藥物多晶型轉變因素的研究進展

發布時間：2020-01-10所屬分類：醫學職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要藥物活性成分中多晶型研究是現代制藥領域的一個研究熱點，由于藥物的不同晶型具有不同的理化性質，因而對藥物的穩定性、安全性、體外溶出度、生物利用度以及藥理活性等性質具有很大影響。從而使得多晶型問題在藥品的質量與安全控制方面以及新藥研發中越

　　摘要藥物活性成分中多晶型研究是現代制藥領域的一個研究熱點，由于藥物的不同晶型具有不同的理化性質，因而對藥物的穩定性、安全性、體外溶出度、生物利用度以及藥理活性等性質具有很大影響。從而使得多晶型問題在藥品的質量與安全控制方面以及新藥研發中越發受到重視，成為新藥及仿制藥物研發中重要的突破口之一。近年來，隨著人們對多晶型重視程度的不斷提高，以及現代科學分析技術的發展、儀器的更新，使得多晶型的研究取得了相當多的進展，對于多晶型的認識更加清晰，運用也越來越多。本文就多晶型研究的意義，影響多晶型轉變因素的研究進展進行概述，并簡單提及目前多晶型的制備方法。

　　關鍵詞藥物多晶型，晶型轉變因素，制劑，療效，輔料

　　最早發現的多晶現象是1798年克拉普羅特發現的方解石和文石的組成都是碳酸鈣，從此多晶型開始走進人們的視線。物質在結晶的過程中，各種外界以及內部因素的影響使得分子內或分子間鍵合方式改變，造成了分子或原子在晶格空間上排列不同，從而形成不同分子結構，即同一種物質具有兩種或兩種以上的晶格空間排列方式或晶胞參數，形成多晶型的現象被稱為多晶型現象[1]。藥物多晶型在18世紀20年代進入人們的視線，到上世紀60年代后對其研究才迅猛地開展。McCrone在1965年提出了關于多晶型最知名的定義:“A型多晶型物是由固體狀態的該化合物分子的至少兩種不同排列可能性所導致的給定化合物的固體結晶相”[2]，即指具有兩種以上分子排列方式的固體結晶相。制劑中藥物存在包括多晶型和無定型狀態，以及溶劑化物和水合物(假多晶型)4種物理狀態。晶體狀態時，分子在晶格中具有不同的排列和構象，可細分為穩定態和亞穩態;無定形態分子無規則排列，晶格不能確定�；�合物不同晶型會有著不同的物理化學特性，會影響藥物制劑的安全性、有效性。所以多晶型藥物研制時，必須進行合理科學的選擇。藥物的晶型不同，其在體內的溶出和吸收情況也會有一定差異，進而影響藥物的生物利用度、療效以及穩定性、有效性和安全性。藥物多晶型中亞穩定型大多比穩定型具有更好的溶解度、溶出速率及生物利用度，但亞穩定型自由能大、不穩定，因此生產中需要設法控制固體制劑中的亞穩定型。在將多晶型藥物研制成固體口服制劑時，考慮藥物晶型的影響，選擇一種在臨床上有治療價值且穩定可控的藥物晶型是十分重要的。目前，國內對藥物多晶型的研究越來越重視，在新藥申報中也早有體現。本文就多晶型研究的意義，影響多晶型轉變因素的研究進展進行概述總結，并簡單提及了目前多晶型制備方法、表征分析方法的研究情況。

　　1藥物多晶型研究的意義

　　1.1多晶型對藥物表觀溶解度和溶解速率的影響

　　不同晶型藥物的分子晶格空間排列不同，故溶解度和溶出速率也可能存在相應差異。由于溶解作為藥物吸收進入人體發揮作用的第一步，因此目前對不同晶型與藥物溶解度關系的研究引起了廣泛的關注。林青等[3]對比了埃索美拉唑鎂鹽4種晶型的溶解度，結果發現在水體系中溶解度依次為晶型Ⅱ>晶型Ⅲ>晶型Ⅰ>晶型Ⅳ，4種晶型表現出了明顯的溶出速度差異。胡帆等[4]檢測甲磺酸多沙唑嗪的兩種晶型樣品在6種溶媒系統中(0.1mol/L鹽酸溶液、pH為4.5的醋酸緩沖液、pH為6.5的磷酸緩沖液、水、0.2%SDS溶液和0.5%SDS溶液)溶解度，發現晶H型溶解含量百分比均高于晶A型。張燕等[5]篩查制備出阿達帕林4種晶型樣品(晶型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)，并在6種不同pH值的溶媒系統中(0.1mol/L鹽酸溶液、pH為4.5的醋酸緩沖液、pH為6.5的磷酸緩沖液、水、0.2%SDS溶液及0.5%SDS溶液)進行溶解性試驗，最終發現晶型Ⅳ溶解速率和溶解度最高。張燕等[5]利用不同的晶型篩查方法，篩查并制備出藥物阿達帕林(用于尋常型痤瘡的皮膚治療)4種不同的晶型樣品，并在6種不同pH的溶出介質中進行了溶解度的比較。研究發現，晶型Ⅳ(無定形)表現出最佳的溶解性，并與Ⅰ、Ⅱ晶型存在很大的差異。此結果也同時證明藥物的無定型態可以較大程度提高藥物的溶解性，說明在固體制劑中固體分散體技術是能夠顯著改善難溶性藥物的溶解性和溶解速率的有效策略。Zhou等[6]通過緩慢蒸發甲醇法發現了琥珀酸美托洛爾的新型多晶型(Ⅱ型)，熱穩定性試驗證明了其是亞穩態晶體形式，經過長時間的高溫和高濕度處理后，將會逐漸轉變為Ⅰ型。雖然Ⅱ型是亞穩態晶體形式，但與Ⅰ型相比，顯示出更好的溶解性，使其成為用于藥物生產的潛在藥物活性成分。陳菲菲等[7]對鹽酸厄洛替尼A晶型、B晶型所制備的片劑在4種不同的溶出介質中的溶解度和溶出速率進行對比后，結果發現A晶型相對于B晶型有更好的溶解度，尤其是在枸櫞酸-磷酸氫二鈉緩沖液中，兩種晶型表現出顯著溶出速度差異。

　　1.2多晶型對藥物穩定性的影響藥物多晶型可分為低能態的穩定型、高能態的亞穩定型以及無定型。不同晶型中內部分子間作用力不同，晶格排列和晶格能都有差異，因此藥物的穩定性也有著較大差異，因此藥物宏觀表現出來的穩定性也存在很大差異。劉松等[8]對鹽酸綠卡色林進行測試分析研究其穩定性，實驗發現晶型穩定性排序為晶型Ⅲ>晶型Ⅰ>晶型Ⅱ，晶型Ⅲ在一些惡劣條件下依然能保持晶型。利托那韋臨床上用于治療HIV-1感染，據研究表明，其在水和乙醇的混合物中，亞穩態形式比穩態形式Ⅱ多5倍以上。迄今分離出的5種多態性形式，Ⅱ型是其中穩定的形式[6]。達魯那韋(DAR)是一種在全球廣泛使用的合成抗逆轉錄病毒藥物，是HIV治療的重要組成部分，但商品形式的DAR乙醇化晶體在不同的環境條件下會出現不同的偽多晶型并相互轉化。CorreaJ等[9]研究發現，未經包裝的DAR片劑晶體結構發生了變化，而保存在初級包裝內的片劑保持完整的晶體結構。因此，DAR產品包裝材料的選擇以及與外界環境的隔離效果對于其晶型的穩定型保持有很大的意義。AOSurov等[10]研究了環丙沙星與馬來酸藥物鹽的多晶型。發現馬來酸環丙沙星存在3種多晶型和一種水合物，并且利用單晶X-射線衍射鑒定各種晶型結構時發現，晶型Ⅰ和晶型Ⅱ的晶體結構存在顯著差異;同時，穩定性試驗結果表明，晶型Ⅰ是熱力學最穩定的，其次是晶型Ⅱ，而晶型Ⅲ是最不穩定的結構。

　　1.3多晶型對生物利用度的影響

　　1.3.1同一藥物不同晶型對生物利用度有顯著影響多晶型會影響藥物在體內的溶出、擴散、吸收，藥物體內代謝過程會受到影響，進而會對藥物的生物利用度產生一定影響。劉傳榮[11]通過研究5種瑞巴派特晶型藥物，包括(HReb)(CH3NH2CH3)[(CH3)2CHOH]、Na2(H2O)4(Reb)、H2Reb·CH3OH、HReb-CH3和H2Reb·(DMSO)2。之后進行體外溶出度試驗，發現Na2(H2O)4(Reb)、H2Reb·CH3OH和HReb-CH3溶解度有明顯提高，同時大鼠體內的H2Reb·CH3OH和HReb-CH3生物利用度提高至1.39和1.90倍。尼莫地平(nimodipine)是一種多晶型化合物，又已知多晶型物會引起藥物化合物溶解性和生物利用度的顯著差異。例如，Wang等[12]通過X-射線粉末衍射(XRPD)和示差掃描量熱分析法(DSC)分析Nim-Ms、Nim-Ns、Nim-MBT和Nim-NBT中Nim的晶型，研究Nim多晶型轉化過程，并探索了Nim-MBT和Nim-NBT在5種不同培養基中的體外溶出及其在兔中的口服吸收能力。結果發現，在所有的溶媒中，Nim-NBT的藥物釋放速度都高于Nim-MBT，且家兔口服Nim-NBT的生物利用度為口服Nim-MBT的約1.41倍。RosaPireddu等[13]發現兩種不同雙氯芬酸晶體的溶解和吸收存在很大差異，表觀生物利用度也有所不同，RosaPireddu將兩種不同的晶體形式制成納米晶體制劑，并研究其改善皮膚藥物生物利用度的能力，結果顯示晶體尺寸和類型都會對藥物溶解度有極大影響，通過改變這兩者可以顯著提高藥物的皮膚沉積和滲透作用。

　　1.3.2同一藥物不同晶型對生物利用度無顯著性影響一般晶型對難溶性藥物比易溶性藥物生物利用度的影響大，而多晶型藥物不同晶型的生物利用度也未必存在很顯著的差異，如法莫替丁和西咪替丁。例如法莫替丁的藥物制備工藝條件的不同導致產生Ⅰ、Ⅱ兩種晶型，Ⅰ晶型較為穩定，熔點略高于Ⅱ晶型，但溶出度較Ⅱ晶型差。經王長虹等[14]研究發現，雖然法莫替丁兩種晶型的性質差別很大，但其生物利用度及療效差別并不明顯。原因在于法莫替丁分子結構中帶有堿性極強的胍基，兩種晶型在酸性胃液中都能夠迅速溶解成為溶液狀態，故晶型所帶來差異幾乎無法體現出來，故法莫替丁的Ⅰ、Ⅱ兩種晶型對其生物利用度無顯著性影響。

　　1.4多晶型對藥理活性的影響多晶型藥物之間各種理化性質上存在的差異可能會導致藥物藥理活性上的不同。例如，Bai等[15]研究對比了甲苯咪唑(MBZ)3種不同的多晶型物(A型、B型和C型)的腦滲透性和療效。通過研究對比3種晶型藥物在GL261和D425模型中的腦部藥物濃度、作用毒性以及存活率，發現晶型A沒有活性，晶型B雖然有一定的活性，但是表現出較強的毒性;而在MBZ多晶型物中，晶型C可以達到腦組織中治療的有效濃度，且副作用較小，是治療中更好的選擇。

　　2影響多晶型轉變因素

　　藥物多晶型會影響到藥物的穩定性、溶出速度、生物活性與有效性等性質，而其本身會受到自身及外界因素影響，會發生晶型的轉型，因此需要細致考慮處方中各成分、溶劑以及制劑過程會對其產生的影響，以此控制好轉型條件。

　　2.1溶劑溶劑的種類和濃度等都會對于轉晶過程產生不可忽視的影響。于紅琴[16]以卡馬西平(CBZ)為研究對象，對CBZ的結晶工藝和多晶型現象進行了深入的研究，實驗過程中得到兩種晶型:晶型Ⅱ(亞穩型)和晶型Ⅲ(穩定型)，結果在乙醇中較低的初始濃度和較快的降溫速率有利于亞穩晶型Ⅱ的生成，溶劑通過氫鍵作用影響CBZ晶型。Maher等[17]研究了在7種不同溶劑條件下，吡拉西坦晶型Ⅱ向晶型Ⅲ轉變的過程，發現溶劑的選擇對吡醋胺介導的從晶型Ⅱ(FⅡ)(6.403)到FⅢ(6.525)轉化速率有很大的影響，其可以改變誘導和轉化時間。從總體趨勢觀察，吡拉西坦在溶劑中的溶解度越高，在該溶液中的轉化速率越快，而2-丙醇不符合這一趨勢，吡拉西坦在2-丙醇中的溶解度高于丙酮，但轉化速度較慢，因為在溶質和溶劑分子之間存在較強的相互作用，從而延遲FⅢ(6.525)的成核和生長過程來降低該溶劑中的轉化速率;1-丙醇的數據符合所概述的趨勢，表明醇基在溶劑分子碳鏈上的定位導致不同的溶質-溶劑相互作用。

　　2.2研磨研磨是通過物理因素增大藥物粒子比表面積和溶出度，改變多晶型為非定型或亞穩定型。Tao等[18]選擇難溶性藥物鹽酸非那吡啶PAP作為模型藥物，采用液體研磨法研究兩種無水晶型的PAP晶體之間的轉化。晶型Ⅱ是由正己烷加入后10Hz頻率磨10min制得。當球磨時間和球磨頻率增加時，Ⅱ型晶體將轉變為Ⅰ型晶體。替米沙坦是治療高血壓的藥物。陳佳星[19]研究了替米沙坦兩種晶型在不同研磨時間下的變化。同樣得到無定型態，晶型A需要研磨120min，晶型C則只需要磨30min。同時晶型C在165℃研磨30min，干燥12h可得到晶型A。

　　2.3攪拌Sypek[20]研究了攪拌對在無水乙醇中結晶的卡馬西平(CBZ)于冷卻結晶期間多晶型轉化的影響，發現攪拌是控制CBZ多晶型最重要的控制因素。在靜態條件下，最初出現了一些亞穩態三角α形式(晶型Ⅱ)的大晶體，后緩慢轉化為穩定的P-單斜晶β型(晶型Ⅲ)。在充分劇烈的攪拌下，溶液濁度慢慢地增加，這是由于形成了大量的Ⅲ型棱形晶體。使用重結晶CBZ制備溶液后，在攪拌條件下觀察到較短的結晶誘導時間:最初形成大量Ⅱ型針狀晶體，溶液顯示最初濁度，然后相對快速地轉化為Ⅲ型的小晶體，濁度明顯增加。

　　相關期刊推薦：《中國醫院藥學雜志》1981年創刊，是中國藥學會主辦、中國科協主管的國內外公開發行的醫院藥學專業性學術期刊。本刊主要介紹國內外醫院藥學創新性成果、藥學先進技術、臨床合理用藥、中西藥制劑、醫院調劑、醫院藥學學科的科學管理與改革、藥學基礎知識及理論等。

　　2.4干燥干燥是綜合濕度及溫度雙重影響，在特定轉變溫度下，所有原子轉變成高能態，具有能越過轉變阻抗能閾的熱能，使得晶型轉變，而濕度會影響到晶型結構組成。不同濕度或溫度會對晶型造成不同程度的影響，所以在干燥時需要綜合考慮。

　　2.4.1濕度奧氮平(OLZ)屬于治療精神分裂癥和其他相關精神病的新一代苯二氮艸卓類藥物，可能以多種結晶形式存在，包括多晶型，水合物和溶劑化物。Paisana等[21]研究了無水奧氮平晶型Ⅰ和Ⅱ(最常見的多晶型物)在暴露于不同水分條件(11、53、75和93%RH)和與水直接接觸(例如水溶液)時，水合物轉化速率和水合對多晶型物的溶解速率的影響。結果表明，無水晶型Ⅰ和Ⅱ分別在93%和75%RH下發生了水合物轉化。在93%RH時，晶型Ⅰ和Ⅱ分別轉換成相應的二水合物D和B，且后者具有較高的水合速率。而后，Paisana等[22]又繼續探索賦形劑的選擇對OLZ制劑保持活性的重要性。研究發現OLZFⅠ在PEG和HPC的存在下，在75%RH/25℃下水合，而采用HPC和PVP作為賦形劑，在93%RH時依然較難形成水合物。結果說明可以使得OLZFⅠ與水分接觸最少的疏水性賦形劑可以最大程度地防止水合反應的發生，確保制劑的有效性。

　　2.4.2溫度嚴小紅等[23]對氟康唑多晶型轉變因素進行了研究，實驗中將一水合物樣品、晶型Ⅱ樣品分別置于不同梯度溫度烘箱中放置3h后測定紅外和近紅外光譜。結果在40℃的條件下，兩種樣品的IR和NIR光譜未發生變化;同樣在不同梯度溫度條件下晶型Ⅱ樣品的光譜未發生變化，而一水合物樣品的光譜則存在差異，結果與Ⅱ型樣品的IR和NIR光譜相同;180℃條件下，兩種樣品的IR和NIR光譜均發生一致性變化，經測定核磁氫譜，采用XRD、RM、DSC和TGA，經射線粉末衍射圖和紅外光譜圖比對，發現兩種樣品經高溫相變得到了晶型Ⅰ，結果證明，在60～160℃的條件下一水合物氟康唑可轉化為晶型Ⅱ，180℃條件下一水合物和晶型Ⅱ可轉化為晶型Ⅰ，實驗結果有力證明了溫度對于多晶型的影響。

　　2.5藥用輔料Watanabe等[24]研究了在輔料如脂肪酸或脂肪酸酯的加熱下克拉霉素(CAM)亞穩態晶型Ⅰ到穩定晶型Ⅱ的轉變過程。差示掃描量熱法分析表明，當晶型Ⅰ與添加劑一起加熱時，晶型Ⅰ的相變溫度降低到添加劑熔點附近;粉末X-射線衍射分析表明，在加入輔料時，在晶型Ⅰ轉變成晶型Ⅱ期間存在暫時的非結晶組分。對于硝苯吡啶B型和卡馬西平Ⅲ型晶體，也觀察到在存在添加劑時轉化溫度的降低。陳芊茜[25]考查了13種藥用輔料的晶型及對硫酸氫氯吡格雷晶型穩定性的影響，這些結果表明，輔料的使用在晶體變型過程中有很大的影響。