在新药研发中,越来越多的水难溶性药物进入新药候选化合物的队伍中 [37]。难溶性药物在制剂开发过程中会带来很多困难,比如较低的溶出速率。与晶型药物相比,固体药物的无定形状态是药物分子排列的无序状态,这种物质状态具有较大的单位表面自由能,因而具有更高的表观溶解度,可增加药物的生物利用度,促进药物的快速吸收。但其热稳定性差,在制备、储存和给药等过程中易转变为稳定的结晶型。因此将晶型活性药物成分( API)无定形化,制备成无定形固体分散体( amorphous solid dispersion, ASD),使无定形API 长期稳定,为药物制剂开发尤其是难溶性候选化学物制剂的开发,提供了一种新方法。在科学研究和工业生产中,常采用研磨法将药物与载体混合后,强力而持久地研磨一定时间,使晶型药物转变成无定形状态,均匀分散于载体材料中。也可将晶型药物溶解在溶剂中或高温熔融法破坏晶型结构,通过溶剂的快速挥发或者使熔融状态的药物快速冷却,制备无定形固体分散体。喷雾干燥法利用喷雾压力和高压干燥的热空气,使溶剂瞬间加热蒸发为气体而制备无定形固体分散体。相对于制备固体分散体的其他方法,喷雾干燥法具有工艺放大简单、可连续化生产、过程温和适用于热敏感药物等优点。在现代医药工业中,利用喷雾干燥法制备固体分散体,为难溶性药物的口服生物利用度问题提供了一种有效的解决方案。
大量研究表明喷雾干燥产品的性质受到许多因素的影响,这些因素主要可以分为处方因素和工艺因素。喷雾干燥法制备无定形固体分散体所需的液体物料主要包括 API、载体材料或其他的赋形剂以及溶剂。其中,处方因素包括溶剂种类、药物和载体材料性质、溶液固含量、溶液黏度和表面张力等;工艺因素包括喷雾压力、喷液流量、干燥温度和喷雾气体流量等。这些因素相互交叉影响,并最终决定喷雾干燥产品的质量。例如溶剂的选择对制备固体分散体至关重要,可以影响其性状以及药物的释放行为。溶剂可以是单一或者几种溶剂联合使用。溶剂种类可以是水性溶剂,或醇类(例如甲醇、乙醇或异丙醇)或其他有机溶剂(例如二氯甲烷、丙酮、甲基乙基酮、二 烷、四氢呋喃、乙酸乙酯、氯仿和乙腈)。其中,最为常用的是二氯甲烷,这主要是因为其沸点低、挥发性高,对多种药物和聚合物具有优秀的增溶能力,但二氯甲烷有一定的毒性。人用药品注册技术要求国际协调会( ICH)三方协调指南Q3C( R5)将二氯甲烷归为二类溶剂,浓度限度为 0.06 %。溶剂的增溶能力对于制备无定形固体分散体至关重要。
药物或聚合物在溶剂中不完全溶解、沉淀、混合不均匀都会导致喷雾干燥后得到的固体制剂中组分分布不均匀。多数的固体分散体载体都是水性聚合物,在有机溶剂中溶解度不佳,因此常常联合使用多种溶剂,比如醇类与二氯甲烷、醇类与水,以及丙酮与甲醇。例如,使用水-乙醇-二氯甲烷混合物溶解具有不同的溶解度的伊曲康唑和聚乙烯醇-聚乙二醇共聚物( KollicoatIR)制备无定形固体分散体。制备萘普生-聚乙烯吡咯烷酮( PVP)固体分散体时,采用二氯甲烷-丙酮作为混合溶剂比甲醇-丙酮和二氯甲烷-甲醇可以获得更好的药物与聚合物相容性。该研究还发现,采用良溶剂-抗溶剂体系进行喷雾干燥,相比于仅使用良溶剂,药物和聚合物的相容性更好,结晶度低,物理稳定性佳。
另外,聚合物在溶剂的构象对终产物固体分散体的性质也有影响。由于聚合物与溶剂分子之间的相互作用,聚合物链可以以伸展或者紧密状态存在于溶剂中。这种不同的构象导致聚合物与药物之间不同程度的相互作用,进而导致雾滴在干燥过程中形成颗粒的机制不同。据报道,乙酸琥珀酸羟丙基甲基纤维素( HPMC-AS)在溶液状态下形成纳米聚集体,这种聚集体对药物吸收时维持过饱和状态至关重要 [44]。工艺参数(如出入口的温度)会直接影响雾滴干燥过程中热量和物质的交换。一般来说,入口温度越高,形成的颗粒粒径越大。喷雾干燥过程中,也可导致晶体药物的形成。这取决于颗粒的温度以及材料的玻璃化转变温度( Tg)的差值。溶剂的挥发速度快,雾滴中传质与传热速度快,药物没有足够的时间形成立体的晶格结构,因此可以抑制药物以晶体状态析出。但是对于不同的药物,入口温度对其结晶过程的影响不同。如入口温度在 134 ~210 ℃范围内,可以得到结晶程度很高的乳糖晶体 [46]。呋塞米在低入口温度下喷干,得到的粉末具有较低的Tg( 44 ℃),而高温度下,其 Tg 为 54 ℃。
随着药物研究的发展,无定形固体分散体在改善药物溶解性、溶出度等方面的优势势必为新药研发注入新的活力。但是由于无定形状态的药物往往稳定性不佳,因此辅料和制剂工艺都应当慎重筛选,从晶型的角度对无定形固体分散体进行质量控制,以确保药物不论是在储存过程中,还是在胃肠道环境中,不发生晶型转变,成为低能态的稳定晶型。