本次研究案例的雙相釋藥制劑為速釋-緩釋型,其緩釋組分已經由客戶使用傳統溶出方法完成了體外釋放度研究,其與參比制劑的體外釋放結果相似性良好。
而對于速釋組分,由于在傳統溶出方法的測試條件下釋放過于快速,其體外釋放測試結果無法有效評估待測樣品與參比制劑的相似性。
根據我們以往的應用開發經驗,流池法在進行速釋組分的體外釋放度研究時,比傳統溶出方法更有優勢。故本次研究將使用流池法溶出系統進行相關體外釋放度測定,目標是獲得有區分力的測試結果。
20世紀50年代,流池法開始應用于口服制劑的藥物釋放度試驗。20世紀90年代,流池法正式被收載入美國藥典,成為USP<711>Apparatus 4。隨后,流池法被陸續收載入歐洲藥典、日本藥典等重要藥典中。中國藥典2020版亦正式收載流池法。
流池法溶出系統一般包括:用于儲存溶出介質的容器,輸送溶出介質的恒流泵,流通池,保持溶出介質溫度的恒溫水浴,以及自動取樣工作站。
流池法主要有兩種運行模式,分別是:
開環模式:進入流通池的溶出介質一直是空白不含API,溶出介質的體積由流速和實驗時長決定。流出流通池的樣品溶液不回到溶出介質儲存容器,而是進入自動取樣工作站。樣品溶液可以全部收集、分時間段收集或按照分流比收集。
閉環模式:流出流通池的樣品溶液將返回到溶出介質儲存容器中并充分攪拌均勻,自動取樣工作站從溶出介質儲存容器中進行取樣。
本研究將使用流池法的開環模式。在開環模式下,流池法溶出系統的取樣時間間隔可以比傳統溶出方法更小(例如:銳拓RT7的開環模式下最小取樣時間間隔可以達到30秒),從而更加精準地測定速釋組分的體外釋放度。
使用流池法進行片劑的體外釋放度測定時,一般可以選用大池(Large Cell)裝置或小池(Small Cell)裝置。大池和小池的主要區別在于兩者的池體內徑不同,在相同流速情況下小池內的流體剪切力會大于大池內的流體剪切力。
根據本次測試樣品的大小和速釋組分的釋放特點,我們選擇大池裝置進行流池法測試。大池裝置的錐體底部會放置一顆5mm直徑的紅寶石球,并在錐體部分填充指定質量的1mm直徑的玻璃珠。
在進行流通池溶出方法的開發過程中,應該充分評估關鍵測試參數對樣品溶出釋放結果的影響。本案例將探討溶出介質和流速對樣品速釋組分體外釋放度的影響。
溶出介質中的緩沖體系、pH值、表面活性劑,是影響樣品溶出釋放的關鍵因素。方法開發時應該充分考察溶出介質對樣品釋放的影響。
典型的溶出介質一般包括:鹽酸溶液、pH范圍為1.2~7.5的緩沖液(磷酸鹽或醋酸鹽)、模擬胃液或腸液(含酶或不含酶)和水。對于某些藥物,其自身與某些緩沖液或緩沖鹽的不相容性可能會影響溶出介質中緩沖體系的選擇。另外,所用緩沖液和酸的摩爾濃度可能會影響溶出介質的增溶效果。
在本次研究案例中,我們評估了不同pH值和緩沖體系的溶出介質對樣品速釋組分的釋放度的影響。下圖呈現的是其中三種溶出介質的測試結果:
溶出介質中一般會添加一定比例的表面活性劑以提高藥物的溶解度。表面活性劑的濃度、種類、等級和純度都會影響其增溶效果。另外需要注意的是,藥典不建議使用含水-有機溶劑的混合物作為溶出介質,除非有合適的理由。
在本次研究案例中,我們評估了在相同pH緩沖體系下,不同表面活性劑的不同濃度對樣品速釋組分的釋放度的影響。下圖呈現的是其中三種表面活性劑濃度的測試結果(表面活性劑濃度:Medium A < Medium B < Medium C):
測試結果顯示,隨著溶出介質中表面活性劑濃度的上升,樣品速釋組分的釋放速度明顯加快。
溶出介質的流速是流通池溶出方法的關鍵測試參數,方法開發時應該充分考察流速對樣品釋放的影響。
在本研究過程中,我們評估了在相同溶出介質的情況下,不同流速對樣品釋放度的影響。為了更直觀地呈現測試結果,我們將開環模式下測得的濃度-時間微分曲線換算為常見的累積溶出率-時間曲線:
測試結果顯示:溶出介質的流速越高,速釋組分的釋放速率越快。
流通池內的流體剪切力會隨著流速上升而增大,速釋組分更快被溶蝕,其中的原料藥更快地溶出進入介質中。
另外,根據Nernst & Brunner的擴散層模型,溶出率與擴散層兩邊的濃度差(Cs-C)成正比,與擴散層的厚度(h)成反比。
由于在開環模式下流入流通池內的介質都是新鮮的。更快的流速意味著本體溶液中原料藥的濃度更低,擴散層兩邊的濃度差更大,溶出速率更快。此外,更快的流速也會一定程度上減少擴散層的厚度,使得溶出速率加快。
為了確定釋放度測定方法的區分力,我們采用具有不同質量屬性的自研樣品與參比制劑進行對比研究。本文選取了參比制劑和其中兩種自研樣品,在合適測定條件下的體外釋放度結果,并以濃度-時間微分曲線呈現:
評價生物等效性的主要藥動學參數為AUC和Cmax,如果在AUC基本一致的情況下,Cmax 可以部分反映藥物體內吸收的快慢。同理,我們可以根據體外釋放度測試獲得的濃度-時間微分曲線的Cmax 來預測自研樣品和參比制劑在體內吸收速度的差異。
根據上圖的測試結果,我們不難發現:
(1)對于兩種不同質量屬性的自研樣品:雖然兩者的Cmax基本一致,但是達到Cmax的時間(Tmax)是有區別的,自研樣品A的速釋組分釋放速度比自研樣品B快。本流通池測定方法能夠有效區分不同質量屬性自研樣品的體外釋放度差異。
(2)對于參比制劑和自研樣品:參比制劑的Cmax小于兩種自研樣品,且參比制劑到達Cmax的時間(Tmax)比兩種自研樣品都慢。我們有理由預測,自研樣品速釋組分的體內吸收速度會較參比制劑快,并有可能影響其生物等效性。此測試結果為后續的處方和工藝參數優化提供了很好的數據支持。
在藥物研發過程中,我們都希望建立有效的溶出釋放度測定方法,該方法能區分不同批次產品的質量,理想的情況就是所有生物不等效的批次都能被檢測發現,從而將生物等效性試驗批的生物等效性研究結果外推至商業批。
相比于傳統溶出方法,流池法在方法區分力和生物等效性預測方面具有明顯優勢,更能夠滿足我們在藥物研發過程中對樣品體外釋放度測試的需求,其測試結果對處方和工藝參數優化也更有指導意義。
進一步地,得益于銳拓RT7流池法溶出系統更先進的開環取樣模式,使我們能夠快速且準確地收集到樣品速釋組分在快速釋放時間段內的溶出數據(前10分鐘的取樣間隔為1分鐘),并有效地區分不同質量屬性的自研樣品以及自研樣品與參比制劑之間的差異,成功達到本次研究的目標。
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