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嘉峪檢測網(wǎng) 2024-12-23 08:33
肺部給藥是指藥物微粒通過口咽部進入呼吸道，是肺部相關(guān)疾病的主要給藥途徑，如哮喘和慢性阻塞性肺?。╟hronic obstructive pulmonary disease,COPD）。由于此種給藥方式見效迅速且能避免胃腸道吸收不良和肝臟的首過代謝現(xiàn)象，吸入制劑也越來越多地用于全身治療。然而只有當藥物顆粒成功沉積入肺時，才能達到這種理想治療效果。因此，研究粒子在人體吸入過程中的分布情況、控制其空氣動力學粒徑對新型鼻、耳、淚道系統(tǒng)藥物緩釋可降解支架相關(guān)研究尤為重要。
空氣動力學粒徑分布（aerodynamic particle size distribution,APSD）是經(jīng)口吸入制劑（orally inhaled products,OIPs）以及鼻用噴霧劑（nasal spray）的關(guān)鍵質(zhì)量屬性（critical quality attribute,CQA）之一。中國、美國和歐洲藥典對于空氣動力學粒徑分布的規(guī)范均有收載。APSD的質(zhì)量控制方法有很多種，且均是以多級級聯(lián)撞擊器（multi-stage cascade impactor）原理為基礎(chǔ)。目前，級聯(lián)撞擊器法常用于微細粒子劑量的檢測，其中常用的撞擊器為雙級撞擊器（twin-stage impinger,TSI）、安德森撞擊器（andersen cascade impactor,ACI）和新一代撞擊器（next generation impactor,NGI)。該類方法通過將不同粒徑范圍的微粒沉積在相應的收集盤內(nèi)，而后采用合適的溶劑分別將喉部、預分離器和各收集盤內(nèi)藥物收集并進行定量分析，計算小于規(guī)定粒徑的微粒（即可能到達肺部的微粒）的含量。級聯(lián)撞擊技術(shù)可以回收、測定并報告固定大小或更小的細顆粒，這些細顆粒中所含活性藥物成分（active pharmaceutical ingredients,API）的質(zhì)量通常稱為微細粒子劑量（fine particle dose,FPD），以表示可能的肺部遞送粒徑[9]。或可將APSD的所有數(shù)據(jù)簡化為幾個相鄰大小級別的質(zhì)量，這些大小級別代表吸入劑量的粗、細和超細顆粒在生理意義上可能沉積的位置。由于實驗裝置的差異，每種裝置收集到的FPD粒子范圍不盡相同，所以通過比較不同的國家標準和各類裝置對吸入產(chǎn)品的適用性，篩選合適的設(shè)備及實驗條件對于準確評估吸入制劑的體外特性，保障藥品質(zhì)量，促進合理用藥是相當關(guān)鍵的。
中國、美國及歐洲藥品監(jiān)管機構(gòu)對APSD的測定《中華人民共和國藥典》（2020年版）（簡稱“《中國藥典》”）四部通則中規(guī)定，吸入制劑中FPD應采用相應方法進行表征，霧滴（微粒）分布和微細粒子劑量是評價吸入制劑質(zhì)量的重要參數(shù)。吸入制劑的霧滴（微粒）大小，在生產(chǎn)過程中可以采用合適的顯微鏡法或光阻、光散射及光衍射法進行測定；但產(chǎn)品的霧滴（微粒）分布，則應采用霧滴（微粒）的空氣動力學直徑分布來表示。《中國藥典》中收載三種級聯(lián)撞擊方法（裝置）：雙級撞擊器（TSI）、安德森撞擊器（ACI）和新一代撞擊器（NGI）。其判定方法為收集適配器、預分離器、喉及各層級的沉積量，計算規(guī)定層級的累積質(zhì)量，得到微細粒子劑量。
《美國藥典》中收載了4種方法（裝置）（表1），本版通則中與前述差異較為顯著，去掉了前版中的馬普爾-米勒撞擊器法（裝置2）和多級液體撞擊器法（裝置4），保留了ACI和NGI，通過安裝預分離器對粉霧劑進行測定。根據(jù)《美國藥典》<601>中描述的測定法，確定由撞擊器區(qū)分出的氣溶膠的累積質(zhì)量粒子大小分布。
表1《美國藥典》收載4種撞擊器分類和適用制劑
從濾膜級開始，推導各個層級的模擬質(zhì)量與有效截止直徑。其判定方法依然是收集相關(guān)部件及各層級的沉積量，計算出規(guī)定層級的累積質(zhì)量，得出微細粒子劑量。
《歐洲藥典》通則中收載了裝置A-玻璃撞擊器法，裝置C-多級液體撞擊器法，裝置D-安德森級聯(lián)撞擊器法和裝置E-新一代級聯(lián)撞擊器法，《歐洲藥典》通則與《美國藥典》的描述基本一致。細顆粒質(zhì)量測試應使用經(jīng)過驗證的多級撞擊器方法或經(jīng)過適當驗證的替代方法進行。如果單獨的細顆粒質(zhì)量不足以完全表征治療劑量的粒徑分布，則可用其他合適的參數(shù)，如MMAD和GSD。為滿足與藥物的治療指數(shù)的相關(guān)性，需要將粒度分布控制在5μm以下。
有關(guān)APSD的評價參數(shù)及數(shù)據(jù)分析
評價APSD有幾個重要參數(shù)（表2),ACI是8階級聯(lián)撞擊器，可承載高體積流量的檢測，現(xiàn)采用此法對吸入粉霧劑A進行微細粒子劑量的測定。
表2 APSD相關(guān)計量學參數(shù)的含義及意義
注：(1)分別表示84.13%、15.87%的累積質(zhì)量百分數(shù)對應的API的空氣動力學粒徑；(2) d50值為CI裝置中各個層級的截止粒徑
因A產(chǎn)品所需流量為72 L·min-1，可將ACI配置中的第7級移除并在上面增加-1級，隨后對該粉霧劑進行取樣并分級收集。所得結(jié)果用CITDAS軟件進一步計算分析。
為得到顆粒在各個層級的分布數(shù)據(jù)以及藥物累積質(zhì)量，可以對級聯(lián)撞擊器的收集結(jié)果進行分析并提供小于規(guī)定截止粒徑的累積百分比與截止粒徑的關(guān)系圖。在合適的情況下（要求數(shù)據(jù)滿足單峰對數(shù)正態(tài)分布），可以采用對數(shù)-概率圖（log-probit），通過內(nèi)插法計算出小于給定大小或在上限和下限之間的質(zhì)量分數(shù)，并確定MMAD和GSD值。此外，要求考慮質(zhì)量平衡。
ISM分為LPM和SPM，其區(qū)分的邊界理論上為MMAD或接近MMAD。LPM和SPM間的比率獨立于ISM（圖1）。
圖1 吸入粉霧劑產(chǎn)品的API在不同截止粒徑范圍內(nèi)的含量分布
注：采用ACI裝置對某一粉霧劑產(chǎn)品進行微細粒子劑量的檢測，并根據(jù)CITDAS軟件的計算結(jié)果作圖
級聯(lián)撞擊器特定層級的顆粒收集效率（efficiency,E），以百分比表示，將在0%～100%逐步增加。實際上，對于設(shè)計良好的級聯(lián)撞擊器，收集效率的曲線會從E約為0%陡增至大于95%，在E為50%時，增長率達到最大值（圖2）。
應注意不要混淆粒徑分布和統(tǒng)計誤差分布地區(qū)別?！睹绹幍洹穼?shù)正態(tài)模型不是指APSD基于對數(shù)正態(tài)分布，而是假設(shè)顆粒的累積質(zhì)量百分比分布和基于對數(shù)正態(tài)分布的隨機變量的累積分布曲線具有相同的形狀。
圖2 在對數(shù)概率坐標上所作的吸入粉霧劑產(chǎn)品的API在不同截止粒徑范圍的累積分布和頻度分布
在此假設(shè)下，對數(shù)轉(zhuǎn)換后的有效截止粒徑（effective cut-off diameters,ECDs）與累積質(zhì)量百分比向標準正態(tài)分布的轉(zhuǎn)換之間存在線性關(guān)系。通過對溶液的分析，可以計算出每次沉積在各個層級以及在適配器和使用預分離器時所沉積的活性物質(zhì)的質(zhì)量。從微孔收集器（MOC）層級開始，得出相應層級的累積質(zhì)量與截止粒徑的表格。通過內(nèi)插法計算小于5μm的活性物質(zhì)的質(zhì)量，即是FPD。
繪制出活性物質(zhì)的累積分數(shù)與臨界直徑的關(guān)系（圖2），并使用該圖確定相應的MMAD和GSD的值。也可以使用適當?shù)挠嬎惴椒ā?/span>
APSD是1個多元的響應變量，旨在檢測基于粒徑大小的函數(shù)所形成的曲線變化。《美國藥典》<601>中的方法需要APSD滿足對數(shù)正態(tài)分布從而獲得MMAD，但實際上大多數(shù)氣溶膠的APSD可能無法實現(xiàn)。所以需要根據(jù)下面幾種分析模型來估計出MMAD值。Mercer-Morgan-Flodin(MMF）模型、Chapman-Richards(CR）模型、原始數(shù)據(jù)的兩點線性插值法皆能得到合理的MMAD值。這幾種模型既不用將原始數(shù)據(jù)進行對數(shù)轉(zhuǎn)換處理，也不需要APSD滿足對數(shù)正態(tài)分布，只滿足APSD是單分布即可。其中的兩點線性插值法更為簡便，一般會作為首選。
APSD的評估方法和各機構(gòu)間的評估標準
雖然多級級聯(lián)撞擊器產(chǎn)生的APSD數(shù)據(jù)經(jīng)常被認為可以直接表明人類呼吸道中顆粒的沉積情況，但是這種理論是不正確的。人體呼吸道（human respiratory tract,HRT）中有多重機制主導控制顆粒的沉積，因而級聯(lián)撞擊器從根本上并不是肺部模擬器。但一定程度上可以通過CI法提供的數(shù)據(jù)來預測呼吸道中顆粒的沉積。
目前，簡化的級聯(lián)撞擊測定法（abbreviated impactor measurement,AIM）與有效數(shù)據(jù)分析法（efficient data analysis,EDA）作為改進與口服吸入產(chǎn)品遞送出的氣溶膠大小表征相關(guān)的數(shù)據(jù)收集和分析的方法概念已經(jīng)并行發(fā)展[24]。從AIM的發(fā)展中可以認識到，在產(chǎn)品質(zhì)量控制中，定義APSD所需的所有與大小顆?？偤图氨壤嘘P(guān)的最小度量標準都是必要的。AIM的質(zhì)量控制方法中，可以最大程度地簡化測量過程，即確定LPM和SPM的分數(shù)，這些參數(shù)會敏感地反映APSD的變化。EDA的理念在于將在全分辨率CI每個層級收集到的API的累積質(zhì)量分成粗、細和超細顆粒3組。并通過選擇合適的粒徑標準更合理地分析數(shù)據(jù)。有效數(shù)據(jù)分析（EDA）法是AIM的輔助概念，可以應用于來自全分辨率CI或簡化的CI的數(shù)據(jù)。由于消除了混雜變量，基于EDA的OIP氣溶膠APSD的測量方法不易出現(xiàn)誤差。與其他數(shù)據(jù)分析技術(shù)相比，EDA確實能夠更容易地評估氣溶膠的APSD。
目前粒度測定的方法有顯微鏡測定法、撞擊器法、光學測定法等，《中國藥典》收載的是CI方法。根據(jù)人體呼吸道生理結(jié)構(gòu)，為使藥物有效的分布或沉積在治療部位，藥物的粒度通常在5μm以下。粒度過大可能會使藥物不能有效沉積，療效降低。控制藥物的粒度分布，須求出d10、d50、d90（即分別表示10%、50%、90%的累積質(zhì)量百分數(shù)對應的API的空氣動力學粒徑）的值，CI法系將藥物經(jīng)過一系列的不同粒徑過濾器收集后采用專一性的理化方法測定藥物含量，根據(jù)每一級的相應粒徑可以獲得空氣動力學粒度直徑分布，以控制最終質(zhì)量。
經(jīng)過單劑量臨床研究，歐洲監(jiān)管機構(gòu)與加拿大監(jiān)管機構(gòu)達成協(xié)調(diào)，認為FPD為測定的空氣動力學粒徑為小于5μm的顆粒，并且為了評估在體內(nèi)研究中使用產(chǎn)品的完整概況，應提供這些研究中使用批次的各個階段粒度分布數(shù)據(jù)，以及給藥速率和給藥總量。歐洲藥品管理局（EMA）和加拿大衛(wèi)生部（HC）在2006年有關(guān)經(jīng)口和經(jīng)鼻吸入產(chǎn)品質(zhì)量的指導原則中指出：如果單獨的FPD不足以完全表征治療劑量的顆粒尺寸分布，則可附加其他標準，如分組階段或MMAD、GSD。
美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）在其1998年定量吸入器和干粉吸入器藥品行業(yè)指南的指導原則擬定稿[30]中要求：來自全分辨率CI測量的數(shù)據(jù)也可以用標示含量在各個層級和配件上檢測到的質(zhì)量百分比表示?？梢愿鶕?jù)對各層級和配件的適當分組來提出驗收標準。但如果采用該方法至少應有3或4個分組，以確保未來所生產(chǎn)產(chǎn)品的粒度分布的批次間一致性。而上述要求僅在擬定稿中提出，在2002年鼻噴霧劑、吸入溶液、吸入混懸液和噴霧劑藥品行業(yè)指南的最終版指導原則中，則取消了該要求。而在其于2018年發(fā)布的定量吸入器和干粉吸入器產(chǎn)品質(zhì)量的行業(yè)指導原則草案中提出：僅根據(jù)MMAD、GSD，或者僅將特征限制為FPD或FPF，不足以表征APSD。應根據(jù)設(shè)備各個階段沉積的藥物量提出接收標準。申請人應為連續(xù)階段的分組提出驗收標準，而不是為每個階段提出驗收標準。在大多數(shù)情況下，3或4個分組應足以充分表征APSD。
APSD一致性評價方法
生物等效性（bioequivalence,BE）是我國正在進行的仿制藥質(zhì)量與療效一致性評價工作的重點之一，吸入制劑的生物等效性評價存在其特殊性和復雜性，在研發(fā)過程中，與體內(nèi)研究相比，體外測定通常更簡便、敏感，變異也更小，因而科學系統(tǒng)的體外研究在BE評估中尤其重要。在吸入制劑評價中，體外等效評估的關(guān)鍵則是考察粒子的空氣動力學粒徑分布和裝置等指標。由于劑型以及局部用藥對有效粒徑分布要求的不同，經(jīng)口吸入制劑和鼻用制劑考慮的體外評價項目和接受限度也有所差異。
4.1 輪廓分析法
FDA在2004年有關(guān)粒徑分布輪廓的統(tǒng)計比較指導原則中，提出使用置信區(qū)間方法對級聯(lián)撞擊器所產(chǎn)生的粒子分布的輪廓進行分析（profile analysis）?？梢愿鶕?jù)比較受試制劑和參比制劑通過級聯(lián)撞擊器在各個層級檢測值的卡方差異來評估其粒子輪廓的等效性。在選定的樣本中，將數(shù)學期望E(RD)=E(DTR/DRR）的95%置信上限作為確定等效性的限度，其中DTR為受試制劑和參比制劑間的輪廓差異，DRR為參比制劑內(nèi)輪廓的變異性。如果E(RD）的95%的置信上限小于等效性限度，則認為這2種產(chǎn)品是等效的。測試步驟如下：假設(shè)從每種樣品中，隨機抽取3批。每批抽取10個樣品進行測試，獲得測試結(jié)果。然后將每一批受試制劑與2批參比制劑進行組合，采用bootstrap法進行數(shù)據(jù)模擬，計算共計6種配對方式的受試-參比1-參比2組合的RD值，F(xiàn)DA指導原則中推薦的模擬數(shù)量為N=500。
4.2 單側(cè)PBE法
群體生物等效性（population Bioequivalence,PBE）的評估方法，可評價制劑間藥代動力學參數(shù)的平均水平及個體內(nèi)變異是否等效。如鼻噴霧劑的作用部位為鼻腔，通過鼻腔給藥后，較小的微粒可能通過呼吸道進入肺部而產(chǎn)生毒副作用，故出于對肺部安全性的考慮，鼻噴霧劑的液滴粒徑需大于10μm。目前《中國藥典》沒有對鼻噴霧劑微細粒子劑量進行要求。FDA在2003年關(guān)于鼻用氣霧劑和鼻用噴霧劑的生物利用度和生物等效性研究的指導原則中要求使用經(jīng)驗證的CI方法對微細粒子劑量進行檢測，采用單側(cè)群體生物等效性（Population Bioequivalence,PBE）的評估方法，以便比較小于9μm的小顆?；蛞旱沃械乃幬镔|(zhì)量。
總 結(jié)
近年來吸入給藥無論是治療肺部相關(guān)還是其他方面的疾病都得到了國內(nèi)外的高度重視。隨著呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率和病死率逐年上升，作為以無創(chuàng)給藥方法治療各種疾病的吸入制劑憑借其獨特的作用優(yōu)勢已成為一大研究熱點。但不論是這些疾病本身還是藥物治療的復雜性都使之在評價體內(nèi)肺部沉積的道路上變得尤為困難，所以評價吸入相關(guān)制劑體外藥效相當必要，微細粒子的測量與計算則是其中的重要部分。
目前各國藥典中收載的測量APSD的方法依然是CI法，其中《美國藥典》主要收載了ACI和NGI，《中國藥典》中收載了TSI、ACI、NGI，《歐洲藥典》中則收載了TSI、ACI、NGI以及多級液體撞擊器，各國標準也基本是根據(jù)GSD、MMAD、FPD、FPF 4個計量學參數(shù)來表征APSD。CI法在現(xiàn)在的吸入產(chǎn)品市場上應用依然最為廣泛，且被譽為“金標準”，但由于其裝置的復雜性，結(jié)果的高變異性，對操作人員和外界環(huán)境的高要求性，使得測定失敗率偏高且耗時耗力。AIM法可以最大程度地簡化撞擊器的測量過程，實現(xiàn)高效、簡便、快速的優(yōu)勢，其與EDA配合后能夠達到減少實驗誤差和不確定性，增加對APSD變化的靈敏度效果。因為測定用時更少，所以可以進行更大規(guī)模的實驗設(shè)計，對AIM方法的變異性評價的統(tǒng)計學結(jié)果更加可靠，產(chǎn)品的質(zhì)量和用藥安全得到了保障，為新型鼻、耳、淚道系統(tǒng)藥物緩釋可降解支架的研制和臨床應用研究提供參考，也能促進吸入制劑在未來獲得更長足的發(fā)展。
來源：Internet
