口服药物溶出技术研究进展

口服药物溶出技术研究进展

溶解是评价口服固体制剂质量的重要手段，也是建立外部相关关系（ivivc）基础的基础。采用传统溶出度测定方法,包括转篮法和桨法,进行IVIVC的研究报道很多,但随着难溶性和难吸收的药物越来越多,随着给药系统的不断创新,以及IVIVC在新药研究中的重要性日益凸显,传统溶出方法在建立IVIVC方面存在的缺陷也越发明显。首先,传统溶出方法采用的机械装置运动状态单一,和胃肠道内的层流液体状态及蠕动、转运、转动等动态过程差距较大;其次,实验过程中通常采用同种溶出介质,介质的组成和pH不随时间而变化,和体内实际情况差异较大。这些缺陷都限制了传统溶出方法对体内行为的准确预测。因此,进一步发展溶出技术,以帮助建立预测性更为准确的IVIVC,是目前溶出技术研究的重要方向。近年来,采用往复筒和流通池等溶出方法,使仪器的动力学设计更符合体内液体运动情况,采用生物相关介质(Biorelevantmedia),使溶出介质更接近胃肠道实际液体组成。这些新装置和新介质的结合,使体外溶出度/释放度的检测结果和体内药动学过程(如血浆药物浓度或药物吸收量)之间的相关性进一步增强,提高了IVIVC的预测能力。本文综述了近年来溶出技术的发展在IVIVC方面的应用。1在溶解介质中按其组成和对胃肠道液体的模拟程度,可将溶出介质分为普通介质、双相介质和生物相关介质。1.1其他特殊介质的研究进展普通介质是指以水、各种pH缓冲盐溶液为代表的溶出介质。普通介质组成简单、稳定、成本低,在建立IVIVC时是体外溶出实验中最常使用的介质。但体内的实际情况,如消化道液体的pH、表面张力、内源分泌物和药物的相互作用等,对药物的释放及吸收过程影响很大,而普通介质缺乏对上述胃肠道液体环境的模拟,因此,以普通介质为基础建立的IVIVC往往相关性不高、预测能力不足。为了改善上述情况,多国药政部门对溶出介质提出了新的要求。如日本在1998年推出的“药品品质再评价工程”,规定采用4种不同pH值的溶出介质(分别为1.2、4.0、6.8和水)来模拟消化道内的体液,以更准确地反映药物在体内的行为。1.2硝苯地平缓释制剂的释放双相介质是利用含有机层的两相介质来模拟药物的体内释放和跨膜转运过程。向溶出介质中加入有机溶剂最初由Gibaldi等提出,目的是获得漏槽条件,以测定难溶性药物的溶出度。Grundy等在此基础上设计了早期的双相介质,并考察硝苯地平缓释制剂在其中的释放。分别将双相介质、普通介质中的释放数据和体内吸收程度进行拟合,结果该制剂在双相介质中的相关系数大于0.99,IVIVC程度明显优于普通介质。Heigoldt等在此基础上发展了pH可变的双相介质,如图1所示。介质上层为正辛醇,模拟药物转运需要通过的脂质膜;下层为缓冲液,在溶出过程中,NaOH可通过插入液层的滴管加入,以改变缓冲液的pH值,从而更好地模拟胃肠道内环境。实验过程中,分别测定上下两层中的药物含量,两者之和作为药物实际释放量。例如,分别将药物氟班色林在普通介质、双相介质中的释放数据和体内药物吸收曲线对比,结果,后者的释放曲线更接近体内药物吸收曲线,IVIVC明显好于普通介质。1.3肠道液体组成模拟消化道液体主要分为胃液和肠液。胃液成分主要包括氢离子(H+)、少量胆盐和胃蛋白酶;肠液的主要成分是胆盐、磷脂,同时含有胰酶。胃肠道的液体成分受食物和生理病理条件影响,不同状态下会发生较大变化。而消化道液体的pH、缓冲能力、渗透压、表面张力以及粘度都会影响制剂中药物的释放以及吸收。Galia等据此提出了模拟胃肠道液体组成的生物相关介质,并不断完善。目前模拟胃液和肠液的生物相关介质的主要组成分别列于表1和表2。1.3.1药物释放的相关性研究胃肠道生理研究揭示,在未进食状态下,胃液的成分少、性质简单,相比肠液更易于模拟,研究者对其组成和比例目前基本达成一致。Vertzoni等提出禁食状态下模拟胃液(FastedStateSimulatedGastricFluid,FaSS-GF)的组成及其比例,并考察了药物GR253035X在其中的释放。数据经处理后绘制的释放曲线和消化道内药物的释放曲线相近,证明体内外的药物释放行为具有良好的相关性。Jantratid、Shono等的研究均采用Vertzoni提出的模拟禁食胃液。在进食状态下,胃液中含有大量食物蛋白,同时胃内pH显著升高。Janssen等首先提出使用牛奶来模拟进食后的胃液(FedStateSimulatedGastricFluid,FeSSGF)。Jantratid等借鉴了Janssen的研究结果,考察药物RZ-50在FeSSGF中的释放。拟合后,IVIVC的相关系数为0.9993,相关程度很高。从上述研究可以看出,在IVIVC研究中,应用模拟胃液的生物相关介质能够获得较好的相关性。胃液模拟介质的研究得到多数研究者的认可,后续研究者大多采用同样介质以建立IVIVC。1.3.2血药浓度与其他指标的相关性研究肠液的组成和性质较胃液更为复杂,当前胃肠道生理研究只能提供肠液生理数据的大概范围,因此文献报道的模拟肠液不尽相同。早期Sunesen等使用高比例的胆盐和磷脂模拟禁食肠液(FastedStateSimulatedIntestinalFluid,FaSSIF),获得的达那唑溶出数据对体内参数的预测误差小于10%,使用溶出数据预测的血药曲线和体内血药曲线高度重合,证明其相关性良好。Jantratid、Shono等进一步降低了胆盐和磷脂的用量,得到低比例的FaSSIF,亦获得良好的IVIVC。如Shono使用低比例的FaSSIF考察塞来考昔(Celecoxib)的溶出以建立IVIVC,结果利用溶出数据模拟的体内血药浓度曲线和真实测定曲线重合度非常高。除了用量不同,胆盐和磷脂的纯度也影响FaS-SIF对体内行为的预测能力。Wei等选用不同纯度的胆盐和磷脂配制了FaSSIF,以建立格列苯脲(Glyburide)的IVIVC,在低纯度模拟介质中所建立的IVIVC好于高纯度模拟介质。进食状态下肠道内充满各种食物蛋白、消化酶以及胃肠道消化液,成分极其复杂,目前研究者对模拟进食肠液(FedStateSimulatedIntestinalFluid,FeSSIF)的组成难以达成一致,而且现有FeSSIF中所获得的IVIVC也普遍低于FaSSIF。如Jantratid等在五种FeSSIF中建立RZ-50的IVIVC,最高的相关性系数仅为0.9703,明显低于同条件下在FaS-SIF中的相关系数0.9987。因此,FeSSIF的研究尚待进一步深入,以提高其体内行为预测能力。2溶出实验的仪器目前考察体外溶出/释放行为的仪器可分为两类。第一类是各国药典收载的法定仪器。以《美国药典》为例,共收载四类装置:转蓝法(I法);桨法(II法);往复筒法(III法)和流通池法(IV法)。《中国药典》则以转蓝法和桨法为主,还收载了小杯法。第二类是国内外研究者为了改善溶出实验的模拟水平而发明或改进的仪器装置。要注意的是,在IVIVC的研究中,单独使用某种装置对提高IVIVC的预测能力作用有限,更多的研究者选择将改进的溶出装置和生物相关介质联合使用,以获得更好的IVIVC。2.1其他传统药物释放转化研究传统溶出仪器多在早期的IVIVC研究中使用,近年来也作为新溶出装置的对照仪器。如Jantratid等在使用多种溶出装置建立双氯芬酸钠缓释微丸的IVIVC时,采用转篮法作为对照方法。由于传统溶出装置成本低,应用规模广,因此在现有的IVIVC研究中依然受到研究者青睐。其中以桨法最为常用。对桨法的改进一直受到研究者们的重视。在传统桨法中,溶出介质形成漩涡,药物崩解后,颗粒聚集在底部形成锥状堆,降低了药物与介质的相互作用,从而降低溶出速率。为解决上述问题,Aoki等在溶出杯中加入聚苯乙烯小球,药物与小球间的相互摩擦增加了药物的释放速度。Becket则将圆形溶出杯底改为中心有矮峰形突起的异形杯。Qureshi等将常用桨改装成吻合溶出杯曲线的新月形桨,并在桨的周围黏上软毛。新装置改变了溶出时的流体动力学,促进了药物的释放。以阿莫西林胶囊为例,传统桨法下药物在30min内溶出不到50%;而新方法下,10min内药物就释放了90%。2.2复合式的运动往复筒法(Reciprocatingcylinder)是《美国药典》收载的第三种溶出装置,类似于崩解仪。当制剂放入内筒后,通过上下往复运动来考察药物的释放过程。与转篮法和桨法的旋转运动相比,往复筒的运动方式更接近体内胃肠道的蠕动和转运形式。此外,往复筒使用的溶出介质可以通过仪器控制进行更换,方便考察一系列连续介质对药物释放的影响。Klein等将往复筒和模拟禁食胃肠道液体介质联合使用,利用该方法建立咖啡因结肠靶向制剂(CaffeineColontargetingpreparation)的IVIVC。实验获得的体外溶出曲线和体内药物吸收曲线相似度高,拟合两条曲线后得到的相关性系数为0.995,表明该方法能够建立良好的IVIVC。2.3自动化、容易与分析联用流通池法(Flow-throughcell)在《美国药典》23版、《日本药局方》14版和《欧洲药典》5版中均有收载。和传统溶出装置相比,采用流通池能够持续提供溶出所需要的漏槽条件,并且溶出介质可以层流状态洗刷药物,同时,可在测试过程中更换介质以模拟体内环境,且不需要过滤或离心装置。流通池还具有自动化操作、易于和分析仪器联用的优势。马来酸依那普利片(EnalaprilMaleatetablet)采用桨法考察溶出,片剂在15min内释放完全,不能建立良好的IVIVC。孙悦等利用流通池考察其溶出行为,并建立了IVIVC。实验以水为溶出介质,流速为4mL·min-1。IVIVC的相关系数为0.950。虽然实验仅采用水为介质,未完全模拟体内液体环境,但IVIVC的相关性仍好于传统溶出仪器。Jantratid等采用流通池考察双氯芬酸钠缓释微丸在进食和禁食状态下的释放,并和体内吸收数据拟合。实验中流通池的参数设置参考了Fotaki的研究成果,并采用转篮法作为对照。在模拟禁食介质中相关系数为0.9925;模拟进食介质中相关系数为0.9657。在两种状态下,使用流通池获得的相关性均明显好于传统转篮法。在IVIVC研究中,流通池法在模拟体内消化道液体运动状态方面具有传统装置不可比拟的优势,但缺点是操作比较复杂,设备投资较大。2.4单硝酸异山梨酯的体外释放试验在常见溶出仪器上药物的累积释放,有时并不能反映药物在胃肠道的经时过程和跨膜吸收。为了解决上述难题,Kobayashi建立了连续动态的药物溶出/吸收仿生系统(Drugdissolutionandabsorptionsimulatingsystem,DDSS)。祝诚诚等则对该系统进行了改进,如图2所示。该装置分为药物溶解室(模拟胃)、pH调节室(模拟肠)和扩散池。其中扩散池嵌合Caco-2单层细胞膜或离体肠管,以模拟药物的跨膜吸收。为验证该系统建立的IVIVC预测能力,Li等分别在传统溶出方法和DDSS中测试了四种单硝酸异山梨酯制剂的体外释放,并和比格犬的体内血药浓度数据拟合。结果,DDSS下获得的IVIVC明显优于转篮法、桨法,有三种制剂的相关系数均大于0.99。相比传统溶出仪器,DDSS更全面模拟了体内环境,IVIVC预测能力有显著提高。2.5运动对药物肠道内释放行为的影响口服药物制剂在胃肠道内的释放不仅受消化道内液体环境影响,还存在其他因素的影响。Cassilly的研究亦证实胃肠道通过对制剂施加一定的作用力来影响药物释放,Weitschies也指出胃肠道的节律运动对药物消化道内的释放行为产生影响。在此基础上,Garbacz等设计了一种压力溶出装置(Dissolutionstresstestapparatus),它从三个方面模拟药物在胃肠道中的运动状态,包括胃肠道节律导致的不连续运动、施加药物表面压力的节律波动和药物与液体的断续接触。Garbacz利用该装置测定了硝苯地平缓释片(NifedipineSustained-releasetablet)的体外释放,并与桨法进行对比。结果证实药物在压力溶出装置中能够完全释放,符合溶出仪器基本要求。与以往溶出装置侧重介质的流体力学不同,压力溶出装置更关注对胃肠道本身动力特点的模拟。2.6口服药物的剪切作用消化道内容物在自身粘度和蠕动、转动等运动方式共同作用下,对药物的表面产生剪切作用。目前溶出仪器不能重现消化道内的剪切动力学。在研究进食后消化道内食糜的运动模型基础上,Abrahamsson提出了旋转烧杯装置(Rotatingbeakerapparatus),以模拟消化道内的剪切作用对口服药物释放的影响。在旋转烧杯装置中,首先将药物固定,然后采用不同粘度介质对药物施加相应剪切力,制剂通过表面溶蚀释放有效成分。Garbacz考察了四种硝苯地平缓释片在该装置上的释放。实验结果说明口服药物在该装置上的释放依赖于制剂材料、片剂硬度、片形等因素。作为新出现的溶出装置,旋转烧杯在设计上尚存在明显缺陷。例如,该装置缺乏机械固定药物的部件,制剂在释放时容易漂浮、移动;在高粘度流体下,易溶蚀的骨架材料会粘附在筛网上,或者有药物颗粒沉积在杯底。上述缺陷会导致药物的不完全释放,影响其对体内行为的预测水平。虽然压力溶出装置和旋转烧杯装置存在各种不足,也没有IVIVC的相关报道,但这些新装置的出现为采用溶出技术更全面模拟胃肠道生理环境提供了新的思路。3其他分类的研究总结近年来国内外在IVIVC中的研究,发现依照BCS分类(BiopharmaceuticsClassificationSystem,生物药剂学分类系统),多数模型药物属于II类药物,占文献报道的60%以上,对III、IV类药物的研究报道则很少。一个主要原因是现有溶出技术制约了模型药物的选择。当前的体外溶出技术主要考察药物制剂的溶解特性,未考虑药物的跨膜吸收,因此对体内释放是限速因素的II类药物更易获得良好的IVIVC。对III、I