復(fù)雜制劑應(yīng)用專題 | 納米晶藥物均一性和穩(wěn)定性的解決方案

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摘要：在生產(chǎn)納米晶的過程中，由于表面積增大，使得體系形成熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，容易發(fā)生晶粒聚集以降低體系自由能的現(xiàn)象。存在溶解度差、滲透性低、代謝快、安全性和耐受性差等問題，限制了其在臨床中的高效應(yīng)用。因此，對納米晶藥物的均一性和穩(wěn)定性考量及控制極為重要。

關(guān)鍵詞：納米晶藥物；穩(wěn)定性；均一性；粒徑檢測；LPC

目前，大約40%的已批準(zhǔn)上市的藥物和90%正在開發(fā)中的藥物，是由難溶性分子組成，屬于生物藥劑學(xué)分類系統(tǒng)（BCS）中的Ⅱ類和Ⅳ類。一些已上市的藥物中仍存在溶解度差、滲透性低、代謝快、安全性和耐受性差等問題，限制了其在臨床中的高效應(yīng)用^[1]。將藥物開發(fā)成納米尺寸的制劑有助于增強(qiáng)許多水溶性差藥物的生物利用度和溶解度。市場上已有多種納米藥物劑型，如納米粒、納米晶體、微乳、脂質(zhì)體、脂質(zhì)乳。其中，納米晶制劑占有很大比例。

藥物納米晶是將藥物粒徑降低至納米級，當(dāng)藥物以納米尺寸存在時，可高效提高難溶性藥物的溶解度和溶出速率，減少給藥體積、降低毒副作用，提高生物利用度。另一方面，20-1000nm范圍內(nèi)的納米晶尺寸可以顯著提高難溶性藥物的粘液穿透、內(nèi)吞作用和跨膜轉(zhuǎn)運，極大地影響納米晶在胃腸道的口服吸收效率，提高其口服生物利用度 ^[2] 。

在生產(chǎn)納米晶的過程中，由于表面積增大，使得體系形成熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，容易發(fā)生晶粒聚集以降低體系自由能的現(xiàn)象，需要添加穩(wěn)定劑減少藥物晶體的聚集，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。對納米晶藥物進(jìn)行穩(wěn)定性分析可以篩選分散劑配方。

納米晶藥物目前主要的制備方法包括“Buttom-up"技術(shù)和“Top-down"技術(shù)及兩者聯(lián)用技術(shù)，聯(lián)用技術(shù)又分為NanoEdge和SmartCrystal技術(shù),其中SmartCrystal技術(shù)包含了不同的內(nèi)容，由數(shù)種技術(shù)組合而得（H69：即沉淀?高壓均質(zhì)組合技術(shù);H42:即噴干技術(shù)與高壓均質(zhì)技術(shù)聯(lián)用;H96:即凍干技術(shù)與高壓均質(zhì)技術(shù)聯(lián)用;CT:介質(zhì)研磨法?高壓均質(zhì)組合法)，可以最大限度地減小藥物納米晶體的粒徑。^[3]

“Top-down"技術(shù)又叫分散法，指通過機(jī)械力使大的藥物顆粒減小至納米級顆粒的方法，主要包括介質(zhì)研磨法和高壓均質(zhì)法，Bottom-up技術(shù)亦稱為“沉淀法"（Precipitation Technique），基本原理是從藥物的過飽和溶液中沉淀出藥物納米晶體，可細(xì)分為溶劑-反溶劑沉淀法、超臨界流體法、溶劑蒸發(fā)和噴霧干燥法等。

分散法通過物理方法（研磨與高壓）將大粒徑藥物晶體粉碎至納米尺寸，通過這種方式獲得的納米晶藥物粒徑分布較窄，且可控（可以通過研磨時間的長短，實現(xiàn)不同藥物粒徑）。另外由于過程中不需要有機(jī)溶劑，整體操作簡單，工藝重現(xiàn)性好，易于工藝放大及進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化。成為了整個納米晶工藝中問世最早，卻一直沿用到今的工藝，經(jīng)久而不衰^[4]。

圖一 納米晶均一性解決方案

無論是通過何種方法制備納米晶藥物，后續(xù)都需要對其平均粒徑、尾端大顆粒、穩(wěn)定性進(jìn)行檢測來篩選配方，PSS的Nicomp粒度分析儀可用于測試平均粒徑、AccuSizer顆粒計數(shù)器可用于測試過大顆粒濃度、Lum穩(wěn)定性分析儀可用于快速篩選在不同工藝制備下納米晶藥物的穩(wěn)定性。

濕法介質(zhì)研磨和高壓均質(zhì)是常見的納米晶制備方法，在納米晶藥物的生產(chǎn)上應(yīng)用廣泛，且均已有上市藥品。介質(zhì)研磨法可適用于油水均不溶藥物的納米晶體制備，該方法制備出的產(chǎn)品粒徑分布較窄、粒度均勻，但在制備中可能會由于研磨罐與研磨介質(zhì)之間的碰撞摩擦導(dǎo)致的尾料損耗會有產(chǎn)品污染的情況，因此不適用于注射途徑給藥及用于治療慢性疾藥物的制備。^[5]

HM&M珠磨機(jī)

常見分散方法的球磨法或砂磨機(jī)，在分散時物料、磨珠與機(jī)體之間的撞擊會對納米晶顆粒造成損傷，磨損的材料進(jìn)入物料中會變成難以除去的雜質(zhì)，這對納米晶的純度產(chǎn)生不利的影響，此外，機(jī)械力過大時局部升溫過快，也會導(dǎo)致物料的不穩(wěn)定，日本HM&M珠磨機(jī)的UAM機(jī)型采用離心分離機(jī)分離珠粒，可使用Φ15μm ~ 1mm的珠粒。珠磨分散加工亞微米至納米級顆粒，是一臺多用途珠磨機(jī)?？捎糜谘心?00納米或更少的API制藥化學(xué)品，具有低污染，低損傷的特點。可以以更小的粒子損傷對物料進(jìn)行分散，獲得粒子原有特性無損的產(chǎn)品。磨珠磨損少，能減少污染量。結(jié)構(gòu)設(shè)計上，易于更換磨珠，拆卸和清洗也十分方便。

HM&M珠磨機(jī)利用離心力制造的珠料分離機(jī)獲得了日本政府頒發(fā)的“制造業(yè)杰出大師獎"和“科學(xué)技術(shù)獎"。

圖二 HM&M珠磨機(jī)

• 無篩網(wǎng)設(shè)計，沒有物料堵塞風(fēng)險，運行平穩(wěn)，無累積壓力，無壓力損失。

• 一臺設(shè)備，可應(yīng)對多種不同的物料處理。

• 拆卸和組裝的操作簡單，易于回收物料。

• 可實行低損傷、低污染珠磨。

• 具有良好的清潔性，對死角位置和密封接合處的形狀進(jìn)行了改善。

納米晶藥物平均粒徑過大會影響藥物溶出度和溶解速率，從而影響生物利用度；納米晶藥物平均粒徑過小，其溶出速率會明顯加快，快速溶出并不意味著高效吸收，當(dāng)藥物溶出速度過快可能出現(xiàn)藥物還未吸收并發(fā)揮作用即被代謝出體內(nèi)。目前可通過動態(tài)光散射技術(shù)、掃描電鏡、透射電鏡等對納米晶粒徑進(jìn)行表征。

納米晶藥物靶向性的提高也是目前的研究方向之一，納米粒徑不同使藥物富集在不同部位可現(xiàn)不同治療效果，在制備方法上通過控制粒徑使得藥物在有效部位聚集，不僅可以使治療效果增強(qiáng)，而且減少了非靶向部位的吸收，減少了副作用。^[3]

Nicomp納米激光粒度儀系列

Nicomp系列納米激光粒度儀采用動態(tài)光散射原理檢測分析樣品的粒度分布，基于多普勒電泳光散射原理檢測ZETA電位。

圖三 Nicomp 3000系列

• 粒徑檢測范圍0.3nm-10μm，ZETA電位檢測范圍為+/-500mV

• 搭載Nicomp多峰算法，可以實時切換成多峰分布觀察各部分的粒徑。

• 高分辨率的納米檢測，Nicomp納米激光粒度儀對于小于10nm的粒子仍然現(xiàn)實較好的分辨率和準(zhǔn)確度。

在生產(chǎn)納米晶的過程中，由于表面積增大，使得體系形成熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，容易發(fā)生晶粒聚集以降低體系自由能的現(xiàn)象，直接表現(xiàn)為粒徑增大。納米晶的粒徑檢測對評估體系的物理穩(wěn)定性具有重要意義，可使用AccuSizer顆粒計數(shù)器對尾端大粒子進(jìn)行檢測，評價納米體系的物理穩(wěn)定性。

AccuSizer顆粒計數(shù)器系列

AccuSizer系列在檢測液體中顆粒數(shù)量的同時精確檢測顆粒的粒度及粒度分布，通過搭配不同傳感器、進(jìn)樣器，適配不同的樣本的測試需求，能快速而準(zhǔn)確地測量顆粒粒徑以及顆粒數(shù)量/濃度。

圖六 AccuSizer A7000系列

• 檢測范圍為0.5μm-400μm（可將下限拓展0.15μm）。

• 0.01μm的超高分辨率，AccuSizer系列具有1024個數(shù)據(jù)通道，能反映復(fù)雜樣品的細(xì)微差異，為研發(fā)及品控保駕護(hù)航。

• 靈敏度高達(dá)10PPT級別，即使只有微量的顆粒通過傳感器，也可以精準(zhǔn)檢測出來。

通過Bottom-up或Top-Down方法所制得的納米晶藥物僅僅是一種制劑中間體，制備結(jié)束后往往以液態(tài)形式存在，而我們需要將其做進(jìn)一步處理，將其進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為口服固體制劑（片劑or膠囊劑），因此納米晶中間體的穩(wěn)定性也是納米晶藥物制備時需要考慮的重要因素。通過控制穩(wěn)定劑的處方篩選、控制納米晶制備工藝參數(shù)及冷卻效率以及在創(chuàng)新藥研發(fā)初期，控制輔料與API的相容性研究等手段均可保證納米晶中間體的良好物理化學(xué)穩(wěn)定性。

LUM穩(wěn)定性分析儀

LumiFuge穩(wěn)定性分析儀可以直接測量整個樣品的分散體的穩(wěn)定性，檢測和區(qū)分各種不穩(wěn)定現(xiàn)象，如上浮、絮凝、聚集、聚結(jié)、沉降等，通過測量結(jié)果可用來開發(fā)新的配方和優(yōu)化現(xiàn)有的配方及工藝。

圖七 LUM穩(wěn)定性分析儀

• 快速、直接測試穩(wěn)定性，無需稀釋，溫度范圍寬廣

• 可同時測8個樣品，測量及辨別不同的不穩(wěn)定現(xiàn)象及不穩(wěn)定性指數(shù)。

• 加速離心，最高等效2300倍重力加速度。

濕法研磨處理后的納米晶藥物需經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V芯過濾工藝，用于去除納米晶藥物中的尾端大顆粒和雜質(zhì)，使納米晶藥物中間體能夠更加穩(wěn)定，便于后續(xù)轉(zhuǎn)化為制劑。濾膜的材質(zhì)將影響過濾后的效果，綜合考量物理攔截，吸附攔截等效果，選擇適配的濾膜材質(zhì)用于過濾，此外，還需結(jié)和納米晶藥物配方考慮相容性穩(wěn)定。

Entegris濾芯

Entegris-Anow是一家高分子微孔膜過濾企業(yè)，專業(yè)從事MCE、Nylon、PES、PVDF、PTFE等（膜孔徑為0.03μm~10μm）微孔膜的研發(fā)及生產(chǎn)，具有二十多年服務(wù)與醫(yī)藥客戶經(jīng)驗，并為全球生物制藥、醫(yī)療器械、食品飲料、實驗室分析、微電子及工業(yè)等領(lǐng)域的客戶提供過濾、分離和凈化解決方案。

Entegris與Anow的結(jié)合，引入Entegris質(zhì)量管理體系，每一支濾芯都經(jīng)過嚴(yán)格檢查，此外，新建成的CTC驗證中心，為全球客戶提供專業(yè)的驗證服務(wù)。

圖八 Entegris 濾芯

參考文獻(xiàn)

[1]   Kalepu S, Nekkanti V. Insoluble drug delivery strategies: review of recent advances and business prospects[J]. Acta Phar- maceutica Sinica. B, 2015, 5(5): 442–453.

[2]  Tian Z, Mai Y, Meng T, et al. Nanocrystals for Improving Oral Bioavailability of Drugs: Intestinal Transport Mechanisms and Influencing Factors[J]. AAPS PharmSciTech, 2021, 22(5): 179.

[3]  岳鵬飛,劉陽,謝錦,陳穎翀,楊明.藥物納米晶體制備技術(shù)30年發(fā)展回顧與展望[J].藥學(xué)學(xué)報,2018,53(04):529-

537.DOI:10.16438/j.0513-4870.2017-0920.

[4]  難溶性藥物的救星，“納米晶藥物"有實力被藥企“追捧"；

[5]  安培. 基于納米晶體技術(shù)的非諾貝特片的研究[D].河北科技大學(xué).