載體-抑晶劑多元體系過飽和環(huán)孢素固體分散體的制備及體外溶出研究

程偉康，鄭華，郝貴周*，翟立海，孫勇（. 青島大學(xué)藥學(xué)院，山東 青島 6607；. 山東新時(shí)代藥業(yè)有限公司，山東 臨沂 73400）

近年來過飽和釋藥系統(tǒng)（supersaturated drug delivery system，SDDS）作為一種新型藥物傳遞系統(tǒng)在制劑領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注[1]。利用成鹽、共晶、納米粒及固體分散體技術(shù)等，有效提高難溶性藥物溶解度及生物利用度的方法可統(tǒng)稱為過飽和釋藥系統(tǒng)?！斑^飽和”是指藥物以分子、無定型等形式在溶液中快速溶解，從出現(xiàn)到表觀溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其平衡溶解度的現(xiàn)象[2-4]。

固體制劑口服給藥進(jìn)入胃消化道溶解，經(jīng)小腸上皮細(xì)胞吸收后才能進(jìn)入體循環(huán)，從而發(fā)揮作用[5]。而目前許多新篩選出來的具有藥理活性的化合物溶解性差、在胃消化道中不易溶出，生物利用度低下。固體分散體技術(shù)作為一種能有效提升難溶性藥物溶解度的制劑策略，隨著科學(xué)研究的深入愈發(fā)受到關(guān)注[6-7]。無定形固體分散體（amorphous solid dispersion，ASD）能將難溶性藥物以分子、無定型等狀態(tài)高度分散在適宜的載體基質(zhì)中，溶解時(shí)藥物隨著載體迅速溶出形成過飽和溶液，從而達(dá)到促進(jìn)吸收、提高生物利用度的目的[8]。但藥物的這種過飽和態(tài)屬于高能態(tài)體系，熱力學(xué)上不穩(wěn)定，藥物分子有從溶液中析晶的趨勢，使其濃度轉(zhuǎn)向穩(wěn)定平衡溶解度。因此，如何有效抑制過飽和固體分散體中的藥物析晶問題，使得藥物在胃腸道中有較長時(shí)間的吸收是提高生物利用度的關(guān)鍵[9-11]。

目前，許多研究利用輔料的抑晶作用與載體聯(lián)合使用，以期抑制或減緩藥物在過飽和溶解過程中的重結(jié)晶現(xiàn)象[12]。在此基礎(chǔ)上，本研究以環(huán)孢素A（CsA）為模型藥物，采用熱熔擠出技術(shù)制備不同固體分散體處方，通過體外過飽和溶出試驗(yàn)探究不同載體及比例對藥物的增溶能力，同時(shí)對添加不同抑晶劑以后的多元體系固體分散體的析晶抑制能力也進(jìn)行了考察。

由于CsA在水中平衡溶解度為（7.3 μg·mL-1，37℃）[13]。本實(shí)驗(yàn)所使用載體均為水溶性聚合物，且為模擬胃液中酸性環(huán)境，體外模擬過飽和溶出介質(zhì)使用pH 1.0鹽酸溶液900 mL（非漏槽條件下），以考察在此條件下不同載體的迅速增溶作用及抑晶輔料的析晶抑制能力。

1 材料

PROCESS 11 HYGIENIC TSE型雙螺桿熱熔擠出儀（德國Thermo Fisher公司）；UltiMate SR-3000高效液相色譜儀（美國Thermo Scientific公司）；EMPYREAN型X射線粉末衍射儀（荷蘭PANalytical公司）；200F3型差示掃描量熱（DSC）儀（德國Netzsch公司）；UDT-812A型溶出儀（美國Logan公司）；高速粉碎機(jī)（天津泰斯特儀器有限公司）；實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)（梅特勒-托利多公司）。

CsA原料藥（含量：99.5%，廣東態(tài)森德制藥有限公司，批號：H10940111）；羥丙甲纖維素HME（AFFINISOL，HPMC 15LV、100LV HME）；聚乙烯吡咯烷酮VA64（批號：25963109T0）、聚乙烯己內(nèi)酰胺-聚乙酸乙烯酯-聚乙二醇接枝共聚物（Soluplus，批號：30724424U0）（德國BASF公司）；羥丙甲纖維素E5（陶氏化學(xué)，批號：D011I93L02）；泊洛沙姆188（BASF公司，批號：GND10023B）；磷酸（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，批號：20211011）；鹽酸（西隴科學(xué)，批號：2112237）；甲醇、乙腈為色譜純，其他化學(xué)試劑均為分析純。環(huán)孢素軟膠囊（諾華制藥，批號：KF8462）。

2 方法與結(jié)果

2.1 聚合物載體和抑晶劑的熱穩(wěn)定性考察

采用熱分析法考察CsA原料藥（API）、聚合物載體及抑晶劑的熱穩(wěn)定性[14]。分別取適量的樣品置于鋁坩堝中，在流速為40 mL·min-1的氮?dú)庵校?0℃·min-1的升溫速率，在30～300℃內(nèi)掃描，并以空白的鋁坩堝為參比，記錄樣品質(zhì)量的變化規(guī)律，結(jié)果見圖1。

圖1 CsA與不同聚合物的TGA與DSC曲線Fig 1 TGA and DSC curves of CsA and different polymers

2.2 單一載體固體分散體的制備

采用雙螺桿熱熔擠出機(jī)，將預(yù)混好的CsA（5 g）與不同載體HPMC 100LV、HPMC 15LV、VA64分別按1∶1、1∶3、1∶5的質(zhì)量比投料。設(shè)置熱熔擠出機(jī)溫度170℃，螺桿轉(zhuǎn)速100 r·min-1，待穩(wěn)定后將物理混合物投入擠出機(jī)。物料收集，待冷卻后，粉碎機(jī)粉碎，過80目篩，避光保存?zhèn)溆谩?/p>

2.3 含量測定方法學(xué)

2.3.1 色譜條件 色譜柱：Ultimate AQ-C18柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動(dòng)相：乙腈-pH 2.8磷酸水溶液（60∶40）；檢測波長：226 nm；柱溫：70℃；流速：1.5 mL·min-1；進(jìn)樣量：20 μL。

2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 精密稱取CsA 25 mg，置于100 mL量瓶中，用流動(dòng)相溶解并定容。配制成250 μg·mL-1的母液，再精密量取母液稀釋至2.5、5、7.5、12.5、20、30 μg·mL-1質(zhì)量濃度梯度，進(jìn)樣分析，記錄譜圖，以峰面積（A）對質(zhì)量濃度（C）進(jìn)行線性回歸，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程A＝0.1208C-0.1279（r＝0.9997），表明CsA在2.5～30 μg·mL-1與峰面積線性關(guān)系良好。為驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性，配制了低、中、高質(zhì)量濃度分別為5、12.5、30 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行精密度與回收率考察。結(jié)果低、中、高質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液日內(nèi)RSD分別為2.0%、3.6%、1.6%（n＝3），平均回收率為（98.75±0.56）%、（99.56±0.34）%及（100.15±0.74）%（n＝3）。

2.3.3 固體分散體中藥物的含量 精密稱取“2.2”項(xiàng)下制備的不同固體分散體粉末適量（約相當(dāng)于CsA 25 mg），置25 mL量瓶中，加入甲醇溶解并定容，照“2.3.2”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣分析，記錄峰面積。每個(gè)處方重復(fù)測定3次。結(jié)果3種載體（1∶3）處方中藥物含量分別為100.51%、99.82%、100.01%，RSD分別為1.8%、1.2%、0.80%（n＝3）。表明藥物含量與理論值無顯著差異。

2.4 物相表征

2.4.1 DSC物相分析 稱取樣品5～10 mg，置于坩堝鋁盤中，氮?dú)饬魉?0 mL·min-1；升溫速度10℃·min-1；溫度范圍30～300℃。記錄隨溫度變化樣品的吸熱變化情況。結(jié)果見圖2。

圖2 單一載體固體分散體的DSC圖譜Fig 2 DSC patterns of single carrier solid dispersion

2.4.2 PXRD分析 取適量原料藥、固體分散體、藥物-載體物理混合物分別進(jìn)行PXRD分析。工作條件：Cu靶；石墨單色器；電壓40 kV；電流40 mA；掃描角度（2θ）3°～50°；掃描速度18.870°·s-1；掃描步長0.013°。結(jié)果見圖3。

圖3 單一載體固體分散體的PXRD圖譜Fig 3 PXRD patterns of single carrier solid dispersion

2.5 單一載體固體分散體體外過飽和溶出試驗(yàn)

精密稱取單一載體固體分散體適量（相當(dāng)于CsA 25 mg）。采用槳法，溶出儀轉(zhuǎn)速75 r·min-1，溫度設(shè)定在（37±0.5）℃，溶出介質(zhì)選擇pH 1.0鹽酸溶液900 mL（非漏槽條件下）。分別于5、10、15、20、30、45、60、90 min取樣5 mL，用0.45 μm濾膜過濾，棄去初濾液3 mL，取續(xù)濾液1.5 mL。按“2.3.1”項(xiàng)下條件進(jìn)樣檢測不同點(diǎn)藥物過飽和濃度。結(jié)果見圖4。

圖4 單一載體固體分散體過飽和溶出曲線（n＝3）Fig 4 Dissolution curves of single carrier solid dispersion under supersaturated condition（n＝3）

在PXRD的檢測圖譜中可以看出，單一載體（1∶1）處方中均出現(xiàn)了與藥物相似的衍射峰，表明固體分散體出現(xiàn)了析晶或相分離的情況。但在DSC分析中，卻未見固體分散體的晶型吸熱峰，表明PXRD的檢測靈敏度高于DSC，故后續(xù)處方均采用PXRD進(jìn)行表征。由于本研究中選用的HPMC 15LV、HPMC 100LV、VA64均為水溶性輔料，在pH 1.0鹽酸介質(zhì)中，隨著載體材料的溶解，CsA快速釋放后形成過飽和溶液。從圖4的溶出曲線中可以看出，不同比例載體ASD的增溶能力各有差異。

當(dāng)CsA∶載體為1∶1時(shí)3種載體的瞬時(shí)過飽和增溶能力較差，從PXRD中分析可能與藥物-載體出現(xiàn)相分離相關(guān)。而在CsA∶載體為1∶3和1∶5 ASD處方中，藥物增溶迅速，過飽和溶出接近80%，過飽和度近數(shù)十倍。然而在高過飽和度狀態(tài)下，CsA出現(xiàn)從溶液中析出的現(xiàn)象，導(dǎo)致其溶解度不斷下降，表明單純使用聚合物載體有快速增溶的作用，但并不能很好地維持這種過飽和溶出的優(yōu)勢。

同時(shí)，從CsA∶載體為1∶3和1∶5 ASD處方的溶出結(jié)果來看，兩種比例載體處方的過飽和增溶能力并無顯著差異，考慮到載藥量應(yīng)越高越好，因此接下來選擇藥物-載體（1∶3）進(jìn)行下一步的抑晶實(shí)驗(yàn)。

2.6 載體-抑晶劑多元體系固體分散體的制備及表征

2.6.1 多元體系固體分散體的制備 為了維持藥物的過飽和濃度，有效抑制藥物的析晶過程，提升藥物在胃腸道內(nèi)的吸收，從而提高藥物的生物利用度，本研究以水溶性聚合物為主要載體，與其他具有抑晶作用的輔料聯(lián)合使用。制備了不同比例藥物-載體-抑晶劑多元體系的固體分散體，處方組成見表1。并進(jìn)一步對其穩(wěn)定性及過飽和抑晶效果進(jìn)行了研究。

表1 聚合物-抑晶劑多元體系固體分散體處方Tab 1 Solid dispersion prescription of polymer crystal inhibitor multi-component system

2.6.2 多元體系固體分散體的物相表征 按照表1所設(shè)計(jì)的處方，稱取CsA（5 g）、聚合物載體及抑晶輔料充分混合后通過熱熔擠出技術(shù)（擠出溫度170℃，螺桿轉(zhuǎn)速100 r·min-1）制備多元固體分散體。PXRD分析結(jié)果顯示（見圖5），1-VA64-P188（0.5）多元載體固體分散體出現(xiàn)了少量CsA的結(jié)晶衍射峰，分析原因可能是VA64與泊洛沙姆188的相溶性較差，導(dǎo)致CsA無法完全熔融分散在體系中。而其他多元體系固體分散體中均未出現(xiàn)CsA的晶型，驗(yàn)證了熱熔擠出技術(shù)制備固體分散體具有良好的物理穩(wěn)定性及可行性。

圖5 載體-抑晶劑多元體系固體分散體PXRD圖譜Fig 5 PXRD patterns of solid dispersion of crystal inhibitor multi-component system

2.6.3 多元體系固體分散體的體外過飽和試驗(yàn) 抑晶輔料可以通過與載體或藥物發(fā)生某些分子水平的作用力，例如形成氫鍵，疏水相互作用、及空間位阻效應(yīng)等，來減緩藥物在胃液中的聚集重結(jié)晶，從而使CsA在到達(dá)小腸部位還具有較高過飽和濃度被吸收進(jìn)入體循環(huán)。本研究以多種水溶性聚合物為載體，通過添加不同比例抑晶劑組合，系統(tǒng)研究了多元體系固體分散體對過飽和溶液的析晶抑制效果。

如圖6所示，添加不同抑晶輔料對維持過飽和溶出的能力各有差異?？傮w來看，添加泊洛沙姆188的固體分散體系對維持CsA過飽和溶解效果較好，添加HPMC E5作為抑晶劑體系也能有效減緩析晶過程，但優(yōu)勢略小于泊洛沙姆188體系。與單一載體HPMC 100LV固體分散體相比，添加Soluplus體系固體分散體對維持CsA過飽和狀態(tài)效果不顯著。HPMC 100LV、HPMC 15LV、VA64這3種多元固體分散體體系中，添加不同抑晶輔料后的析晶抑制效果呈相同趨勢：泊洛沙姆188＞HPMC E5＞Soluplus。同時(shí)，對HPMC 15LV、100LV-P188系列載體來看，抑晶劑比例為CsA的0.1倍與0.3倍相比，0.1倍抑晶劑的瞬時(shí)增溶優(yōu)勢可以延續(xù)，但維持過飽和優(yōu)勢能力較差。0.3倍抑晶劑的瞬時(shí)增溶有所減緩，但維持溶出過飽和優(yōu)勢有提升。當(dāng)抑晶劑比例為0.5倍時(shí)，既能保持過飽和增溶優(yōu)勢，又大大延緩了CsA結(jié)晶析出。

圖6 載體-抑晶劑多元體系A(chǔ)SDs過飽和溶出曲線（n＝3）Fig 6 ASDs supersaturated dissolution curves of carrier crystal inhibitor multi-component system（n＝3）

對過飽和溶出濃度-時(shí)間曲線下面積（AUCss）進(jìn)一步進(jìn)行計(jì)算。如圖7所示，CsA-載體-P188系列ASD具有更高的AUCss值。AUCss值隨著抑晶劑比例的增加而逐漸增大。其中以CsA-HPMC 100LVP188體系具有最高的AUCss值，表明該體系的抑晶能力更強(qiáng)，且圖8加速試驗(yàn)顯示該體系具有較強(qiáng)物理穩(wěn)定性。

圖7 不同體系固體分散體的AUCss結(jié)果（n＝3）Fig 7 AUCss values of solid dispersion with different formulations（n＝3）

圖8 1-HPMC 100LV-P188（1∶3∶0.5）ASD（40℃，75%RH）加速試驗(yàn)結(jié)果Fig 8 Stability accelerated test for 1-HPMC 100LV-P188（1∶3∶0.5）ASD（40℃，75%RH）

3 討論

本試驗(yàn)首先通過熱熔擠出技術(shù)制備了CsA的單元載體固體分散體，分別以3種聚合物HPMC 100LV、HPMC 15LV、VA64不同比例1∶1、1∶3、1∶5為載體制備固體分散體系。過飽和溶出度差異的考察結(jié)果顯示，單一載體雖然具有快速增溶的優(yōu)勢，但維持過飽和濃度的能力有限。在此基礎(chǔ)上，添加了第三元抑晶輔料與載體聯(lián)合使用，制備多元體系固體分散體，并進(jìn)一步探究其析晶抑制效果。

不同聚合物維持CsA的這種過飽和態(tài)能力各有不同，同一載體不同比例瞬時(shí)過飽和增溶也有差異，結(jié)果表明當(dāng)CsA-載體（1∶1）時(shí)的增溶能力最弱，PXRD顯示載體比例越少體系越不穩(wěn)定。而CsA-載體（1∶3、1∶5）體系增溶趨勢相當(dāng)，且穩(wěn)定性更好?？紤]到載藥量因素，（1∶3）體系優(yōu)勢更大。不同聚合物的增溶趨勢表現(xiàn)為：HPMC 100LV＞HPMC 15LV＞VA64。

本研究中選擇的3種具有抑晶作用的輔料，泊洛沙姆188組具有更好的析晶抑制能力。這主要是由于泊洛沙姆188屬于非離子型表面活性劑，溶解時(shí)泊洛沙姆188分子能夠吸附在藥物分子周圍，為CsA提供了一定的空間位阻，從而抑制了晶格的形成及晶體生長兩個(gè)階段。此外，高濃度的表面活性劑溶出也具有一定的增溶作用。近年來有將HPMC E5作為抑晶輔料的研究報(bào)道，因?yàn)镠PMC E5聚合物分子鏈上含有羥基，可與藥物分子中的羰基形成氫鍵。而從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，HPMC E5作為抑晶劑聯(lián)用維持過飽和的優(yōu)勢一般，可能是CsA分子中羰基數(shù)量較少，分子間相互作用力較小。作為一種新型HME的輔料，Soluplus是三嵌段共聚物，同時(shí)也是一種兩親性非離子型表面活性劑。其對CsA的過飽和態(tài)維持效果與泊洛沙姆188、HPMC E5相比較差，推測主要原因是Soluplus與載體聚合物發(fā)生某些相互作用，導(dǎo)致CsA分子過多暴露于溶液中而加速了結(jié)晶過程。

抑晶輔料的用量與維持CsA過飽和時(shí)間也并非完全成正相關(guān)。少量抑晶劑聯(lián)用時(shí)（0.1倍）瞬時(shí)增溶快，但維持效果不佳；抑晶劑用量（0.3倍）時(shí)抑晶作用增強(qiáng)，但增溶優(yōu)勢有所下降。當(dāng)抑晶劑用量適當(dāng)時(shí)（0.5倍）既保證了瞬時(shí)增溶快，又能有效抑制CsA結(jié)晶析出。對較優(yōu)體系CsA∶HPMC 100LV∶泊洛沙姆188（1∶3∶0.5）粉末進(jìn)行初步壓片制備，與原研參比制劑的體外過飽和溶出對比試驗(yàn)驗(yàn)證了自制片劑處方在維持過飽和溶出上具有優(yōu)勢性。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)利用熱熔擠出技術(shù)制備載體-抑晶劑多元體系固體分散體，通過系列實(shí)驗(yàn)探究了不同聚合物載體及抑晶輔料對維持難溶性藥物CsA過飽和溶出的影響，為過飽和釋藥系統(tǒng)的開發(fā)提供了一定理論基礎(chǔ)，并為熱熔擠出制備固體分散體的產(chǎn)業(yè)化提供試驗(yàn)依據(jù)。