微米和纳米

纳米晶体药物那些事(下篇)——研发面临的问题和关注要点

纳米晶体药物那些事(下篇)——研发面临的问题和关注要点

者语

续上文,查看请点击链接纳米晶体药物那些事(上篇)——技术简介和FDA申报现状

开发纳米晶体药物时,需要了解哪些问题,为了提高研发和申报的成功率,需要关注哪些要点,且看本文分解。

纳米晶体技术的目前趋势和面临问题

1、BCS分类

  • FDA纳米晶体药物数据库中的绝大多数药物属于具有高肠通透性,但具有低水溶性的BCS II类化合物。该结果并不意外,因为减小粒径已被证明是增加BCS II类药物生物利用度的有效手段。

  • BCS II类化合物可以进一步分为两个不同的类别,即溶解速率限制和溶解度限制。

  • 表2和表3中的几种BCS II类药物显示出溶解度是吸收速率的限制步骤,例如灰黄霉素、阿瑞吡坦(也可能是BCS IV类药物)、非诺贝特和醋酸甲地孕酮。

  • 上述四种药物都在早期的药物开发中是对API进行微粉化处理,除了阿瑞吡坦外,其它三种微粉化产品目前仍在上市销售。

2、食物效应

  • 当使用食物给药时,可以增加吸收受溶解度限制的API的生物利用度,这主要是由于胆汁盐和食物成分的相互作用增加了API的溶解度和溶出度。

  • 值得注意的是,通过在空腹条件下减小这些API的粒径也可以提高药物溶解度和溶出度。因此,减小粒径会降低或消除API在禁食和进食状态之间的生物利用度差异。

  • FDA对于纳米晶体药物的审查结果表明,与其相应的微粉化产品相比,几种纳米晶体药物的食品效应降低,例如灰黄霉素、阿瑞吡坦、非诺贝特和醋酸甲地孕酮。

  • 当比较空腹和进食状态之间的血药浓度水平时,观察到粒径更小的纳米晶体制剂可以使非诺贝特的食物效应降低。因此,非诺贝特纳米晶体制剂在使用时可以不用考虑食物的摄取,可以提供更好的患者依从性。

3、线性药代动力学

  • 临床使用水难溶性药物的缺点之一就是剂量和反应(例如生物利用度)之间缺乏线性关系。

  • 已经报道了一些纳米晶体制剂可以改善了药物的药代动力学线性特征,这可能是由于药物在胃肠道吸收窗内的溶解速度更快。

  • 在使用Meace®ES之后,甲地孕酮在150和675mg给药范围内的药代动力学呈线性。

  • 与初始(非纳米化)的Danocrine制剂相比,也观察到达那唑纳米晶体制剂的线性药代动力学特征。

  • 如果对较高规格制剂进行可接受的体内研究,线性药代动力特征是支持豁免较低规格药物产品生物利用度/生物等效性研究的先决条件之一。

  • 线性药代动力学的存在使得临床医生更容易预测在调整患者给药剂量时的治疗效应。

  • 因此,除了提高生物利用度之外,纳米晶体制剂还可以提供线性药代动力学特征的额外益处。

4、溶出度测试

  • FDA建议申请人在其提交的材料中应包括体外溶出度数据(如适用)。

  • FDA对于口服纳米晶体药物的内部审查结果显示,大多数溶出度测试采用USP方法(桨式或篮式装置)。使用的常见溶出介质是水或缓冲液,有时加入少量表面活性剂(例如月桂基硫酸钠或十二烷基硫酸钠)以促进纳米颗粒溶解。而溶出条件(例如旋转速度)和可接受标准(在固定时长点溶解的百分比)却随具体制剂品种的不同而不同。

  • 这些溶出试验方法可用于药品的质量控制。但对于精确预测药物产品的体内性能却一直受到质疑,因为溶出方法尚未被优化到可以完全模拟GI中的生理条件,并且没有建立体外溶出数据和体内生物利用度的相关性。

  • 纳米晶体药物体外溶出测试的挑战之一在于在测定溶解药物浓度之前将溶解的纳米晶体与溶解介质的分离。例如,对于非诺贝特片剂,目前的USP溶出度测试只需要使用0.45μm孔径的滤膜来过滤溶液。然而该方法是否适合于含有微粉化或更小粒径API的片剂值得关注,因为纳米颗粒可以很容易地通过滤膜并被认为是呈溶解状态,而其实际却仍然是颗粒状态。

  • 通过对微粉化和纳米尺寸非诺贝特的相关研究发现,较小尺寸的滤膜(例如0.02μm和0.1μm)被确定为适合于从药物溶液中分离纳米晶体颗粒,而较大尺寸的滤膜(例如0.2μm和0.45μm)会导致具有明显过饱和特征的溶出曲线和较大的标准偏差。

  • 与其他方法(包括桨法,篮法和透析)相比,USP流通细胞法(具有0.2μm滤膜)是纳米晶体系统中最强的溶出方法。从流通池获得的溶出曲线显示与经典的Noyes-Whitney方程密切相符,反映了由于纳米颗粒的粒径减小而引起的溶解速率变化。

  • 除了USP溶出方法之外,还通过研究试图构建其他合适的设计来评估含有纳米药物的溶出方法。例如通过对考察了药物表面积,扩散系数和扩散层厚度来研究了各种分析方法,以确定它们是否符合能Noyes-Whitney方程。其中包括了透析,浊度测量,光纤,离子选择性电极,注射器过滤器,微透析,超声共振技术,离心过滤装置等技术。

纳米晶体药物开发的质量控制关注要点

从CMC的观点来看,通过向FDA提交的所有NDAs / ANDAs / INDs的回顾性分析显示,开发含有纳米晶体的药物产品具有四个方面的挑战,包括:

①药物原料(包括标准)的控制;

②药物产品(包括标准)的控制;

③生产;

④药物原料和药物产品的稳定性。

1、药物原料的质量控制要点

  • 纳米晶体药物的重要标准包括结晶度以及粒度分布。

  • 对于API和纳米晶体胶体分散体(如果存在),通常都需要建立粒径标准,包括平均粒径和粒度分布。

  • 根据对提交资料的历史回顾,这些标准通常采用三层次的方法(例如覆盖D10,D50和D90的上限和下限)来表示,而不是双层法(例如,D50和D90)来报告和控制粒度分布。

  • 当分层方法不合适时(例如基于方法学),可以通过强度加权调和平均值(Z-average),多分散指数(PDI)和相关直方图来报告粒度信息。

  • 对于许多提交的申请,还存在着关于用于测量药物原料或药物产品粒度的分析方法和/或方法验证适当性的问题。在这方面,目前有许多标准、指导性文件、标准操作程序(SOP)和可用于辅助方法验证的参考资料。

  • 样品的制备方法可能会对粒度测定结果产生重大影响,因此在整个生产过程中应保持一致,以确保数据的可靠性和可重复性。

  • 由于目前各种方法在仪器、应用和性能方面都有其自身的优点和局限性,因此通常使用至少两种彼此互补的分析方法来确定粒度。

  • 在一些情况下,纳米晶体胶体分散体的pH测定也包括在药物原料(或药物产品)的说明书中,因为pH已经被证明是一些纳米晶体混悬液中药物稳定性的指标。

  • 由于多晶型的潜在影响,晶型变化的程度通常应在生产过程和整个药品的有效期内都被确定和控制。

2、药物产品的质量控制要点

  • 固体制剂的关键质量属性包括含量均匀性和溶解速率。

  • 混悬液的关键质量属性包括粘度、比重和再混悬性(再分散性)。

  • 对向FDA提交的纳米晶体药物调查结果显示,在药物产品的质量控制方面存在许多考虑因素,特别是在制定药物产品标准时,应重点关注下列问题:

  • 多晶型

  • 药品的粒径和粒度分布

  • 有关物质或杂质的分析方法验证

  • 杂质和降解物之间的区别

  • 限制药物释放和稳定性标准中的杂质和降解物

  • 残留溶剂的检测方法(包括定量和检测限)

  • 残留溶剂的限制和符合USP(对于仿制药物)

  • 测试含量均匀性和变异性来源

  • 溶出方法,溶出特征和溶出标准

  • 指示稳定性的分析方法

3、生产开发关注要点

  • 生产中最常见的开发考虑要点是确定关键工艺步骤和过程控制。例如基质内API的均匀分散性,预混合/混合步骤之后的混合均匀性,制粒终点和用于过程中测定的取样计划等。

  • 与纳米晶体处方开发相关的考虑要点是API(包括研磨的药物分散体)粒度分布的过程中测试和控制,以及在研磨或均质后防止纳米颗粒团聚的措施。

  • 使用测试和制定标准来控制生产中产生的污染物和杂质是含有纳米晶体的药物产品的主要开发考虑。

  • 湿法研磨的主要问题是从研磨介质(或研磨材料)中产生可能导致最终产品污染的残留物。在湿法研磨中,应了解机械磨损过程(例如研磨机理、研磨介质和与API接触的研磨结构材料的类型),潜在的可提取物,可浸出物或污染物,以及评估在研磨过程中产生的任何杂质的适当措施。

  • 除了研磨介质污染外,在研磨过程中还应考虑其他关键要点。生产控制例如产品温度和冷却器温度作为时长的函数通常被认为是实现对颗粒尺寸分布适当控制的关键措施。

  • 通常需要在研磨前后研究蠕动泵和驱动马达速度的参数设置对API粒度分布的影响。

  • 研磨工艺的重现性不仅依赖于研磨循环的数量,因为还存在许多其它因素,例如形状,API的长宽比和可能影响该过程的分散体的粘度。

  • 关于bottom-up方法(例如热熔法),开发时应重点考虑:

    ①如何确保药物原料在熔化过程中不会转化成其它晶型物

    ②如何确认API在基质内的均匀分散性

    ③如何控制加入药物的速率并防止API团聚

    ④如何确定和控制熔融材料的最佳粘度

    ⑤进程中测定的采样计划是什么

    ⑥如何控制完成凝固/冷却程序

  • 应从bottom-up方法来适当考虑过程测试和控制,以确保药物产品批次间粒度分布的一致性。另外需要严格控制生产过程并避免再次结晶到微米范围内,这在热熔融技术中也是常见的问题。

  • 此外,bottom-up方法涉及在药物原料和/或药物产品中使用有机溶剂,因此需要将残留溶剂作为杂质进行控制。

4、药物稳定性关注要点

  • 在纳米晶体药物审查中的一个常见问题是与产品中药物晶型稳定性有关的。重要的是通过比较API,新生产产品和货架期末期产品晶型的方法,来确保药物晶型在生产后和货架期贮存期间保持不变。

  • 可以通过诸如X射线粉末衍射(XRPD),差示扫描量热法(DSC)或光谱方法来证明药物晶型的稳定性。

  • 强制降解研究中的质量平衡分析也可用于确保有关物质的测定方法是药物原料和产品的指示稳定性的分析方法。

  • 药物产品需要进行加速和长期稳定性测试。额外的稳定性测试取决于所研究产品的剂型。例如,在开发纳米混悬液时,通常需要考虑贮存时颗粒生长的可能性和对结块、沉淀、再混悬和溶解速率的影响。这时药物稳定性的分析往往侧重于证明粒径随时长的变化。在稳定性测试期间需要经常考虑沉降或再分散性。

  • 纳米晶体药物开发的特异性挑战仅占所有开发CMC考虑的10-30%。在药物应用中确定的其它问题在本质上适用于所有药物产品的开发(例如残留溶剂的验收标准,分析技术的验证)。

参考文献

1. Mei-Ling Chen,Mathew John,Sa L. Lee,and Katherine M. Tyner. Development Considerations for Nanocrystal Drug Products. The AAPS Journal,Vol. 19,No. 3,May 2017 (# 2017) DOI: 10.1208/s12248-017-0064-x

2. U.S. Department of Health and Human Services,Food and Drug Administration,Center for Drug Evaluation and Research. Guidance for industry: considering whether an FDA-regulated product involves the application of nanotechnology 2014. https:// www.fda.gov/downloads/RegulatoryInformation/Guidances/UCM401695.pdf.Accessed 21 Jan 2016.

3. U.S. Department of Health and Human Services,Food and Drug Administration,Center for Drug Evaluation and Research. Draft guidance for industry: waiver of in vivo bioavailability and bioequivalence studies for immediate-release solid oraldosage forms based on a biopharmaceutics classification system May 2015. https://www.fda.gov/downloads/Drugs/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/Guidances/UCM070246.pdf. Accessed 20Jan 2016.

4. 谢元彪,许俊男,陈颖翀等.纳米晶体技术在难溶性药物中的应用进展与思考. 世界科学技术—中医药现代化. 2016,18(10): 1788-1793.

你可能还喜欢

发表评论

您的电子邮件地址将不会发布。

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据