Введение
Метод математического планирования эксперимента в фармацевтической технологии позволяет целенаправленно и планомерно изучить влияние наиболее значимых параметров в разработке мягких и твердых лекарственных форм [4, 5, 8, 6]. При разработке модельного состава лекарственной формы – гель с таурином, был применен метод математического планирования эксперимента, который позволяет оценить влияние нескольких факторов на зависимую величину. Математическое описание влияния каждого компонента рецептурного состава в базовой композиции может быть получено эмпирически. При этом математическая модель имеет вид уравнения регрессии, полученного статистическими методами на основе экспериментальных данных [1, 3, 7].
Цель исследования – изучить влияние исходных компонентов и технологических условий производства на основные реологические характеристики модельных составов гелей с таурином [10].
Экспериментальная часть
Объектами исследования служили модельные составы: гель натрия альгината (Na-альгинат) с таурином, натрий карбоксиметилцеллюлоза (Na-КМЦ) с таурином, метилцеллюлоза (МЦ) с таурином.
Статистический анализ результатов осуществляли с помощью регрессионного метода. Факторы варьирования были подобраны на основании теоретических и практических данных [2, 9]. Для матриц математического планирования факторами варьирования были параметры: концентрация Na-альгината (СNa-альгинат=4÷5 %), концентрация Na-КМЦ (СNa-КМЦ=2÷3 %), концентрация МЦ (СМЦ=3÷4 %), концентрация глицерина (Сглицерин=3÷10 %), температура эксперимента (20÷40◦С); при этом такой оказатель как скорость сдвига для каждого гелеобразователя рассчитывался индивидуально. Функцией отклика (Y) в эксперименте служила эффективная вязкость. Факторы варьирования гелеобразователей были выбраны исходя из концентраций лекарственных средств представленных на рынке.
Эффективную вязкость измеряли на ротационном вискозиметре «Rheotest II» тип RV (Германия), оснащенном термостатом (поддерживающим температуру с погрешностью 0,05◦C) для контроля температуры непосредственно в измерительной системе, а так же самопишущим прибором для регистрации показаний прибора.
Обсуждение результатов
Статистическая обработка экспериментальных данных, полученных после проведения эксперимента, позволила получить уравнения регрессии, адекватно описывающие свойства композитных составов гелей с таурином:
• Na-альгинат
Y=413,825+37,445x1+24,963x2-25,151x3--419,229x4+18,441x1x2+6,706x1x3-7,126x1x4-8,384x2x3-12,157x2x4+4,611x3x4-70,722
- -83,297
-70,722
+367,085
. Па*с;
• МЦ
Y=5,604+0,317x1+1,05x2-0,483x3-8,901x4+ +0,713x1x20,538x1x3+0,163x1x4-0,138x2x3-0,337x2x4-0,363x3x4-2,143
-2,143
-1,918
+9,607
. Па*с;
• Na-КМЦ
Y=82,25+13,78x1-0,304x2-11,088x3-
-56,659x4-0,894x1x2-0,444x1x3-8,719x1x4+
+0,006x2x3-2,224x2x4+3,006x3x4-10,263
-
-4,864
-4,866
+38,812
. Па*с;
где X1 – содержание гелеобразователя, X2 – содержание глицерина, X3, X4 – условия проведения реологических исследований (температура и скорость сдвига соответственно).
На основании полученных данных из уравнений регрессии были построены графики влияния переменных на динамическую вязкость (рис. 1–3).
Установлено, что с увеличением количества гелеобразователя в композиции повышается значение динамической вязкости до определенного предела, после чего происходит некоторое её снижение.
При анализе уравнений регрессии, полученных на основании экспериментальных данных, для систем Na-альгинат, Na-КМЦ, МЦ выявлены следующие зависимости:
• Наибольшее влияние на величину эффективной вязкости (при условиях согласно матрице планирования) оказывает величина градиента скорости сдвига, которая в свою очередь является внешним моделируемым параметром;
• Экспериментально установлено, что увеличение содержания гелеобразователя приводит к увеличению эффективной вязкости для всех изученных систем, в большей степени в системе Na-альгинат;
• Для всех систем доказано, что чрезмерное увеличение содержания глицерина приводит к уменьшению эффективной вязкости. Также доказано, что при увеличении температуры значение эффективной вязкости снижается, в большей степени у Na-альгината.
Рис. 1. Влияние концентрации Na-альгината на эффективную вязкость при X3=30◦C; X4=24,3 с-1
Сглицерин %
Рис. 2. Влияние концентрации Na-КМЦ на эффективную вязкость при X3=35◦C; X4=24,3 с-1
Сглицерин %
Рис. 3. Влияние концентрации МЦ на эффективную вязкость при X3=25◦C; X4=40,5 с-1
Выводы
1. Разработаны регрессионные модели, описывающие взаимосвязь механических свойств с его составом, позволяющие прогнозировать конечные характеристики и качество получаемых модельных составов.
2. Показана взаимосвязь влияния количественного содержания глицерина и гелеобразователя на эффективную вязкость в исследуемой области данных.
3. Во всех модельных составах в исследуемой области данных максимальная эффективная вязкость наблюдается при концентрации глицерина 6,5% .