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复杂注射剂

复杂注射剂介绍资料

 

一、什么是复杂注射剂

复杂注射剂是以注射途径给药的非均相体系,如微乳/亚微乳、脂质体、微球、纳米乳、蛋白、胶束、环糊精包合物等等。国内往往也将复杂注射剂称为特殊注射剂。

静脉注射乳剂在制剂学上属于亚微乳的范畴,其平均粒径多在100-500nm之间,是一种热力学不稳定体系。自FDA批准Intralipid以来,全球已经有多个静脉注射乳剂被批准上市,如前列地尔、丙泊酚、氟比洛芬酯等。乳剂发挥的药剂学效应是多重的,首先是增溶作用,因为乳剂内含油相,可以大幅度增加亲脂性药物的溶解度;其次是缓冲作用,乳剂可以延缓药物进入血液的时间,因为这种缓冲作用,前列地尔注射时引起的疼痛得到大幅下降;再次是被动靶向性,乳剂可以通过调节粒径的分布来一定程度上改变药物的体内分布特征,提高药物的疗效;最后乳剂还能在一定程度上提高某些药物的稳定性,因为乳剂中油相的理化环境和水相不同,可以改善某些药物的稳定性。[1]

注射脂质体在全球已经有十余个产品获批上市,其中产品最多的是细胞毒类抗癌药依立替康、多柔比星、阿糖胞苷、柔红霉素、长春新碱和紫杉醇等,除此以外,成功的脂质体产品还包括镇痛药吗啡,麻醉药布比卡因,抗真菌药两性霉素B等。脂质体具有很强的增溶能力,因此脂质体也是一种难溶性药物的增溶策略,除此以外,脂质体独特的释药机制,赋予了脂质体缓释或靶向的生物药剂学特性,也是脂质体受研发人员的青睐的一大原因。[1]

注射微球包括脂质微球和聚乙交酯-丙交酯共聚物(poly lactic-co-glycolic acidPLGA)微球,粒径通常在1-300μm之间,脂质微球类似于冻干乳剂,主要产品是超声造影剂,而PLGA微球具有强大的缓释作用,PLGA微球注可延长药物的作用时间、减少用药次数、改善患者的顺应性的优点,已成为缓释注射剂研发的高大上。截止目前,全球已有近十个PLGA微球上市,产品主要是多肽和精神类药物。[1]

注射混悬剂是多种全新的剂型,并非传统意义上的混悬液,FDA在剂型界定时把它们叫做混悬液,一般都制成缓释剂型,AtrigelNanocrystalTM(纳米晶技术)最具代表性两种策略,Atrigel典型代表是FDA2017年底批准的丁丙诺啡缓释注射剂Sublocade,这是一种含PLGAN-甲基吡咯烷酮(助溶剂)的凝胶液,当凝胶注入体内之后,因溶剂迅速被机体吸收而使药物和PLGA析出,析出的药物被包裹在PLGA之中,随着PLGA的不断降解,再缓慢地释放出来。Atrigel相比PLGA微球,载药量更大,注射体积更小,是一种非常优良的缓释注射剂载药技术,但美中不足的是该技术使用了N-甲基吡咯烷酮,这是一种有毒性物质。纳米晶技术可谓是近年来发展起来的最成功制剂技术之一,该技术最早由Elan公司开发,后来Alkermes收购了该技术平台,并在此基础上进行一定的创新,使得Alkermes渐渐成为复杂注射剂领域的一枝独秀,典型代表是帕利哌酮棕榈酸酯,为了控制药物的释放速度,Alkermes和强生的科学家使用纳米晶技术对药物的粒径进行严格控制,通过表面积来变相控制释药速度,相比利培酮微球,持续时间更长。纳米晶技术是一种很好的难溶药物增溶策略,缺点是可能不适于多肽药物的开发。[1]另外一种受到国内关注的注射混悬剂是紫杉醇融合蛋白(白蛋白结合型紫杉醇),2018年,中国已经正式批准了石药、恒瑞生产的仿制药,白蛋白结合型除了能够避免蓖麻油引起的过敏反应,白蛋白紫杉醇也大大减少了对中性粒细胞的毒性,治疗后严重中性粒细胞减少事件只有紫杉醇的一半。同时,白蛋白紫杉醇注射所需要的时间也大大缩短了,只需要半小时[2]

二、复杂注射剂的质量控制粒径控制

1.控制粒径的意义:

控制药物粒径在药物制备中处于关键的一环,药物粒度大小可以直接影响药物溶解度、溶解速度,进而影响到临床疗效,降低粒径可以降低难溶性药物的生物利用度、增强药物疗效和实现药物的靶向作用等作用。同样关注粒径变化也是对于制剂稳定性分析中重要的参考指标。另外原辅料及相关制剂的粒径大小对于药物性能和一致性评价至关重要。

对于难溶性药物或溶出速率很慢的药物来说,药物的溶出过程往往成为吸收的限速过程。一般来说药物的粒径缩小到一定细度可以增加药物的表面积,促进药物的溶解,药物的粒径降低时其比表面积增大,药物与介质的有效接触面积增加,将提高药物的溶出度和溶出速度,影响药物从剂型中的释放,进而影响到疗效。除此之外,粒径大小决定了药物的疗效及副作用大小,改变粒径大小能够改变药物的体内分布特征,药物的靶向性越强,相对地副作用就会越小,可以用于靶向制剂研发,粒径大小和表面特征已经成为微球能否达到靶向效果的关键因素,如粒径为 0.5~0.7μm 的微球适合栓塞肝脏,粒径为12~44μm的微球静脉注射后,大部分分布于肺[3]

2.粒径控制关注点:

1)平均粒径:

平均粒径是目前是最常见的检测指标,另外相关指标还有D10D50D90等。复杂注射剂一般都是纳米及亚微米剂型(微球一般在微米级别),一般采用动态光散射法仪器进行检测,通过平均粒径,D90PISpan等值作为质量控制指标。

2)不溶性微粒:

不溶性微粒往往是造成不良反应的重要原因,各国药典针对静脉注射明确要求控制10μm25μm以上不溶性微粒的范围。但是区别普通注射剂,复杂注射剂往往需要根据本身特色来制定检测方案。相关方法在后面的解决方案中会进一步介绍。

3)尾端大颗粒(异常颗粒):

稳定性研究一直是制剂里面重要的一项,引起不稳定的因素有很多,异常颗粒或者说尾端大颗粒往往受到忽视,以脂肪乳注射剂为例,平均粒径一般在100nm-300nm,但是5μm以上的乳粒往往大量存在,而这些尾端大颗粒的存在一方面会吸附小颗粒,变成更大的颗粒,导致稳定性差,造成破乳、油相分离等现象,出现质量问题;另一方面,尾端大颗粒进入人体后,很容易造成静脉炎、栓塞等不良反应,严重的导致患者死亡事件。

传统粒度检测方法很难精准检测到尾端大颗粒的存在,从而造成研发人员的忽略。但是现在随着研发的深入,尤其是粒径越来越小,很多厂家已经开始主动关注尾端大颗粒。

研究尾端大颗粒可以有效的控制工艺,很多研发人员认为仅控制平均粒径及粒径分布即可,但很多时候,单纯的分析平均粒径及粒径分布并不能真实反映产品的质量差异。以下展示一组复杂注射剂的案例,两支样品明确存在质量差异,但是仅进行平均粒径检测无法看出差异,通过Nicomp Z3000的多峰分布,完美的找到了两个样品的差异,另外通过AccuSizer进一步计数分析尾端差异,从而分析出两个样品的质量差异:

1 复杂注射剂平均粒径及尾端大颗粒分析对比

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复杂注射剂作为技术壁垒较高,研发成本高昂,研发周期长,竞争格局良好的创新制剂品种,国内一旦上市往往取得大量市场份额并获得告诉增长,但在全球范市场内占比依然很小,因此在布局复杂注射剂的时候,不但要学会仿制,而且还要学会创新,充分发挥主观能动性,相关研发工作做得更深入研究更全面,让质量受到全球市场的认可。

4Zeta电位:

Zeta电位的检测往往通过纳米粒度仪进行检测,故而在这里提及。Zeta电位作为稳定性的一项参考指标,随着一致性评价的到来,很多企业开始更多关注。Zeta 电位是通过检测粒子与液体接触的扩散层电荷从而反映的是整个体系的稳定程度,一般受到PH值,温度,特殊添加剂(如表面活性剂)等因素影响,一般认为当绝对值大于30mv,体系较为稳定。

3. 相关质量标准

注射剂一致性评价已经开展,相关正式文件预计2020年即将发布,其中关于特殊注射剂一致性评价的基本考察质量研究中提到考察的关键质量属性可能包括但不限于粒径及分布(如D10D50D90等),Zeta电位等,原则上应提供至少3批次参比制剂样品的质量对比考察数据。

脂肪乳注射剂在美国药典USP729章节,中国药典CP2015第一增补版中长链脂肪乳等章节中明确规定要检测平均粒径大小以及尾端大颗粒占比情况(尾端大于5μm的乳滴占油相体积比例PFAT5)。

不溶性微粒各国药典通则均有收录,如中国药典CP20150903章节,美国药典USP787788789章节,其中USP787章节是专门针对蛋白注射剂的。

对于不同品种粒径的标准存在差异,企业也会有自己的内部标准,除了参考原研药的检测结果,建议客户根据自己实际需求,配合工艺开发工作进一步进行研究分析。

三、粒度检测方法

1)平均粒径:

微乳/亚微乳、脂质体、纳米乳、纳米微泡、注射混悬剂(纳米晶、结合蛋白)等复杂注射剂的平均粒径,一般通过动态光散射法(纳米粒度仪)进行平均粒径的检测。

注:同一制剂不同工艺会有不同结果,以下展示仅选择部分优良工艺结果,内容仅作为参考。

2-1. 多种剂型的平均粒径结果展示

脂肪乳注射剂平均粒径

Nicomp Z3000 检测结果)

脂质体平均粒径

Nicomp Z3000 检测结果)

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2-2. 多种剂型的平均粒径结果展示

纳米乳平均粒径

Nicomp Z3000 检测结果)

微泡平均粒径

Nicomp Z3000 检测结果)

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2-3. 多种剂型的平均粒径结果展示

蛋白注射剂平均粒径

Nicomp Z3000 检测结果)

胶束平均粒径

Nicomp Z3000 检测结果)

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微球、微泡等平均粒径一般通过单颗粒光学传感技术的光阻法进行检测,从而获得真实粒径分布,保证质量安全。也可以通过激光衍射仪检测平均粒径,对比原研制剂,控制粒径范围。

3. 微米级复杂注射剂的平均粒径结果展示

微球平均粒径

AccuSizer A7000检测结果)

微泡平均粒径

AccuSizer A9000检测结果)

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2)不溶性微粒:

目前最常用的检测不溶性微粒的方法是光阻法(光消减、光遮蔽)。

①蛋白类注射剂的不溶性微粒

由于蛋白类注射剂本身粒径很小,一般直接进行检测,即可获得不溶性微粒结果。需要注意的是,蛋白类注射剂往往是小剂量型,一般采用多支混合后检测或者单支微量检测获得数据。

②微球的不溶性微粒

由于微球本身的粒径范围属于不溶性微粒检测范围,所以微球的检测一般通过特殊溶剂溶解掉微球本身后,检测溶剂里的不溶性微粒。

③脂肪乳注射剂的不溶性微粒

脂肪乳注射剂中乳粒浓度很高,并且包含大量的大乳粒,属于一种特殊意义上的不溶性微粒,目前仅检测PFAT5,部分药企在研发阶段会通过显微镜或者溶掉乳粒的方法进行检测。

对于三腔袋式,其中的葡萄糖氨基酸注射液需按照常规方式检测。

4.某复杂注射剂不溶性微粒

AccuSizer A2000   SIS检测结果)

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3)尾端大颗粒:

①脂肪乳注射剂PFAT5

脂肪乳注射剂的尾端大颗粒曾造成过严重的医疗事故,从而引起了对尾端大颗粒的关注,目前药典要求必须检测尾端大于5μm的乳滴占油相体积比例小于0.05%PFAT50.05%

5.脂肪乳PFAT5检测

AccuSizer A7000   APS检测结果)

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②蛋白聚集

蛋白聚集检测一般通过带有多峰分布的纳米粒度仪定性分析,也可以通过可集聚光束的光阻法或者微流成像颗粒分析系统进行计数分析。

6.蛋白聚集检测

蛋白聚集定性检测

Nicomp Z3000检测结果)

蛋白聚集定量检测

AccuSizer A9000 Fx-nano-sis检测结果)

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3个蛋白样品聚集差异

③注射混悬剂尾端颗粒

对于混悬剂性,尾端大颗粒尤其是微米级别的颗粒含量对质量影响很严重,通过基于单颗粒光学传感技术的光阻法,可以定量分析尾端颗粒含量及分布情况。从而达到对尾端颗粒进行分析,进而改善工艺,控制质量。

7.注射混悬剂尾端大颗粒检测

AccuSizer A7000   AD检测结果)

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两种混悬剂尾端颗粒分布差异

④脂质体

不通制备工艺下脂质体粒径及尾端大粒子分布结果差异很大,可以通过Nicomp 多峰分布和AccuSizer A7000计数根据实际粒径情况分析尾端颗粒变化。

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1.不同孔径滤芯过滤对脂质体尾端大颗粒的影响

4Zeta电位:

Zeta电位的检测可以通过Nicomp Z3000 电位分析模式进行检测。

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2 某样品Zeta电位检测报告

四、粒度检测解决方案

美国PSS可以提供复杂注射剂粒度检测问题的最优化方案,其中准确分析尾端大颗粒更是利用了PSS独有的专有技术进行开发而成,是全球最先进的分析方法之一。PSS粒度仪提供大量的应用方案手册,本文为复杂注射剂综述,具体剂型建议参考相关剂型手册。

关键点

解决方案

纳米及亚微米级粒径分布检测

微米粒径及尾端大颗粒检测

1.有效的小颗粒

2.检测粒径及分布

3.准确分析尾端大颗粒

4.去除异常大颗粒

NicompZ3000

(平均粒径、D10D90PI值、Zeta电位等)

Nicomp Z3000(多峰分布)

AccuSizer系列(计数分析)

 

引用:

1.魏利军. 特殊注射剂的发展现状与市场概况[J]. 药学进展, 2018, 42(12):36-44.

2.Gradishar, W.J., et al., Phase III trial of nanoparticlealbumin-bound paclitaxel compared with polyethylated castor oil-basedpaclitaxel in women with breast cancer. J Clin Oncol, 2005. 23(31): p. 7794-803.

3.殷悦,阎雪莹,马艳南,蔡丽杰. 白蛋白微球的制备方法及质量评价的研究进展[J]. 黑龙江医药(1):43-46.