点击显示 收起
【摘要】 目的 应用均匀试验设计安排多因素多水平试验，寻求制备卡铂-PLGA缓释微球载药量最高的优化条件，延长释药时间、降低血药峰值浓度、减少给药次数、减轻毒副作用，使药物浓度保持在治疗窗之内以维持疗效。方法 根据均匀设计表U15(155)安排制备 “瘤内注射型卡铂-PLGA缓释微球”试验。应用回归分析，确定制备瘤内注射型卡铂-PLGA缓释微球的CBP/PLGA投料比、PLGA浓度、内外相体积比、乳剂浓度、搅拌速度的取值范围。结果 制备卡铂-PLGA缓释微球的优化方案为：A5B5C1D1E5，即：CBP/PLGA投料比为1:4、PLGA浓度为10％、内外相体积比为1:16、乳剂浓度为4％、搅拌速度（r/min）为1400。结论 拟水平均匀设计安排多因素多水平试验，既可消除水平数与因素数的比很低或因素数超过水平数而对实验的影响，又能保证试验点在试验范围内充分“均匀分散”。
【关键词】 拟水平；均匀设计；回归分析；优化方案
The application of quasi-level uniform design in the study of manufacturing technology conditions of carboplatin-PLGA slowly releasing micro-balls
CAI Chang-qi， LUO Wan-chun，LUO Ming-kui.
Department of Mathematics， Third Military Medical University， Chongqing 400038， China
【Abstract】 Objective To arrange multiple-factor and multiple-level experiment using uniform design to find the best conditions for the highest drug-carrying amount in the preparation of carboplatin-PLGA slowly releasing micro-balls to prolong the releasing time，reduce the highest concentration of the drug in blood， lessen the times of medication and side effects so as to promote the therapeutic efficacy resulted from the concentration of the drug in the therapeutic available area. Methods Experiment of “the preparation of the carboplatin injection with slowly releasing micro-balls in tumor” was arranged based on the uniform design table U15(155) and its using tables. The amount ratio of CBP/PLGA， the concentrations of emulsion and PLGA， the volume ratio of interior to exterior and the stirring speed in the preparation of carboplatin injection with slowly releasing micro-balls in tumor were decided by the application of regression analysis. Results The best scheme for the preparation of carboplatin-PLGA slowly releasing micro-balls is A5B5C1D1E5， i.e. the amount ratio of CBP/PLGA at 1:4， the concentrations of PLGA at 10%， the volume ratio of interior to exterior at 1:16， the concentrations of emulsion at 4% and the stirring speed at 1400 r/min were found. Conclusion The application of quasi-level uniform design for the arrangement of multiple-factor and multiple-level experiment can not only eliminate the influence on the experiment because of the low ratio of the levels to factors or factors beyond the levels， but also it possible for experimental points to spread uniformly within the experimental range.
【Key words】 quasi-level ；uniform design; multiple factor; regression analysis; best scheme
医药学研究中，经常涉及多因素、多水平同一指标的试验，如果对每个因素的每个水平都互相搭配进行全面试验，需要做的试验次数就会很多。比如对三个四水平的因素，如果三因素的各个水平都互相搭配进行全面试验，要做43=64次试验，而5个5水平的因素，进行全面试验就要做55=3125次试验。做这么多次试验，既要花费大量的人力、物力，还需要相当长的时间，显然是非常困难的。能否在不影响试验效果的前提下，尽可能地减少试验次数？正交设计和均匀设计是解决这类问题的有效方法。而正交设计的试验次数是均匀设计试验次数的整数倍。本文采用拟水平均匀设计安排制备“瘤内注射型卡铂缓释微球”试验，确定制备卡铂缓释微球优化条件。
1 资料与方法
1.1 均匀设计表
均匀设计表Un(nm)由n行m列数字构成，其中表示均匀设计表；的下标n表示行数(相当于试验次数)；m表示列数(相当于因素的个数)；括号内的nm表示该表每一列都是由1 ～ n个自然数组成(相当于因素的水平数)； 用Un(nm)最多可安排m个因素n个水平数的试验。如表1为U15(155)［2］，用它最多可安排5个因素15个水平数的试验。还可用它安排2、3、4因素15个水平数的试验（因素的个数不同时，挑选的列也不同，此时应根据U15(155) 的使用表确定所选的列数(见表2)。表1 均匀设计表U１５（１５５）（略）表2 Ｕ１５（１５５）的使用表（略）
1.2 均匀设计表的选取和表头设计
为确定制备“瘤内注射型卡铂-PLGA缓释微球” 载药量最高的优化条件。根据预试验结果，共考虑了5个因素，每个因素有5个水平，各因素的取值范围：
A：CBP/PLGA投料比 1:8～1:4(1:8、1:7、1:6、1:5、1:4)
B：PLGA浓度（％） 6～10 (6、7、8、9、10)
C：内外相体积比 1:16～1:8(1:16、1:14、1:12、1:10、1:8)
D：乳剂浓度 （％） 4 ～ 8（4、5、6、7、8）
E：搅拌速度（r/min） 600～1400（600、800、1000、1200、1400）
由于本问题考察的因素数比较多，且因素的取值范围又比较窄，导致因素数与水平数相等。故采用拟水平［3］使水平数达到因素数的两倍以上（当考察的因素数超过水平数或因素的水平数不相等时，一般应考虑拟水平）。所谓拟水平即是将同一水平连续使用多次(如表3所示)。表3 因素—水平（略）
然后，根据因素数和拟水平数选择适当的均匀设计表，确定具体试验条件。本问题选择U15(155) (见表1)， 按表1安排对应因素的各拟水平(括号内的数字)即完成试验设计方案。
1.3 按试验设计方案进行试验，记录试验结果
按表4设计方案的条件进行试验，每个试验号重复作3次，取平均值作为结果。数据列于表5。表4 拟水平均匀设计U１５（１５５）的试验安排（略）表5 拟水平均匀设计试验结果（略）
2 结果
2.1 统计学分析
2.1.1 多元线性回归分析
将表5中各试验号的因素水平及载药量输入计算机，用作多元线性回归分析［1］，得回归方程为：y，=3.619+.008629XＡ＋．０１１８９ＸＢ－．２ＸＣ－．２９７ＸＤ＋.００２４８４ＸＥ （1）
2.1.1.1 总回归效果检验
见表6。检验假设H０∶β１＝β２＝β３＝β４＝β５＝０；Ｈ１：Ｈ０；不成立。统计量 F=MS回归 MS残差～F(m，n-m-1) 表6 方差分析表（略）结论：P＜0.01，R２＝０．９９２，总回归效果非常显著。
2.1.1.2 偏回归效果检验
检验假设 H０∶βi=0 (i =1，2，3，4，5.)；H１∶Ｈ０不成立。统计量 T=bi/sbi～t(n-m-1) 偏回归效果检验（见表7）结果：内外相体积比（因素C）对回归方程的偏回归贡献不显著（P＞0.05），说明因素C的作用可由其他因素代替。经逐步回归计算因素C被剔除（见逐步回归计算）。表7 偏回归系数检验（略）
2.1.2 逐步回归分析（取α=0.05）
用SPSS 10.0作逐步回归分析得回归方程为：y，=3.554+.008516XＡ＋．０１１９８ＸＢ－．２９３ＸＤ＋．００２４８２ＸＥ （2）总回归效果检验（检验假设、统计量同前），见表8。表8 方差分析表（略）结论：P＜0.01，R２＝0.992，总回归效果非常显著。按方程（2）对微球载药量预测结果（见表9），其相对误不超过3％。故可用方程（2）对试验条件进行优化。表9 指标的相对百分误差（略）
3 讨论
方程（2）中因素A、B、E的回归系数为正，具有提高指标（y）的作用，表明取值高有利，在取值范围内宜取上限值； 因素、D的回归系数为负，具有阻碍提高指标的作用，表明取值低有利，在取值范围内宜取下限值；方程（2）不含因素C（在逐步回归过程中被剔除），表明其取值变化对指标（y）没有明显的影响，可视为常量。综合分析， 制备注射型卡铂-PLGA缓释微球载药量最高的优化条件为：A５B５C１D１E５，即：CBP/PLGA投料比为1:4、PLGA浓度（％）为10、内外相体积比为1:16、乳剂浓度 （％）为4、搅拌速度（r/min）为1400。按优化条件对指标预测结果（见表1）比原试验中的11号提高10.7％之多。实际按指标优化方案进行实验，载药量(y)为13.112， 指标的相对百分误差为-1.49。表1 指标优化预测值（略）
4 结论
应用拟水平均匀设计安排多因素多水平试验，既可消除水平数与因素数的比很低或因素数超过水平数而对实验的影响，又能保证试验点在试验范围内充分“均匀分散”，它较正交设计可大大减少实验动物数和实验次数，在很大程度上节约了人力和经费的支出。通过多元回归分析确定优化条件。它是寻找最优试验条件的一种好方法，值得广泛推广与应用。
(注：本文实验数据由第三军医大学附属新桥医院B超室提供。)
【参考文献】
1 蔡昌启，罗明奎.均匀设计在“瘤内注射型卡铂缓释微球制备及特性研究”中的应用.中国卫生统计，2004，21(6)：239-240；244.
2 李瑞雪. 均匀设计在药学研究中的应用.成都：四川科学出版社，2000，87-94;102-107.
3 方开泰. 均匀设计与均匀设计表.北京：科学出版社，1994，17-34.
作者单位： 400038 重庆，第三军医大学基础部数学教研室
(编辑：齐 永)