口服藥物溶出技術研究進展

口服藥物溶出技術研究進展

溶解是評價口服固體制劑質(zhì)量的重要手段，也是建立外部相關關系（ivivc）基礎的基礎。采用傳統(tǒng)溶出度測定方法,包括轉(zhuǎn)籃法和槳法,進行IVIVC的研究報道很多,但隨著難溶性和難吸收的藥物越來越多,隨著給藥系統(tǒng)的不斷創(chuàng)新,以及IVIVC在新藥研究中的重要性日益凸顯,傳統(tǒng)溶出方法在建立IVIVC方面存在的缺陷也越發(fā)明顯。首先,傳統(tǒng)溶出方法采用的機械裝置運動狀態(tài)單一,和胃腸道內(nèi)的層流液體狀態(tài)及蠕動、轉(zhuǎn)運、轉(zhuǎn)動等動態(tài)過程差距較大;其次,實驗過程中通常采用同種溶出介質(zhì),介質(zhì)的組成和pH不隨時間而變化,和體內(nèi)實際情況差異較大。這些缺陷都限制了傳統(tǒng)溶出方法對體內(nèi)行為的準確預測。因此,進一步發(fā)展溶出技術,以幫助建立預測性更為準確的IVIVC,是目前溶出技術研究的重要方向。近年來,采用往復筒和流通池等溶出方法,使儀器的動力學設計更符合體內(nèi)液體運動情況,采用生物相關介質(zhì)(Biorelevantmedia),使溶出介質(zhì)更接近胃腸道實際液體組成。這些新裝置和新介質(zhì)的結(jié)合,使體外溶出度/釋放度的檢測結(jié)果和體內(nèi)藥動學過程(如血漿藥物濃度或藥物吸收量)之間的相關性進一步增強,提高了IVIVC的預測能力。本文綜述了近年來溶出技術的發(fā)展在IVIVC方面的應用。1在溶解介質(zhì)中按其組成和對胃腸道液體的模擬程度,可將溶出介質(zhì)分為普通介質(zhì)、雙相介質(zhì)和生物相關介質(zhì)。1.1其他特殊介質(zhì)的研究進展普通介質(zhì)是指以水、各種pH緩沖鹽溶液為代表的溶出介質(zhì)。普通介質(zhì)組成簡單、穩(wěn)定、成本低,在建立IVIVC時是體外溶出實驗中最常使用的介質(zhì)。但體內(nèi)的實際情況,如消化道液體的pH、表面張力、內(nèi)源分泌物和藥物的相互作用等,對藥物的釋放及吸收過程影響很大,而普通介質(zhì)缺乏對上述胃腸道液體環(huán)境的模擬,因此,以普通介質(zhì)為基礎建立的IVIVC往往相關性不高、預測能力不足。為了改善上述情況,多國藥政部門對溶出介質(zhì)提出了新的要求。如日本在1998年推出的“藥品品質(zhì)再評價工程”,規(guī)定采用4種不同pH值的溶出介質(zhì)(分別為1.2、4.0、6.8和水)來模擬消化道內(nèi)的體液,以更準確地反映藥物在體內(nèi)的行為。1.2硝苯地平緩釋制劑的釋放雙相介質(zhì)是利用含有機層的兩相介質(zhì)來模擬藥物的體內(nèi)釋放和跨膜轉(zhuǎn)運過程。向溶出介質(zhì)中加入有機溶劑最初由Gibaldi等提出,目的是獲得漏槽條件,以測定難溶性藥物的溶出度。Grundy等在此基礎上設計了早期的雙相介質(zhì),并考察硝苯地平緩釋制劑在其中的釋放。分別將雙相介質(zhì)、普通介質(zhì)中的釋放數(shù)據(jù)和體內(nèi)吸收程度進行擬合,結(jié)果該制劑在雙相介質(zhì)中的相關系數(shù)大于0.99,IVIVC程度明顯優(yōu)于普通介質(zhì)。Heigoldt等在此基礎上發(fā)展了pH可變的雙相介質(zhì),如圖1所示。介質(zhì)上層為正辛醇,模擬藥物轉(zhuǎn)運需要通過的脂質(zhì)膜;下層為緩沖液,在溶出過程中,NaOH可通過插入液層的滴管加入,以改變緩沖液的pH值,從而更好地模擬胃腸道內(nèi)環(huán)境。實驗過程中,分別測定上下兩層中的藥物含量,兩者之和作為藥物實際釋放量。例如,分別將藥物氟班色林在普通介質(zhì)、雙相介質(zhì)中的釋放數(shù)據(jù)和體內(nèi)藥物吸收曲線對比,結(jié)果,后者的釋放曲線更接近體內(nèi)藥物吸收曲線,IVIVC明顯好于普通介質(zhì)。1.3腸道液體組成模擬消化道液體主要分為胃液和腸液。胃液成分主要包括氫離子(H+)、少量膽鹽和胃蛋白酶;腸液的主要成分是膽鹽、磷脂,同時含有胰酶。胃腸道的液體成分受食物和生理病理條件影響,不同狀態(tài)下會發(fā)生較大變化。而消化道液體的pH、緩沖能力、滲透壓、表面張力以及粘度都會影響制劑中藥物的釋放以及吸收。Galia等據(jù)此提出了模擬胃腸道液體組成的生物相關介質(zhì),并不斷完善。目前模擬胃液和腸液的生物相關介質(zhì)的主要組成分別列于表1和表2。1.3.1藥物釋放的相關性研究胃腸道生理研究揭示,在未進食狀態(tài)下,胃液的成分少、性質(zhì)簡單,相比腸液更易于模擬,研究者對其組成和比例目前基本達成一致。Vertzoni等提出禁食狀態(tài)下模擬胃液(FastedStateSimulatedGastricFluid,FaSS-GF)的組成及其比例,并考察了藥物GR253035X在其中的釋放。數(shù)據(jù)經(jīng)處理后繪制的釋放曲線和消化道內(nèi)藥物的釋放曲線相近,證明體內(nèi)外的藥物釋放行為具有良好的相關性。Jantratid、Shono等的研究均采用Vertzoni提出的模擬禁食胃液。在進食狀態(tài)下,胃液中含有大量食物蛋白,同時胃內(nèi)pH顯著升高。Janssen等首先提出使用牛奶來模擬進食后的胃液(FedStateSimulatedGastricFluid,FeSSGF)。Jantratid等借鑒了Janssen的研究結(jié)果,考察藥物RZ-50在FeSSGF中的釋放。擬合后,IVIVC的相關系數(shù)為0.9993,相關程度很高。從上述研究可以看出,在IVIVC研究中,應用模擬胃液的生物相關介質(zhì)能夠獲得較好的相關性。胃液模擬介質(zhì)的研究得到多數(shù)研究者的認可,后續(xù)研究者大多采用同樣介質(zhì)以建立IVIVC。1.3.2血藥濃度與其他指標的相關性研究腸液的組成和性質(zhì)較胃液更為復雜,當前胃腸道生理研究只能提供腸液生理數(shù)據(jù)的大概范圍,因此文獻報道的模擬腸液不盡相同。早期Sunesen等使用高比例的膽鹽和磷脂模擬禁食腸液(FastedStateSimulatedIntestinalFluid,FaSSIF),獲得的達那唑溶出數(shù)據(jù)對體內(nèi)參數(shù)的預測誤差小于10%,使用溶出數(shù)據(jù)預測的血藥曲線和體內(nèi)血藥曲線高度重合,證明其相關性良好。Jantratid、Shono等進一步降低了膽鹽和磷脂的用量,得到低比例的FaSSIF,亦獲得良好的IVIVC。如Shono使用低比例的FaSSIF考察塞來考昔(Celecoxib)的溶出以建立IVIVC,結(jié)果利用溶出數(shù)據(jù)模擬的體內(nèi)血藥濃度曲線和真實測定曲線重合度非常高。除了用量不同,膽鹽和磷脂的純度也影響FaS-SIF對體內(nèi)行為的預測能力。Wei等選用不同純度的膽鹽和磷脂配制了FaSSIF,以建立格列苯脲(Glyburide)的IVIVC,在低純度模擬介質(zhì)中所建立的IVIVC好于高純度模擬介質(zhì)。進食狀態(tài)下腸道內(nèi)充滿各種食物蛋白、消化酶以及胃腸道消化液,成分極其復雜,目前研究者對模擬進食腸液(FedStateSimulatedIntestinalFluid,FeSSIF)的組成難以達成一致,而且現(xiàn)有FeSSIF中所獲得的IVIVC也普遍低于FaSSIF。如Jantratid等在五種FeSSIF中建立RZ-50的IVIVC,最高的相關性系數(shù)僅為0.9703,明顯低于同條件下在FaS-SIF中的相關系數(shù)0.9987。因此,FeSSIF的研究尚待進一步深入,以提高其體內(nèi)行為預測能力。2溶出實驗的儀器目前考察體外溶出/釋放行為的儀器可分為兩類。第一類是各國藥典收載的法定儀器。以《美國藥典》為例,共收載四類裝置:轉(zhuǎn)藍法(I法);槳法(II法);往復筒法(III法)和流通池法(IV法)?！吨袊幍洹穭t以轉(zhuǎn)藍法和槳法為主,還收載了小杯法。第二類是國內(nèi)外研究者為了改善溶出實驗的模擬水平而發(fā)明或改進的儀器裝置。要注意的是,在IVIVC的研究中,單獨使用某種裝置對提高IVIVC的預測能力作用有限,更多的研究者選擇將改進的溶出裝置和生物相關介質(zhì)聯(lián)合使用,以獲得更好的IVIVC。2.1其他傳統(tǒng)藥物釋放轉(zhuǎn)化研究傳統(tǒng)溶出儀器多在早期的IVIVC研究中使用,近年來也作為新溶出裝置的對照儀器。如Jantratid等在使用多種溶出裝置建立雙氯芬酸鈉緩釋微丸的IVIVC時,采用轉(zhuǎn)籃法作為對照方法。由于傳統(tǒng)溶出裝置成本低,應用規(guī)模廣,因此在現(xiàn)有的IVIVC研究中依然受到研究者青睞。其中以槳法最為常用。對槳法的改進一直受到研究者們的重視。在傳統(tǒng)槳法中,溶出介質(zhì)形成漩渦,藥物崩解后,顆粒聚集在底部形成錐狀堆,降低了藥物與介質(zhì)的相互作用,從而降低溶出速率。為解決上述問題,Aoki等在溶出杯中加入聚苯乙烯小球,藥物與小球間的相互摩擦增加了藥物的釋放速度。Becket則將圓形溶出杯底改為中心有矮峰形突起的異形杯。Qureshi等將常用槳改裝成吻合溶出杯曲線的新月形槳,并在槳的周圍黏上軟毛。新裝置改變了溶出時的流體動力學,促進了藥物的釋放。以阿莫西林膠囊為例,傳統(tǒng)槳法下藥物在30min內(nèi)溶出不到50%;而新方法下,10min內(nèi)藥物就釋放了90%。2.2復合式的運動往復筒法(Reciprocatingcylinder)是《美國藥典》收載的第三種溶出裝置,類似于崩解儀。當制劑放入內(nèi)筒后,通過上下往復運動來考察藥物的釋放過程。與轉(zhuǎn)籃法和槳法的旋轉(zhuǎn)運動相比,往復筒的運動方式更接近體內(nèi)胃腸道的蠕動和轉(zhuǎn)運形式。此外,往復筒使用的溶出介質(zhì)可以通過儀器控制進行更換,方便考察一系列連續(xù)介質(zhì)對藥物釋放的影響。Klein等將往復筒和模擬禁食胃腸道液體介質(zhì)聯(lián)合使用,利用該方法建立咖啡因結(jié)腸靶向制劑(CaffeineColontargetingpreparation)的IVIVC。實驗獲得的體外溶出曲線和體內(nèi)藥物吸收曲線相似度高,擬合兩條曲線后得到的相關性系數(shù)為0.995,表明該方法能夠建立良好的IVIVC。2.3自動化、容易與分析聯(lián)用流通池法(Flow-throughcell)在《美國藥典》23版、《日本藥局方》14版和《歐洲藥典》5版中均有收載。和傳統(tǒng)溶出裝置相比,采用流通池能夠持續(xù)提供溶出所需要的漏槽條件,并且溶出介質(zhì)可以層流狀態(tài)洗刷藥物,同時,可在測試過程中更換介質(zhì)以模擬體內(nèi)環(huán)境,且不需要過濾或離心裝置。流通池還具有自動化操作、易于和分析儀器聯(lián)用的優(yōu)勢。馬來酸依那普利片(EnalaprilMaleatetablet)采用槳法考察溶出,片劑在15min內(nèi)釋放完全,不能建立良好的IVIVC。孫悅等利用流通池考察其溶出行為,并建立了IVIVC。實驗以水為溶出介質(zhì),流速為4mL·min-1。IVIVC的相關系數(shù)為0.950。雖然實驗僅采用水為介質(zhì),未完全模擬體內(nèi)液體環(huán)境,但IVIVC的相關性仍好于傳統(tǒng)溶出儀器。Jantratid等采用流通池考察雙氯芬酸鈉緩釋微丸在進食和禁食狀態(tài)下的釋放,并和體內(nèi)吸收數(shù)據(jù)擬合。實驗中流通池的參數(shù)設置參考了Fotaki的研究成果,并采用轉(zhuǎn)籃法作為對照。在模擬禁食介質(zhì)中相關系數(shù)為0.9925;模擬進食介質(zhì)中相關系數(shù)為0.9657。在兩種狀態(tài)下,使用流通池獲得的相關性均明顯好于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)籃法。在IVIVC研究中,流通池法在模擬體內(nèi)消化道液體運動狀態(tài)方面具有傳統(tǒng)裝置不可比擬的優(yōu)勢,但缺點是操作比較復雜,設備投資較大。2.4單硝酸異山梨酯的體外釋放試驗在常見溶出儀器上藥物的累積釋放,有時并不能反映藥物在胃腸道的經(jīng)時過程和跨膜吸收。為了解決上述難題,Kobayashi建立了連續(xù)動態(tài)的藥物溶出/吸收仿生系統(tǒng)(Drugdissolutionandabsorptionsimulatingsystem,DDSS)。祝誠誠等則對該系統(tǒng)進行了改進,如圖2所示。該裝置分為藥物溶解室(模擬胃)、pH調(diào)節(jié)室(模擬腸)和擴散池。其中擴散池嵌合Caco-2單層細胞膜或離體腸管,以模擬藥物的跨膜吸收。為驗證該系統(tǒng)建立的IVIVC預測能力,Li等分別在傳統(tǒng)溶出方法和DDSS中測試了四種單硝酸異山梨酯制劑的體外釋放,并和比格犬的體內(nèi)血藥濃度數(shù)據(jù)擬合。結(jié)果,DDSS下獲得的IVIVC明顯優(yōu)于轉(zhuǎn)籃法、槳法,有三種制劑的相關系數(shù)均大于0.99。相比傳統(tǒng)溶出儀器,DDSS更全面模擬了體內(nèi)環(huán)境,IVIVC預測能力有顯著提高。2.5運動對藥物腸道內(nèi)釋放行為的影響口服藥物制劑在胃腸道內(nèi)的釋放不僅受消化道內(nèi)液體環(huán)境影響,還存在其他因素的影響。Cassilly的研究亦證實胃腸道通過對制劑施加一定的作用力來影響藥物釋放,Weitschies也指出胃腸道的節(jié)律運動對藥物消化道內(nèi)的釋放行為產(chǎn)生影響。在此基礎上,Garbacz等設計了一種壓力溶出裝置(Dissolutionstresstestapparatus),它從三個方面模擬藥物在胃腸道中的運動狀態(tài),包括胃腸道節(jié)律導致的不連續(xù)運動、施加藥物表面壓力的節(jié)律波動和藥物與液體的斷續(xù)接觸。Garbacz利用該裝置測定了硝苯地平緩釋片(NifedipineSustained-releasetablet)的體外釋放,并與槳法進行對比。結(jié)果證實藥物在壓力溶出裝置中能夠完全釋放,符合溶出儀器基本要求。與以往溶出裝置側(cè)重介質(zhì)的流體力學不同,壓力溶出裝置更關注對胃腸道本身動力特點的模擬。2.6口服藥物的剪切作用消化道內(nèi)容物在自身粘度和蠕動、轉(zhuǎn)動等運動方式共同作用下,對藥物的表面產(chǎn)生剪切作用。目前溶出儀器不能重現(xiàn)消化道內(nèi)的剪切動力學。在研究進食后消化道內(nèi)食糜的運動模型基礎上,Abrahamsson提出了旋轉(zhuǎn)燒杯裝置(Rotatingbeakerapparatus),以模擬消化道內(nèi)的剪切作用對口服藥物釋放的影響。在旋轉(zhuǎn)燒杯裝置中,首先將藥物固定,然后采用不同粘度介質(zhì)對藥物施加相應剪切力,制劑通過表面溶蝕釋放有效成分。Garbacz考察了四種硝苯地平緩釋片在該裝置上的釋放。實驗結(jié)果說明口服藥物在該裝置上的釋放依賴于制劑材料、片劑硬度、片形等因素。作為新出現(xiàn)的溶出裝置,旋轉(zhuǎn)燒杯在設計上尚存在明顯缺陷。例如,該裝置缺乏機械固定藥物的部件,制劑在釋放時容易漂浮、移動;在高粘度流體下,易溶蝕的骨架材料會粘附在篩網(wǎng)上,或者有藥物顆粒沉積在杯底。上述缺陷會導致藥物的不完全釋放,影響其對體內(nèi)行為的預測水平。雖然壓力溶出裝置和旋轉(zhuǎn)燒杯裝置存在各種不足,也沒有IVIVC的相關報道,但這些新裝置的出現(xiàn)為采用溶出技術更全面模擬胃腸道生理環(huán)境提供了新的思路。3其他分類的研究總結(jié)近年來國內(nèi)外在IVIVC中的研究,發(fā)現(xiàn)依照BCS分類(BiopharmaceuticsClassificationSystem,生物藥劑學分類系統(tǒng)),多數(shù)模型藥物屬于II類藥物,占文獻報道的60%以上,對III、IV類藥物的研究報道則很少。一個主要原因是現(xiàn)有溶出技術制約了模型藥物的選擇。當前的體外溶出技術主要考察藥物制劑的溶解特性,未考慮藥物的跨膜吸收,因此對體內(nèi)釋放是限速因素的II類藥物更易獲得良好的IVIVC。對III、I