孫嘉汝,田雅雯,董雪晴,李元春,閆承業(yè),楊彩琴

(河北醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院,石家莊 050017)

索拉非尼較差的水溶性導(dǎo)致其口服生物利用度低,限制了其臨床應(yīng)用[1]。增大給藥劑量可提高治療效果,但會導(dǎo)致嚴(yán)重的副作用及藥物毒性,通過增加溶解度來改善其生物利用度顯得至關(guān)重要。過飽和藥物遞送系統(tǒng)吸引了眾多研發(fā)人員的關(guān)注,其改善生物利用度的過程通?？捎谩皬椈?降落傘”理論描述[2]:當(dāng)高能態(tài)藥物暴露于給藥環(huán)境中時(shí),快速產(chǎn)生過飽和溶液,稱為“彈簧”;“降落傘”效應(yīng)則是指使用聚合物或表面活性劑等在足夠的時(shí)間內(nèi)維持藥物處于過飽和狀態(tài)[3],從而增加藥物在胃腸道的溶出,達(dá)到促進(jìn)藥物吸收以提高生物利用度的效果。將藥物無定形化是過飽和遞送系統(tǒng)常用方式,無定形技術(shù)可將分子間有序堆積的晶態(tài)藥物轉(zhuǎn)化為無序排列的無定形態(tài)藥物,使藥物具有更高的表面自由能,在溶液中極速溶解、快速釋放達(dá)到過飽和狀態(tài)[4],從而提高藥物在人體內(nèi)的生物利用度。但無定形藥物在溶解、吸收加工等過程中有自發(fā)結(jié)晶的趨勢,易喪失溶解度和溶出度優(yōu)勢,該特性是制約無定形藥物發(fā)展的瓶頸。筆者在本研究中制備索拉非尼無定形體系,探索其動力學(xué)穩(wěn)定性和聚合物抑制結(jié)晶效應(yīng),以期為進(jìn)一步開發(fā)及生產(chǎn)應(yīng)用索拉非尼無定形藥物提供參考。

1 材料與方法

1.1藥品及試劑 索拉非尼游離堿(鄭州阿爾法化工有限公司,含量:99%,批號:284461-73-0);聚乙烯醇1788(阿拉丁生化科技股份有限公司,批號:A1231003);甲基纖維素M450(天津博迪化工股份有限公司,批號:20190806);羥丙甲基纖維素k15(上?？房蛋录夹g(shù)有限公司,批號:PDR455918);低取代羥丙纖維素(南京化學(xué)試劑有限股份公司,批號:20180319);泊洛沙姆188(上海昌為醫(yī)藥輔料技術(shù)有限公司,批號:20200522);聚乙烯吡咯烷酮k30(阿拉丁生化科技股份有限公司,批號:E2117238);聚山梨酯80(天津市富宇精細(xì)化工有限公司,批號:20170522);磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉(天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司,批號分別為20210101,20200927)。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海愛朗儀器有限公司,型號:N-1100);差示掃描量熱(differential scanning calorimetry,DSC)分析儀(德國耐馳儀器制造有限公司,型號:DSC214);粉末X射線衍射(powder X-ray diffraction,PXRD)儀(美國Rigaku公司,型號:SmartLAbSE);雙光束紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司);恒溫空氣搖床(上海南榮實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司,型號:NRY-200);溶出實(shí)驗(yàn)儀(天津市天大天發(fā)科技有限公司,型號:RC808D);YB-2型澄明度檢測儀(天津大學(xué)精密儀器廠);恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)箱(德國賓德公司,型號:16-18793)。

1.3無定形的制備 將索拉非尼原料藥120 mg溶于甲醇40 mL,在水浴60 ℃、轉(zhuǎn)速50 r·min-1的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中反應(yīng)1 h,在30 ℃、50 r·min-1條件下減壓除去溶劑,真空干燥12 h,備用。

1.4PXRD測試條件 銅靶,電壓40 kV,電流50 mA,掃描速率10 °·min-1,掃描范圍5～40 °,步長0.02 °。

1.5溫度調(diào)制差示掃描量熱(temperature modulated differential scanning calorimetry,TMDSC)分析條件 取樣品6 mg,溫度范圍20～120 ℃,升溫速率2 K·min-1,振幅0.5 K,周期60 s,氮?dú)饬魉?0 mL·min-1。

1.6DSC分析條件 樣品6 mg,溫度范圍40～240 ℃,升溫速率2,10,20,30,40 K·min-1,氮?dú)饬魉?0 mL·min-1。

1.7影響因素實(shí)驗(yàn) 將樣品置于敞口稱量瓶,攤成厚度≤5 mm薄層,高溫實(shí)驗(yàn)條件為55 ℃,高濕度實(shí)驗(yàn)條件為25 ℃、相對濕度為92.5%,強(qiáng)光照射試驗(yàn)照度(4000±500) lx。分別于0,5,10 d取樣,考察藥物外觀性狀,測定藥物質(zhì)量及含量變化,實(shí)驗(yàn)平行3份。

1.8加速實(shí)驗(yàn) 將樣品平鋪于敞口稱量瓶,置40 ℃、相對濕度75%恒溫恒濕箱環(huán)境內(nèi),考察穩(wěn)定性。

1.9溶解度測定

1.9.1含量測定方法 以含0.1% 聚山梨酯80的0.02 mol·L-1pH值7.40磷酸鹽緩沖液為溶劑(以下簡稱溶劑)配制一系列索拉非尼和聚合物溶液,確定檢測波長,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,考察日內(nèi)精密度、日間精密度、方法回收率、穩(wěn)定性與定量限。

1.9.2聚合物類型篩選 將過量無定形樣品分別加入20 mL預(yù)溶有50 μg·mL-1的甲基纖維素M450、羥丙甲基纖維素k15、低取代羥丙纖維素、聚乙烯吡咯烷酮k30、聚乙烯醇1788、泊洛沙姆188的溶劑,置空氣搖床內(nèi),37 ℃、100 r·min-1振蕩36 h達(dá)平衡,孔徑0.45 μm微孔濾膜過濾,測定吸光度,計(jì)算溶解度,平行3份,以未加聚合物的晶態(tài)、無定形態(tài)藥物為對照。

1.9.3聚合物用量的篩選 將過量無定形樣品分別加至20 mL預(yù)溶有12.5,25,50,100,200 μg·mL-1甲基纖維素M450的溶劑,在“1.9.2”項(xiàng)條件下測定吸光度,計(jì)算溶解度,平行3份。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,收集殘余固體,烘干,進(jìn)行PXRD表征。

1.10粉末體外溶出實(shí)驗(yàn)測定 參照《中華人民共和國藥典》2020年版規(guī)定的溶出度測定法第二法“槳法”[5]測定。精密稱定無定形樣品20.00 mg,以預(yù)溶50 μg·mL-1甲基纖維素M450的溶劑500 mL為溶出介質(zhì),在(37±0.5)℃、100 r·min-1條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在3,5,10,15,20,30,45,60,90,120,150,240 min時(shí)間點(diǎn)取樣,取樣后立即補(bǔ)充相同體積溫度溶出介質(zhì),測定吸光度,計(jì)算累積溶出度。同法測定未加聚合物的索拉非尼晶態(tài)、無定形態(tài)的累積溶出度,實(shí)驗(yàn)平行3份。收集溶出實(shí)驗(yàn)后的殘余固體,烘干,進(jìn)行PXRD表征。

2 結(jié)果

2.1PXRD與TMDSC分析結(jié)果 見圖1。索拉非尼晶態(tài)藥物在2θ為11.4°,18.62°,22.5°,22.94°,24.78°處具有特征衍射峰,與文獻(xiàn)[6]報(bào)道一致,而制備的樣品整體呈彌散狀衍射環(huán),初步判斷無定形形成;玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)作為特征動力學(xué)參數(shù),常用來證實(shí)無定形的形成[7]。圖2中,制備樣品的可逆熱流信號中出現(xiàn)一個(gè)吸熱臺階(Tg=85.32 ℃),進(jìn)一步證明了無定形的形成。

圖1 索拉非尼晶態(tài)與無定形態(tài)PXRD圖譜

2.2影響因素實(shí)驗(yàn) 5,10 d時(shí),高溫實(shí)驗(yàn)藥物含量分別為(99.07±0.83)%,(98.54±0.34)%,高濕實(shí)驗(yàn)分別為(99.30±0.55)%,(99.07±0.15)%[吸濕增重率分別為(0.62±0.41)%,(1.14±0.22)%],強(qiáng)光照射實(shí)驗(yàn)為(99.48±0.18)%,(98.39±0.55)%。與0 d[(99.82±0.22)%]相比,藥物外觀及含量均無明顯變化,表明無定形在高溫、高濕及光照條件均可保持較穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2 索拉非尼無定形TMDSC曲線

2.3加速實(shí)驗(yàn) 結(jié)果見圖3。無定形在1 d內(nèi)保持彌散狀衍射環(huán),3 d時(shí)在2θ為11.4°,18.62°,22.5°,24.76°處出現(xiàn)了晶體特征衍射峰,說明無定形開始晶化,7 d時(shí),完全轉(zhuǎn)化為晶態(tài),表明無定形在高溫高濕條件下穩(wěn)定性較差。

圖3 索拉非尼無定形加速實(shí)驗(yàn)的PXRD圖譜

2.4非等溫動力學(xué)穩(wěn)定性評價(jià) 不同升溫速率 (β)下,無定形DSC曲線見圖4,樣品首先發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變,變?yōu)檫^冷液態(tài),然后過冷液體結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài),晶態(tài)最終發(fā)生熔化。隨升溫速率增大,Tg、結(jié)晶起始溫度(Tc)、結(jié)晶峰溫度(Tp)、結(jié)晶結(jié)束溫度(Te)、晶體熔融峰(Tm)、結(jié)晶峰半高寬(ΔTFWHM) 依次升高,具有顯著動力學(xué)效應(yīng)。各特征溫度數(shù)值見表1。

圖4 不同升溫速率下索拉非尼無定形DSC曲線

2.4.1無定形形成能力評價(jià) 無定形形成能力常用來預(yù)測無定形藥物的結(jié)晶趨勢[8],可用動力學(xué)脆性參數(shù)(m)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與熔融溫度比值(Tg/Tm)及降低結(jié)晶溫度(Tr)等物理量來評價(jià)[9-10]。

m可用(1)式進(jìn)行計(jì)算[11],Et為玻璃化轉(zhuǎn)變活化能,可通過Moynihan方程(2)及Kissinger方程(3)[12]進(jìn)行計(jì)算:

(1)

(2)

(3)

(1)式求得m為48。m值較小,說明索拉非尼無定形形成能力較強(qiáng),不容易發(fā)生再結(jié)晶[11]。

Tg/Tm比值越大,無定形形成能力越強(qiáng),越不易再結(jié)晶[13];Tr=(Tc-Tg)/(Tm-Tg),Tr越大,意味著無定形的結(jié)晶趨勢越慢[10]。Tg/Tm和Tr數(shù)值見表2,不同升溫速率下,Tg/Tm值未見明顯變化,平均值0.8,比值較高;Tr隨著升溫速率增加逐漸增加,表明在較快加熱條件下,樣品結(jié)晶延遲,在20 K·min-1升溫速率下,Tr值為0.51。綜合數(shù)值結(jié)果,認(rèn)為索拉非尼無定形形成能力較強(qiáng),樣品不易再結(jié)晶。

2.4.2結(jié)晶動力學(xué)穩(wěn)定性評價(jià) 采用Ozawa方程(4)、Augis-Bennett方程(5)及Kissinger方程(6)[14]計(jì)算無定形結(jié)晶活化能(Ea)值。

(4)

(5)

(6)

2.5溶解度測定

2.5.1含量測定方法學(xué) 聚合物在檢測波長268 nm處均無吸收;回歸方程A=0.09C-0.02 (r=0.999 6),在2.00～12.00 μg·mL-1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好;低、中、高(5.60,7.00,8.40 μg·mL-1)濃度日內(nèi)精密度RSD分別為0.56%,0.96%,0.71%,1.8%,1.4%,0.86% (n=3),RSD均<2.0%;平均回收率101.1%,符合定量分析要求;中濃度溶液12 h內(nèi)濃度由7.03 μg·mL-1變化至7.02 μg·mL-1,溶液穩(wěn)定性良好;定量限為0.027 μg·mL-1。因此,該測定方法準(zhǔn)確可靠,適用于索拉非尼含量測定。

表1 不同升溫速率下索拉非尼無定形結(jié)晶特征溫度

表3 不同升溫速率下晶體生長指數(shù)

2.5.2聚合物類型 見圖5。聚合物無定形溶解度為7.79 μg·mL-1,是晶態(tài)的1.19倍(P<0.05)。所選的聚合物均增加了無定形的溶解度,從低到高依次為低取代羥丙纖維素<聚乙烯醇1788<泊洛沙姆188<羥丙甲基纖維素k15<聚乙烯吡咯烷酮k30<甲基纖維素M450,其中,在有甲基纖維素M450的影響下,無定形溶解度達(dá)到11.12 μg·mL-1,是單獨(dú)無定形的1.43倍(P<0.05)。

2.5.3聚合物用量 甲基纖維素M450用量不同,對延長無定形藥物的過飽和時(shí)間和抑制結(jié)晶的能力也不同。如圖6所示,隨著甲基纖維素M450濃度增加,無定形溶解度增加程度呈現(xiàn)先升高后降低趨勢,當(dāng)甲基纖維素M450濃度為50 μg·mL-1時(shí),溶解度最大。

2.6粉末體外溶出實(shí)驗(yàn) 見圖7,在30～45 min時(shí)間段內(nèi),含有50 μg·mL-1甲基纖維素M450的無定形的累積溶出度從4.20%迅速升至9.89%,是單獨(dú)無定形的2.17倍(P<0.05),呈現(xiàn)出良好的“彈簧效應(yīng)”。加甲基纖維素M450的溶液持續(xù)增大無定形溶出速率,同時(shí)表現(xiàn)出 “降落傘效應(yīng)”,增大的效應(yīng)隨著時(shí)間延長逐漸減弱,4 h時(shí),含有甲基纖維素M450溶液和純無定形的累積溶出度分別為晶態(tài)的3.28倍(P<0.05)和3.14倍(P<0.05)。

圖5 索拉非尼無定形在不同種類聚合物溶液中的溶解度

圖6 索拉非尼在不同濃度甲基纖維素M450溶液中的溶解度

2.7殘余固體PXRD分析 對溶解度及溶出實(shí)驗(yàn)的殘余固體進(jìn)行PXRD分析,加和未加聚合物的無定形藥物長時(shí)間浸泡在溶液后,均出現(xiàn)了與晶態(tài)藥物完全一致的晶體衍射峰,藥物發(fā)生了固態(tài)相變,由無序的無定形態(tài)重新轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚓B(tài)。

3 討論

筆者在本研究采用不同物理量多角度評價(jià)索拉非尼無定形形成能力及結(jié)晶動力學(xué)穩(wěn)定性。結(jié)果表明,無定形形成能力較強(qiáng),不容易析出晶體,具有良好動力學(xué)穩(wěn)定性。

纖維素類聚合物可通過與藥物形成分子間相互作用力、降低藥物分子運(yùn)動、增加介質(zhì)黏度和誘導(dǎo)抗塑化作用等方式抑制無定形藥物結(jié)晶,延長無定形藥物在溶劑中的過飽和持續(xù)時(shí)間[17-18]。實(shí)驗(yàn)表明,甲基纖維素M450顯著提高了索拉非尼無定形藥物溶出速率,釋放過程展現(xiàn)了良好的“彈簧-降落傘”效應(yīng),維持了長時(shí)間的過飽和溶解狀態(tài),減緩了無定形析出晶體的進(jìn)程。本研究可為索拉非尼無定形藥物配方的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、貯存及應(yīng)用提供參考依據(jù)。

圖7 索拉非尼的體外溶出曲線