氟苯尼考固體形態(tài)增溶技術(shù)研究進(jìn)展

劉連超，李雪嬌，李金輝，趙興華，何 欣

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，河北保定 071001)

氟苯尼考是甲砜霉素(thiamphenicol，TAP)的氟化衍生物，是一種酰胺醇類動物專用廣譜抗生素。與氯霉素(chloramphenicol，CAP)相比，氟苯尼考無-NO2基團(tuán)，毒性更低，使用更安全；與TAP相比，其抗菌范圍更為廣泛，對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌均有抑制作用，并且以單氟取代了-OH基團(tuán)后不易產(chǎn)生耐藥性，使用更有效[1]。因此，氟苯尼考是CAP和TAP的良好替代品，近年來被廣泛應(yīng)用于獸醫(yī)臨床。氟苯尼考分子式為C12H14Cl2FNO4S，分子質(zhì)量為358.21 u，其結(jié)晶粉末無臭味苦，呈白色或類白色。氟苯尼考可抑制多種細(xì)菌和支原體，如大腸埃希氏菌、克雷伯菌、變形桿菌、鼠傷寒沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、巴氏桿菌等[2]，且其具有速效、長效的特點(diǎn)，各種動物內(nèi)服和肌內(nèi)注射吸收迅速，體內(nèi)分布廣泛，呈全身性分布，半衰期長，血藥濃度高，因此，氟苯尼考廣泛應(yīng)用于羊、雞和魚細(xì)菌性疾病的防治，還可以有效地治療牛的呼吸道疾病，控制豬的細(xì)菌性呼吸道感染。

氟苯尼考的消除半衰期長，很容易產(chǎn)生藥物殘留問題，并且其水溶性差，常溫下在水中的溶解度僅為1.05 mg/mL～1.35 mg/mL，臨床上以氟苯尼考預(yù)混劑、溶液劑、注射劑和粉劑等劑型應(yīng)用為主，其中預(yù)混劑通過混飼給藥，但在動物嚴(yán)重感染情況下，由于動物攝食量減少，混飼給藥往往難以保證其療效。飲水給藥不能滿足300 mg/mL 的規(guī)模養(yǎng)殖場的臨床使用要求，經(jīng)常需要高劑量給藥或頻繁給藥，這樣不僅會給動物帶來壓力，而且會增加人工成本。注射劑則需加入有機(jī)溶劑來增加溶解度，然而這些溶劑會對注射部位產(chǎn)生刺激，產(chǎn)生毒性作用[3]?？诜腆w制劑毒副作用小，藥效穩(wěn)定，便于使用與保存，其療效很大程度取決于藥物活性成分(active pharmaceutical ingredient，API)的固體形態(tài)，因為藥物活性成分固體形態(tài)不同，就具有不同的理化性質(zhì)，比如溶解度、溶出速率、穩(wěn)定性、吸濕性以及體內(nèi)生物利用度等，但氟苯尼考溶解度低的問題極大地限制了其固體制劑在獸醫(yī)臨床上的應(yīng)用，本文就氟苯尼考固體形態(tài)增溶技術(shù)進(jìn)行綜述。

1 氟苯尼考復(fù)合物

1.1 包合技術(shù)

包合技術(shù)是指主體物質(zhì)的空穴結(jié)構(gòu)中包入客體物質(zhì)從而形成一類具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)絡(luò)合物的技術(shù)，主體物質(zhì)與客體物質(zhì)通過氫鍵或范德華力作用形成包合物后，能明顯改善難溶性藥物的溶解度，并且提高其穩(wěn)定性和生物利用度。其包合材料主要有環(huán)糊精、膽酸、淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)和核酸等，由于環(huán)糊精具有“內(nèi)疏水、外親水”的獨(dú)特性質(zhì)，可包合疏水性物質(zhì)的疏水基團(tuán)，從而增加物質(zhì)的溶解性[4]，是應(yīng)用極為廣泛的包合材料，因此目前大多數(shù)使用環(huán)糊精作為包合材料制備氟苯尼考包合物。此外，包合技術(shù)還需篩選最佳的投料比、攪拌速度、反應(yīng)體系pH、反應(yīng)溫度和包合時間等參數(shù)來提高包合率以及添加劑量，進(jìn)而提高包合產(chǎn)物的溶解度、溶出速率、生物利用度和穩(wěn)定性，還可以減少副作用。

大量研究用羥丙基-β-環(huán)糊精[5-6]和β-環(huán)糊精[7-8]包合氟苯尼考來提高其在水中的溶解性。用溶液攪拌法，在氟苯尼考與羥丙基-β-環(huán)糊精投料比為1∶2，攪拌速率為100 r/min，反應(yīng)體系pH5，攪拌溫度30℃，包合時間2 h條件下，制備了氟苯尼考-羥丙基-β-環(huán)糊精(FF-HP-β-CD)包合物，通過冷凍干燥法干燥包合物，成功制出氟苯尼考包合物的凍干粉針劑，提高了其穩(wěn)定性，并且此氟苯尼考包合物在37℃時的溶解度為78.93 mg/mL±0.42 mg/mL，為氟苯尼考原藥的35.4倍[6]。適合工業(yè)化生產(chǎn)，豐富了臨床劑型。肌肉刺激試驗發(fā)現(xiàn)該包合物僅導(dǎo)致少量的肌纖維萎縮及壞死，未發(fā)現(xiàn)纖維組織增生及炎癥細(xì)胞，而且在比格犬的藥動學(xué)試驗顯示此包合物可使氟苯尼考注射量減少10%，增加了氟苯尼考的消除半衰期，降低了分布半衰期。將氟苯尼考與β-環(huán)糊精按1∶1投料，在80℃溫度下，以500 r/min速度攪拌2 h，制備出氟苯尼考-β-環(huán)糊精包合物，提高了氟苯尼考的水溶性，體外溶出試驗表明該包合物溶出率為氟苯尼考的5倍，但該研究缺乏體內(nèi)藥動學(xué)試驗，不能確定此包合物在動物體內(nèi)的吸收代謝規(guī)律[7]。目前氟苯尼考包合物在臨床上應(yīng)用廣泛，應(yīng)用前景大，但也存在溶解速度慢、溶出度小和吸濕性強(qiáng)的缺點(diǎn)。

1.2 固體分散技術(shù)

固體分散技術(shù)是指將某種難溶性物質(zhì)均勻分散到某種親水性強(qiáng)或水中溶解性良好的載體中，形成一個分散體系，在這個體系中，物質(zhì)呈無定形狀態(tài)。此技術(shù)操作簡單，可以減小物質(zhì)粒度，增加分散度，在增溶的同時也能改善難溶性物質(zhì)的溶出，提高溶出速率，進(jìn)而增加藥物的吸收和代謝。其方法有溶劑法(共沉淀法)、熔融法、溶劑-熔融法和熱熔擠出法等。

固體分散技術(shù)的增溶效果與選用的載體密切相關(guān)，用溶劑法，按處方設(shè)計物料比以氟苯尼考、聚乙烯吡咯烷酮k30 (PVP k30)、聚乙二醇6000 (PEG 6000)、泊洛沙姆188 (F68)制備出氟苯尼考固體分散體，最終篩選出PVP k30為最優(yōu)載體，且最佳比列為1∶2，再將其制成氟苯尼考速崩片，提高了氟苯尼考的溶解度，并且可以耐高溫，在光照條件下穩(wěn)定，不足之處是具有較強(qiáng)的吸濕性[9]。將氟苯尼考與PEG 6000按1∶3比例于乳缽中混勻，通過熔融法與熱熔擠出法制備出氟苯尼考固體分散體，使其溶解度提高了1.5倍，生物利用度提高11.88%，并且具有高效、速釋、成本低的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)為不耐高溫、具有吸濕性[10]。以氟苯尼考、PEG 6000、PEG 4000、PVP k15、PVP k30和F68按比例，采用溶劑法、熔融法和溶劑-熔融法制備氟苯尼考固體分散體，結(jié)果表明氟苯尼考和PEG 6000在配比1∶4時，增溶效果最優(yōu)，使氟苯尼考的溶解度提高了3.8倍，然而其臨床擴(kuò)大生產(chǎn)時易形成玻璃態(tài)共熔體，膠黏性較大，工藝復(fù)雜，限制了該技術(shù)的實際應(yīng)用[11]。固體分散技術(shù)雖然使氟苯尼考溶解度有所提高，然而制備出的氟苯尼考固體分散體存在諸多缺點(diǎn)，具有吸濕性、不穩(wěn)定性、膠黏性等，且制備過程復(fù)雜。

2 氟苯尼考微球、微粉和納米技術(shù)

2.1 微球

微球是以高分子聚合物材料如淀粉、環(huán)糊精、明膠等作為載體，把固體或液體藥物包裹固化到其中，形成微小球狀實體的一種新劑型，其粒徑范圍一般為1 μm～250 μm。它能調(diào)節(jié)和控制物質(zhì)的釋放，在物質(zhì)被釋放前，保護(hù)物質(zhì)不受外界環(huán)境的影響，以達(dá)到長效治療的目的，提高其生物利用度。

用明膠對氟苯尼考進(jìn)行包埋，得到氟苯尼考-明膠微球凍干粉，此氟苯尼考微球包封率高達(dá)90%，生物利用度可達(dá)141%，利用 MTT 試驗、病理切片觀察和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)來考察其相對生物毒性，結(jié)果顯示該微球與市售氟苯尼考相比毒性低，對小鼠組織損傷小[12]。用復(fù)凝聚法結(jié)合星點(diǎn)設(shè)計-效應(yīng)面優(yōu)化法，將氟苯尼考、明膠、阿拉伯膠制成氟苯尼考微球，其包封率達(dá)51.80%，效果較好。其優(yōu)點(diǎn)為此試驗采用非線性數(shù)學(xué)模型擬合，試驗過程中相關(guān)系數(shù)較高，重復(fù)性好，精度大[13]。

2.2 超微粉

超微粉技術(shù)是將藥物變成超微粉后，使得形成的粉體具有了良好的表面性能，如可分散性和可溶解性。由于新生成粒子具有良好的表面效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)及量子隧道效應(yīng)等顯著特性，超微粉已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電工、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。目前在中藥制劑方面應(yīng)用較多，可使中藥粉碎粒徑在10 μm以下，其方法主要有機(jī)械粉碎法、反溶劑法和重結(jié)晶法。用反溶劑重結(jié)晶法，以丙酮為溶劑制備氟苯尼考原粉溶液，再將此溶液通過高壓輸送泵泵入含鹽高濃度水溶液，并開啟強(qiáng)烈攪拌，制備出氟苯尼考超微粉，其粒徑D90為0.1 μm～0.5 μm。通過超微粉技術(shù)可以獲得粒徑極小的氟苯尼考超微粉，增加了氟苯尼考的吸收率和溶出速率，可是本方法對氟苯尼考溶解度提高不理想，且操作復(fù)雜，不易于工業(yè)生產(chǎn)[14]。

2.3 納米結(jié)晶

納米結(jié)晶是近年來備受關(guān)注的制備新藥的技術(shù)工藝，其是將藥物與分散劑如泊洛沙姆188 (F68)、甲基纖維素(HPMC)、十二烷基硫酸鈉(SDS)和PEG 400等，在適當(dāng)?shù)娜軇┲谐浞秩芙獠⒔?jīng)過冷卻結(jié)晶、蒸發(fā)結(jié)晶或微流體噴射直接結(jié)晶得到納米藥物，制備方法包括“Top-down”和“Bottom-up”兩種，研磨法和反溶劑沉淀法是制備納米結(jié)晶的常用方法，其具有制備簡單、易操作、所用輔料少等優(yōu)點(diǎn)，目前已有很多文獻(xiàn)采用此方法制備難溶性藥物的納米結(jié)晶。

在西林瓶中放置氧化鋯珠子于磁力攪拌器上，加入穩(wěn)定劑HPMC和SDS制備出氟苯尼考納米結(jié)晶(FF-NC)，其粒徑為189.6 nm±3.44 nm，此納米結(jié)晶呈無定形狀態(tài)[15]。用反溶劑沉淀法優(yōu)化FF-NC的制備工藝，將穩(wěn)定劑SDS換成了F68，將粒徑縮小到157.7 nm±6.3 nm，并將FF-NC制成凍干粉，提高了其穩(wěn)定性。最后通過飽和溶解度試驗和體外溶出試驗，表明制備的FF-NC的飽和溶解度和體外累積溶出度明顯高于氟苯尼考原藥，其溶解度提高了近2倍，并提高了生物利用度，但本方法不易于放大制備，且其長期穩(wěn)定性有待考察。制備氟苯尼考和SDS以及助穩(wěn)定劑的混懸液，其中穩(wěn)定劑和助穩(wěn)定劑的比例為5∶1，再經(jīng)超聲破碎法或研磨法得到氟苯尼考納米結(jié)晶[16]。氟苯尼考納米結(jié)晶的溶解度為7.560 mg/mL～9.367 mg/mL，比氟苯尼考的溶解度提高了7倍～9倍，該方法減少了氟苯尼考的臨床給藥劑量，改善了藥物在體內(nèi)的分布吸收，降低了藥物殘留。在40℃～60℃下配制氟苯尼考飽和溶液，加入0.5%～2%的HPMC，使之完全溶解，降溫至10℃～20℃，即得氟苯尼考納米結(jié)晶，其直徑為100 nm～900 nm，此氟苯尼考納米結(jié)晶的溶解度是氟苯尼考原藥的1.75倍[17]。納米結(jié)晶制劑中采用的分散劑HPMC具有良好的生物降解性和吸收性，無毒無害，成本低，但此方法對氟苯尼考溶解度的提高有限。

3 氟苯尼考前體藥物

將氟苯尼考仲羥基結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾和改造，如成酯和成鹽，即將親水基團(tuán)導(dǎo)入難溶性藥物結(jié)構(gòu)中，制成無活性的前體藥物，來提高氟苯尼考的溶解度，待前體藥物進(jìn)入動物體后，在體內(nèi)環(huán)境作用下轉(zhuǎn)變成氟苯尼考原藥。對氟苯尼考結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)修飾制備前體藥物不同于目前大多從改變藥物劑型方面改善氟苯尼考水溶性的研究，這為改善氟苯尼考溶解度提供了新的思路，也可加快可溶性氟苯尼考固體制劑的開發(fā)研制，且此方法對氟苯尼考溶解度提高最明顯。目前主要有氟苯尼考磷酸酯、琥珀酸酯、琥珀酸鈉、醋酸酯和磺酸酯等。

用磷酸化系統(tǒng)，以氟苯尼考、三氯氧磷(POCl3)、吡啶和乙腈制成氟苯尼考磷酸酯，其純度高、產(chǎn)率高且雜質(zhì)含量低，并且具有良好的水溶性和優(yōu)良的藥代動力學(xué)特性，溶解度大于700 mg/mL，此方法大大提高了氟苯尼考的溶解度[18]。以氟苯尼考和POCl3反應(yīng)制備成氟苯尼考磷酸酯，顯著提高了氟苯尼考的溶解度(提高了520倍)，并通過對家兔肌肉注射進(jìn)行了藥代動力學(xué)試驗，結(jié)果表明氟苯尼考磷酸酯的Cmax、AUC0-∞以及生物利用度顯著提高，且此方法操作簡單，產(chǎn)率較高[19]。

以氟苯尼考和POCl3按最佳配料比1∶1.5，同時需在低溫時按1∶50的比例滴加蒸餾水，滴加速度為60滴/min，合成氟苯尼考磷酸酯，此方法操作簡便，制備工藝最優(yōu)，并提高了產(chǎn)率，降低了成本[20]。優(yōu)化氟苯尼考琥珀酸酯的制備方法，以氟苯尼考、琥珀酸酐和4-二甲氨基吡啶(DMAP)按最佳投料比1∶1.2∶1.2，反應(yīng)溫度60℃，反應(yīng)時間8 h合成了氟苯尼考琥珀酸酯，因其結(jié)構(gòu)中的羧基可以和堿或弱酸強(qiáng)堿鹽形成鹽，也可以形成氟苯尼考琥珀酸鈉，明顯增加了氟苯尼考的溶解度[21]。本方法的優(yōu)點(diǎn)為配料用量少、溶劑選擇范圍廣、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時間短和產(chǎn)率高，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。可以看出化學(xué)法制備氟苯尼考前體藥物解決了氟苯尼考水溶性低的問題，雖然經(jīng)過優(yōu)化后相對降低了成本，提高了產(chǎn)率，但仍存在產(chǎn)品合成要求較高和試劑昂貴且不易得等缺陷，只適合小規(guī)模生產(chǎn)，因此需要進(jìn)一步優(yōu)化。尋找低成本、低要求和生產(chǎn)綠色化的氟苯尼考前體藥物仍是目前研究熱點(diǎn)。

4 氟苯尼考微晶體、無定形和共晶

4.1 微晶體

微晶體可以明顯增加藥物的溶解度和生物利用度，其無需載體材料，粒徑僅為幾微米至幾納米，是近年來藥劑學(xué)的研究熱點(diǎn)。制備方法有反溶劑沉淀法、蒸發(fā)沉淀法、噴霧干燥法、乳化法、超臨界流體結(jié)晶法等，其中反溶劑沉淀法以操作簡單、成本低、藥物粒徑小等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛的運(yùn)用。

用改良溶劑反溶劑法制備出氟苯尼考微晶體，此方法以水為反溶劑，丙酮為溶劑，在4℃下，用HPMC修飾制備的微晶體溶解度由2.12 mg/mL提高到3.13 mg/mL，氟苯尼考原藥及其微晶體在形態(tài)學(xué)上差異較大，且微晶體明顯減小了其粒徑，最后對其進(jìn)行高溫高濕等穩(wěn)定性考察[22]。在40℃～55℃下，將氟苯尼考溶解在有機(jī)溶劑中(甲醇、丙酮、乙腈或四氫呋喃)，降溫至25℃～30℃，再加入溶析劑，降溫至5℃～10℃，得到氟苯尼考新晶型晶體，使氟苯尼考的溶解度提高了7%，并且提高了其生物利用度[23]。用反溶劑納米沉淀法，制備氟苯尼考甲醇溶液，將其滴入含穩(wěn)定劑的水溶液中，即得氟苯尼考微晶體，使氟苯尼考的的溶解度由1.35 mg/mL提高到3.96 mg/mL，其優(yōu)點(diǎn)為粒徑減小，可以制成多種劑型[24]。與超微粉相同，通過微晶技術(shù)也能夠獲得粒徑極小的氟苯尼考微晶體，且都能提高氟苯尼考水溶性。

4.2 無定形

固體藥物無定形是一種特殊的藥物晶型，其藥物分子排列呈無序狀態(tài)，可更好的增加藥物溶解度和生物利用度，促進(jìn)藥物的快速吸收，同時也可改變藥物的療效。將氟苯尼考固體加熱至熔點(diǎn)以上160℃～200℃使其熔化，在降溫冷卻至15℃～30℃，得到固態(tài)無定形氟苯尼考，其在25℃水中溶解度由1.05 mg/mL提高到1.30 mg/mL，使氟苯尼考的溶解度提高了23.76%，并提高了其生物利用度[25]。制備氟苯尼考無定形的優(yōu)點(diǎn)為無需加入任何溶劑，無需過濾干燥，但其溶解度的提高一般不如氟苯尼考微晶體。

4.3 共晶

共晶指的是API和共晶形成物(cocrystal former，CCF)在氫鍵、π-π共軛等其他非共價鍵的作用下結(jié)合而成的晶體，其中 API 和 CCF 的純態(tài)在室溫下均為固體，并且各組分間存在固定的化學(xué)計量比。美國食品和藥物管理局(FDA)生物藥物分類系統(tǒng)顯示，40%活性化合物屬于BSCⅡ類(具有高滲透性和低溶解性)和Ⅳ類(具有低滲透性和低溶解性)，而將API制備成共晶可以增加藥物的溶解度及口感，從而改善藥物體內(nèi)代謝狀況，并且方便給藥，還可以改善藥物的依從性，提高藥物穩(wěn)定性，減少不良反應(yīng)，延長或適當(dāng)縮減藥物半衰期。用混懸法，于25℃～45℃下，分別制備氟苯尼考和檸檬酸在該溫度下的飽和乙醇溶液，再加入等摩爾比的氟苯尼考和檸檬酸，混懸5 h～8 h，制備出氟苯尼考-檸檬酸共晶，使氟苯尼考的溶解度提高了3.3倍[26]。本方法通過氫鍵作用，不需要破壞共價鍵就能使氟苯尼考的溶解度提高，但是此共晶提高其溶解度有限。但該研究為后續(xù)通過制備共晶來提高氟苯尼考溶解度提供了思路，共晶在改善藥物理化性質(zhì)方面非常有優(yōu)勢，理論上無論任何API，只要存在非共價鍵潛在結(jié)合位點(diǎn)或氫鍵的受體、供體，都可以找到恰當(dāng)?shù)腃CF與之結(jié)合形成共晶，氟苯尼考中的-OH和-CONH2分別為氫鍵的供體和受體。

5 展望

氟苯尼考的低溶解度問題限制了其在動物臨床中的使用，為充分發(fā)揮氟苯尼考的藥理作用，近年來有許多關(guān)于提高氟苯尼考溶解度的報道，如采用包合技術(shù)、固體分散體法、微晶共晶法、無定形、化學(xué)法和納米結(jié)晶法等。氟苯尼考新固體制劑的開發(fā)雖然使其溶解度得到了一些改善，但仍不理想，不能充分滿足臨床應(yīng)用要求。物理法制備的產(chǎn)品存在溶解速度慢、藥物溶出度小的缺點(diǎn)；化學(xué)法制備過程較復(fù)雜，且存在污染問題，制造成本也是限制其走向大規(guī)模生產(chǎn)的瓶頸。因此，研制成本低、工業(yè)化和綠色化的氟苯尼考水溶性固體制劑仍是目前亟需解決的問題。