阿莫西林結(jié)晶工藝研究

冷 鳳,趙 靜#,任風(fēng)芝,李曉露,劉 月,張雪霞*,王秀英

(1.華北制藥集團(tuán)新藥研究開發(fā)有限責(zé)任公司 微生物藥物國家工程研究中心 河北省工業(yè)微生物代謝工程技術(shù)研究中心，河北 石家莊 052165；2.華北制藥股份有限公司北元分廠，河北 石家莊 050015)

阿莫西林又名羥氨芐青霉素，分子式C16H19N3O5S·3H2O，是臨床上廣泛使用的抗生素，對于大多數(shù)致病的G+菌和G-菌(包括球菌和桿菌)均有較強(qiáng)的抑菌和殺菌作用[1]，用于治療敏感菌引起的呼吸道感染、泌尿生殖道感染、皮膚軟組織感染等。由于其具有廣譜、耐酸、易吸收、穩(wěn)定性好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，在市場上一直占有重要地位，其制劑包括膠囊、顆粒、腸溶片、干混懸劑、注射劑等多種劑型與規(guī)格以及阿莫西林克拉維酸鉀片等多種復(fù)方制劑[2]。

國內(nèi)生產(chǎn)阿莫西林原料藥的廠家有十余家，制劑廠家超過百家。由于各廠所用處方工藝不一樣，雖然產(chǎn)品質(zhì)量符合藥典標(biāo)準(zhǔn)，但是制劑穩(wěn)定性差，溶出行為與參比制劑存在差異。近年來，國家為規(guī)范仿制藥市場，全面提高仿制藥質(zhì)量，推出了仿制藥一致性評價(jià)制度，其中以參比制劑為對照，研究固體制劑的溶出行為是仿制藥一致性評價(jià)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。固體制劑的溶出行為受諸多因素影響，其中原料藥的晶型和粒度是主要影響因素之一[3-4]。因此，控制好原料藥的晶型和粒度，保證自研產(chǎn)品與參比制劑溶出行為一致，對固體制劑通過仿制藥一致性評價(jià)具有非常重要的意義。

藥物的晶型不僅影響藥物質(zhì)量，還會影響藥物的溶解性、可壓性、流動性、穩(wěn)定性等，進(jìn)而影響藥物的溶解行為和生物利用度[5]。阿莫西林原料藥均勻性差，不能直接用來制粒，需要經(jīng)過壓制、整粒、混粉、過篩等物理過程才能滿足制劑要求。在此過程中，阿莫西林的晶體結(jié)構(gòu)容易被破壞，結(jié)晶水丟失，致使制劑產(chǎn)品穩(wěn)定性下降，溶出行為批間差異增大。為解決上述問題，作者采用相似因子法考察阿莫西林原料藥粒度對阿莫西林膠囊溶出行為的影響，并對阿莫西林結(jié)晶工藝進(jìn)行優(yōu)化，擬制備晶型穩(wěn)定、粒度均勻的阿莫西林原料藥，為阿莫西林膠囊、顆粒以及阿莫西林克拉維酸鉀片等制劑品種的一致性評價(jià)提供技術(shù)保障。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

阿莫西林原粉，華北制藥股份有限公司；純化水，河北華維純凈水有限公司；乙腈，色譜純，美國Fisher公司；其它試劑均為市售分析純。

Optimax1001型結(jié)晶器(反應(yīng)釜 500 mL)，梅特勒-托利多儀器有限公司；DM500-ICC50型顯微鏡，德國Leica公司；LC-2030C 3D型高效液相色譜儀，日本島津公司；DZF-6050型真空干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；Mastersizer 2000型激光粒度儀，馬爾文儀器有限公司。

1.2 結(jié)晶方法

稱取一定質(zhì)量的阿莫西林原粉置于結(jié)晶杯中，加入純化水分散均勻，室溫下滴加鹽酸調(diào)節(jié)pH值使其溶解；以氨水調(diào)節(jié)溶液pH值，隨著pH值的上升，阿莫西林的溶解度逐漸下降，析出晶體，調(diào)節(jié)pH值至5.0左右，再降溫至2～10 ℃使析晶完全，抽濾結(jié)晶液，冷水洗滌濾餅，真空干燥，得到阿莫西林結(jié)晶粉。

1.3 含量測定

參照2015版《中華人民共和國藥典》(第二部)阿莫西林檢測方法測定阿莫西林含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)晶濃度與析晶pH值對阿莫西林結(jié)晶效果的影響

阿莫西林是等電點(diǎn)結(jié)晶[6]，其溶解度與溶液pH值的關(guān)系圖呈U型，從等電點(diǎn)兩側(cè)(酸性、堿性)分別改變?nèi)芤簆H值，均可以影響其溶解度，析出晶體?？疾旖Y(jié)晶濃度與析晶pH值對阿莫西林結(jié)晶效果的影響，結(jié)果見表1。

表1 結(jié)晶濃度與析晶pH值對阿莫西林結(jié)晶效果的影響Tab.1 Effect of crystallization concentration and crystallization pH value on Amoxicillin crystallization

由表1可知，阿莫西林的晶型與析晶pH值密切相關(guān)，在較低的pH值下會析出顆粒狀晶體(實(shí)驗(yàn)4#、7#)，粗大均勻，純度尚可，但收率不高；在適宜的pH值(1.1～1.3)下會析出棒狀晶體(實(shí)驗(yàn)5#、8#、10#)；在較高的pH值(>2.8)下，由于體系的過飽和度太高，導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)爆發(fā)成核，晶體沿著長度肆意生長，得到的晶體細(xì)長如針(實(shí)驗(yàn)6#、9#)，甚至呈發(fā)絲狀(實(shí)驗(yàn)3#)，過濾和洗滌都很困難，且純度較低。

結(jié)晶濃度不僅會影響其晶型，還會影響其純度和收率。阿莫西林在濃度過低(0.10 mg·mL-1)時(shí)會析出細(xì)長的針狀晶體(實(shí)驗(yàn)2#)，收率低，晶體形態(tài)也不佳；在適宜濃度(0.20 mg·mL-1)時(shí)，析出棒狀晶體，收率和純度都較好；而濃度過高(0.30 mg·mL-1)時(shí)，因溶液過飽和度不易控制，晶體會長成細(xì)長棒狀，粒度增大，流動性降低。

棒狀阿莫西林晶體(實(shí)驗(yàn)8#)與原研阿莫西林的晶體形態(tài)見圖1、PXRD圖譜見圖2。

圖1 阿莫西林的晶體形態(tài)(×100倍)Fig.1 Crystal morphology of Amoxicillin(×100)

圖2 棒狀阿莫西林晶體(實(shí)驗(yàn)8#,a)與原研阿莫西林(b)的PXRD圖譜Fig.2 PXRD patterns of rod-like Amoxicillin crystal and original Amoxicillin

由圖1、2可知，棒狀阿莫西林晶體(實(shí)驗(yàn)8#)與原研阿莫西林一致，為目標(biāo)晶型。

綜上可知，選擇阿莫西林結(jié)晶濃度為0.20 mg·mL-1，析晶pH值為1.1～1.3，既可以獲得和原研一致的晶型，又可以保證良好的質(zhì)量和收率。

2.2 阿莫西林原料藥粒度對阿莫西林膠囊溶出行為的影響

溶出曲線是衡量固體制劑與參比制劑在體內(nèi)溶出行為是否相似的關(guān)鍵指標(biāo)。原料藥粒度是影響制劑溶出度的關(guān)鍵因素。為此，本實(shí)驗(yàn)制備了晶型一致、粒度不同的阿莫西林原料藥，并按照相同的處方制成阿莫西林膠囊，研究其在4種介質(zhì)中的溶出行為，取樣點(diǎn)分別為5 min、10 min、20 min、30 min、45 min、60 min、90 min、120 min。采用f2相似因子法評價(jià)阿莫西林膠囊與參比制劑溶出曲線的相似性。按式(1)計(jì)算f2值，結(jié)果見表2。

(1)

式中：Rt為原研藥的平均溶出度；Tt為仿制藥的平均溶出度；n為溶出時(shí)間點(diǎn)的數(shù)量。

由表2可知，原工藝產(chǎn)品以及實(shí)驗(yàn)1#、5#、6#在4種介質(zhì)中的溶出曲線相似因子f2值<50，根據(jù)溶出曲線相似性的指導(dǎo)原則和評價(jià)方法[7-8]，判定不符合一致性評價(jià)要求。實(shí)驗(yàn)5#、6#因?yàn)槠骄６忍?，使溶出速度受限，?種介質(zhì)中的溶出速度均比參比制劑慢；而實(shí)驗(yàn)1#因?yàn)榱６冗^小，也影響其與參比制劑的溶出相似性。為保證所制備的阿莫西林膠囊有良好的溶出行為，阿莫西林原料藥D[4,3]宜控制在40～65 μm。

表2 阿莫西林原料藥粒度對其制劑溶出行為的影響(75 r·min-1,n=12)Tab.2 Effect of particle size of Amoxicillin bulk drug on dissolution behavior of Amoxicillin preparation(75 r·min-1,n=12)

2.3 晶種加入量的選擇

將阿莫西林精粉過篩，取120～160目的晶體作為晶種。按1.2結(jié)晶方法，配制4份濃度為0.20 mg·mL-1的阿莫西林溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH值為1.20，分別加入2%、4%、6%、8%的晶種，養(yǎng)晶20～30 min，調(diào)節(jié)pH值至5.0左右，再降溫至 2～10 ℃使析晶完全，抽濾結(jié)晶液，冷水洗滌濾餅，真空干燥，測定晶體粒度，結(jié)果見表3。

表3 晶種加入量對晶體粒度的影響Tab.3 Effect of addition amount of crystal seed on crystal particle size

由表3可知，晶種加入量過少(2%)時(shí)，消耗體系過飽和度的作用很微弱，體系還會爆發(fā)成核，導(dǎo)致產(chǎn)品粒度過小，且均勻性差，粒度分布曲線呈雙峰；而晶種加入量過多(8%)時(shí)，析晶速度較快，晶體成長受限，也會導(dǎo)致產(chǎn)品粒度小，不滿足制劑要求。因此，選擇晶種加入量為4%～6%。

2.4 投加晶種pH值的選擇

按1.2結(jié)晶方法，配制4份濃度為0.20 mg·mL-1的阿莫西林溶液，用氨水調(diào)節(jié)其pH值分別為1.10、1.15、1.20、1.25、1.30，加入5%的晶種，后續(xù)操作同2.3，結(jié)果見表4。

表4 投加晶種pH值對晶體粒度的影響Tab.4 Effect of pH value of adding crystal seed on crystal particle size

由表4可知，在pH值為1.30時(shí)投加晶種，由于體系處于相對較高的過飽和狀態(tài)，加入晶種后部分聚集成核，破碎后又引發(fā)二次成核，使體系的總粒子數(shù)增加，最終導(dǎo)致晶體顆粒較小，而且均勻性較差，粒度分布曲線呈雙峰；而在pH值1.15～1.25時(shí)投加晶種，可以得到理想的晶體粒度。因此，選擇在pH值1.15～1.25投加晶種。

2.5 阿莫西林結(jié)晶工藝及其制劑溶出行為的驗(yàn)證

在最優(yōu)結(jié)晶工藝條件下進(jìn)行3批次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并以制得的阿莫西林原料藥制成阿莫西林膠囊，對其溶出情況進(jìn)行測定，結(jié)果見表5、圖3。

表5 阿莫西林最優(yōu)結(jié)晶工藝的驗(yàn)證結(jié)果(n=3)Tab.5 Verification results of optimized Amoxicillin crystallization process(n=3)

圖3 阿莫西林膠囊與參比制劑在4種介質(zhì)中的溶出曲線(n=12)Fig.3 Dissolution curves of Amoxicillin Capsule and reference preparation in 4 media(n=12)

由表5可知，最優(yōu)結(jié)晶工藝下制得的阿莫西林原料藥的D[4,3]均在40～65 μm之間，晶體均勻、粒度分布窄，產(chǎn)品無須經(jīng)過整粒即可滿足制劑要求。阿莫西林膠囊在轉(zhuǎn)速75 r·min-1條件下90 min溶出度均達(dá)到85%以上，120 min溶出度達(dá)到90%以上(圖3)，符合《美國藥典》標(biāo)準(zhǔn)限度要求。在轉(zhuǎn)速75 r·min-1條件下，3批樣品與同轉(zhuǎn)速參比制劑相比，溶出曲線相似因子f2值>60，溶出行為相似。

3 結(jié)論

采用相似因子法考察了阿莫西林原料藥粒度對阿莫西林膠囊溶出行為的影響，并對阿莫西林結(jié)晶工藝進(jìn)行了優(yōu)化。確定了阿莫西林原料藥D[4,3]宜控制在40～65 μm，最佳結(jié)晶工藝如下：結(jié)晶濃度為0.20 mg·mL-1，晶種加入量為4%～6%，投加晶種pH值為1.15～1.25，養(yǎng)晶時(shí)間為20～30 min。優(yōu)化后的結(jié)晶工藝能夠?qū)崿F(xiàn)對阿莫西林原料藥晶型和粒度的精準(zhǔn)控制，制備出優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的制劑產(chǎn)品，為阿莫西林膠囊、阿莫西林顆粒以及阿莫西林克拉維酸鉀片等系列仿制藥的一致性評價(jià)提供了技術(shù)保障。