聚合物輔料對無定形氯雷他定溶出行為和結(jié)晶形態(tài)的影響

王嫦鶴,暢瑞苗,焦 潔,郭歡迎

1.陜西省食品藥品檢驗(yàn)研究院，西安 710065；2.西安交通大學(xué)藥學(xué)院，西安 710061

據(jù)統(tǒng)計(jì)，近70%的候選藥物和40%的上市藥物均難溶于水，藥物的難溶性問題嚴(yán)重限制了新藥的研發(fā)及臨床應(yīng)用。將藥物制成無定形制劑可以有效改善藥物水溶性差的問題［1-2］。在無定形狀態(tài)下，藥物分子缺乏長程有序的結(jié)構(gòu)［3］，分子具有較高的內(nèi)能，從而具有較高的溶解度、較快的溶解速度和較高的生物利用度［4-6］。因此，制藥工業(yè)中常將難溶性藥物制成無定形態(tài)，以增加藥物的溶出速率和生物利用度［7-8］。

然而，較高的分子內(nèi)能也會(huì)導(dǎo)致無定形藥物穩(wěn)定性差，無定形藥物在生產(chǎn)和儲(chǔ)存過程中會(huì)釋放過剩的內(nèi)能，轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬Ψ€(wěn)定的晶體，從而導(dǎo)致溶解度和生物利用度下降、無定形藥物的有效期縮短，不利于無定形藥物的生產(chǎn)和儲(chǔ)存［9］。因此在制劑生產(chǎn)過程中常采用添加聚合物輔料的方法，提高無定形藥物的穩(wěn)定性。常用的聚合物輔料有羥丙基甲基纖維素（hydroxypropyl methyl cellulose，HPMC）、甲基纖維素（methyl cellulose，MC）、聚維酮（polyvinylpyrrolidone，PVP）、環(huán)糊精（cyclodextrin）等［10］。有研究表明，在無定形藥物體系中，聚合物的作用是比較復(fù)雜的。一方面，聚合物輔料可通過氫鍵等分子間作用力同藥物形成共混物（即固體分散體），提高體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而提高無定形藥物的穩(wěn)定性［11-12］；另一方面，聚合物輔料還可以通過氫鍵作用影響藥物晶體的形態(tài)，促進(jìn)晶體的生長，進(jìn)一步影響無定形藥物的溶解度、釋放度和流動(dòng)性等物理特性［13-14］。但是，關(guān)于聚合物的種類、體積分?jǐn)?shù)對無定形藥物結(jié)晶形態(tài)和溶解度影響的具體情況，國內(nèi)外均無相關(guān)研究報(bào)道。

氯雷他定（loratadine）化學(xué)名為4-（8-氯-5，6-二氫-11H-苯并［5，6］環(huán)庚烷并［1，2-b］吡啶-11-亞基）-1-哌啶羧酸乙酯（化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖1），是阿扎他定（azatadine）的衍生物［15-16］。氯雷他定對外周H1受體具有特異的選擇性，屬于第2 代強(qiáng)效抗過敏藥物，與第1 代抗組胺藥相比，其藥效更強(qiáng)、不良反應(yīng)發(fā)生率更低［17-18］；臨床上主要用于治療變應(yīng)性鼻炎、急性或慢性蕁麻疹以及其他變應(yīng)性疾病［19-22］。氯雷他定具有哌啶基團(tuán)和三環(huán)結(jié)構(gòu)，屬于BCS Ⅱ類藥物，具有低溶解性（＜0.01 mg·mL-1）和高滲透性的特點(diǎn)［23］，服藥后1～3 h 開始起效，8～12 h達(dá)最大效應(yīng)，生物利用度較低［24-25］。有研究報(bào)道，將氯雷他定制成水凝膠包合物、環(huán)糊精包合物或與檸檬酸制成固體分散體，能增加氯雷他定的溶解性，從而提高氯雷他定的生物利用度［26-28］。

圖1 氯雷他定的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Chemical structure of loratadine

在前期研究中，課題組制備了無定形態(tài)的氯雷他定［29-31］。研究結(jié)果顯示，無定形氯雷他定比晶型態(tài)具有更好的溶解性，但是穩(wěn)定性較差。為了提高無定形態(tài)氯雷他定的穩(wěn)定性，本研究將考察不同聚合物輔料對無定形氯雷他定晶體形態(tài)及溶解性的影響，為無定形藥物穩(wěn)定性研究及制劑研發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

Nikon Eclipse LV50 型偏光顯微鏡（日本尼康公司）；AUY-220 型電子天平、UV-5500 型紫外可見分光光度計(jì)均購自日本島津公司；DB-2 型不銹鋼電熱板（常州國華電器有限公司）；KQ3200DB 型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；FE20/EL20 型pH 計(jì)（德國梅特勒-托利多集團(tuán)）；DF-101S 型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鄭州科豐儀器設(shè)備有限公司）。

1.2 試藥

氯雷他定原料藥（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞99.0%，武漢恩泰科技發(fā)展有限公司）；氯雷他定對照品（中國食品藥品鑒定研究院）；聚乙二醇4000（PEG 4000，阿拉丁試劑有限公司）；聚維酮K30（PVP-K30）和羥丙基甲基纖維素（hydroxypropyl methylcellulose，HPMC），均購自北京百靈威科技有限公司）；甲醇（色譜純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；水為去離子水。

2 方法

2.1 溶液的配制

聚合物溶液：分別取PVP-K30、PEG 4000、HPMC10 g，精密稱定，置于1 000 mL 燒杯中，各加水至1 000 mL，攪拌，并用超聲輔助溶解5 min，溶液澄清后即得體積分?jǐn)?shù)為1.0%的聚合物溶液，或根據(jù)需要稀釋至適宜體積分?jǐn)?shù)。

系列對照品溶液：精密稱取氯雷他定對照品適量，用甲醇溶解制成每1 mL 含有150 μg 氯雷他定的對照品儲(chǔ)備液。精密量取氯雷他定對照品儲(chǔ)備液適量，置于50 mL 量瓶中，用甲醇稀釋、定容，制成質(zhì)量濃度分別為0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定系列對照品溶液。

2.2 無定形氯雷他定

用熔融-淬火法制備無定形氯雷他定。氯雷他定原料藥的熔點(diǎn)為134～136 ℃。取適量氯雷他定原料藥置于鋁箔上，以145 ℃加熱，熔融1 min 后移出，迅速置于室溫條件下淬火2 min，輕微研磨后即得無定形氯雷他定。

2.3 溶出行為考察

2.3.1 測定波長的確定 取質(zhì)量濃度為8.0 μg·mL-1的氯雷他定系列對照品溶液以及體積分?jǐn)?shù)為1.0%的不同聚合物溶液，以去離子水為對照，在200～320 nm波長范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，記錄紫外吸收光譜圖。

2.3.2 方法學(xué)驗(yàn)證 （1）線性與范圍：取2.1 項(xiàng)下質(zhì)量濃度分別為0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定系列對照品溶液，在選定波長處測定吸光度（A）值，以A為縱坐標(biāo)、氯雷他定質(zhì)量濃度（C）為橫坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。（2）精密度：取質(zhì)量濃度分別為1.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定系列對照品溶液，在選定波長處測定吸光度值，每個(gè)樣品同一日內(nèi)平行測定3 次，連續(xù)測定3 d，考察日內(nèi)及日間精密度。（3）回收率：取氯雷他定對照品儲(chǔ)備液適量，以不同體積分?jǐn)?shù)聚合物溶液配制質(zhì)量濃度分別為1.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定對照品溶液，分別在選定的測定波長處測定吸光度值，計(jì)算回收率?；厥章剩?）=（測定值/真實(shí)值）×100%，每個(gè)質(zhì)量濃度重復(fù)測定3 次，確定每個(gè)質(zhì)量濃度的回收率。（4）穩(wěn)定性：取氯雷他定對照品儲(chǔ)備液適量，以不同體積分?jǐn)?shù)聚合物溶液配制質(zhì)量濃度為8.0 μg·mL-1的氯雷他定溶液，于室溫放置0、1、2、4、6、10 h 后，在247 nm 波長處測定各樣品的吸光度值，實(shí)驗(yàn)平行3 次。計(jì)算不同時(shí)間點(diǎn)氯雷他定的含量及RSD 值。

2.3.3 不同聚合物溶液中溶出度考察 用《中華人民共和國藥典》（2020年版）溶出度與釋放度測定法（四部0931 第三法）所述裝置考察藥物的溶解行為。精密稱定無定形氯雷他定50 mg，分別置于裝有200 mL 不同體積分?jǐn)?shù)（0、0.1%、0.2%、0.5%、1.0%）的聚合物溶液（PVP-K30、HPMC、PEG 4000）中，在（37±0.5） ℃以100 r·min-1勻速攪拌，分別于0、2、5、10、15、20、30、45、60、90、120、180、240、300、360、420、480 min 時(shí)取樣，0.45 μm 聚醚砜微孔濾膜濾過，棄去初濾液，取續(xù)濾液在選定的波長處測定吸光度值，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。計(jì)算各時(shí)間點(diǎn)氯雷他定的質(zhì)量濃度，繪制溶出曲線。

2.4 結(jié)晶形態(tài)的分析

取適量無定形氯雷他定粉末，分別置于水或體積分?jǐn)?shù)為0.1%的聚合物溶液中，以50 r·min-1于室溫下振蕩24 h，并分別于8、24 h用顯微鏡觀察結(jié)晶特性。

將適量氯雷他定儲(chǔ)備液與體積分?jǐn)?shù)為0.1%的聚合物溶液等體積混勻，室溫下敞口放置。隨著溶劑的揮發(fā)，氯雷他定晶體逐漸析出，在放置96 h 后，取出適量晶體，置于偏光顯微鏡下觀察。

3 結(jié)果

3.1 不同聚合物對溶出特性的影響

3.1.1 方法學(xué)考察 （1）專屬性：體積分?jǐn)?shù)為1.0%的各聚合物溶液的紫外分光吸收圖譜見圖2。氯雷他定的紫外最大吸收波長為247 nm，不同體積分?jǐn)?shù)的PEG 4000 溶液、PVP-K30 溶液和HPMC 溶液在247 nm 波長處均沒有吸收。因此，將247 nm 作為測定氯雷他定質(zhì)量濃度的檢測波長，以各聚合物溶液為對照，以消除空白溶劑的影響。

圖2 氯雷他定及不同聚合物溶液的紫外光譜圖Fig.2 Ultraviolet spectrograms of loratadine and different polymer solutions

（2）線性與范圍：氯雷他定質(zhì)量濃度在0.5～16.0 μg·mL-1范圍內(nèi)時(shí)，回歸方程為A=0.043 6C+0.000 2，r=0.999 8，表明線性關(guān)系良好。

（3）精密度：結(jié)果顯示，低、中、高3 種質(zhì)量濃度氯雷他定的日內(nèi)精密度的RSD 值分別為2.31%、0.51%、0.64%，日間精密度的RSD 值分別為2.43%、0.37%、1.30%，其日內(nèi)及日間精密度均符合實(shí)驗(yàn)要求。

（4）準(zhǔn)確度：回收率測定結(jié)果見表1。由表1 可見，在不同種類聚合物溶液中，氯雷他定的回收率均大于99%，其在不同種類聚合物溶液中的回收率均符合實(shí)驗(yàn)要求。

表1 氯雷他定在不同聚合物溶液中的準(zhǔn)確度 （n=3）Tab.1 Results of accuracy and precision of loratadine in different polymer solutions （n=3）

（5）穩(wěn)定性：穩(wěn)定性測定結(jié)果見表2。由表2 可見，在10 h 內(nèi)，不同體積分?jǐn)?shù)聚合物溶液中氯雷他定測定結(jié)果的RSD 值均小于1.95%，表明在測試時(shí)間內(nèi)氯雷他定溶液穩(wěn)定，滿足實(shí)驗(yàn)要求。

表2 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 （n=3）Tab.2 Stability results of loratadine in different polymer solutions （n=3）

3.1.2 溶出曲線 氯雷他定原料藥、無定形在水溶液中的溶出行為見圖3。由圖3 可見，與無定形氯雷他定相比，氯雷他定原料藥的溶出速度較慢，且溶出平衡時(shí)藥物的質(zhì)量濃度明顯低于無定形的平衡質(zhì)量濃度。相比之下，無定形氯雷他定具有較高的溶出速率，并在100 min 左右時(shí)出現(xiàn)較明顯的過飽和-去過飽和現(xiàn)象，最終達(dá)到一個(gè)比原料藥更高的平衡溶出度（2.85 μg·mL-1vs.2.53 μg·mL-1）。

圖3 氯雷他定溶出曲線 （n=3）Fig.3 In vitro dissolution profiles of loratadine （n=3）

無定形氯雷他定在不同體積分?jǐn)?shù)聚合物溶液中的溶出結(jié)果見圖4。無定形氯雷他定在水中有較低的溶出速率和平衡溶解度（2.68 μg·mL-1）。由圖4A 可見，HPMC 可使無定形氯雷他定的溶出速度和平衡溶解度增加，且在聚合物體積分?jǐn)?shù)為0.1%～1.0%范圍內(nèi)，氯雷他定的平衡溶解度隨HPMC 體積分?jǐn)?shù)的上升而增加。

圖4 無定形氯雷他定在不同聚合物溶液中的溶出曲線 （n=3）Fig.4 Dissolution test of amorphous loratadine in different polymer solutions （n=3）

由圖4B 可見，PEG 4000 對無定形氯雷他定的溶出也有明顯的促進(jìn)作用。與HPMC 相比，溶出速率明顯加快，達(dá)坪時(shí)間由180 min 縮短至120 min。并且在聚合物體積分?jǐn)?shù)相同時(shí)，PEG 4000溶液中氯雷他定的平衡質(zhì)量濃度明顯高于HPMC 溶液中氯雷他定的質(zhì)量濃度。表明對氯雷他定而言，PEG 4000 比HPMC具有更強(qiáng)、更快的增溶作用。PEG 4000對無定形氯雷他定的增溶效果與PEG 4000的體積分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)。

由圖4C 可見，以PVP-K30 溶液為溶出介質(zhì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)中觀察到明顯的過飽和-去過飽和現(xiàn)象，即將無定形氯雷他定加入PVP-K30 溶液后，首先以較大的溶出速率達(dá)到一定質(zhì)量濃度，隨后，由于過飽和溶液的不穩(wěn)定性，溶解在溶液中的溶質(zhì)分子析出，導(dǎo)致藥物的質(zhì)量濃度降低，從而形成先上升、后下降、再平衡的溶出曲線。與同體積分?jǐn)?shù)PEG 4000 或HPMC 相比，PVP-K30 溶液中氯雷他定的峰值質(zhì)量濃度最大，但又有最低的平衡質(zhì)量濃度。同樣，PVP-K30 對無定形氯雷他定的增溶作用在0.1%～1.0%范圍內(nèi)，與PVP-K30 體積分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)。

3.2 聚合物對結(jié)晶形態(tài)的影響

用偏振光顯微鏡觀察不同聚合物對無定形氯雷他定結(jié)晶形態(tài)的影響，結(jié)果見圖5 至圖7。

圖5 無定形氯雷他定在不同聚合物溶液中放置8 h 的結(jié)晶形態(tài) （×200）Fig.5 Crystalline forms of amorphous loratadine in different polymer solutions for 8 hours （×200）

由圖5 可見，無定形粉末在蒸餾水中放置8 h 后即開始出現(xiàn)結(jié)晶，晶體呈針狀，具有較強(qiáng)的偏光性。在體積分?jǐn)?shù)為0.1%的聚合物溶液中振搖8 h 后，出現(xiàn)的晶體情況有所不同。在體積分?jǐn)?shù)0.1% HPMC中無結(jié)晶出現(xiàn)，氯雷他定仍以無定形狀態(tài)存在；在體積分?jǐn)?shù)0.1% PEG 4000 和0.1% PVP-K30 中均產(chǎn)生細(xì)小的針狀晶體。

由圖6 可見，在去離子水中振搖24 h 后，氯雷他定晶體的數(shù)量增加，仍以針狀形式存在；在體積分?jǐn)?shù)0.1% HPMC 中仍以無定形顆粒狀態(tài)存在（白色箭頭所示，圖6B）；而在體積分?jǐn)?shù)0.1% PEG 4000 和體積分?jǐn)?shù)0.1% PVP-K30 中生成的晶體較8 h 具有變大的趨勢，晶體形狀不變，仍呈針狀。

圖6 無定形氯雷他定在不同聚合物溶液中放置24 h 的結(jié)晶形態(tài) （×200）Fig.6 Crystalline forms of amorphous loratadine in different polymer solutions for 24 hours （×200）

為進(jìn)一步考察聚合物對氯雷他定結(jié)晶形態(tài)的影響，將適量氯雷他定儲(chǔ)備液與體積分?jǐn)?shù)為0.1%的聚合物溶液等體積混勻，在室溫條件下敞口放置。隨著溶劑的揮發(fā)，氯雷他定晶體逐漸析出，在放置96 h后，取出適量晶體置于偏光顯微鏡下觀察。結(jié)果見圖7。

圖7 氯雷他定在不同聚合物溶液中放置96 h 的結(jié)晶形態(tài) （×200）Fig.7 Crystalline forms of loratadine in different polymer solutions for 96 hours （×200）

由圖7A 可見，氯雷他定在水中形成特殊形狀的晶體。晶體中間呈規(guī)則長柱型、兩端呈放射狀，形成形似啞鈴的晶體。而在體積分?jǐn)?shù)0.1% HPMC 中形成簇狀晶體，晶體大小約為20 μm。氯雷他定分子在體積分?jǐn)?shù)0.1% PEG 4000 和體積分?jǐn)?shù)0.1% PVPK30 中聚集成的晶體無明顯區(qū)別，均呈細(xì)長針狀結(jié)晶，晶體大小分別為150、100 μm。偏光顯微鏡結(jié)果顯示，聚合物對氯雷他定晶體的生長速率、大小及形態(tài)均有一定的影響。

4 討論

藥物的無定形狀態(tài)是藥物存在的一種形式，無定形態(tài)的藥物具有特定的理化性質(zhì)，患者服用藥物以后，這些理化性質(zhì)必然會(huì)影響其藥理作用。從藥物的研發(fā)和質(zhì)量監(jiān)管角度看，固體藥物的無定形狀態(tài)在改善藥物生物利用度方面的優(yōu)勢勢必為新藥開發(fā)注入新的活力，而無定形態(tài)藥物良好的藥用特性，更是為其發(fā)展帶來新的契機(jī)。然而，藥物在無定形狀態(tài)下穩(wěn)定性較差，是無定形態(tài)藥物開發(fā)和應(yīng)用中不可回避的缺陷。因此，在對無定形藥物進(jìn)行應(yīng)用研究的同時(shí)，必須對其物理穩(wěn)定性進(jìn)行考察，探尋影響物理穩(wěn)定性的因素及規(guī)律，為無定形藥物的實(shí)際生產(chǎn)及臨床應(yīng)用提供參考。

本研究探討了聚合物種類和體積分?jǐn)?shù)對無定形氯雷他定溶出及結(jié)晶行為的影響。結(jié)果顯示，不同種類的聚合物對無定形氯雷他定均有一定的增溶作用，聚合物體積分?jǐn)?shù)越高，增溶作用越明顯，其中PEG 4000 的增溶作用最強(qiáng)。3 種聚合物對無定形氯雷他定的增溶作用均與聚合物的體積分?jǐn)?shù)呈正比，氯雷他定在PVP-K30 溶液中出現(xiàn)了明顯的過飽和-去過飽和現(xiàn)象，其機(jī)制有待進(jìn)一步研究。不同種類的聚合物對氯雷他定晶體的生長均有一定的抑制作用。無定形氯雷他定在蒸餾水和3 種聚合物溶液中形成的晶體呈現(xiàn)出不同的晶體形態(tài)，明確聚合物對無定形氯雷他定結(jié)晶的影響將對無定形氯雷他定藥物制劑的研發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。