北京治疗白癜风 https://wapjbk.39.net/yiyuanfengcai/zn_bjzkbdfyy/小分子无定形药物的凝胶化研究
来源
药学学报
作者
任俊杰，衡伟利，周生研，高缘，张建军中国药科大学药学院中国药科大学中药学院
摘要
与药物晶态相比，无定形态呈长程无序的分子排列，常表现出较高的表观溶解度和溶出度。然而，一些小分子无定形药物在溶出期间会出现聚集成团的凝胶化现象，并表现出显著低于晶体药物的异常溶出行为。本研究旨在考察无定形药物凝胶化与其异常溶出之间的联系，探索凝胶形成的内在机制。通过熔融冷却法制备了辛伐他汀（simvastatin,SIM）、卡维地洛（carvedilol,CAR）和厄贝沙坦（irbesartan,IRB）的无定形态，凝胶形成导致这3种无定形药物的溶出显著低于其晶态，经扫描电子显微镜（scanningelectronmicroscope,SEM）表征，所形成的凝胶为致密的三维网络结构。无定形SIM、CAR与IRB的临界凝胶温度分别为8~15°C、25~30°C和45~50°C，无定形CAR与IRB的临界凝胶pH值分别为1和0.25。凝胶形成的机制与无定形药物向过冷液态（作为重要的驱动力）的转变以及在酸性条件下质子化引起的自组装密切相关。此外，水对无定形药物的润湿性及药物自身特性的差异也会影响凝胶化。
关键词
无定形；溶出；凝胶化；过冷液态；温度；pH值_正文_目前约75%新药候选药物属于生物药剂学分类系统（biopharmaceuticalclassificationsystem,BCS）II或IV药物[1,2]，低溶解性和低溶出速率已经成为限制制剂产品开发的重要因素。将晶态药物无定形化后，无定形态呈长程无序的分子排列，理论上将表现出较高的表观溶解度及溶出速率[3,4]。然而，无定形处于热力学不稳定态，具有较高的表面吉布斯自由能和熵，同时在过饱和度的热力学驱动力下，溶出期间易发生析晶导致其溶出逐渐接近晶体药物的溶出水平[5,6]。一般来说，对于快速结晶的药物，如无定形阿托伐他汀钙[7]和多烯紫杉醇[8]，溶出开始时无定形态迅速达到峰值浓度，而后在几分钟至1h内又迅速降低至晶体的溶出水平（即springup和springdown溶出模型）；而对于慢速结晶药物，如无定形他达拉非[9]和厄贝沙坦[10]，通常在一段时间内表现出较高的表观溶解度，随后缓慢降低至晶态药物的溶出水平（即spring和parachute溶出模型）。研究发现，这种缓慢降低的溶出过程遵循奥斯特瓦尔德的阶段定律（Ostwald’slawofstages），即无定形药物倾向于先形成亚稳相，而后向其稳相发生转变[11,12]（图1）。然而，与上述两种溶出模型不同，一些小分子无定形药物在溶出过程中却表现出显著低于晶体药物的异常溶出行为，并伴随凝胶化现象的发生。研究发现，无定形盐酸鲁拉西酮在37°C溶出过程中，会出现聚集成团、黏附在桨轴上的凝胶化现象，这导致无定形态的溶出显著低于晶体[13]。通过熔融冷却法制得的无定形吲哚美辛在37°C的介质中进行溶出实验时，无定形粉末形成凝胶状并黏附于搅拌桨及杯壁上，导致无定形态的溶出度显著低于晶体[14,15]。Nishimura等[16]报道，头孢泊肟酯的R型异构体在pH＜1.2的强酸环境中也会形成凝胶[17]。无定形药物在溶出/生理环境中的凝胶化将显著降低其溶出及体内生物利用度，严重限制了一些无定形药物的应用。目前，大分子物质（泊洛沙姆、羟丙甲纤维素和蛋白质等）的凝胶形成及机制研究已被广泛报道[18,19]，而小分子物质的凝胶形成机制研究较少。本研究中，作者选择了3种BCSII类模型药物，降血脂药物辛伐他汀（simvastatin,SIM）、降血压药物卡维地洛（carvedilol,CAR）和降血压药物厄贝沙坦（irbesartan,IRB）（结构见图2），通过熔融冷却法制备三者的无定形态，对其溶出过程中的溶出行为及凝胶化现象进行深入研究，以探索二者之间内在联系，并阐明凝胶形成的内在机制，以补充有机小分子物质凝胶化形成及机制研究的理论基础，同时为凝胶化药物的制剂开发提供研究基础和指导。
材料与方法
试药与试剂辛伐他汀（纯度99.0%，浙江华海药业有限公司）；卡维地洛（纯度99.0%，湖北鸿鑫瑞宇精细化工有限公司）；厄贝沙坦（纯度99.0%，修正药业集团柳河药业有限公司）；乙酸铵、三乙胺（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；磷酸二氢钾（分析纯，上海5凌峰化学试剂有限公司）；甲醇、乙腈（色谱纯，上海安谱科学仪器有限公司）；盐酸、冰醋酸、磷酸（分析纯，南京化学试剂股份有限公司）；Milli-Q水（色谱纯，实验室Milli-Q水净化系统自制）。主要仪器箱式电阻炉（SX2-16-10，武汉格莱莫检测设备有限公司）；溶出仪（RC-，天津天大天发科技有限公司）；熔点测定仪（YRT-3，广东天大有限公司）；偏光显微镜（EclipseCi-POL，日本尼康公司）；X-射线衍射仪（X′TRA，瑞士ARL公司）；差示扫描热分析仪（Pyris1，美国Perkinelmer有限公司）；红外光谱仪（NicoletImpact，赛默飞世尔科技公司）；扫描电子显微镜（HitachiS-N，日本日立公司）；高效液相色谱仪（LC-AHT，日本Shimadzu公司）。无定形药物的制备分别称取SIM、CAR和IRB的晶体约mg，均匀分散在不同的铝箔盘表面，依次放置于温度为°C、°C和°C的箱式电阻炉中加热熔融，约20s后取出，加入液氮迅速冷却，得到固体产物。将所得产物刮出，在低湿环境下（约35%RH）过80目筛（粒径约μm）后，置含有无水氯化钙的干燥器中低温保存，备用。物理化学表征偏光显微镜（polarizingmicroscope,PLM）分别取适量SIM、CAR、IRB的晶体和熔融冷却产物粉末，置于载玻片上，滴加液体石蜡，将粉末充分分散开，置于4×10倍的PLM下观察。熔点测定取适量SIM、CAR和IRB的晶体和熔融冷却产物，置于毛细管中，放入熔点测定仪中进行测定，初始温度为25°C，升温速率为1.0°C·min-1，观察样品在升温过程的现象。X-射线粉末衍射（X-raypowderdiffraction,XRPD）分别取SIM、CAR、IRB的晶体和熔融冷却产物粉末约mg，采用X-射线衍射仪Cu-Kα靶进行测定，扫描速度为10°·min-1，扫描范围为5°~40°2θ，步长为0.02°，波长为1.?，管压为40kV，管流为40mA。采用Origin8.0软件分析数据。差示扫描量热法（differentialscanningcalorimetry,DSC）分别取SIM、CAR、IRB的晶体和熔融冷却产物粉末约3~5mg放于铝坩埚内，采用DSC热分析仪进行测定，在20~°C内以10°C·min-1进行升温。采用NETZSCH-Proteus4.2热分析软件处理数据。傅里叶变换红外光谱（Fouriertransforminfraredspectroscopy,FT-IR）分别将适量SIM、CAR、IRB的晶体和熔融冷却产物粉末与KBr压成薄片，用红外光谱仪测定，于~cm-1内进行扫描。采用NicoletOmnic8.0红外光谱处理软件处理数据。无定形凝胶化的影响因素考察温度对无定形凝胶化的影响分别称取约mg无定形SIM、CAR及IRB粉末置于10mL不同温度（SIM：8、15、25、37°C；CAR：15、25、30、37°C；IRB：37、45、50、55°C）的纯水中，用玻璃棒沿着同一方向匀速搅拌，直至粉末与水溶液充分接触，观察无定形粉末在不同温度下的凝胶化现象。pH值对无定形凝胶化的影响称取约mg无定形CAR粉末置于25°C、10mL不同pH值（0.25、0.5、1、2）的盐酸溶液中，用玻璃棒沿着同一方向匀速搅拌，直至粉末与盐酸溶液充分接触，观察无定形CAR在不同pH值下的凝胶化现象；称取约mg无定形IRB粉末置于45°C、10mL不同pH值（0.25、0.5、1、2）的盐酸溶液中，同法操作，观察IRB无定形在不同pH值下的凝胶化现象。扫描电子显微镜（scanningelectronmicroscope,SEM）取无定形SIM、CAR和IRB凝胶适量，均匀地分散于黏有黑色双面胶的载玻片上（厚度约为15~20nm），在真空条件下将试样表面喷金处理后，置于扫描电镜下观察样品外观形态，实验中激发电压设置为20kV。溶出实验将SIM晶体、SIM无定形、CAR晶体、CAR无定形、IRB晶体和IRB无定形按照《中国药典》版四部第三法（小杯法）装置进行实验，释放介质为mL纯化水，转速为50r·min-1，SIM晶体及其无定形、CAR晶体及其无定形的介质温度为37°C，IRB晶体及其无定形的介质温度为50°C。称取上述样品约mg投入介质中，分别于0.5、1、2、4、7、10和24h取溶液3mL，经0.22μm滤膜过滤，取续滤液作为供试品溶液进行高效液相色谱（highperformanceliquidchromatography,HPLC）分析，同时补充相同温度的介质3mL。每组平行测定3份。此外，平行进行另一组实验，分别于0.5、1、2、4、10和24h时在溶出杯同一相对位置处取出部分样品，通过PLM及XRPD研究无定形样品在溶出期间的析晶行为。SIM的HPLC分析方法采用UltimateXB-C18色谱柱（mm×4.6mm，5μm），柱温为°C，以甲醇-0.02mol·L-1乙酸铵（冰醋酸调节pH至4.0）（85:15）为流动相，总流速为1.0mL·min-1，检测波长为nm，灵敏度0.05AUFS（absorbanceunitfullscale），进样体积20μL[20]。在该色谱条件下，SIM的保留时间约为5.8min，色谱峰与溶剂峰分离良好，专属性良好。CAR的HPLC分析方法采用KromasilC18色谱柱（mm×4.6mm，5μm），柱温为30°C，以乙腈-0.02mol·L-1磷酸二氢钾（用磷酸调节pH至3.5）（45:55）为流动相，总流速为1.0mL·min-1，检测波长为nm，灵敏度0.05AUFS，进样体积20μL[21]。在该色谱条件下，CAR的保留时间约为7.0min，色谱峰与溶剂峰分离良好，专属性良好。IRB的HPLC分析方法采用UltimateLp-C18色谱柱（mm×4.6mm，5μm），柱温为35°C，以乙腈-磷酸溶液（取85%磷酸5.5mL，加水至mL，以三乙胺调节pH至3.2）（35:65）为流动相，总流速为1.0mL·min-1，检测波长为nm，灵敏度0.05AUFS，进样体积10μL[22]。在该色谱条件下，CAR的保留时间约为12.3min，色谱峰与溶剂峰分离良好，专属性良好。内容由凡默谷小编查阅文献选取，排版与编辑为原创。如转载，请尊重劳动成果，注明来源于凡默谷
