納米晶藥物均一性和穩(wěn)定性的解決方案

均一性與穩(wěn)定性控制

目前，大約 40%的已批準(zhǔn)上市的藥物和 90%正在開(kāi)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(lèi)系統(tǒng)（BCS）中的Ⅱ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)。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(wèn)題，限制了其在臨床中的高效應(yīng)用[1]。將藥物開(kāi)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(chǎng)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(jí)，當(dāng)藥物以納米尺寸存在時(shí)，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，20-1000 nm 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(yùn)，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(guò)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(duì)納米晶藥物進(jìn)行穩(wěn)定性分析可以篩選分散劑配方。

奧法美嘉平臺(tái)提供整套的納米晶藥物均一性和穩(wěn)定性的解決方案，可用于快速評(píng)估、優(yōu)化納米晶的配方和工藝：砂（珠）磨機(jī)、高壓微射流均質(zhì)機(jī)對(duì)納米晶藥物進(jìn)行分散均質(zhì)處理、Nicomp粒度分析儀分析平均粒徑、AccuSizer顆粒計(jì)數(shù)器分析大粒子濃度，Lum穩(wěn)定性分析儀快速分析納米晶藥物穩(wěn)定性，Entegris-ANOW濾芯過(guò)濾雜質(zhì)及大顆粒。

納米晶藥物制備方法

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)包含了不同的專(zhuān)立, 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(guò)機(jī)械力使大的藥物顆粒減小至納米級(jí)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(chēng)為“沉淀法”（PrecipitationTechnique），基本原理是從藥物的過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)研磨時(shí)間的長(zhǎng)短，實(shí)現(xiàn)不同藥物粒徑）。另外由于過(guò)程中不需要有機(jī)溶劑，整體操作簡(jiǎn)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(gè)納米晶工藝中問(wèn)世最早，卻一直沿用到今的工藝，經(jīng)久而不衰^[4]

無(wú)論是通過(guò)何種方法制備納米晶藥物，后續(xù)都需要對(duì)其平均粒徑、尾端大顆粒、穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)來(lái)篩選配方，PSS的Nicomp粒度分析儀可用于測(cè)試平均粒徑、AccuSizer顆粒計(jì)數(shù)器可用于測(cè)試過(guò)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。

圖1 納米晶藥物均一性解決方案

納米晶藥物粒度控制

濕法介質(zhì)研磨和高壓均質(zhì)是常見(jiàn)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(huì)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(huì)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(jiàn)分散方法的球磨法或砂磨機(jī)，在分散時(shí)物料、磨珠與機(jī)體之間的撞擊會(huì)對(duì)納米晶顆粒造成損傷，磨損的材料進(jìn)入物料中會(huì)變成難以除去的雜質(zhì)，這對(duì)納米晶的純度產(chǎn)生不利的影響，此外，機(jī)械力過(guò)大時(shí)局部升溫過(guò)快，也會(huì)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(jí)顆粒，是一臺(tái)多用途珠磨機(jī)。可用于研磨200納米或更少的API制藥化學(xué)品，具有低污染，低損傷的特點(diǎn)。可以以更小的粒子損傷對(duì)物料進(jìn)行分散，獲得粒子原有特性無(wú)損的產(chǎn)品。磨珠磨損少，能減少污染量。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，易于更換磨珠，拆卸和清洗也十分方便。 HM&M珠磨機(jī)利用離心力制造了珠料分離機(jī)，獲得了日本政府頒發(fā)的“制造業(yè)杰出大師獎(jiǎng)”和“科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”。

平均粒徑檢測(cè)

納米晶藥物平均粒徑過(guò)大會(huì)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(guò)小，其溶出速率會(huì)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(guò)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(guò)動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)、掃描電鏡、透射電鏡等對(duì)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(guò)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(dòng)態(tài)光散射原理檢測(cè)分析樣品的粒度分布，基于多普勒電泳光散射原理檢測(cè)ZETA電位。

尾端大粒子濃度檢測(cè)

在生產(chǎn)納米晶的過(guò)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(cè)對(duì)評(píng)估體系的物理穩(wěn)定性具有重要意義，可使用AccuSizer顆粒計(jì)數(shù)器對(duì)尾端大粒子進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)價(jià)納米體系的物理穩(wěn)定性。

AccuSizer顆粒計(jì)數(shù)器系列

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

穩(wěn)定性分析檢測(cè)

通過(guò)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(shí)需要考慮的重要因素。通過(guò)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以較大程度的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

Lum穩(wěn)定性分析儀可以直接測(cè)量整個(gè)樣品的分散體的穩(wěn)定性，檢測(cè)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(guò)測(cè)量結(jié)果可用來(lái)開(kāi)發(fā)新的配方和優(yōu)化現(xiàn)有的配方及工藝。

過(guò)濾

濕法研磨處理后的納米晶藥物需經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臑V芯過(guò)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(guò)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(guò)濾，此外，還需結(jié)和納米晶藥物配方考慮相容性穩(wěn)定。

Entegris-ANOW 濾芯

Entegris-Anow是一家高分子微孔膜過(guò)濾企業(yè)，專(zhuān)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(hù)經(jīng)驗(yàn)，并為生物制藥、醫(yī)療器械、食品飲料、實(shí)驗(yàn)室分析、微電子及工業(yè)等領(lǐng)域的客戶(hù)提供過(guò)濾、分離和凈化解決方案。

參考資料

[1] Kalepu S, Nekkanti V. Insoluble drug delivery strategies: review of recent advances and business prospects[J]. Acta Pharmaceutica 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(yáng),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(bào),2018,53(04):529-537

[4] 難溶性藥物的救星，“納米晶藥物”有實(shí)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),2016.

[6] Majuru S, Oyewumi MO. Nanotechnology in Drug, Devel opment and Life Cycle Management [M] // De Villiers MM, Aramwit P, Kwon GS. Nanotechnology in Drug Delivery. New York: Springer, 2009: 597−619