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应用研究

流通池法在早期处方研制中的开发与应用

本文主要参考Jiang B. Fang 等人的研究论文:Development and Application of a Biorelevant Dissolution Method Using USP Apparatus 4 in Early Phase Formulation Development,归纳论文中对流通池法方法优化的建议以及流通池法在早期处方研制中的研究案例。

 

1. 流通池法简介

20世纪50年代(1950s),流通池法开始应用于口服制剂的药物释放度试验。20世纪90年代(1990s),流通池法正式被收载入美国药典,成为USP Apparatus 4。

传统的QC溶出方法(篮法/桨法)相比,流通池法有以下优势:

(1)在难溶性药物的整个溶出实验过程中,都能维持良好的漏槽条件。

(2)能很容易地改变溶出介质和改变流速,来模拟体内条件。

(3)能更有效地模拟胃肠道内的流体动力学。

(4)适用于不同的剂型的体外释放度测试,包括片剂、胶囊、栓剂、粉末等。

(5)释放度测试结果的体内外相关性更好。

很多文献都指出应用传统的QC溶出方法指导前期药物处方开发时有一定的局限性。而流通池法溶出测试是在与体内生理条件密切相似的环境中进行的,包括pH环境、水动力学和持续时间。因此流通池法的测试结果在对药物的体内生物利用度具有潜在的预测能力。

 

2. 流通池法的方法优化

2.1 流量(Flow Rate)

溶出介质的流量一般建议在4 ~ 16ml/min的范围内选择,尽管更高的流量可以而且已经被采用。本研究选择流量为8ml/min(22.6mm直径的流通池),其平均流速(Flow Velocity)约为0.00033m/s,被认为比较接近体内流体的流速(例如肠液流体速度一般为0.0002 ~ 0.0008 m/s)。

另外,研究文献并不建议使用更低的流量。当流量低于6ml /min时,溶出曲线会变得更加不稳定。使用12mm直径的小流通池时,也观察到类似的现象。这可能是由于流速过低而造成液体动力流动均匀性降低的缘故。

2.2 溶出介质

研究使用了四种标准生物相关溶出介质:SGF、SIF、FeSSIF和FaSSIF,分别代表胃、肠道、禁食或进食条件下相似的pH和组分。一般情况下,先使用SGF,然后再切换成SIF。当需要进行食物影响评估时,才使用FeSSIF、FaSSIF代替SIF。

2.3 其他方法参数

流通池底部填充直径为1mm的玻璃珠;流通池顶部安装0.7 µm的过滤器;需要时使用玻璃棉来减少反压等。


3. 研究案例

研究文献列举了4个使用流通池的研究案例:

研究案例1:批与批之间的变异性

研究案例1的主药成分A为BCS II类化合物,弱碱性,pKa值为1.5。它被制成为10mg规格的即时释放(IR)片,用于早期临床研究。原始临床供应批次(Lot 1)使用流通池法测试得到的溶出结果与该批次临床研究的体内血药浓度曲线非常相似。

然而,当使用QC溶出方法(桨法,900 mL,0.1 N HCl,50 rpm)时,发现同一配方的再制造产品Lot 2的体外溶出速度比原Lot 1稍慢。由于在临床发展的早期阶段还没有建立体外释放的定量标准,因此很难确定Lot 2是否适合继续作为临床供应批次。

重新使用流通池法,结果显示Lot 2的体外释放度结果明显与Lot 1不同,与原批次(Lot 1)相比,化合物A的累积溶出率仅为60%。使用比格犬对这两个批次进行临床前交叉研究(nonclinical crossover study),结果显示Lot 2的C max降低约70%,AUG降低约65%,进一步印证了流通池法的测试结果。 

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研究案例2:pH调节剂的效果

研究案例2的主药成分B是BCS II类化合物,甲磺酸盐,pKa值为5.1。

两个配方(Lot 2和Lot 3)均使用富马酸作为pH调节剂,,其中Lot 2含有15%的富马酸(粒内),Lot 3含有20%的富马酸(粒内15%,粒外5%)。另外有两个不含pH调节剂的配方作为对照组(Lot 1和Lot 4)。

当先使用SGF然后将溶出介质更改为SIF时,流通池法溶出结果显示,所有四个配方拥有相似的浓度与时间分布曲线和相似的累积溶解率。几项药代动力学研究(雄性比格犬)也表明,所有测试配方的AUC均无显著差异,这与体外数据吻合良好。

但是在单独使用SIF作为溶出介质的情况下,添加pH调节剂和不添加pH调节剂的配方之间的流通池法溶出结果存在显著差异,Lot 2和Lot 3明显更高。

研究结果说明,如果药物会在pH值较低(酸性较强)的环境中下崩解和释放,例如在胃中,那么弱酸则有可能无法作为pH调节剂发挥预期的提高药物生物利用度的作用。如果药物是在较高的pH值(中性或碱性)下才释放的,使用弱酸作为pH调节剂则可以发挥预期作用。

研究案例3:配方设计和辅料影响

研究案例3的主药成分C是BCS II类化合物,弱酸,pKa值为4.07.9

两个配方的辅料是类似的但略有不同:Lot 1配方使用微晶纤维素(PH 101),乳糖一水合物(Impalpable 313)和HPMC;Lot 2 配方使用微晶纤维素(PH 102),乳糖一水合物(FastFlo 316),没有HPMC。

两个配方使用传统QC溶出方法得到的结果十分相似。但流通池法的测试结果显示,Lot 1的体外溶出结果要比Lot 2好得多,由此预测Lot 1的体内性能将优于Lot 2。这个体外预测结果后来被非临床体内药代动力学研究数据所证实:虽然Lot 1与Lot 2的t max 值是相似的,但Lot 1比Lot 2有约大3倍的C max值和约大4倍的AUG值。

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研究案例4:食物影响的评估和预测

食物对小分子药物吸收和生物利用度的影响是药物开发过程中需要考虑的关键因素之一。在开发的早期,有必要了解和预测食物的影响,以最大限度地提高药物的生物利用度,并帮助设计最有效的动物和人类临床研究。

在保持所有其他参数不变的情况下,通过比较FeSSIF和FaSSIF为溶出介质的测试结果,可以使用流通池法在体外评估食物影响。

研究文献展示了兰索拉唑快速崩解片,达那唑胶囊等药物的体外食物影响评估结果。

兰索拉唑在空腹状态下会有更好的生物利用度,这与流通池法的测试结果吻合。同时可以发现,空腹状态下流通池法的体外溶出曲线与体内血药浓度曲线相似程度很高(如下图所示)。

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对于达那唑,有研究报告称其在在进食后状态下的生物利用度比空腹时至少高3倍,流通池法的体外溶出测试结果(如下图所示)与这个结论相吻合。

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总结

论文作者利用市售药物的体内生物利用度结果来指导流通池溶出方法的开发,以确保所选择的方法参数,如流速,在水动力学方面得到优化。该方法是一种具有标准参数的生物相关体外溶出方法,具有较高通用性。由于无需进行大量的产品特异性开发,这不仅节省了方法的开发时间,而且在化合物开发阶段的早期,当药物缺乏时,可无需使用剂型直接测试粉末或颗粒。流通池法能够有效地研究药物在生物相关环境中的体外药物释放,并预测不同类型的药物化合物和固体口服剂型的体内性能。



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