收藏！緩釋微球制劑的質(zhì)量控制

所謂藥物緩釋，是指使藥物在生物體內(nèi)緩慢釋放或控制藥物以一定速度釋放，以達(dá)到其在特定部位釋放或按預(yù)設(shè)速度釋放的目的。例如現(xiàn)在研究較為廣泛的載藥微囊緩釋系統(tǒng)以及載藥微球緩釋系統(tǒng)等，均具有藥物緩釋體系的典型優(yōu)良特性。

微球（microsphere）是指藥物分散于或被吸附在聚合物基質(zhì)、高分子中而形成的一種微粒分散體系。微球作為一種應(yīng)用較為普遍的新型給藥系統(tǒng)，其粒徑一般分布在 1～250µm 的范圍內(nèi)，粒徑在10～1000nm 之間的稱(chēng)納米球。該技術(shù)開(kāi)發(fā)的制劑可用于肌肉注射、動(dòng)靜脈注射、粘膜給藥、關(guān)節(jié)腔內(nèi)給藥、口服以及皮內(nèi)注射等幾乎各種方式的給藥途徑。

國(guó)外對(duì)載藥微球的研究開(kāi)始較早并正在逐步深入，20 世紀(jì)八九十年代，一些研究機(jī)構(gòu)如美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)、法國(guó)巴黎第十一大學(xué)、日本秋田大學(xué)和日本城西大學(xué)等都設(shè)立有專(zhuān)門(mén)的載藥微球研究室，近些年來(lái)，也有成型的載藥微球商品（如淀粉微球）出售。我國(guó)對(duì)載藥微球的研究開(kāi)始時(shí)間相對(duì)較晚，雖然已取得了一些初步成果，但技術(shù)還不成熟，上市藥品較少。

相比于傳統(tǒng)的劑型，微球制劑的主要優(yōu)點(diǎn)在于： 

?掩蓋藥物的不良?xì)馕都翱谖叮?nbsp;

?提高藥物的穩(wěn)定性，防止藥物在體內(nèi)失活； 

?通過(guò)載體材料及制備技術(shù)的選擇，可實(shí)現(xiàn)藥物在體內(nèi)的緩慢持續(xù)釋放，減輕患者頻繁多次給藥的痛苦，提高患者順應(yīng)性； 

?可使藥物濃集于靶區(qū)，提高療效，減少藥物的毒副作用； 

?除藥物外，還可將活細(xì)胞包埋于載體內(nèi)。

緩釋微球制劑在臨床上的釋藥周期往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)周，甚至數(shù)月，一旦不能保證產(chǎn)品的質(zhì)量(如突釋過(guò)高，釋放周期難以控制，載體材料的安全性等方面)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)生毒副作用甚至威脅患者的生命，所以對(duì)于微球制劑應(yīng)該具有比常規(guī)制劑更加嚴(yán)格的質(zhì)量要求和批次間的重復(fù)性要求。

我們結(jié)合各指導(dǎo)原則及研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，確定以下方面需要關(guān)注：目前，各國(guó)藥典采取指導(dǎo)原則的形式對(duì)微球制劑的質(zhì)量評(píng)價(jià)提出了要求和規(guī)定，如微球指導(dǎo)原則首次出現(xiàn)在15版藥典中，并在2020版進(jìn)行提升，提出了“微粒制劑指導(dǎo)原則”，對(duì)國(guó)內(nèi)進(jìn)行緩釋微球開(kāi)發(fā)的藥企提出了質(zhì)量控制的導(dǎo)向。
 

通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）或者透射電子顯微鏡（TEM）觀察微球的形態(tài)，如形狀（圓形或類(lèi)圓形）、表面形貌（光滑或粗糙）、骨架結(jié)構(gòu)（多孔或?qū)嵭模▓D1）。理想微球的微觀形態(tài)應(yīng)為圓整球型或橢圓形實(shí)體，形態(tài)飽滿(mǎn)，顆粒的大小應(yīng)盡可能均勻，微球之間無(wú)粘連。微球形態(tài)與結(jié)構(gòu)的不同對(duì)微球的載藥量以及釋放行為有顯著影響。表面粗糙的微球易吸附藥物結(jié)晶，往往會(huì)導(dǎo)致高突釋。通過(guò)對(duì)微球形態(tài)進(jìn)行觀測(cè)，總結(jié)形態(tài)與處方工藝之間的關(guān)系，不但可以對(duì)微球的制備機(jī)理進(jìn)行探索，還可以對(duì)釋放行為進(jìn)行優(yōu)化。

圖1 電鏡下不同形態(tài)的微球

SEM是目前觀察微球形態(tài)使用最廣泛的方法，被用于表面及切面形態(tài)的觀察（見(jiàn)圖2）。TEM 分辨率高，圖像為二級(jí)結(jié)構(gòu)平面，適用于亞微球、納米球粒徑測(cè)定。此外還有原子力學(xué)顯微鏡(atomic force microscopy，AFM)可用于觀察微球形態(tài)，AFM 優(yōu)點(diǎn)之一是分辨率高，與 SEM 相比，不需要對(duì)樣品進(jìn)行金屬?lài)婂儯苊饬藝婂兒髮?duì)樣品的表面形態(tài)造成的破壞，并且AFM 允許在液態(tài)環(huán)境下觀測(cè)樣品，而 SEM 則不行。但是 AFM 缺點(diǎn)是觀察范圍窄，得到數(shù)據(jù)不具有統(tǒng)計(jì)性，適合單個(gè)粒子表面形態(tài)的觀察。
 

圖2 SEM 觀察的 PLGA-Glu 微球圖像 

(A)全視圖  (B)單個(gè)微球表面圖  (C)單個(gè)微球切面圖
 

粒徑及粒徑分布是影響微球制劑釋放行為的關(guān)鍵因素，其對(duì)緩釋微球的包封率、釋放行為模式、降解速率都有一定影響，因此粒徑大小及分布是質(zhì)量控制中一個(gè)很重要的指標(biāo)。隨著檢測(cè)手段的進(jìn)步，粒徑大小及其分布測(cè)定由傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡視野測(cè)定發(fā)展到電子顯微鏡的逐一統(tǒng)計(jì)再發(fā)展到近年來(lái)應(yīng)用廣泛的激光粒度儀繪制粒徑大小分布圖，可以在制備過(guò)程中的每一步工藝?yán)飳?duì)粒徑大小及分布進(jìn)行追蹤檢測(cè)進(jìn)而得到目標(biāo)微球，表1介紹了各種方法的特點(diǎn)。

表1 常用微球的粒度及粒度分布檢測(cè)方法

 

而 粒 徑 的 分 布 除 了 可 用 粒 徑 分 布 圖 表 示 ， 還 可 用 多 分 散 性 指 數(shù)(polydispersity index，PDI)和跨距表示?？缇嗯c多分散性指數(shù)數(shù)值越小，表示粒徑分布越均勻。
 

由于微球制劑與普通制劑不一樣，除了必要的輔料，在生產(chǎn)過(guò)程中還可能會(huì)使用二氯甲烷、正庚烷、乙醇或乙酸乙酯等有機(jī)溶劑，制備過(guò)程中引入的油相（有機(jī)溶劑）在固化的過(guò)程中會(huì)存在未能完全除去的問(wèn)題，諸如丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷等的殘留不僅影響微球儲(chǔ)存的穩(wěn)定性，還會(huì)在注射后引起人體的副作用，因此每個(gè)國(guó)家的藥典都對(duì)微球的有機(jī)溶劑殘留量有著嚴(yán)格的要求。依據(jù) ICH 指導(dǎo)原則分類(lèi)，二氯甲烷屬于第二類(lèi)殘留溶劑，而正庚烷、乙醇和乙酸乙酯為第三類(lèi)殘留溶劑，因此必須對(duì)其限度進(jìn)行控制。 

此外，對(duì)于固體無(wú)菌粉末制劑，一般都要求控制水分的含量。由于微球制劑大都是多肽或蛋白類(lèi)藥物，這類(lèi)藥物對(duì)熱不穩(wěn)定，因此不適合采用干燥失重的方法測(cè)定水分，可以采用卡爾-費(fèi)休氏水分測(cè)定方法來(lái)完成。
 

載藥量和包封率是反映微球制劑中藥物含量的重要指標(biāo)，載藥量的批間穩(wěn)定性也是工藝成熟的重要標(biāo)志。

載藥量是指微球制劑中所含藥物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其檢測(cè)方法一般是先采用合適的有機(jī)溶劑將微球高分子材料骨架溶解，再根據(jù)藥物的性質(zhì)選擇不同的方法將藥物分離或提取出來(lái)，進(jìn)行含量測(cè)定。

包封率是指微球制劑中包封的藥量占微球制劑中包封與未包封總藥量的比值，其測(cè)定先要將微球粉末溶于注射用溶劑，再通過(guò)離心法、過(guò)濾法、凝膠柱色譜法分離后測(cè)定。 

二者是衡量制備工藝和成本的重要指標(biāo)。載藥量和包封率的計(jì)算都需要建立在藥物含量測(cè)定的基礎(chǔ)上，目前上市的微球制劑所用載體多為聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)。由于 PLGA 易溶于二氯甲烷、三氯甲烷、二甲亞砜等有機(jī)溶劑，而不溶于水、醇。依據(jù)藥物和 PLGA 的溶解性質(zhì)，PLGA 微球常用的含量測(cè)定方法有：

③ 溶劑溶解 PLGA 及藥物后，直接進(jìn)樣測(cè)定。

方法比較：

方法①和②需要在測(cè)定之前將高聚物與藥物分離，而且分離過(guò)程使用的試劑容易導(dǎo)致藥物損失。方法③的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需將高聚物與藥物分離，但是應(yīng)用較少，需要使用質(zhì)譜等特殊儀器。

釋放行為是根據(jù)臨床適應(yīng)癥需求和高分子聚合物材料性質(zhì)共同決定的。選擇合適的高分子聚合物材料與工藝制備不同結(jié)構(gòu)的載藥微球，使活性成分按照預(yù)期的藥代動(dòng)力學(xué)模型釋放。

對(duì)于可生物降解材料，溶脹和溶蝕機(jī)制也是控制藥物釋放的主要因素。釋放介質(zhì)的組成、pH 值、離子強(qiáng)度、滲透壓和溫度等都會(huì)對(duì)釋放速率產(chǎn)生影響。

在載藥微球的研發(fā)階段，應(yīng)確定好合適的體外釋放條件，并根據(jù)體內(nèi)釋放條件建立體內(nèi)、體外相關(guān)性。對(duì)于釋放周期較長(zhǎng)的載藥微球，可以建立加快釋放試驗(yàn)的方法，預(yù)測(cè)模擬常規(guī)釋放行為。建立加速釋放的條件要遵循相關(guān)性原則，使加速釋放曲線盡量擬合常規(guī)釋放曲線，得到準(zhǔn)確的相關(guān)性。 

同時(shí)需要注意的是載藥微球的突釋效應(yīng)，在微球釋放的最初階段，吸附在微球表面的藥物會(huì)通過(guò)擴(kuò)散作用而快速釋放，稱(chēng)為突釋效應(yīng)。由于微球表面吸附的藥物大量釋放，短時(shí)間內(nèi)使局部藥物濃度快速升高，極易引起副作用。

突釋效應(yīng)可能導(dǎo)致人體內(nèi)藥物濃度在短時(shí)間內(nèi)迅速升高，并使得藥物效期縮短，是限制微球廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題，因此在質(zhì)量控制過(guò)程中必須重點(diǎn)關(guān)注突釋率這一指標(biāo)。

2020 版《中國(guó)藥典》明確規(guī)定載藥微球在前 0.5h 內(nèi)釋放的藥物含量要低于40%，收載的釋放度測(cè)定法包括槳法、籃法、杯法，用以上方法測(cè)定釋放度不僅需要大量的樣品，而且釋放后測(cè)得的藥物濃度偏低，已無(wú)法滿(mǎn)足檢驗(yàn)要求。而對(duì)于緩釋微球制劑的體外釋放方法，目前并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)要求，目前報(bào)道的微球制劑體外釋放度測(cè)定方法主要有：

① 直接釋藥法，這是目前最常用的方法，包括搖床法和恒溫水浴靜態(tài)法。微球制劑置含有介質(zhì)的容器中保持恒溫封閉，一定時(shí)間取樣并補(bǔ)充新鮮介質(zhì)。

② 流通池法，系統(tǒng)由恒流泵、溫控流通池、存儲(chǔ)瓶、過(guò)濾系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)和樣品收集系統(tǒng)組成。此法已被美國(guó)藥典收載，被廣泛應(yīng)用于緩釋制劑的研究。

③ 透析膜擴(kuò)散法，該法是指將微球放入透析管中，并將其放入介質(zhì)中測(cè)定。3種方法優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表2。

表2 微球制劑體外釋放度實(shí)驗(yàn)方法的比較

除了改進(jìn)體外釋放度的實(shí)驗(yàn)裝置，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)釋放介質(zhì)溫度、pH 值、離子強(qiáng)度、攪拌速率以及使用表面活性劑、酶等方式能實(shí)現(xiàn)微球體外加速釋放，而達(dá)到縮短檢驗(yàn)周期，提高檢驗(yàn)效率的目的。
 

鑒于已上市的產(chǎn)品大部分為多肽微球，其相關(guān)雜質(zhì)包括降解雜質(zhì)、工藝雜質(zhì)以及聚合物雜質(zhì)：

? 降解雜質(zhì)包括藥物在生產(chǎn)、儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生水解、氧化反應(yīng)而生成的產(chǎn)物。

? 工藝雜質(zhì)中得到最廣泛關(guān)注的是乙?；s質(zhì)，這類(lèi)雜質(zhì)是由藥物多肽中的氨基、羥基與 PLGA 的羧基末端經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成的，這種雜質(zhì)目前在 PLGA 微球中廣泛存在。乙?；s質(zhì)的產(chǎn)生與多肽自身結(jié)構(gòu)有關(guān)，質(zhì)譜和毛細(xì)管電泳技術(shù)聯(lián)合使用可用于其他多肽微球的乙?；s質(zhì)檢測(cè)。

? 聚合物雜質(zhì)包括多肽或蛋白自身相聚合形成的雜質(zhì)，以及聚合物-多肽雜質(zhì)。
 

緩釋微球的微生物檢查比一般凍干制劑要求更加嚴(yán)格，這是因?yàn)樵谖⑶虻闹苽浜蜕a(chǎn)過(guò)程中，眾多環(huán)節(jié)很有可能引入微生物，而微球的尺寸以及高分子材料的特性使微生物更易吸附在其表面，也可以被包裹在骨架內(nèi)部，所以要在微球的內(nèi)部以及外部根據(jù)不同的制備條件對(duì)內(nèi)毒素和無(wú)菌作系統(tǒng)全面的篩查。微球制劑的細(xì)菌內(nèi)毒素和無(wú)菌檢查，需要進(jìn)行球內(nèi)和球外部檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。
 

目前，針對(duì)已上市的微球，可以利用一定濃度的二甲基亞砜將微球溶解和破碎，將溶解后全部液體接種至培養(yǎng)基中，運(yùn)用顯微鏡觀察溶解和培養(yǎng)過(guò)程。
 

Zeta電位也是微球的一個(gè)重要屬性，Zeta電位往往能指征微球制劑的穩(wěn)定性，而這一指標(biāo)卻容易被忽視。在微粒分散體系的溶液中，其表面帶有同種離子，通過(guò)靜電引力吸附和擴(kuò)散作用，在微粒周?chē)纬傻奈綄优c相鄰的擴(kuò)散層共同構(gòu)成微粒的雙電層結(jié)構(gòu)，從吸附層表面至反離子電荷為零處的電位差叫動(dòng)電位，即Zeta電位。Zeta電位值可以反映微粒的物理穩(wěn)定性，Zeta電位越大，微粒之間的排斥作用越強(qiáng)，絮凝或沉積的可能性越小，微粒在溶液中越穩(wěn)定。一般ζ電位絕對(duì)值大于15mV，可以達(dá)到穩(wěn)定性要求。
 

目前市場(chǎng)上測(cè)量Zeta電位已有專(zhuān)門(mén)的Zeta電位儀，英國(guó)馬爾文和美國(guó)貝克曼公司都已推出電位儀系列產(chǎn)品，直接進(jìn)樣就可以讀出Zeta電位值。
 

微球制劑的緩釋功能是通過(guò)載體輔料實(shí)現(xiàn)的，這些載體輔料通常無(wú)毒、可降解并具有良好生物相容性。常用的微球制劑載體輔料包括天然材料（如明膠、殼聚糖、淀粉、白蛋白），半合成材料（多為纖維素衍生物）以及合成材料（聚乳酸、聚氨基酸、聚羥基丁酸酯、聚乳酸-羥基乙酸共聚物等）。此外，在微球生產(chǎn)過(guò)程還需要加入乳化劑、潤(rùn)濕劑以及表面活性劑等輔料。載體輔料的分子量及分布范圍、組成單體的比例、以及玻璃轉(zhuǎn)化溫度(glass transition temperature，Tg)都會(huì)影響微球的釋放周期、釋放速度。