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嘉峪檢測網(wǎng) 2022-09-14 16:37
溶出試驗是藥物開發(fā)和常規(guī)制劑質(zhì)量控制中應(yīng)用最為廣泛的體外性能試驗之一,它可以監(jiān)測藥物制劑體外釋放的速率與程度(批溶出試驗),確保藥物體內(nèi)外釋放性能一致[1,2]。20世紀(jì)70年代美國藥典對標(biāo)準(zhǔn)溶出儀的描述和90年代末FDA頒布的指導(dǎo)原則,進(jìn)一步推動了溶出試驗在藥物開發(fā)各個階段的廣泛應(yīng)用[3]。1995年生物藥劑學(xué)分類系統(tǒng)(BCS)[4]的引入提供了一種簡單但可靠的方法來機(jī)械地描述藥物的生物藥劑學(xué)行為,在這一體系下,藥物根據(jù)其溶解度和通透性進(jìn)行分類。這些參數(shù)可以用來預(yù)測吸收劑量的比例,從而預(yù)測其成為藥品的可能性。當(dāng)USP儀器1和2被引入藥典和FDA指南時,大多數(shù)正在開發(fā)的分子呈現(xiàn)良好的水溶解度(BCS I類和III類),固體劑型(膠囊和片劑)是最常見的[5]。因此,建立具有體內(nèi)相關(guān)性的體外溶出條件相當(dāng)簡單。但如今藥物開發(fā)方案已經(jīng)深入到分子實體,越來越多的低水溶性(BCS II和IV類)的藥物被開發(fā)。盡管這些藥物通過作用于新的分子靶點增強(qiáng)了許多治療方案,但它們也提出了新的處方和工藝開發(fā)挑戰(zhàn),特別是關(guān)于以前傳統(tǒng)的體外性能測試方法的生物檢測能力[6]。另外,近年來政府監(jiān)管政策發(fā)生變化,引入質(zhì)量源于設(shè)計(QBD)概念,促進(jìn)了溶出方法學(xué)的進(jìn)步,將制劑的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與其在患者使用中的性能以及最終的治療結(jié)果聯(lián)系在一起。所以,需要在溶出度測試領(lǐng)域取得進(jìn)展(例如,開發(fā)生物相關(guān)和生理相關(guān)的溶出介質(zhì)和溶出儀),以解決傳統(tǒng)方法的不足,本文將著重介紹生物相關(guān)性溶出介質(zhì)的應(yīng)用情況[7–10]。
物理化學(xué)特征
生物相關(guān)性溶出介質(zhì),是指具有與人體內(nèi)同樣生理條件的溶出介質(zhì),包括模擬胃腸環(huán)境,流體動力學(xué)特征和藥物的物理化學(xué)參數(shù),預(yù)測血藥濃度和開發(fā)體內(nèi)外相關(guān)性[11]。胃腸環(huán)境的模擬是充分預(yù)測藥物制劑體內(nèi)行為的必要條件。體外溶出實驗預(yù)篩選制劑有利于減少評價藥物在空腹、餐后BE試驗所需的受試者例數(shù)。在藥代動力學(xué)研究中,選擇體外測試的合適介質(zhì),對于正確預(yù)測食物效應(yīng)是至關(guān)重要的。
表1和表2分別展示了空腹和餐后狀態(tài)下人體胃腸道(胃、十二指腸、空腸)的理化特征參數(shù)范圍,其中n代表了研究數(shù)目,根據(jù)每個研究中發(fā)現(xiàn)的理化特征平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差,計算了每個物理化學(xué)特征的規(guī)定范圍。
表1:人體空腹?fàn)顟B(tài)下胃腸道的物理化學(xué)特征
表2:人體餐后狀態(tài)下胃腸道的物理化學(xué)特征
在溶出實驗中,藥典記錄的模擬胃腸道的溶出介質(zhì)最為常用,主要是模擬空腹?fàn)顟B(tài)的胃部模擬液(pH1.2鹽酸溶液)和腸道模擬液(pH6.8磷酸鹽溶液)。表3和表4分別展示了空腹?fàn)顟B(tài)下人體胃腸道溶液、生物相關(guān)性溶出介質(zhì)和藥典記錄介質(zhì)的理化特征對比情況,表5和表6則展示出餐后狀態(tài)生物相關(guān)性溶出介質(zhì)和真實胃腸液的理化特征對比情況。
表3:空腹?fàn)顟B(tài)下人體胃液、胃部模擬液FaSSGF(空腹胃液)和藥典記錄介質(zhì)物理化學(xué)特征的對比
表4:空腹?fàn)顟B(tài)下人體十二指腸液、空腸液、腸道模擬液FaSSIF(空腹小腸液)和藥典規(guī)定介質(zhì)物理化學(xué)特征的對比
表5:餐后狀態(tài)下人體胃液和胃部模擬液FeSSGF(餐后胃液)物理化學(xué)特征的對比
表6:餐后狀態(tài)下人體十二指腸液、空腸液、腸道模擬液FeSSIF(餐后小腸液)和藥典規(guī)定介質(zhì)物理化學(xué)特征的對比
通過對比不同情況(空腹、餐后)下不同類型(真實溶液、模擬液:生物相關(guān)性溶出介質(zhì)和藥典介質(zhì))溶液的物理化學(xué)特征,可以看到生物相關(guān)性溶出介質(zhì)在模擬胃腸道溶液中的巨大優(yōu)勢。
實際應(yīng)用
預(yù)測藥物的體內(nèi)釋放行為
藥典中規(guī)定的鹽酸和磷酸鹽等模擬體內(nèi)胃腸道的溶液只是提高了與胃腸道相關(guān)的pH條件,因為不含人體腸道中的膽酸鹽、卵磷脂等成分,所以藥物在此介質(zhì)條件下的釋放并不具備體內(nèi)相關(guān)性。藥典除了對胃腸道模擬溶液進(jìn)行規(guī)定之外,還針對絕大部分固體藥物的溶出條件提供了建議。對于溶解性較低的藥物,藥典規(guī)定下的溶出介質(zhì)會添加一定的表面活性劑,但也正是因為表面活性劑的存在,藥物制劑在該溶出條件會快速釋放,溶出曲線大多數(shù)情況下都是沒有體內(nèi)預(yù)測力的,這時就需要生物相關(guān)性溶出介質(zhì)來模擬體內(nèi)情況,預(yù)測藥物體內(nèi)真實的釋放曲線。
因為BCS II類藥物的溶解/溶出是吸收的限制步驟,因此可以使用生物相關(guān)溶出實驗來預(yù)測不同制劑和給藥條件之間的生物利用度差異。以Danazol(達(dá)那唑)膠囊劑(BCS Ⅱ類)為例,研究者對其進(jìn)行了體外溶出研究,使用的介質(zhì)分為別純水、FaSSIF(餐前小腸液)、FeSSIF(餐后小腸液)、磷酸鹽溶液(pH6.5)。Danazol(達(dá)那唑)在該四種介質(zhì)中的溶出速度結(jié)果為FeSSIF>FaSSIF >磷酸鹽溶液=純水,因為在磷酸鹽溶液和純水中不含膽酸鹽,所以藥物無釋放。而藥物在餐后模擬液中由于其更高的膽酸鹽濃度,所以其溶出較高,提示我們該藥物餐后的吸收會增加,生物利用度提高[11],與其人體研究結(jié)果一致[12]。因此,F(xiàn)eSSIF(餐后小腸液)可能是對Danazol藥物溶出評估的替代方法,因為體外結(jié)果有著很好的預(yù)測能力。
類似的藥物還有Ketoconazole酮康唑,Atovaquone阿托伐醌,Troglitazone曲格列酮和Nifedipine硝苯地平等BCS Ⅱ類藥物[13,14],使用生物相關(guān)性溶出介質(zhì)可以很好的預(yù)測它們的體內(nèi)情況和食物影響。
幫助開發(fā)滿足生物等效性的體外安全溶出區(qū)間
體內(nèi)外相關(guān)性是指將藥物制劑的體外測量結(jié)果與其體內(nèi)響應(yīng)建立聯(lián)系,主要是將制劑的物理化學(xué)測定行為(體外溶出)與其產(chǎn)生的生物學(xué)特性(Cmax、AUC)關(guān)聯(lián)。如果可以建立很好的體內(nèi)外相關(guān)性(Level-A),則可以免除特定藥物的生物等效性研究。因為BCS Ⅱ類和Ⅳ類低溶解性的特點,構(gòu)建體內(nèi)外相關(guān)性(in vitro-in vivo correlation,IVIVC)的可能性較大(但A級相關(guān)較難構(gòu)建),但對于BCS Ⅰ類和Ⅲ類藥物的腸道通透性影響使其建立IVIVC的可能性較小。所以盡管該方法可以通過藥物的體外溶出結(jié)果對體內(nèi)行為進(jìn)行預(yù)測,但仍需考慮到大部分情況下都沒有辦法建立有效的IVIVC進(jìn)行生物豁免,這時可以使用生物相關(guān)性溶出介質(zhì)和適當(dāng)?shù)娜艹鲈O(shè)備來模擬藥物在體內(nèi)可能的釋放情況。一方面,結(jié)合生理藥動學(xué)模型和藥物的體外溶出,構(gòu)建一個與臨床相關(guān)的體外溶出安全區(qū)間;另一方面,為藥物的生物豁免提供基礎(chǔ)。
案例:Ribociclib[15]瑞博西尼
Ribociclib瑞博西尼,一種弱堿性口服片劑,由于較低的溶解性(藥典介質(zhì)中)和生物利用度,被劃分為BCS Ⅳ類藥物(低溶解性、低通透性)。但該藥物在生物相關(guān)性溶出介質(zhì)中的溶解性均>2.4mg/mL(pH2,2.4mg/mL;pH6.5,2.4mg/mL,單次使用最高劑量為600mg,所以推測其在人體胃腸道中的溶解性較高,根據(jù)PBPK模型(見后注釋1)參數(shù)敏感性分析(圖1),其在體內(nèi)的吸收主要受藥物通透性的影響,所以其屬于通透性限速藥物。
圖1:多種生理參數(shù)變化對Ribociclib體內(nèi)暴露量的影響
圖2:Ribociclib體外溶出的等效區(qū)間
Caco-2細(xì)胞模型
Caco-2細(xì)胞模型是用于評價藥物腸道通透性和吸收的重要手段,最常用的方法是使用類似Hanks平衡鹽溶液(HBSS)的緩沖液來測量通過Caco-2細(xì)胞單層的化合物通量[16]。然而,親脂性藥物在這些類型的緩沖液中很難溶解或根本不溶,它們通常會吸附在Transwell板上。為了減少吸附和增加溶解度,需要在親脂化合物的經(jīng)典條件之外的條件下開發(fā)滲透性分析。所以,研究者使用生物相關(guān)性溶出介質(zhì)開發(fā)新的方法。在Transwell小室的A端使用空腹?fàn)顟B(tài)腸道模擬液(FaSSIF),在B端采用添加1%牛血清白蛋白(BSA)的HBSS溶液,該方法是提高脂溶性化合物回收率的最佳模型。LinaFossati使用該模型選取了35個化合物進(jìn)行通透性實驗,在采用生物相關(guān)性溶出介質(zhì)的Caco-2細(xì)胞模型分析中只觀察到2個異常值。這兩個異常值與經(jīng)典的Caco-2方法觀察到的異常值是相同的[17]。此外,該方法還可以考察分析藥物的主動轉(zhuǎn)運情況,因為所有被測試的活性轉(zhuǎn)運化合物都給出了兩種方法的通透性結(jié)果,這些化合物的通透性結(jié)果與人體吸收分?jǐn)?shù)有著更好的相關(guān)性。
制劑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定
近年來,美國FDA一直在強(qiáng)調(diào)以病人為中心的藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和臨床相關(guān)的藥品說明書使用,而建立體內(nèi)外相關(guān)性是以病人為中心的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的重要一步。PBBM模型由于近年來在支撐藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)域使用的增加[18-21],人們對這一PBPK模型分支的興趣漸長。構(gòu)建臨床相關(guān)的溶出方法是構(gòu)建PBBM模型的關(guān)鍵,這種體內(nèi)-體外的聯(lián)系有助于構(gòu)建生物等效性的安全區(qū)間,并建立臨床相關(guān)的藥品產(chǎn)品規(guī)范,臨床相關(guān)的溶出度規(guī)范是“考慮溶出度變化的臨床效果,確保藥物產(chǎn)品一致的安全性和有效性的規(guī)范”。
圖3:PBBM模型構(gòu)建的簡單架構(gòu)
建立體外-體內(nèi)的聯(lián)系有助于開發(fā)臨床相關(guān)的藥物產(chǎn)品說明書和建立以患者為中心的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)上,這種聯(lián)系是通過(IVIVC)或(IVIVR)方法建立的。該方法建立了一個數(shù)學(xué)模型,可以預(yù)測藥物的體外特性(通常是藥物的溶出或釋放)與體內(nèi)反應(yīng)(如血漿藥物濃度或藥物吸收量)之間的關(guān)系,而不需要對藥物的吸收或PK特性進(jìn)行機(jī)械描述[22]。然而,由于知識和資源方面的障礙以及進(jìn)行人體試驗的倫理考慮,通常這種建立體外和體內(nèi)之間聯(lián)系的傳統(tǒng)方法被認(rèn)為是具有挑戰(zhàn)性的。此外,據(jù)報告使用這種方法,監(jiān)管機(jī)構(gòu)對該模式的接受率很低(約40%)[23,24]。
PBBM最吸引人的用途之一是它可用于將體外藥物產(chǎn)品屬性(例如溶出度和/或粒徑)與體內(nèi)特性(例如PK性能)聯(lián)系起來。為了實現(xiàn)這一目標(biāo),可能的途徑之一是利用體外溶出數(shù)據(jù)作為輸入來預(yù)測藥物吸收動力學(xué),建立生物相關(guān)性溶出方法。而近年來,生物相關(guān)性溶出介質(zhì)在模擬體內(nèi)情況的不斷進(jìn)步[25],對利用體外溶出數(shù)據(jù)來定量預(yù)測藥物吸收提供了有力幫助。在PBBM方法中,機(jī)械性胃腸道吸收和處置動力學(xué)的理解和體內(nèi)吸收暴露量的模擬被用來估計體內(nèi)溶出。一旦可以確定體內(nèi)溶出曲線,利用對原料藥的生理特性和藥物產(chǎn)品關(guān)鍵生物利用度屬性的透徹理解,就可以制定適當(dāng)?shù)捏w外溶出條件,以便在體外溶出與體內(nèi)溶出和吸收之間建立聯(lián)系。
一旦建立了能夠預(yù)測PK曲線的生理相關(guān)性溶出/釋放的試驗條件,那么體外試驗的方法就可以用來預(yù)測給藥后的體內(nèi)吸收情況,并建立臨床相關(guān)的溶出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。如果用體外溶出/釋放法建立體內(nèi)外聯(lián)系,那么溶出/釋放法對關(guān)鍵生理利用度屬性具有鑒別能力是很重要的;因此,可以從通過改變藥物關(guān)鍵質(zhì)量屬性獲得不同的溶出曲線,并可以建立臨床相關(guān)的藥品說明書。
如果使用生物相關(guān)性溶出介質(zhì)開發(fā)的體內(nèi)-體外聯(lián)系的溶出方法已經(jīng)確立,那么該方法就有望用于藥品的質(zhì)量控制。此前,F(xiàn)DA建議僅使用一種溶出方法用于藥品質(zhì)量控制和其他監(jiān)管目的,例如生物豁免或人體橋接實驗。然而,根據(jù)FDA的指導(dǎo)草案,如果生理相關(guān)性溶出方法過于復(fù)雜,不能用于常規(guī)質(zhì)量控制的話,則使用常規(guī)質(zhì)量控制溶出測試。這表明,美國FDA愿意接受一種藥物產(chǎn)品的多種溶出方法。雖然在藥物產(chǎn)品開發(fā)的過程中會伴隨著簡單的質(zhì)量控制方法開發(fā),但除了常規(guī)藥典方法,在生理相關(guān)性溶出方法基礎(chǔ)上構(gòu)建的PBBM模型的模式,不僅可以幫助預(yù)測藥品的體內(nèi)吸收情況,還可以為生物豁免提供依據(jù)。
生物相關(guān)性溶出介質(zhì)在藥物產(chǎn)品開發(fā)、體內(nèi)吸收預(yù)測和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定等方面的成功應(yīng)用已經(jīng)證明了其價值,現(xiàn)也獲得了監(jiān)管機(jī)構(gòu)的重視,相信未來該產(chǎn)品的使用會越來越普及和規(guī)范化。
圖4:PBBM模型在藥品開發(fā)過程中的應(yīng)用
【注釋】
1,PBPK:Physiologicallybasedpharmacokinetic,生理藥代動力學(xué)模型,涵蓋基于生理模型的“所有”應(yīng)用,建立各個器官與血漿藥物濃度的定量關(guān)系,實現(xiàn)對全身各組織器官中藥物濃度的動態(tài)描述。
2,PBBM:Physiologicallybased biopharmaceutics model,生物藥劑學(xué)模型,為了區(qū)分描述藥物組織器官分布與清除過程,理解制劑或工藝等因素對系統(tǒng)循環(huán)前的影響,以及建立體內(nèi)外相關(guān)性等,主要用于考察制劑-生理參數(shù)相互作用,以預(yù)測制劑因素和某些特性變化對臨床PK的影響。
3,反卷積:是一種不使用模型直接利用藥代動力學(xué)數(shù)據(jù)得到藥物體內(nèi)動態(tài)信息的數(shù)學(xué)計算方法,尤其適用于房室模型模擬困難和緩控釋制劑的體內(nèi)外相關(guān)性研究,當(dāng)已知藥物的體內(nèi)吸收的藥時曲線數(shù)據(jù)時,反卷積的方法可以獲得藥物的在體內(nèi)的吸收或釋放曲線。
4,F(xiàn)aSSIF餐前小腸液/FeSSIF餐后小腸液/FaSSGF空腹胃部模擬液/FeSSGF餐后胃部模擬液/FaSSCoF空腹結(jié)腸模擬液/FeSSCoF餐后結(jié)腸模擬液 :為英國Biorelevant公司的生物相關(guān)溶出介質(zhì)名稱。如需了解詳細(xì)信息,歡迎掃描二維碼添加以下微信咨詢。
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來源:璟熙醫(yī)藥