原则上 o应将考察因素以及空白列的方
差先与试验误差比较 o得出显著性结论 ∀若空白列不显著 o
将其并入试验误差 o再作显著性检验 ~若显著 o则应进一步分
析空白列中包含了哪些对指标影响显著的但未加考察的因
素 ∀
5 q3 在无法提供重复试验数据的正交设计中 o一般是把离
差平方和较小的空白列合并作为误差估计 o并利用其对被考
察因素的显著性进行检验 ∀显然 o对无空白列又无法提供重
复试验数据的正交设计 o只能进行直观分析 o不能强求进行
方差分析 ∀而且 o由于显著性检验所用误差来源不同 o因素
显著性结论是有区别的 ∀
目前很多报道中均未注意提及 o由数据分析所得的显著
性结论 o是仅仅相对于试验误差的结论 o还是相对于试验误
差和未加考察因素变差的结论 ∀当试验误差较小且未加考
察因素对指标影响很显著时 o可能得到被考察因素均不显著
的结论 o这样的结论显然不正确 o并有可能漏掉未加考察的
但实际上却是很重要的那些因素 ∀
注意到 o正交设计的直观分析与方差分析的显著性和水
平优劣的判定方向一致 ∀只是前者对各因素方差和试验误
差进行分离比较后得出的因素显著性结论具有统计学意义 o
较精确 ~后者没有统计学意义 o较粗略 ∀在均匀设计中 o通常
用k逐步l回归分析方法建立因素与指标间的关系 o并通常用
显著性水平或选入剔除阈值来规定入选方程因素的显著性 ∀
一般地 o显著性水平越小或阈值越高 o入选方程的因素越显
著 ~显著性水平越大或阈值越低 o入选方程的因素越不显著 ∀
需要注意的是 o这种显著性不是相对于试验误差而是相对于
回归分析的剩余误差而言的 ∀
6 不重视再确认试验
试验设计总是试图通过较少的试验 o获取尽可能多的信
息 o以便获得对试验系统变化规律的认识 o这种认识是否可
靠 o必须由重复试验来再确认 ∀不论是已做过的最优点 o还
是未做过的最优点 o均需要进行再确认工作 ∀再确认重复试
验可以对0最优点0进行 o也可以对某些试验点进行 ∀
在正交设计中 o最佳水平组合确定后 o通常应计算该条
件下的指标均值 o然后作该条件下的重复或放大试验 o比较
计算值和实测值 o从而验证所得最优条件的可靠性≈v oz ∀
记最佳条件下的指标均值为 Λ条件 o有
Λ条件 数据总平均 n显著因素优选水平的效应之和
其中 o
因素优选水平的效应 因素优选水平的数据均值 p数据总平均
这里 o显著因素也包括显著交互作用 ∀
在均匀设计中 o最佳水平组合确定后 o通常可直接通过
回归方程计算该条件下的指标均值 o然后作该条件下的重复
或放大试验 o比较计算值和实测值 o从而验证所得最优条件
的可靠性 ∀
7 用正交表 |kvwl进行设计成为固定模式
目前中药制剂的提取或成型研究中 o用正交表 |kvwl进
行试验设计几乎已成固定模式 ∀笔者认为 o这种现象不利于
中药制剂中各种不同目的的研究 ∀
正交表 |kvwl具有试验次数相对较少而考察水平相对
较多的优点 o但也存在若干局限 }考察的因素数目有限 o即使
完全不考虑交互作用 o最多也只能安排 w 个因素 ~一旦因素
排满表头 o必须通过重复试验获得试验误差才能进行方差分
析 o试验次数仍需增加 ~考察因素范围选择不当时 o仍有可能
使得优选水平均位于各因素考察边界上 o而需要进一步深入
研究 ~对影响因素的认识知之甚少需要进行广泛考察时 o
|kvwl显然也是不适宜的 ∀
因此 o在适当预试验的基础上 o根据试验目的 !精度要求
等进行的合理的正交设计都应是允许的 ∀例如 o对影响因素
的认识知之甚少的情况 o可用二水平正交表进行范围确定及
趋势分析 o再考虑用水平较多的正交表或均匀表作更进一步
的研究 ∀
中药制剂试验设计中 o其他常见问题还有 }用单因素比
较方法研究多因素优选问题 o忽视了因素间的相互作用 ~在
既无空白列又无重复试验的情况下随意给定试验误差项 ~对
均匀设计表列选取不当使试验点不能均匀分布 ~正交设计及
均匀设计的数据计算不当 o最优点分析不尽合理等 ∀
在中药制剂研究中 o科学合理的试验设计方法是有效的
辅助工具 o但用得不好 o也会事倍功半 o有必要充分了解它 o
正确用好它 ∀
≈参考文献
≈t 倪永兴 o彭图婉 o曾 诠 q多指标试验全概率公式评分法研究
槐米炭炮制工艺 q中国药科大学学报 ot||x ouy kyl }ux| q
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制备工艺 q中国中药杂志 ot||| ouw kxl }uz| q
≈v 北京大学数学力学系概率统计 q正交设计法 q北京 }石油化学
工业出版社 ot|zy qyv ozy otu q
≈w 林亚平 q药物研究常用数学方法及计算机程序 q贵阳 }贵州科技
出版社 ot||z qtvy q
≈x q× qƒ¤±ªo ≠ q• ¤±ªq∏°¥¨µ2·«¨ ²µ¼ ·¨«²§¶¬± ≥·¤·¬¶·¬¦¶q²±2
§²± }≤ ° i ot||w qu|w q
≈y 林亚平 q中药制剂均匀试验设计微机软件的研制与应用 q中国
中药杂志 ot||x ousk{l }wzv q
≈z 贺石林 o陈 修 q医学科研方法导论 q北京 }人民卫生出版社 o
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≈责任编辑 刘
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中 国 中 药 杂 志
Χηινα ϑουρναλ οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
∂ ²¯ quy o²q|
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