高旋，劉超逸，王林波，陳曉萍，吳曉鸞

上海市食品藥品檢驗(yàn)研究院，國(guó)家藥品監(jiān)督管理局化學(xué)藥品制劑質(zhì)量分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201203

流變學(xué)是研究材料流動(dòng)和形變的一門(mén)學(xué)科，目前該研究已廣泛應(yīng)用于工程學(xué)、生理學(xué)和藥劑學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。在藥學(xué)領(lǐng)域，流變學(xué)是反映藥物性質(zhì)的重要指標(biāo)［1］，研究對(duì)象主要包括半固體制劑（如：凝膠劑、軟膏劑、乳膏劑等），流變學(xué)性質(zhì)不僅涉及藥物制劑的處方設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、儲(chǔ)藏運(yùn)輸、安全性和有效性，還對(duì)藥物制劑的質(zhì)量控制和應(yīng)用特性有著極其重要的意義［2］?？梢哉f(shuō)流變學(xué)是測(cè)量藥物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的窗口。

2021 年國(guó)家藥品監(jiān)督管理局藥品審評(píng)中心發(fā)布了《皮膚外用化學(xué)仿制藥研究技術(shù)指導(dǎo)原則（試行）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)指導(dǎo)原則），其中關(guān)于流變學(xué)部分要求對(duì)仿制品與參比制劑的流變特性（包含剪切應(yīng)力與剪切速率的完整流動(dòng)曲線(xiàn)，屈服應(yīng)力和蠕變?cè)囼?yàn)、線(xiàn)性黏彈性響應(yīng)）進(jìn)行對(duì)比研究，并按《中國(guó)藥典》通則要求，對(duì)仿制品與參比制劑的黏度進(jìn)行對(duì)比研究。這說(shuō)明我們國(guó)家越來(lái)越重視流變學(xué)性質(zhì)研究，并將其作為評(píng)價(jià)該類(lèi)制劑性質(zhì)與質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。而目前還未見(jiàn)基于該指導(dǎo)原則的流變學(xué)性質(zhì)相關(guān)的研究論文發(fā)表。本實(shí)驗(yàn)基于以上指導(dǎo)原則以及《中國(guó)藥典》2020 年版四部關(guān)于流變儀測(cè)定藥物黏度的方法［3］，采用流變儀對(duì)夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥進(jìn)行了流變學(xué)一系列參數(shù)的對(duì)比研究，從而對(duì)其一致性作出評(píng)價(jià)。

夫西地酸乳膏是由愛(ài)爾蘭利奧制藥有限公司首次研發(fā)生產(chǎn)的一種外用抗生素，主要治療由葡萄球菌、鏈球菌、痤瘡丙酸桿菌等細(xì)菌引起的皮膚感染［4］。仿制藥由國(guó)內(nèi)一家企業(yè)生產(chǎn)。本次試驗(yàn)采用馬爾文流變儀，分別對(duì)上述兩種制劑的流動(dòng)曲線(xiàn)、屈服應(yīng)力、振幅掃描、蠕變恢復(fù)、黏度進(jìn)行了測(cè)定，并對(duì)其各項(xiàng)流變學(xué)參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比研究。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

Malvern Kinexus 流變儀、錐平板測(cè)量系統(tǒng)：CP4/40轉(zhuǎn)子（直徑40mm，錐角4°）。

1.2 試藥

夫西地酸乳膏參比制劑（規(guī)格：2%，批號(hào)：A87715，生產(chǎn)企業(yè)：LEO Laboratories Limited）。

夫西地酸乳膏仿制藥（規(guī)格：2%，批號(hào)：6192330、6210515、6210913，生產(chǎn)企業(yè)：奧美制藥廠）。

2 方法與結(jié)果

2.1 流動(dòng)曲線(xiàn)

2.1.1 測(cè)定方法 取夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥各約2 mL，置于流變儀的錐板式模具上，用CP4/40 轉(zhuǎn)子，采用0.1～100 s-1的剪切速率，在溫度為25.0 ℃時(shí)測(cè)定樣品的動(dòng)力黏度，并記錄動(dòng)力黏度-剪切速率曲線(xiàn)。

2.1.2 測(cè)定結(jié)果 參比制劑與仿制藥在剪切速率為0.1～100 s-1、溫度25.0 ℃時(shí)的動(dòng)力黏度-剪切速率曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。采用冪律方程：τ=K·γn（式中τ為剪切應(yīng)力，K為流體的稠度系數(shù)，γ為剪切速率，n為流動(dòng)指數(shù)）對(duì)上述樣品的流動(dòng)曲線(xiàn)進(jìn)行擬合［2］，結(jié)果見(jiàn)表1。在冪律方程中，當(dāng)n=1 時(shí)，為牛頓流體；當(dāng)n＞1 時(shí)，為剪切變稠的非牛頓流體，又叫漲塑性流體；當(dāng)n＜1 時(shí)，為剪切變稀的非牛頓流體，也即假塑性流體［5-11］。由圖1 可知，參比制劑與仿制藥的動(dòng)力黏度均隨剪切速率的增加而減小，由此可初步判斷兩者均為剪切變稀的假塑性非牛頓流體；又由表1 可知，兩者的流動(dòng)指數(shù)n均小于1，即進(jìn)一步確認(rèn)了兩者的流體性質(zhì)。從流變曲線(xiàn)變化趨勢(shì)以及n值大小可以看出，參比制劑的動(dòng)力黏度隨剪切速率變大而減小得更快，即參比制劑剪切變稀的能力更強(qiáng)。

表1 冪律方程擬合參數(shù)

圖1 流動(dòng)曲線(xiàn)圖

2.2 屈服應(yīng)力

2.2.1 測(cè)定方法 取夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥各約2 mL，置于流變儀的錐板式模具上，用CP4/40 轉(zhuǎn)子，在25.0 ℃時(shí)，測(cè)定樣品隨著施加其上的剪切應(yīng)力值逐漸增加，其動(dòng)力黏度的變化情況。屈服應(yīng)力值由軟件根據(jù)測(cè)定結(jié)果自動(dòng)計(jì)算而得。

2.2.2 測(cè)定結(jié)果 上述兩種制劑在25.0 ℃分別平行測(cè)定3 次，測(cè)定結(jié)果的平均值見(jiàn)表2，結(jié)果表明兩種制劑屈服應(yīng)力值大小相當(dāng)。

表2 屈服應(yīng)力測(cè)定結(jié)果

2.3 線(xiàn)性黏彈性

2.3.1 測(cè)定方法 取夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥各約2 mL，置流變儀錐板式模具上，用CP4/40 轉(zhuǎn)子，掃描頻率為1 Hz，應(yīng)變范圍為0.01%～10%，在25.0 ℃時(shí)對(duì)樣品進(jìn)行振幅掃描，并記錄彈性/黏性模量-應(yīng)力曲線(xiàn)。

2.3.2 測(cè)定結(jié)果 參比制劑與仿制藥振幅掃描的彈性/黏性模量-應(yīng)力曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。其中G'代表彈性模量，G''代表黏性模量。由圖2 可知，兩者振幅掃描曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)基本一致。仿制藥的線(xiàn)性黏彈區(qū)域略寬，但在應(yīng)力處于0.01～1 Pa 范圍內(nèi)時(shí)，參比制劑與仿制藥的彈性模量均不隨剪切應(yīng)變而變化，因此應(yīng)力為0.01～1 Pa 范圍可以認(rèn)為是兩者的公共線(xiàn)性黏彈區(qū)，且在線(xiàn)性黏彈區(qū)范圍內(nèi)，兩者彈性模量均大于黏性模量，此時(shí)樣品體系以彈性為主，而在高剪切應(yīng)力時(shí)，體系逐步由彈性流體向黏性流體轉(zhuǎn)變，黏性模量均大于彈性模量，以黏性為主［2］。在線(xiàn)性黏彈區(qū)范圍，參比制劑的彈性模量大于仿制藥，即在此范圍內(nèi)，參比制劑的抗形變能力更強(qiáng)。

圖2 振幅掃描曲線(xiàn)

2.4 蠕變恢復(fù)

2.4.1 測(cè)定方法 取夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥各約2 mL，置流變儀錐板式模具上，用CP4/40 轉(zhuǎn)子，在溫度為25.0 ℃、加載應(yīng)力為0.5 Pa（取線(xiàn)性黏彈區(qū)中間值）時(shí)，進(jìn)行蠕變恢復(fù)測(cè)定，蠕變、恢復(fù)時(shí)間均為10 min，記錄時(shí)間-應(yīng)變曲線(xiàn)。

2.4.2 測(cè)定結(jié)果 參比制劑與仿制藥的蠕變恢復(fù)響應(yīng)曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。根據(jù)材料性能不同，蠕變恢復(fù)響應(yīng)曲線(xiàn)會(huì)有不同。根據(jù)響應(yīng)曲線(xiàn)類(lèi)型可以將材料分為彈性體、黏性體和黏彈性體（見(jiàn)圖4）。由此次試驗(yàn)的蠕變恢復(fù)曲線(xiàn)可以看出兩種制劑均為典型的黏彈性體，即黏性與彈性效應(yīng)的結(jié)合體。參比制劑的抗變形能力更強(qiáng)，這與“2.3 線(xiàn)性黏彈性”測(cè)定結(jié)果所得出的結(jié)論一致，但兩者恢復(fù)性能相當(dāng)，因此認(rèn)為兩者在蠕變恢復(fù)性能方面總體一致，均具有一定的抗滑移變形的能力。

圖3 蠕變恢復(fù)曲線(xiàn)

圖4 蠕變恢復(fù)典型曲線(xiàn)：A.彈性體；B.黏性體；C.黏彈性體

2.5 動(dòng)力黏度

2.5.1 測(cè)定方法 取夫西地酸乳膏參比制劑及仿制藥各約2 mL，置流變儀錐板式模具上，在溫度為25.0 ℃時(shí)，剪切速率分別為5 s-1、10 s-1、20 s-1、30 s-1和50 s-1條件下，分別記錄樣品的動(dòng)力黏度值。

2.5.2 測(cè)定結(jié)果 樣品在不同的剪切速率下，均連續(xù)剪切2 min，期間每隔10 s 記錄1 次測(cè)定值，取平均值（舍棄前2 個(gè)點(diǎn)，取后10 個(gè)測(cè)定值）作為該剪切速率下的動(dòng)力黏度值。結(jié)果見(jiàn)表3。從表3 可知，在不同的剪切速率條件下，仿制藥與參比制劑的動(dòng)力黏度大小均較為接近，且均隨剪切速率增大而減小。

表3 不同剪切速率下樣品的動(dòng)力黏度測(cè)定結(jié)果 Pa·S

3 討論

乳膏劑在生產(chǎn)、灌裝、運(yùn)輸及使用時(shí)，均會(huì)受到不同的外力作用，因此研究外力對(duì)其產(chǎn)生的形變影響，十分必要［2］。而流變學(xué)性質(zhì)可以反映皮膚外用制劑的處方、生產(chǎn)工藝等的異同。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)皮膚外用化學(xué)仿制藥的流變學(xué)質(zhì)量控制僅限于在單一剪切速率條件下動(dòng)力黏度的測(cè)定，無(wú)法確保仿制藥完整流變學(xué)性質(zhì)與參比制劑一致。因此按照指導(dǎo)原則的要求，對(duì)皮膚外用化學(xué)仿制藥進(jìn)行全面的流變學(xué)性質(zhì)的一致性評(píng)價(jià)顯得極為必要。

3.1 流動(dòng)曲線(xiàn)

由流動(dòng)曲線(xiàn)可知，參比制劑與仿制藥均為剪切變稀的假塑性流體。此類(lèi)制劑在低剪切速率時(shí)，所表現(xiàn)出的高黏度有利于增加其穩(wěn)定性；在高剪切速率時(shí)，所表現(xiàn)出的低黏度適合制劑的涂布與鋪展。該流體性質(zhì)有利于提高患者使用制劑的舒適性，并增強(qiáng)其有效性。

3.2 屈服應(yīng)力

半固體制劑在一定剪切應(yīng)力的作用下，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞而表現(xiàn)出流動(dòng)性，表現(xiàn)為黏度迅速下降，其克服的臨界應(yīng)力即為屈服應(yīng)力。通過(guò)繪制剪切應(yīng)力-動(dòng)力黏度曲線(xiàn)，可以得到屈服應(yīng)力值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，參比制劑與仿制藥均具有一定大小的屈服應(yīng)力，且大小相當(dāng)，其在低剪切應(yīng)力的情況下不發(fā)生流動(dòng)，易于存儲(chǔ)和運(yùn)輸，當(dāng)剪切應(yīng)力大于屈服應(yīng)力值時(shí)才發(fā)生形變體現(xiàn)出相應(yīng)的流動(dòng)性，易于涂布和延展。

3.3 線(xiàn)性黏彈性

振幅掃描是指在固定的溫度、固定掃描頻率下，樣品彈性及黏性模量在不同條件下的變化情況，由此可以確定樣品的線(xiàn)性黏彈區(qū)范圍，同時(shí)比較彈性模量與黏性模量的大小，反映出樣品穩(wěn)定性、流動(dòng)性的差異，圖譜中彈性模量和黏性模量的交點(diǎn)模量以及對(duì)應(yīng)的應(yīng)力大小對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)條件、質(zhì)量控制具有重要意義［12］。

3.4 蠕變恢復(fù)

蠕變恢復(fù)指對(duì)樣品施加一定大小的外力，使其產(chǎn)生蠕變，再將該外力撤去，樣品的應(yīng)變?cè)诋a(chǎn)生蠕變的相反方向隨時(shí)間增加而減小的現(xiàn)象［13］。樣品的這種蠕變恢復(fù)能力反映了它內(nèi)部結(jié)構(gòu)抵抗形變的能力。樣品的這種能力可以加長(zhǎng)藥物在病灶區(qū)的停留時(shí)間，從而提高藥物的有效性。

3.5 動(dòng)力黏度

動(dòng)力黏度是衡量材料流變學(xué)性質(zhì)最直觀的指標(biāo)，但僅憑單一剪切速率下的動(dòng)力黏度值來(lái)表征仿制藥與參比制劑流變性質(zhì)的一致性是不夠的，而采用低到高剪切速率下動(dòng)力黏度的比較更能全面地反映動(dòng)力黏度的情況。兩種制劑的動(dòng)力黏度值均隨剪切速率的上升而下降，這與它們均為剪切變稀型的非牛頓流體相符。

3.6 一致性評(píng)價(jià)

使用流變儀可以測(cè)定夫西地酸乳膏的各項(xiàng)流變學(xué)參數(shù)，方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，可以快速比較參比制劑和仿制制劑的流變學(xué)特性。本次研究通過(guò)對(duì)比兩者流變學(xué)關(guān)鍵參數(shù)與關(guān)鍵質(zhì)量屬性間的關(guān)系［14］，可以得出夫西地酸乳膏原研（參比制劑）和仿制藥的流變學(xué)性質(zhì)基本一致，但在某些流變學(xué)參數(shù)方面也稍有差別。體現(xiàn)在：（1）參比制劑的剪切變稀能力更強(qiáng)；（2）仿制藥的線(xiàn)性黏彈區(qū)范圍更寬，線(xiàn)性黏彈區(qū)范圍內(nèi)參比制劑表現(xiàn)出更強(qiáng)的彈性性能；（3）參比制劑具有更強(qiáng)的抗滑移變形能力。

本研究為后續(xù)皮膚外用仿制藥的一致性評(píng)價(jià)提供了參考的評(píng)價(jià)方法，并為仿制藥的處方工藝改進(jìn)和質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了技術(shù)支撐，促使皮膚外用仿制藥的質(zhì)量水平比肩原研制劑，從而進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)皮膚外用仿制藥的整體質(zhì)量水平。