Formulation optimization of scutellarin-loaded HP-β-CD/chitosan nanoparticles using response surface methodology with Box–Behnken design

The aim of this paper is to investigate and optimize the preparation of scutellarin(SCU)-loaded HP-β-CD/chitosan(CS) nanoparticles(CD/CS-SCU-NPs). CD/CS-SCU-NPs were prepared by ionic cross-linking method and the process and formulation variables were optimized using response surface methodology(RSM) with a three-level, three factor Box–Behnken design(BBD).The independent variables were the added amounts of CS, sodium tripolyphosphate(TPP)and Pluronic F-68 during the preparation. Dependent variables(responses) were particle size and entrapment efficiency. Mathematical equations and respond surface plots were used to correlate independent and dependent variables.The preparation process and formulation variables were optimized to achieve minimum particle size and maximum entrapment efficiency by calculating the overall desirability value(OD). The optimized NP formulation was characterized for particle size, PDI, zeta potential, entrapment efficiency and in vitro drug release.According to the results, an optimized CD/CS-SCU-NP formulation was prepared. Results for particle size, PDI, zeta potential and entrapment efficiency were found to be around 200 nm,0.5, 25 mV, and 70% respectively. For in vitro study, the release of SCU from the NPs exhibited a biphasic release and was in accordance with Higuchi equation. The optimized preparation was simple with the probability for industrialization. The combination use of RSM, BBD and overall desirability values could provide a promising application for incorporating CD into CS nanoparticles as drug delivery carrier and help develop lab-scale procedures.

Box-Behnken响应面法优化葛根异黄酮提取纯化工艺及损伤心肌细胞治疗作用研究

目的:采用Box-Behnken响应面优化葛根异黄酮最佳提取工艺,并研究葛根异黄酮对损伤心肌细胞的治疗作用。方法:在单因素实验的基础上,以料液比、提取时间、溶剂浓度为考察因素,以3'-羟基葛根素、葛根素、3'-甲氧基葛根素、大豆苷的含量为评价指标,采用Box-Behnken响应面法设计实验,以葛根异黄酮总提取率为考察指标,通过分析回归方程模型,优选最佳提取工艺并验证工艺;采用MTT法检测葛根异黄酮对损伤心肌细胞的治疗作用。结果:Box-Behnken响应面法优化得到葛根异黄酮最佳提取工艺为:料液比为30 mg·mL^(-1),提取时间为100 min,乙醇体积分数为73%,葛根异黄酮的总提取率平均值为41.6 mg·g^(-1),与预测值42.08 mg·g^(-1),相对误差0.81%;葛根异黄酮对H 2O_(2)损伤的缺氧复氧模型和Na 2S_(2)O 4损伤的缺血再灌注模型OD值分别为0.7436±0.0292和0.7457±0.0094,细胞存活率分别为81.32%和73.41%。结论:优选葛根抗氧化活性异黄酮最佳工艺稳定,预测模型效果良好,且葛根异黄酮对心肌缺血有良好的治疗作用。

单因素考察结合Box-Behnken响应面法优化脑络欣通颗粒制备工艺及对脑卒中大鼠的影响

目的 完善脑络欣通颗粒的生产制造工艺考察研究,筛选出最佳辅料构成和最佳制备工艺条件,为脑络欣通颗粒的开发和应用提供理论和实验基础。方法 通过对脑络欣通颗粒干燥工艺的研究,考察辅料种类、辅料用量以及进风温度。在单因素实验的基础上研究脑络欣通颗粒最佳药物辅料构成,利用综合评分筛选出最佳的辅料种类、最佳的药辅比及最佳的乙醇浓度,再通过使用Box-Behnken响应面法对制备工艺设计进行优化。根据所得工艺进行制粒,对脑卒中模型大鼠进行脑络欣通颗粒剂灌胃给药,初步观察脑络欣通颗粒对脑卒中大鼠的疗效。结果既得颗粒剂干燥工艺研究考察结果中,辅料种类为糊精,辅料用量为5%,进风温度为145℃。脑络欣通颗粒最佳制备工艺:辅料种类为糊精,药辅比为1∶0.5,乙醇体积分数为95%,在此条件下综合评分值为0.872 946。相比脑卒中模型组大鼠,脑络欣通颗粒剂组神经元细胞数目有明显增加,初步推断颗粒剂对脑卒中大鼠有治疗作用。结论采用响应面法优选脑络欣通颗粒的制备工艺结果可靠,稳定性较高,方法简单可行,颗粒剂药效显著,可为脑络欣通颗粒剂的工业化生产提供依据。

基于Box-Behnken响应面法优化膝痛康β-蜕皮甾酮的提取工艺

目的优化膝痛康方剂中β-蜕皮甾酮的提取工艺。方法采用Box-Behnken响应面法和单因素试验,对提取过程中的浸泡时间、提取次数、提取时间和甲醇倍量等进行优化,通过响应面模型分析与预测,得到最佳的提取工艺条件,并对最优条件进行验证。结果饮片浸泡96 min,提取100 min,反复2次,甲醇倍数为16倍,此时牛膝的提取工艺达到最佳,在此提取工艺下β-蜕皮甾酮的提取量达到最大。结论该提取方法具有设备简单、成本低、提取工艺稳定等特点,此外,该提取工艺具有较好的应用价值,以其为膝痛康的应用提供实验依据。

Box-Behnken响应面法优选紫斑牡丹中丹皮酚和芍药苷提取工艺

目的优选紫斑牡丹中丹皮酚和芍药苷的提取工艺。方法在单因素试验基础上,以液料比、提取时间和乙醇体积分数为影响因素,以丹皮酚和芍药苷提取率的总权重综合评分为评价指标,采用Box-Behnken响应面法优选最佳提取工艺,并进行验证试验。结果最佳提取工艺为液料比28倍,提取时间150 min,乙醇体积分数52%。此工艺条件下,丹皮酚提取率为0.49%(RSD=1.33%,n=3),芍药苷提取率为5.38%(RSD=1.07%,n=3)。结论该提取工艺稳定、可行,可用于紫斑牡丹中丹皮酚和芍药苷的提取。

基于Box-Behnken响应面法优化鹿角蛋白的提取工艺

目的 通过Box-Behnken响应面法优化鹿角蛋白的提取工艺。方法 在单因素考察基础上进行响应面法设计,寻找最佳提取条件。以鹿角中蛋白含量为考察指标,使用考马斯亮蓝染色法测量样品溶液吸光度,再通过回归方程计算出样品溶液的鹿角蛋白含量。结果 最优提取工艺条件为NaOH浓度0.35 mol·L^(-1),液料比6:1,提取时间114 min。结论 经验证通过Box-Behnken响应面法所得到的预测值与测定的实际值偏差均在±1%以内,可以为膝痛康中鹿角蛋白的提取工艺提供参考。

基于Box-Behnken响应面法与BP神经网络优化雪莲药渣化学成分提取工艺

目的 优化雪莲药渣提取工艺。方法 在测得提取液中绿原酸、芦丁和多糖含量的基础上采用层次分析法(AHP)赋权得到综合评分。以料液比、提取时间和提取次数为考察因素,以综合评分为优选指标,运用Box-Behnken响应面设计和BP神经网络优化雪莲药渣化学成分的提取工艺。结果 Box-Behnken响应面法优化的提取工艺为加9倍量水回流提取3次,每次提取42 min。选择响应面试验中的17组数据作为训练数据和验证数据,BP神经网络预测的优选的提取工艺为加6倍量水回流提取3次,每次煎煮30 min。验证试验结果表明,BP神经网络优化工艺实际综合评分高于响应面法实际综合评分,提示BP神经网络预测的优选的提取工艺更为合理。结论 BP神经网络预测的优选的提取工艺合理、稳定、可行,可为雪莲药渣的二次开发利用提供参考。

Box-Behnken响应面法优化基于茶皂素的香叶木苷纳米混悬剂及体外评价

目的:以植物皂苷茶皂素作为稳定剂制备香叶木苷纳米混悬剂(diosmin nanosuspension,DSN-NS),优化其处方工艺并进行体外评价。方法:以平均粒径和多分散指数(PDI)为评价指标,以DSN浓度,茶皂素浓度,剪切时间和均质压力四个影响显著的因素进行Box-Behnken响应面实验设计优化,优选出DSN-NS最佳的处方工艺。最佳工艺制备的DSN-NS冻干后得香叶木苷纳米晶(diosmin solid nanoparticals,DSN-SN),进行理化性质表征和体外溶出度测定。结果:最佳处方工艺为:0.090%(w/v)茶皂素,4.50 mg·mL^(-1)香叶木苷,剪切速度13000 rpm,剪切时间为4.0 min,均质压力为76 MPa,均质次数8次。制得的DSN-NS平均粒径为(474.9±6.7)nm,PDI为0.292±0.009,建立的DSN-NS制备工艺稳定,方法可靠。加入5.0%的甘露醇作为冻干保护剂制得DSN-SN,扫描电镜显示纳米晶成品呈不规则长条状结晶,透射电镜结果显示香叶木苷纳米粒大小较均匀。溶出度结果显示DSN-SN的体外溶出度明显高于原料药。结论:以植物皂苷茶皂素为稳定剂制备的DSN-NS,不仅制备方法简单,而且能显著改善DSN的溶解性和生物利用度,为DSN制剂的多元开发提供参考。

CRITIC-AHP复合赋权法结合Box-Behnken响应面法优选蜜桑叶炒制工艺

目的优选蜜桑叶的炒制工艺。方法以炒制温度、炒制时间、辅料用量为考察因素,以绿原酸、芦丁、异槲皮苷、紫云英苷、醇溶性浸出物、总黄酮、水分为指标成分,采用CRITIC熵权法及层次分析法(AHP)确定各指标成分的权重,以上述指标成分的综合评分为评价指标,采用Box-Behnken响应面法优选蜜桑叶炒制工艺并验证。结果优选的炒制工艺为加25%辅料,170℃炒制10 min。绿原酸、芦丁、异槲皮苷、紫云英苷、醇溶性浸出物、总黄酮平均含量分别为1.412,1.038,2.207,1.231,31.816,106.702 mg/g,水分平均含量为10.99%。综合评分的理论值为98.019分,实测值(97.585分)与之接近(RSD为0.843%)。结论优选出的蜜桑叶炒制工艺稳定、合理、可行,可为蜜桑叶的工业化生产提供依据。

Box-Behnken效应面法优化盐酸达克罗宁温敏凝胶的处方工艺

目的制备盐酸达克罗宁温敏凝胶(DH-Gel),并对其进行稳定性、体外释放和刺激性考察。方法以胶凝温度为评价指标,采用单因素试验和Box-Behnken效应面法优化DH-Gel处方;以性状、pH、胶凝温度、药物含量变化为评价指标,考察DH-Gel在不同条件下的稳定性;以扩散池法考察凝胶体外释药行为;采用家兔眼刺激性试验考察DH-Gel的刺激性。结果最佳处方是盐酸达克罗宁用量为1%,泊洛沙姆407用量为19.39%,泊洛沙姆188用量为1.96%,羟丙基甲基纤维素用量为0.30%,苯甲酸钠用量为0.01%;在高温和低温条件下稳定性良好;凝胶的体外释药遵从Ritger-Peppas动力学方程,为Fick扩散;DH-Gel组刺激性程度小于盐酸达克罗宁溶液组。结论制备的DH-Gel具有理想的胶凝温度,能使药物更持久有效地黏附在给药部位,具有给药方便等优点。

基于AHP-熵权法与Box-Behnken优化陈皮挥发油提取及包合工艺

目的:筛选陈皮挥发油最佳提取、包合工艺。方法:运用Box-Behnken响应面设计法优化陈皮挥发油提取工艺;采用层次分析法(AHP)-熵权法和L 9(34)正交实验,以羟丙基-β-环糊精与挥发油的比例、包合温度、包合时间为影响因素,以含油率、包合物得率和包合率为评价指标,优选陈皮挥发油最佳包合工艺。结果:挥发油最佳提取工艺为液料比为10∶1、浸泡时间为1.5 h、提取时间为4 h。挥发油最佳包合工艺为羟丙基-β-环糊精与挥发油的比例为6∶1,包合温度30℃,搅拌时间为1 h。结论:优化得到的陈皮挥发油提取及包合工艺,稳定可靠,能够为工业化生产提供依据。

Box-Behnken响应面法优化“五味子-吴茱萸”药对的提取工艺及含量测定

目的:优化“五味子-吴茱萸”药对提取工艺并测定其不同配伍的化学成分含量。方法:利用Box-Behnken设计在单因素考察的基础上考察“五味子-吴茱萸”药对的提取工艺,确定最佳提取工艺,并通过高效液相色谱法测定“五味子-吴茱萸”的化学含量,确定药对的最佳比例。结果:“五味子-吴茱萸”药对最优提取工艺为乙醇体积分数70%,料液比1∶15(g/mL),提取时间60 min,提取次数3次。该提取工艺科学可靠。结论:本研究方法简单可行,可为“五味子-吴茱萸”药对的开发利用及相关研究提供参考。

Box-Behnken设计-响应面法优化芦笋粉中黄酮的提取工艺

采用低共熔溶剂法从芦笋粉末中提取黄酮,通过Box-Behnken设计-响应面法对提取工艺进行了优化。结果表明:低共熔溶剂氢键供体与受体的选择以及氢键供体和受体的比例,对黄酮的提取有较为显著的影响,其中氢键供体选择尿素,受体选择氯化胆碱,供体受体比例为1∶2对黄酮的提取效率最佳,此外提取工艺的3个因素,提取时间、提取温度、料液比对黄酮的提取效率也有一定的影响,其影响程度按照由大到小的次序为:料液比、提取时间、提取温度。提取芦笋粉中黄酮的最优条件为:料液比1∶2,提取时间2 h,提取温度50℃。此工艺条件下得到总黄酮提取率为25.99%,响应面模型预测值为21.63%。

Box-Behnken响应面法优选平痤滴丸制备工艺及药效研究

目的在平痤散中药处方基础上,研制平痤滴丸,并对比研究平痤散和平痤滴丸对痤疮的作用。方法以综合评分为评价指标,考察因素为药物与基质质量比、药液温度、冷凝温度,采用Box-Behnken响应面法,对平痤滴丸的制备工艺进行优化;考察平痤散和平痤滴丸对小鼠激素水平、皮脂腺斑组织的影响,对耳肿胀的抗炎作用、对金色葡萄球菌和痤疮丙酸杆菌的抑制作用。结果最优滴丸制备工艺料液比为5∶1,药液温度为80℃,冷凝温度为0℃;平痤滴丸组体内激素水平睾酮(T)值、雌二醇(E2)值、T/E2值、小鼠耳肿胀程度及抑菌作用,均与阳性药组差异无统计学意义(P>0.05),且优于平痤散组。结论平痤滴丸组治疗痤疮效果显著,优于平痤散组,能够有效调节小鼠体内激素水平、减轻小鼠耳肿胀程度、抑制痤疮致病菌。

Box-Behnken响应面法优选改良型正骨灵活血止痛膏成型工艺

目的:优选改良型正骨灵活血止痛膏成型工艺。方法:基于Box–Behnken响应面法,以蜂蜡用量、混合温度、料液比为影响因素,以传统经验鉴别法与客观物理参数法的综合评分为评价指标,在单因素试验基础上,考察各因素对综合评分的影响,优选最佳的成型工艺条件。结果:蜂蜡用量为1.9%,混合温度为81℃,料液比为2.5∶1 g/mL。验证试验结果综合评分RSD为0.86%。结论:优选得到的改良型正骨灵活血止痛膏成型工艺稳定可行。

Plackett-Burman和Box-Behnken试验优化莫海威芽孢杆菌HXS-LV12产纤维素酶发酵工艺

本试验以莫海威芽孢杆菌HXS-LV12为研究对象,优化其发酵产纤维素酶工艺。首先,通过单因素试验对其发酵工艺(碳源种类、碳源质量浓度、氮源种类、氮源质量浓度、无机盐种类、无机盐质量浓度、转速、接种量、发酵时间、初始pH和发酵温度)进行初步优化,然后通过Plackett-Burman试验,筛选出3个显著影响HXS-LV12产纤维素酶的因素,再利用最陡爬坡试验确定其产纤维素酶的最大响应区域,然后通过Box-Behnken试验确定其最优产纤维素酶工艺。优化工艺条件为羧甲基纤维素钠(CMC-Na)质量浓度32.9 g/L,酵母浸粉(YEP)质量浓度17.6 g/L,磷酸氢二钾质量浓度5.7 g/L,转速190 r/min,接种量6.5%,发酵时间24.0 h,初始pH 7.0,发酵温度33.0℃。在此培养条件下,HXS-LV12产纤维素酶活力达到(40.53±0.43)U/mL,是优化前的2.05倍。

Box-Behnken响应面法结合多指标综合评分法优化俄色叶(变叶海棠)配方颗粒的提取工艺

目的:建立了俄色叶(变叶海棠)配方颗粒的最佳提取工艺条件。方法:采用高效液相色谱法同时测定俄色叶(变叶海棠)中的绿原酸、金丝桃苷、异槲皮苷、槲皮苷、根皮苷、槲皮素、根皮素的含量。在单因素试验的基础上,以浸泡时间、料液比、提取时间、提取次数为考察因素,上述7种成分含量、总黄酮、出膏率的综合评分为考察指标,采用Box-Behnken响应面法优化俄色叶(变叶海棠)配方颗粒的提取工艺。结果:俄色叶(变叶海棠)配方颗粒的最佳提取工艺为俄色叶饮片加水煎煮2次,第一次加15倍量水,浸泡30 min,煎煮45 min;第二次加13倍量水,煎煮45 min,滤过,合并煎液,即得。经过3次实验验证,所得平均综合评分为0.91(RSD=0%,n=3),与预测综合评分(0.938)的相对误差较小(3.08%)结论:Box-Behnken响应面法结合多指标综合评分法可用于俄色叶(变叶海棠)配方颗粒提取工艺优化,且所得最佳提取工艺稳定、简单、重现性好,可为俄色叶(变叶海棠)配方颗粒的制备及工业化大生产提供基础。

Box-Behnken响应面法优化地参咀嚼片辅料配比工艺

为了更好地开发利用地参资源,以地参粉为原料,添加微晶纤维素、硬脂酸镁、羧甲基淀粉钠等辅料,采用直接压片法制备地参咀嚼片,通过单因素试验考察微晶纤维素、硬脂酸镁、羧甲基淀粉钠添加量对地参咀嚼片的片重差异、硬度和脆性的影响,采用Box-Behnken响应面试验结合多指标综合评分法对其辅料配比进行优化。结果表明,微晶纤维素添加量、硬脂酸镁添加量、羧甲基淀粉钠添加量、微晶纤维素和硬脂酸镁添加量交互作用及硬脂酸镁和羧甲基淀粉钠添加量交互作用对地参咀嚼片品质影响显著。地参咀嚼片的最优配比为微晶纤维素添加量17.3%、硬脂酸镁添加量0.7%、羧甲基淀粉钠添加量10.7%,按此配比制备地参咀嚼片的片重差异为1.19%,硬度为98.18 N,脆性为0.37%,多指标综合评分平均值为44.96分。按照优化后辅料配比制备的产品质地结实,表面光滑,色泽均匀,硬度适中,符合咀嚼片的相关要求。

Box-Behnken响应面法结合BP神经网络优化黑胡椒脐贴处方研究

目的采用Box-Behnken响应面法结合BP神经网络优化黑胡椒脐贴处方。方法在前期预试验的基础上,以载药量、促渗剂用量、聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)6000与微粉硅胶的比例为影响因素,进行单因素试验。结合体外透皮试验,利用高效液相色谱法测定胡椒碱的含量,对胡椒碱峰面积、指纹图谱的总峰面积和脐贴的成型性、剥离残留度和基质填充情况赋以权重,所得结果为综合评价指标。在单因素试验的基础上利用Box-Behnken响应面法结合BP神经网络优化脐贴处方。结果黑胡椒脐贴的最佳处方为载药量7%、氮酮4.5%、PEG6000与微粉硅胶的质量比为43∶1。结论黑胡椒脐贴的处方合理,可为后续贴剂的药效学研究提供基础。

AHP-熵权法结合Box-Behnken设计-响应面法优选党参精准煮散工艺

目的优选党参煮散的最佳粒度及煎煮工艺。方法以加水量、浸泡时间及煎煮时间为考察因素,以总黄酮、总多糖、干膏率为考察指标,运用AHP-熵权法结合Box-Behnken设计-响应面法确定党参煮散饮片的最佳粒度及煎煮工艺参数。结果党参煮散饮片的最佳粒度为4.00~4.75 mm(4~5目),最优煎煮工艺为加水量13倍,浸泡时间15 min,煎煮时间10 min。结论本研究优选出的党参煮散粒度科学合理,切合实际生产;确定的煎煮工艺方便快捷,合理可行,可为煮散的工业化生产提供依据。