08-药物制剂的设计

1、知识回顾我们学习了哪些制剂类型？学习了灭菌剂、固体制剂、液体制剂、半固体制剂、气雾剂通过学习，我们对药物制剂有了相当的认识。1随着各专业学科的迅速发展，药物制剂的研究与生产也相应迅速发展，新工艺、新设备不断涌现。新型给药系统研发是医药行业最受关注的领域之一，“新制剂与新释药系统技术平台”建设也被列为“十一五”期间国家“重大新药创制”科技重大专项的重要组成部分。2制剂研发的目的就是要保证药物的安全、有效、稳定、使用方便。如剂型选择不当，处方、工艺设计不科学，对产品质量会产生一定的影响，甚至影响到产品的药效及安全性。制剂研究在药物研发中占有十分重要的地位。 3第八章药物制剂的设计1.熟悉给药途径和

2、剂型的确定原则2.熟悉制剂的剂型与药物吸收关系、制剂的评价与生物利用度关系3.熟悉药物文献检索常用方法、处方优化的作用4.了解申报新药、新制剂的主要内容5.熟悉药品注册申请相关程序、新药的分类4本章学习内容第一节 概述第二节 药物制剂设计的基础第三节 药物制剂处方设计前工作第四节 药物制剂处方的优化设计第五节 新药制剂的研究与申报5第一节 概述药物制剂的设计是新药研究和开发的起点，是决定药品的安全性、有效性、可控性、稳定性和顺应性的重要环节。在新制剂的研究与开发过程中，首先应根据药物本身的理化性质及临床用药的要求对制剂进行设计。6药物制剂的设计目的临床用药的需要药物的理化性质给药途径药物剂型合

3、适的辅料制备工艺最佳处方工艺条件确定包装制剂产品适合生产临床应用7药物制剂设计的过程药物制剂的设计主要包括：对处方前工作：理化性质、药理学、药动学有一个较全面的认识。如果缺少某些必须的参数，应先进行试验，获得足够的数据以后，再进行处方设计；确定给药的最佳途径，并综合各方面因素，选择合适的剂型；根据剂型的特点，选择适合的辅料或添加剂，测定方法考察制剂的各项指标，采用实验设计优化法对处方和制备工艺进行优选。8第二节 制剂设计的基础一、给药途径的选择与剂型的确定二、制剂设计的基本原则三、制剂的剂型与药物吸收9一、给药途径的选择与剂型的确定医生可以通过哪些途径对患者给药？（一）口腔及消化道（二）腔道

4、（三）血管组织 （四）呼吸道 （五）皮肤10（一）口腔及消化道口腔、舌下、颊部、胃肠道等；适用的剂型：口服制剂（如片剂、胶囊等）、口含片、舌下片等；给药特点： 经口腔、舌粘膜或胃肠道粘膜吸收而发挥药效；给药方法简便； 凡是不受胃肠道破坏，没有首过效应的药物均可口服给药。 11（二）各种腔道给药途径有耳道、鼻腔、直肠、阴道、子宫、尿道等。适用的剂型：栓剂、灌洗剂等。特点：通过腔道粘膜吸收起全身作用，以治疗各种疾病，可免于肝首过效应；也可以只用于腔道局部，发挥局部的治疗作用。12（三）血管组织 给药途径：皮内、皮下、肌内、静脉、动脉等；适用剂型：注射剂；其特点： 药物作用迅速、吸收快； 静脉注剂，

5、不经吸收，直接进入血管，适用于急救用药； 注射给药适用于易被消化液破坏的药物； 制备工艺与使用比较复杂，质量要求较严格。13（四）呼吸道给药途径：咽喉、支气管、肺部等；适用的剂型：喷雾剂、气雾剂、粉雾剂等；其特点： 直接到达作用部位，起效快； 可免于胃肠道破坏； 需要耐压容器与特殊设备，成本较高。14（五）皮肤给药 给药途径：皮肤；适用的剂型：外用溶液剂、洗剂、搽剂、软膏、凝胶、硬膏剂、糊剂、贴剂等；其特点：可在局部起治疗作用 经皮吸收发挥全身治疗作用 15皮肤给药的优点可维持恒定的血药浓度；可避免消化液的破坏与肝首过效应，可减少胃肠道给药的副作用；可延长药物作用时间，减少用药次数；可以病人自

6、主的随时开始或终止用药。16药物理化性质药物理化性质是药物制剂设计中的基本要素之一。全面地把握药物的理化性质，找出该药物在制剂研发中重点解决的难点，有目的地选择适宜的剂型、辅料、制剂技术或工艺。药物的某些理化性质在某种程度上限制了其给药途径和剂型的选择。在进行药物的制剂设计时，应充分考虑理化性质的影响，其中最重要的是溶解度和稳定性。17溶解度 易溶于水的药物，可以制成各种固体或液体剂型，适合于各种给药途径。难溶性药物，其溶出是吸收的限速过程，常常是影响生物利用度的最主要因素。18稳定性药物由于受到外界因素如空气、光、热、氧化、金属离子等的作用，常常发生分解，使药物疗效降低，甚至产生未知的毒性物

7、质。进行剂型设计时，必须将稳定性作为考察的主要内容之一。稳定性较差的药物，可以选择比较稳定的剂型，如固体剂型或加隔离层，薄膜衣片可减少与外界的接触，减少分解。19新剂型确定的因素充分发挥药物应有的治疗作，保证用药安全及使用方便，起全身或局部作用。给药途径的不同，药物的吸收速度与吸收量会不同，必须选择符合临床治疗要求的剂型。药物对消化道有不良作用或易被消化酶破坏或被胃液分解时，必须考虑非口服给药剂型或采取加入保护剂等措施。 20二、药物制剂设计的基本原则 1.要使药物迅速达到作用部位并保持有效浓度 静脉注射的作用速率很快，生物利用度为100% 。其中：静脉推注可立即发挥药效； 静脉滴注能以稳定的

8、速率输入药物发挥迅 速而持久的治疗作用。212.要避免药物在体内转运过程中的破坏 制剂剂型设计时，要了解活性药物在体内是否会被肝首过效应破坏而失效，是否会被胃肠液的酸碱和酶破坏等，应通过适宜合理的剂型设计加以解决。223.要考虑药物在体液中的溶解性 药物在不同粒度、不同晶型、不同pH、不同离子强度下的溶解度与溶解速度即解离度不同；药物油/水两相的分配系数，药物在生物膜的透过性；药物本身的稳定性等 如某种药物口服生物利用度不高，是因为药物在体液中溶出过慢或不完全，这时就可以采用物理化学方法改善溶解度或溶解速度；或选择其它给药途径设计其它剂型。234.要研究体外溶出与体内吸收的相关性体外溶出（或释

9、放）试验与体内吸收试验结果要有较好的相关性，这样体外的试验才有实际意义，尤其在缓控释制剂研究中特别重要。 245.要考虑吸收部位及其特点 在胃肠道中，小肠粘膜吸收表面积很大，药物在小肠内的吸收速率比其在胃中吸收速率要大。 经皮吸收的主要屏障是角质层，角质层的类脂通道是经皮吸收的限速步骤，在制剂设计时要考虑该部位的这些具体吸收特点。 25三、剂型与药物的吸收 剂型对药物的吸收、起效时间、作用强度、持续时间、毒副作用及生物利用度有很大影响； 同一药物不同剂型的吸收差异很大，生物利用度也不相同。 药物的溶出释放决定于剂型的差别，药物的吸收进入生物膜中，决定于生理因素。 口服给药各种剂型的生物利用度的

10、顺序是： 溶液剂混悬剂胶囊剂片剂包衣片。26各种常用剂型中药物的吸收过程27（一）口服液体剂型 1.溶液制剂： 吸收特点：药物以分子或离子形式分散在液体中，吸收快而完全。 影响吸收的因素：胃液pH、食物粘度、胃排空、络合作用、胶团增溶作用、药物的理化性质等。28（一）口服液体剂型 2.混悬剂： 吸收特点：在吸收前，药物颗粒必须溶解。溶解过程是否为限速过程取决于药物溶解度和溶出速度以及剂型中的附加剂等。 影响的因素：药物粒子大小、晶型、附加剂、分散介质种类、粘度以及组分间的相互作用。3.乳剂：口服乳剂生物利用度较高，是口服给药的较好剂型。29（二）口服固体剂型1.散剂与颗粒剂： 吸收特点：吸收前

11、，药物颗粒必须溶解。颗粒大小对药物溶解性和生物利用度有很大影响。散剂中稀释剂和颗粒剂中其他辅料对药物的溶解与吸收亦有影响。2.胶囊剂：在胃中或肠中崩解较快，药粉可迅速分散，故药物释放溶出快，吸收较好，生物利用度较高。 如明胶胶囊对药物的溶出有阻碍作用，通常可有1020分钟的滞后现象，要求迅速吸收的药物应当注意。30（二）口服固体剂型3.片剂：普通片、糖衣片、薄膜片、肠溶衣片、缓释片、长效片、多层片等；特点：口服后经崩解，然后分散成微细颗粒，微粒中药物释放溶解后，才能被机体吸收，故难溶性药物片剂，虽然崩解时限符合药典规定，但生物利用度可能很差，尤其是包衣片更应该注意。影响因素：加入粘合剂的种类与

12、用量、压片时的压力、药物的晶型、颗粒状态及崩解剂、润滑剂等均对药物的溶解吸收有一定影响。31（三）直肠给药剂型 1.灌肠剂：特点是使用体积较大，保留时间较长，且药物是以溶液状态应用，因而有利于吸收。 一般比栓剂吸收好，但应考虑加入增稠剂，有利于在肠内贮留。32（三）直肠给药剂型2.栓剂： 吸收特点：药物从基质中释放，溶解在周围的体液中，通过粘膜上皮细胞，进入直肠的上、下静脉和肛管静脉以及淋巴系统吸收。 药物从基质中直接到直肠粘膜吸收，这是被动扩散，促进粘膜吸收。 影响因素：基质的种类、药物粒度、分散状态和表面活性剂加入等。33（四）肺部吸入剂型 气雾剂、气溶胶等 特点：药粒微小(0.5m5m)

13、，奏效快，一般属于速效剂型，起局部作用或经肺部吸收起全身作用。 影响吸收因素：药物的粒度与分布，对作用部位、吸收、疗效有极大的关系。 34（五）注射剂型 1.静脉注射给药： 不需经过吸收阶段，作用快，生物利用度为100。在制剂设计中对制剂的安全性与质量要求必须充分考虑。35（五）注射剂型2.肌内、皮下注射给药：从注射部位扩散及向血液循环的转运是吸收的限速过程。肌肉血管多，吸收较快。吸收速度的快慢主要取决于注射部位血管的分布。注入的药物向结缔组织内扩散，透过毛细血管壁向血中运行，通常分子量愈大，吸收愈慢。分子量很大的药物，由于通过毛细管壁细孔困难，主要由淋巴系统吸收。亲脂药物可直接透过毛细管的内

14、皮细胞膜，有利于吸收非脂溶性药物主要靠穿透内皮细胞膜上细孔扩散进入毛细血管而吸收。36药物从合成到上市的过程 药理活性筛选； 初步毒理学及分析方法研究； 处方前工作； 临床研究； 处方与制备工艺研究； 申报工作37第二节 处方前的研究工作处方前工作主要任务 获取新药的相关理化常数 测定其动力学特征； 测定与处方有关的物理性质； 测定新药与普通辅料间的相互作用； 处方前工作出发点是：获得原料药物及其有关性质，如结构、熔点、光谱性质等情报，同时进行认真的必要的文献检索，然后根据药物特点有重点地工作。38处方设计前工作流程图39第二节 处方前的研究工作文献资料的检索，调研清楚该药物的国内外研究情况，

15、尽量全面收集到所需的有关科学数据。调研清楚该药物的物理化学性质、理化常数、光谱资料等，为建立质量控制方法奠定基础。调研清楚该药物的稳定性与辅料的相容性情况，为制剂的剂型、制备工艺条件、处方组成等提供科学依据。40一、文献检索 新化合物可以检索与其相似的化合物研究的科学情报资料。 已有药物市售，就要通过国际范围的联机情报检索系统与国内联机情报检索，一般在科技情报所，但检索费用较高。 目前新发展网络信息检索比较方便、简捷、经济。实现了Internet上各计算机间相互自由的链接，可以获得国内外的信息。 41（一）光盘检索 1.IPA光盘检索 国际药学文摘是由美国医院药剂师学会(ASHP)在1970年

16、推出的药学专业核心期刊，收录世界750多种杂志的文献，其特点是在药理学、药物评价和药剂学等方面有独特优势。42 2.中国科技期刊光盘数据库 1989年由中国科学情报所重庆分所建立，收录5000种期刊，其中医药期刊800余种，1994年对核心期刊做了文摘题录。 43（二）网络检索 Rxlist-the Internet Drug Index () 它收录了美国4000多种新上市或即将上市的药物、产品。该药物数据库包括药物商品名称、普通名称和类目等信息。44 2.虚拟药学图书馆. （1）药学数据库 (Drug DB) 该库在不断加入新的药物，每月更新23次。单击Databases on the w

17、ww，进入药学数据库页面。单击Pharmaceutical Information Associates-PharmaInfoNet，进入PharmaInfoNe主页面。单击Drug Information 下的Drug DB，进入药物数据库。数据库分普通药物名称和商品名称，按首字字母索引。 45（2）期刊 (Journals) Virtual Library提供了50种药学电子期刊。部分杂志可提供原文与参考文献，并可联接至各篇参考文献，直接获取信息。单击Virtual Library-Pharmacy主页中的Journals and Books项，进入药学期刊书籍页面。单击Journal o

18、f Pharmacy and Pharmacology进入该出版社主页面。单击红封面的1998期。单击页面中左下框的March-Rational Drug Design，在右下框中即出现其内容。单击第一篇文献Rational Drug Design，即出现该文章及参考文献，还可继续联接至参考文献。46（三）国内因特网上的药学信息 1.可通过网上采用分类检索、关键词检索的方法进行查找，常用的搜索引擎有：（1）Infoseek ()（2）Yahoo ()（3）搜狐 ()（4）网易搜索 () （5）Google搜索472.医药信息资源搜寻器（1）Medical Matrix ( )（2）Health

19、Atoz () 483.药学期刊杂志（1）中国药学杂志 （2）中国药师 （3）中国医院药学杂志 （4）中国新药杂志 （5）药物分析杂志 （6）药学学报 （7）中国药理学与毒理学杂志 494.药学文献资料 （1）中国医药卫生学术文库 收集有药物基础科学、药典、药方集、药物鉴定、生药学、药剂学等文献资料。（2）中国中医药信息系统 含有中医药科技文献检索等内容。 (3)中药有效成分数据库 为中国科学院科学数据库制作，可以由药物的有效成分、成分分类、用途、关键词和自由词查询。50(4)中国中成药数据库 可根据中成药的剂型和药理作用进行查询。(5)药物大全 收集的内容着重临床应用，收录近年来国内外千余种

20、药物。(6)北京中关村地区书目文献信息服务系统 是由中科院图书馆、清华大学、北京大学图书馆联合开发。 515.国外药学资源 （1）国外医药期刊 （2）美国药学杂志 （3）药物制剂科学 （4）美国化学会的化学文摘 （5）德国药学 526.图书馆资源 （1）北京图书馆 （2）美国国家医药图书馆 （3）虚拟药学图书馆 （4）广东药学院图书馆 53二、药物的物理化学性质测定 理化性质研究包括： （一）固体药物的多晶型 固体药物是否存在多晶型，因为它直接影响药物的溶解性、稳定性以及药物的有效性与生物利用度； （二）固体药物的粉体学性质 固体药物的粉体学性质-粒子密度、粒度、比表面积、孔隙率、润湿性、压缩

21、性等，直接影响片剂的质量与工艺条件确定。 （三）药物的溶解性 药物的溶解性关系到注射液溶剂的选择、固体药物的溶出、释放与吸收等问题。54（四）药物的解离平衡 药物的解离常数测定，对弱酸、弱碱性药物特别重要，对药物的溶解性、稳定性、在胃肠道的吸收具有重要意义。（五）药物的分配平衡 药物的分配系数的数据是考虑药物在体内分布、透皮给药、制剂辅料选择的重要参数。（六）药物的理化常数与光谱 药物的理化常数与光谱性质是确定药物纯度、分析鉴别、含量测定方法选择与建立质量控制方法拟订的依据。 55（七）药物的稳定性 药物的稳定性包括原料药和制剂的稳定性两方面，是确定处方组成、制备工艺条件、贮存条件、保证用药安

22、全的重要依据。 （八）药物与辅料的相容性 药物与辅料是否存在化学反应，是否形成络合物、复合物、包合物等，是否影响药效与药物生物利用度。56（九）药用表面活性剂的性质药用表面活性剂的CMC值、HLB值、Krafft点及两性表面活性剂的等电点等，是制剂辅料选择的重要依据。（十）药用高分子化合物的性质药用高分子化合物的平均分子量、聚合度、溶胀度、溶剂化值以及两性高分子化合物的等电点等直接影响固体制剂中药物的释放与稳定性。57（三）药物的分析方法根据药物的理化性质与光谱特征，建立药物的分析方法是处方前研究的最重要工作之一。选择要求简单、灵敏、专属性强的分析方法。应用最多是紫外、高效液相色谱法、荧光分析

23、法，在稳定性测定中还经常用到薄层色谱法。581.紫外分光光度法大多数药物是芳香族的或含有双键的，在紫外区都有吸收。如果药物分子结构中含有双键，不管其是脂肪族或芳香族，一定有紫外吸收，可制备溶液，于190nm390nm波长范围进行扫描，得光谱图。选择合适波长，作为检测波长，然后根据其吸收度和浓度的线性关系，进行定量测定。一般可用甲醇作溶剂，因为甲醇在紫外光谱区是透明无吸收，同时可溶解多数极性和非极性药物，紫外分光光度法是常选用的方法。592.荧光分析法荧光分析法灵敏度高。原理是药物分子结构中具有芳香结构的化合物，因有共轭体系，在紫外光照射下容易吸收光能而发生荧光。采用荧光法可作初步鉴别及含量测定

24、。603.高效液相色谱法低沸点、高沸点的、极性的、对热稳定与不稳定的、分子量大小不同的有机化合物都可用高效液相色谱法测定，操作又较简便，适用范围应用较广。对微量(ng)水平以上的绝大多数有机物都能达到分离检测目的，所以高效液相色谱法法已作为首选的定量方法。 614.薄层色谱法薄层色谱法操作简便、仪器简单、分离速度快、分离能力强、灵敏度高、显色方便。适用于微量样品的分离鉴定，特别适用于药物降解产物的分离鉴定，但测定误差较大。62（四）药物的配伍与相容性药物与辅料相互作用的研究有助于处方设计时选择合适的辅料，使药物具有恒定的释放速率和生物利用度，提高药物稳定性。631.固体制剂的配伍（1）将少量药

25、物和辅料混合，放入小瓶中，密塞（可阻止水气进入），贮存于20以及55（硬脂酸，磷酸二氢钙一般用40），然后定时检查其物理性质变化，如结块、液化、变色、臭味等，同时用DSC、DTA、TLC或HPLC进行分析。（2）药物与辅料在同样条件下单独进行对比试验，一般在55贮存2周，没有新的斑点出现或斑点的强度不变为标准。642.液体制剂的配伍（1）最重要的是选择最稳定pH与缓冲液系统。（2）药物溶液和混悬液，应研究其在酸性、碱性、高氧、高氮环境以及加入螯合剂、稳定剂时，不同湿度条件下的稳定性。（3）注射剂的配伍，一般是将药物置于含有附加剂（重金属、抗氧剂、充氧、氮等及光照）的条件下研究。目的是了解药物和

26、辅料对氧化、暴光和接触重金属时的稳定性，为注射剂处方的设计提供依据。65第三节 药物制剂的优化设计（学生课余自学阅读）药物制剂的处方设计与制备工艺条件的优化，总是希望作少量实验，获得较好的结果。因此采用现代数学方法辅助药物制剂优化设计已成为制剂研究的主要领域，特别是计算机的发展，使计算工作简化，促进了现代数学方法在药物制剂研究中的应用。 66药物制剂的处方与制备工艺设计首先是根据主药的药理药效作用特点与药物的理化性质，确定给药途径与制剂的剂型。初步是选择辅料、溶剂等处方因素与工艺因素进行实验；其次是按照数学设计方法（如正交设计、均匀设计、因子分析等）13,14进行一系列试验，测得一系列评价该制

27、剂的指标数据（如崩解时间、溶出度、释放度、包封率、粒径大小、稳定性、收率、澄清度等）；67最后是利用数学方法，拟合出评价指标数据与各因素的关系，或利用统计处理方法，得出关键因素或最佳组合。对各指标进行综合评价，优化处理，从而使各指标达到最佳状态，得出最佳处方与最佳工艺。 68一、正交设计法二、均匀设计法三、析因设计法 四、单纯形优化法69药物制剂的优化设计已广泛应用，不仅应用于处方的物理特性，而且也应用于产品的生物特性和体内特点,动力学参数、峰时、时滞、吸收速度常数、消除速度常数等。可以应用计算机处理数据与求算实验结果。但是应用优化技术成功的关键在于实验设计，设计得好的实验和分析结果，不仅能获

28、得最佳处方和工艺，而且，可阐明独立变量影响产品性质的机制。实验设计中自变量是由设计者选择，这样有制剂实践经验就很重要，可以选择出最有影响的因素，找出实验的关键，较快地获得最佳处方和工艺。因此作好优化设计，要在单因素考察作预实验过程中注意总结实验经验。 70第五节 新药制剂的研究与申报药品注册管理办法适用于在中华人民共和国境内，从事药物研究和临床研究，申请药物临床研究、药品生产或者进口，以及进行相关的药品注册检验、监督管理。71一、药品注册申请药品注册是指依照法定程序，对拟上市销售的药品的安全性、有效性、质量可控性等进行系统评价，并作出是否同意进行药物临床研究、生产药品或者进口药品而决定的审批过

29、程，包括对变更药品批准证明文件的申请及其附件中声明内容的审批。72药品注册申请包括新药申请、已有国家标准药品的申请和进口药品申请及其补充申请。新药申请是指未曾在中国境内上市销售药品的注册申请。已上市药品改变剂型、改变给药途径的，按照新药管理。73已有国家标准药品的申请，是指在国内已经生产由国家药品监督管理局颁布的标准药品注册申请。进口药品申请是指在境外生产的药品在中国上市销售的注册申请。补充申请是指新药申请、已有国家标准药品的申请或者进口药品申请经批准后，改变、增加或取消原批准事项或内容的注册申请。74审批过程中的药品注册申请、已批准的临床研究申请需进行相应变更的，以及新药技术转让、进口药品分

30、包装、药品试行标准转正，按补充申请办理。国家食品药品监督管理局主管全国药品注册管理工作，负责对药品的临床研究、药品生产和进口的审批。网址： 75二、新药的分类（一）化学药品注册分类1.未在国内外上市销售的药品 通过合成或者半合成的方法制得的原料药及其制剂； 天然物质中提取或者通过发酵提取的新的有效单体及其制剂； 用拆分或者合成等方法制得的已知药物中的光学异构体及其制剂； 已上市销售的多组分药物制备为较少组分的药物； 新的复方制剂762.改变给药途径且尚未在国内外上市销售的制剂。3.已在国外上市销售，但尚未在国内上市销售的药品已在国外上市销售的原料药及其制剂；已在国外上市销售的复方制剂；改变给药途径并已在国外上市销售的制剂。774.改变已上市销售盐类药物的酸根、碱基（或者金属元素），但不改变其药理作用的原料药及其制剂。5.改变国内已上市销售药品的剂型，但不改变给药途径的制剂。6.已有国家药品标准的原料药或者制剂。78（二）中药、天然药物注册分类1.未在国内上市销售的重要、天然药物中提取的有效成分及其制剂。2.未在国内上市销售的来源于植物、动物、矿物等药用物质制成的制剂。3.中药