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七、质量控制指标及评价方法
(一)形态、粒径大小及其分布
微球或微囊的粒径大小会影响其在体内的分布,不同粒径的微球或微囊具有不同的体内分布特征,一般粒径在1~7μm微球或微囊的主要靶器官是肝和脾,大于12μm的微球或微囊主要蓄积于肺。粒径越均匀越好,因此粒径大小及其分布是此类制剂的一项极为重要的考察指标。其主要标准为:形态球形、外形圆整、表面光滑、粒径分布较窄。微球或微囊的粒径及其分布的测定方法有筛析法、电子显微镜法、光学显微镜法、超速离心法、沉降法、库尔特计数法、激光粒度仪法及空气透过法。这些方法测定的粒子的粒径范围各不相同,适用对象也不一样,常用的是光学显微镜法、电子显微镜法和库尔特计数法。
常采用跨距(span)评价微球或微囊的粒径分布,其定义为式(7-1)。
式(7-1)中, D 90%、 D 50%、 D 10%分别指低于一定百分率的微球或微囊粒径值,Span越大,粒径分布越宽。
不同微球或微囊制剂对粒径有不同的要求,如用于制备注射剂的微囊,其粒径应符合药典中混悬型注射剂的要求,并提供粒径及其粒度分布试验数据。
用于微球或微囊粒径测定的光学显微镜测定方法是:取试样置载玻片上(必要时用甘油或液状石蜡稀释),直接观测至少500个微球或微囊,并将微球或微囊粒径范围划分为若干单元(如5~10μm、10~15μm、15~20μm等),即可求得微球或微囊的平均粒径及其粒度分布。例如,左炔诺孕酮微囊的粒径测定时,每批观测600个粒子(共3批),结果求得算术平均粒径为18.8μm,其中小于5μm的占总质量的0.5%,在10~40μm之间的占总质量的95%以上,符合正态分布。
影响微球或微囊粒径大小的因素因制备方法不同而异,如制备微球通常采用乳化分散技术,微球粒径与下列因素有关:
1.油水比例
油水比例决定乳剂的性质是W/O或O/W,当内相含高分子聚合物且比例较大时微球粒径大,反之则小;当外相为水相含有高分子物质时,比例大,浓度高,黏度大,粒径小。
2.乳化剂用量
微球粒径随乳化剂用量的增加而减小,但油相黏度随之增大,故不宜过量。
3.搅拌速度
搅拌速度快微球粒径小。一般超声处理比搅拌法制备的微球粒径小。
4.乳化时间
乳化时间越长,微球粒径越小,粒度分布越均匀。超声处理的时间对微球大小的影响更显著,如超声处理制备白蛋白微球,超声时间延长1倍,微球粒度减小近1/2。
5.基质浓度
基质的浓度高则微球粒径大,此外亲水性基质微球含水量多,粒径也会相应增大。
此外,固化时间和温度、交联剂(催化剂)用量和种类、γ射线的强度和照射时间等均对制备的包载基因工程药物微球的粒径有影响。
(二)载药量与包封率
载药量(drug-loading rate)是指单位质量或单位体积微球所负载的药量,其中能释放的药量为有效载药量,除药物与基质发生不可逆结合外,载药量可看成是微球的含药量。通常微球的载药量比脂质体高,蛋白微球中水溶性药物的含量可达到冷冻干燥载体质量的35%,水不溶性药物使用微型混悬或乳化方法也可达到高的载药量。微球或微囊制剂的实用性在很大程度上取决于其中药物的含量。微球或微囊中药物含量越低,所需微球或微囊量越大,而当微球或微囊量大时,常对给药造成极大困难。
微球或微囊的载药量可由式(7-2)求得。
包封率(entrapment rate)的计算可由式(7-3)求得。若得到的是分散在液体介质中的颗粒(如微囊、微球、脂质体或纳米粒)应通过适当方法(如凝胶柱色谱法、离心法或透析法)进行分离后测定,按式(7-4)计算包封率,包封率一般不得低于80%。
一般而言,微球或微囊的包封率越大越好。影响微球或微囊载药的主要因素如下:
1.药物与基质的相互作用
药物与基质结合的程度越大,潜在的载药量也愈大,而结合为不可逆化学键时,药物实质上是不能利用的,主要存在以下几种相互作用:①药物与基质的电性作用:如蛋白微球在等电点时,非极性药物嵌入量增加;②药物在基质与溶剂中的分配作用:药物在基质/溶剂中分配系数大,载药量高,分配系数小,载药量低,并随溶剂用量增加而下降。
2.药物的稳定性
药物在制备过程中不稳定(水解、氧化、光分解和热分解或聚合等)时载药量低,因此制备过程中必须严格控制温度、pH,要注意避光并且缩短制备时间。
3.药物与基质的比例
药物比例增大载药量升高,反之下降。但必须注意,最大载药量时不应有药物结晶析出和不改变分散系的物理性状。
(三)含量测定
微球或微囊中药物含量测定,是评价微球或微囊质量的重要指标。为了保证测定准确性,通常增加取样量,提高测定结果的可靠性,每次测定取3个以上样品的平均值。
药物含量测定前要先将微球或微囊的囊膜或囊材破坏,然后将包载的基因工程药物提取出来,再进行含量测定。若微球或微囊的囊膜或囊材破坏不完全,基因工程药物提取可能不彻底,会影响含量测定的准确性。但是过于强烈的提取条件,会造成基因工程药物三维结构的破坏。因此,需要根据囊材及囊心物的性质选用适宜的囊膜或囊材消化处理方法。通常,白蛋白微球、明胶微球等易降解的微球,可以加入到氢氧化钠溶液(0.1mol/L)或含蛋白酶的水溶液中,进行碱或酶的消化,然后结合适宜强度的超声波处理提取主药,最后进行药物的含量测定。
(四)体外释药动力学
《中国药典》指导原则中规定微球或微囊不应有突释效应,即在开始0.5小时内的药物释放量应低于40%。下面以微球为例,阐释目前微球或微囊的体外释药动力学常用测定方法。
1.膜扩散技术
将微球混悬于少量介质中,经透析膜将其与释放介质分开,随着时间的延长,药物会扩散至释放介质中,定时测定释放介质中药物量。
2.动态透析技术(dynamic dialysis system)
在膜扩散技术基础上,在透析膜内外加以搅拌,使溶出介质处于动态,保证微球在透析膜内的药物浓度与释放体系中的药物浓度趋于平衡。动态透析技术装置见图7-8。在渗析膜(即透析袋)内放微球100mg,同时加入一定量(一般5~15ml)的缓冲液,膜外容器放50ml释放介质,温度37℃,搅拌速率100r/min。利用此种透析膜,还应同时进行未微球化的原料药的释药试验,以考察膜本身是否有控释作用。
3.连续流动测定技术(continuous-flow system)
这是将微球置于装有少量释放介质的滤池中,滤池底部装有大面积滤器。新的释放介质不断补充进入滤池,释放介质连续滤过后,流经监测系统,测定药物浓度。通过搅拌保证微球在释放介质中成混悬状态,避免滤孔堵塞。常用装置如图7-9所示。释放管为带夹套的玻璃柱,夹管内充满37℃的恒温水,恒温水通过循环泵供给。将样品置于玻璃棉上,释放介质通过蠕动泵以一定的流速(5.5ml/h)进入玻璃柱,浸泡样品,释放出的药物自接收管分次收集,测定释放液的浓度,计算释放药量。
图7-8 动态渗透系统示意图
图7-9 连续流动系统示意图
4.定时取样技术
将微球置大体积释放介质中,定时取样,经过滤或离心方法使微球与释放介质分离,测定介质中药物浓度的方法。
5.桨法
可参照《中华人民共和国药典》中释放度测定法中的桨法进行测定。
(五)体内分布试验
包载基因工程药物的微球或微囊在体内的分布情况常用标记示踪技术进行测定,具体操作为:先将基因工程药物进行放射性 99 Tc、 3 H、 125 I或荧光素的标记,然后将包载标记药物的微球或微囊按照相应的给药方式给予,通过在体成像技术进行观察,或处死动物后对各脏器组织进行标记药物的含量分析。
(六)稳定性考察
微球或微囊的稳定性考察,按新药有关规定,应进行温度(40℃、60℃)、湿度(75%RH、92.5%RH)与光照(4000lx)等项为期10天的影响因素试验(不带包装)。关于温度范围,固体药物国外一般控制在60℃以下的温度下进行。同时还应进行常规加速试验,即在40℃与相对湿度75%的条件,按市售包装加速试验6个月,定期取样检测有关质量指标。微球或微囊产品质量检查应包括外观、粒度、含量、色谱检查降解产物、释放度等项,同时应进行留样观察试验。
(七)有机溶剂的残留
残留在微球中的有机溶剂可以导致毒性和副作用。当工艺中采用有机溶剂时,应测定有机溶剂的残留量,并不得超过药典规定的残留溶剂限度。
(八)表面特性
微球或微囊的表面特性对其制备、注射途径和体内处置都很重要。例如微球的表面电位会影响微球的清除率和聚集部位,通常带负电荷的微球大多被肝摄取,而带正电荷的微球则首先聚集于肺,然后到达脾。同样,微球表面的疏水性及对大分子物质的吸附作用也很重要,一般说来,静脉给予微球或微囊后,血液成分首先被吸附到这些微粒的表面(称调理作用),血液成分被吸附的难易取决于微球或微囊表面的性质,主要是其疏水性,然后微球或微囊被单核-吞噬细胞系统有选择地摄取。例如,具亲水性表面的微粒吸附免疫球蛋白后,可使之具疏水性而易于被巨噬细胞吞噬,反之疏水性微粒则不需调理过程就能被巨噬细胞所摄取。常用电泳仪测定微球或微囊的表面电位和应用放射性标记物质测定血液成分被微球或微囊吸附的情况。对微球或微囊表面疏水性的测定还没有一致的方法,有待于进一步探讨,有人利用接触角来测量,但也有人认为用层析法测定溶解度、油水两相的分配更恰当。
(九)生物相容性和生物降解性
根据微球或微囊制剂的应用特点,制订相关的生物相容性和生物降解性检测方法。