幾種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素晶型研究進展

傅蓉，劉芳，趙曉冬 編譯，王棘 審校

(1 遼寧省藥品檢驗檢測院 沈陽110036；2 沈陽藥品檢驗所 沈陽110000)

1 前言

藥物的晶型狀態(tài)對療效的影響在20世紀五六十年代就已被認識到，但由于種種原因沒有受到重視，尤其是在我國仿制藥物的研發(fā)過程中，由于技術(shù)和條件的限制，亦未受到重視。事實上，晶型是影響藥品療效的重要因素。藥物原料的晶型狀態(tài)影響藥品質(zhì)量，優(yōu)勢藥物晶型的應用是實現(xiàn)藥物作用一致的基礎(chǔ)。優(yōu)勢藥物晶型是指同一種藥物的多種晶型中，最適合用于制備藥物的晶型狀態(tài)。一種藥物可以有多種晶型，也可能有一種或多種優(yōu)勢藥物晶型。優(yōu)勢藥物晶型的生物活性有兩個方面的要求，一是同一藥物的多種晶型中生物利用度最好，二是在生物體內(nèi)吸收可以達到有效血藥濃度。這是保證藥物在體內(nèi)發(fā)揮治療作用的基本要求。對于原料藥，一旦確定了使用的優(yōu)勢藥物晶型，控制其晶型也就相對簡單，可以采用多種方法進行檢測，如X射線衍射法、紅外光譜法、熱分析法等。

大環(huán)內(nèi)酯類抗生素是指分子結(jié)構(gòu)中具有14～16元內(nèi)酯環(huán)的抗生素。通常所說的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素是指鏈霉菌產(chǎn)生的廣譜抗生素，具有基本的內(nèi)酯環(huán)結(jié)構(gòu)，對革蘭陽性菌和革蘭陰性菌均有效，尤其對支原體、衣原體、軍團菌、螺旋體和立克次體有較強的作用。迄今為止發(fā)現(xiàn)的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素已逾百種，目前上市的產(chǎn)品已發(fā)展到第三代，在研品種也發(fā)展至第四代。

大環(huán)內(nèi)酯類抗生素主要是從抗生菌發(fā)酵液中提取精制的次級代謝產(chǎn)物，或是再經(jīng)過生物或化學方法衍生修飾制備而得。由于提取工藝和選用的溶媒,結(jié)晶條件等不同，同種藥物可有不同晶型。不同的晶型直接影響藥物的生物利用度、穩(wěn)定性和毒性。目前，對大環(huán)內(nèi)酯類抗生素晶型的研究大部分集中在以下三個方面；一是對其物理和化學性質(zhì)差異所帶來的藥效差異進行研究，二是針對晶型與雜質(zhì)關(guān)系的研究，有很大一部分集中于雜質(zhì)在對晶體結(jié)晶過程中晶型的控制；三是對不同晶型晶體的雜質(zhì)含量差異的研究。

2 紅霉素晶型研究進展

紅霉素(圖1)是最早上市的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，近年來，紅霉素及其(酯)衍生物仍然因療效確切而受到關(guān)注，生產(chǎn)和銷售日趨活躍。

2.1 晶型

紅霉素堿具有四種晶型，即無定型、部分結(jié)晶堿、無水物、二水化合物。有研究者對四種晶型進行了物理吸收的研究，測定健康志愿者血藥濃度。實驗結(jié)果表明，無定形紅霉素的吸收最慢，無水物及二水化合物吸收較快，四種晶型的達峰時間(tmax)：無定形＞部分結(jié)晶堿＞無水物＞二水化合物。四種晶形的峰濃度(Cmax)以部分結(jié)晶堿為最低：無水物＞二水化合物＞無定形＞部分結(jié)晶堿。四種晶型的生物利用度(AUC)也是以部分結(jié)晶堿為最低：無水物＞二水化合物＞無定形＞部分結(jié)晶堿。紅霉素無水物及二水化合物比無定形或部分結(jié)晶堿吸收快且完全。

2.2 生產(chǎn)工藝對晶型的影響

紅霉素生產(chǎn)過程中，提純通常采用溶析結(jié)晶的方法。有研究表明，溶析結(jié)晶過程中采用的溶劑不同，對紅霉素結(jié)晶晶習和純度均有影響。此外，溶析結(jié)晶過程中，對溫度、結(jié)晶速度、反應時間等條件的控制，可對紅霉素效價和收率，以及晶體的晶型、粒度產(chǎn)生影響。

目前國內(nèi)紅霉素廠家生產(chǎn)的紅霉素產(chǎn)品雜質(zhì)(紅霉素B、C、D、E、脫水紅霉素、紅霉內(nèi)酯B、3-碳霉糖紅霉內(nèi)酯B等)含量較高，這除了與紅霉素發(fā)酵液的質(zhì)量有較大關(guān)系外，還與溶析結(jié)晶過程中采用的溶劑有關(guān)。生產(chǎn)上一般是通過紅霉素乳酸鹽轉(zhuǎn)堿結(jié)晶，紅霉素乳酸鹽轉(zhuǎn)堿所用的溶劑(即結(jié)晶過程的原溶劑)是丙酮，沉淀劑是水。上述紅霉素產(chǎn)品中的雜質(zhì)，在紅霉素A結(jié)晶時可能會共結(jié)晶出來或被吸附在晶體上，造成產(chǎn)品雜質(zhì)含量高，這些雜質(zhì)含量的高低除了與結(jié)晶過程的控制有很大關(guān)系外，與原溶劑種類也有很大關(guān)系。因為紅霉素A與紅霉素B、C、D、E等雜質(zhì)由于分子上部分基團不同導致了它們之間極性的差異，因此在不同極性的溶劑中它們的溶解度也會有差別，為了提高產(chǎn)品純度，應選擇一種溶劑使雜質(zhì)的溶解度較高，而不與紅霉素A共結(jié)晶或析出來極少量；同時，溶劑還會影響晶習(晶體的外形)，良好的晶習有助于過濾、分離、洗滌和干燥。有研究報道，選取異丙醇、正丙醇、乙醇、丙酮等4種常用的毒性較低的溶劑作為紅霉素乳酸鹽轉(zhuǎn)堿時的溶劑，采用混合溶劑丙酮與乙醇(體積比3∶1)混合溶劑為紅霉素結(jié)晶的原溶劑，以達到抑制結(jié)晶液中某些雜質(zhì)的析出。所得到的紅霉素晶體，較結(jié)實，過濾和洗滌容易，且純度有較大提高。

研究將紅霉素溶析結(jié)晶的溫度、溶劑與反溶劑的質(zhì)量比、結(jié)晶速度、反應時間等條件進行優(yōu)化，探討對紅霉素效價和收率的影響，以及結(jié)晶條件與所得晶體的晶型、粒度的關(guān)系。采用變溫變攪拌強度的動態(tài)結(jié)晶方法，調(diào)控紅霉素結(jié)晶過程，以獲得純度高、質(zhì)量穩(wěn)定的紅霉素晶體。結(jié)果表明：較高溫度下,控制反溶劑的導入速率，在一定的過飽和度范圍內(nèi)起晶,然后逐漸降溫養(yǎng)晶；期間隨著起晶、晶體生長和養(yǎng)晶陳化不同結(jié)晶階段的轉(zhuǎn)換采用不同的攪拌強度，以控制整個結(jié)晶過程的穩(wěn)定性。該方法制備的紅霉素晶體為規(guī)則的長方體，體積明顯增大，粒度分布集中，生物效價也有明顯提高。

3 克拉霉素晶型研究進展

克拉霉素(clarithromycin)，又名6-O-甲基紅霉素A，是第二代大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，它阻斷了紅霉素A酸降解的歷程，成功地克服了第一代紅霉素在胃酸中易分解的缺點，同時有著良好的體內(nèi)體外活性和藥動力學性質(zhì)，市場潛力巨大。而且克拉霉素還是第三代酮內(nèi)酯類抗生素的合成原料，所以克拉霉素的合成工藝至今仍是研究開發(fā)的熱點。

3.1 晶型

研究表明，克拉霉素主要有三種晶型：Form O, Form Ⅰ和Form Ⅱ。其中，克拉霉素的溶劑型化合物即Form O可以在50℃左右干燥脫去溶劑，生成Form Ⅰ；但若生成Form Ⅱ，必須在真空下并且在100℃以上干燥。Form Ⅱ是克拉霉素最熱穩(wěn)定的晶型，也是市售商品藥物的重要成分，因此Form Ⅱ的制備及其晶型轉(zhuǎn)換引起了廣泛的興趣。

3.2 生產(chǎn)工藝對晶型的影響

有報道稱，對制備Form Ⅱ的各種影響因素進行了詳細的研究，同時發(fā)現(xiàn)了兩條新的晶型轉(zhuǎn)換路線：克拉霉素分別與檸檬酸和酒石酸成鹽，在乙醇－水、丙酮－水、異丙醇－水中調(diào)堿，經(jīng)常壓60℃下干燥，DSC分析證明該晶型為Form Ⅱ。該工藝避免了文獻中真空高溫干燥的轉(zhuǎn)晶條件，易于工業(yè)化生成。

此外，晶型易受到溫度、壓力、相對濕度的影響，因此在制劑工藝的粉碎、制粒、干燥、壓片、包衣等操作過程及貯存過程中易發(fā)生轉(zhuǎn)變，進而影響藥品溶出度及生物利用度。因此藥物的晶型確定后，確保制劑產(chǎn)品中藥物晶型保持不變十分重要(引用固體制劑生產(chǎn)中)。濕法制粒過程中引入的溶劑易與藥物形成溶劑化物，改變藥物晶型。有研究報道，在克拉霉素固體制劑生產(chǎn)中，分別引入5種表面活性劑或水溶性聚合物，探討對克拉霉素最終制劑中晶型轉(zhuǎn)變的影響。結(jié)果表明不論在制粒前加入的是FormⅠ還是FormⅡ，濕法制粒過程中引入吐溫80、聚乙二醇和硬脂酸聚烴氧40酯溶劑，制劑中克拉霉素均為Form Ⅱ晶型。

4 地紅霉素晶型研究進展

地紅霉素與紅霉素具有相似的抗菌活性，并且同為14元環(huán)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，但因其組織滲透力強、消除半衰期長，故具有強效、長效及療程短等特點。在大環(huán)內(nèi)酯類抗生素中是具有發(fā)展前途的新的替代品種。

4.1 晶型

地紅霉素為半合成單組分抗生素，具有多晶現(xiàn)象。但目前對晶型研究較少，有研究比較了兩種不同晶型地紅霉素的體外抗菌活性，結(jié)果表明，含量接近的不同晶型的地紅霉素，體外抗菌活性存在明顯的差異。

4.2 生產(chǎn)工藝與晶型

通過改變?nèi)軇┓N類，可以使地紅霉素結(jié)晶析出過程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，從而達到有效的除雜效果。該過程中發(fā)生的晶型轉(zhuǎn)變也就是改變分子構(gòu)象，從而改變分子間作用力，使得雜質(zhì)分子不能再以氫鍵或者是共扼鍵等作用方式嵌入晶體晶格，從而可以達到去除雜質(zhì)的效果。

目前生產(chǎn)過程中結(jié)晶工藝不穩(wěn)定， 缺少晶型評價與選擇的研究。產(chǎn)品多為混晶，而且多晶型共生造成混晶的抗菌活性低。

5 阿奇霉素晶型研究進展

阿奇霉素(圖2)是由紅霉素衍生得到的，是首個上市的15元氮雜大環(huán)內(nèi)酯類(氮雜內(nèi)酯類)抗生素。阿奇霉素作為第二代紅霉素類產(chǎn)品，抗菌譜較廣，保留了紅霉素對G+菌的活性，對紅霉素敏感的金葡菌有抑制作用，且對肺炎鏈球菌、化膿性鏈球菌、草綠色鏈球菌有較好的活性。它被廣泛應用于呼吸系統(tǒng)，泌尿系統(tǒng)及皮膚軟組織感染等，美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準替代青霉素類藥物作為抗感染藥物的一線藥物，還可以治療艾滋病患者分支桿菌感染。阿奇霉素的另一個突出優(yōu)點是具有獨特的藥代動力學性質(zhì)，吸收后可被轉(zhuǎn)移到感染部位，達到很高的組織濃度。阿奇霉素還具有半衰期長，給藥次數(shù)少，療程較短，不良反應發(fā)生率低等優(yōu)點，在國際抗感染藥物市場上一直是炙手可熱的品種。

圖2 阿奇霉素結(jié)構(gòu)式

5.1 晶型

阿奇霉素用不同溶劑、不同方法制備存在多晶型現(xiàn)象。阿奇霉素一水晶型和二水晶型是阿奇霉素最常見的兩種晶形。一水晶型溶劑殘留高，吸濕性強；二水晶型穩(wěn)定性好。

5.2 生產(chǎn)工藝與晶型

阿奇霉素一水晶型溶劑殘留高，吸濕性強，制備方法可以采用乙醇、異丙醇、甲酸乙酯等溶劑溶解后直接回收制備。

美國PFIZER公司于1987年申請專利保護阿奇霉素二水晶型，采用的方法是用醇類溶劑和四氫呋喃的混合溶劑加水結(jié)晶。國內(nèi)制備二水晶型的方法有用丙酮加水結(jié)晶制備。

從文獻報道來看制備阿奇霉素一水晶型與二水晶型采用的溶劑其實并無太大區(qū)別，不同的僅是結(jié)晶的方法。研究報道對阿奇霉素結(jié)晶過程中養(yǎng)晶步驟的加水量、養(yǎng)晶溫度、時間、后期加水溫度對結(jié)晶過程影響等因素進行研究。結(jié)果表明，阿奇霉素二水晶型比一水晶型更穩(wěn)定，一水晶型在一定的條件下轉(zhuǎn)化為二水晶型；一水晶型是動力學控制的穩(wěn)定狀態(tài)，而二水晶型是熱力學控制的穩(wěn)定狀態(tài)。并分別提出了阿奇霉素一水晶型和阿奇霉素二水晶型制備的優(yōu)化方法。

6 展望

近年來，國內(nèi)在藥物研發(fā)過程中，逐漸關(guān)注到藥物晶型的研究，特別是隨著仿制藥一致性評價工作展開和深入，國內(nèi)制藥行業(yè)也越來越意識到，晶型是影響藥品療效的重要因素之一，藥物原料的晶型狀態(tài)影響藥品質(zhì)量優(yōu)勢藥物晶型的應用是實現(xiàn)藥物作用一致的基礎(chǔ)。尤其對于大環(huán)內(nèi)酯類抗生素這類難溶性藥物，晶型研究具有重要的價值和意義。晶型不同，可能會影響到藥物的溶解、釋放、吸收以及療效等各個環(huán)節(jié)，應關(guān)注被仿制藥物的晶型，力求一致。而在新藥研發(fā)過程中，發(fā)現(xiàn)真正的優(yōu)勢藥物晶型，可以使藥品達到最佳的治療效果，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)藥品質(zhì)量的有效控制，使其產(chǎn)生穩(wěn)定且可靠的治療效果。