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2022.03

缓释微球丨一致性评价中质量管理要点分析

发布者:>>>>>> 药春秋浏览次数:65


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在药学上,微球制剂被定义为药物分散或被吸附在高分子聚合物基质中,从而形成粒径1~250µm 的微小球状实体。相比之下,微球有其优势,如给药后药物随基质降解而缓慢释放、减小药物不良反应、生物利用度被有效提高、降低给药频率,这对患者十分方便[1]。近年来,由于缓释微球具有巨大的工业价值和广阔的应用前景,使其成为药剂学研究热点之一,被各大国际医药巨头所重视[2]。目前,经过美国食品药品管理局批准上市的微球制剂有10余种,见表1


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但到目前为止,我国市场上可供选择的几种微球产品,几乎都是国外进口产品,亮丙瑞林微球作为唯一国内生产的微球产品,博恩特药业在2009年首先获批上市,同年丽珠医药集团股份有限公司的同种微球产品也紧随其后上市,此后再无国产微球获批。缓释微球仿制药具有价格较低的优势,如果我国能拥有更多国产化缓释微球仿制药,将提升整体医疗服务水平,产生可观的经济效益及巨大的社会效益。为保证国产缓释微球仿制药质量可靠,疗效一致,一致性评价是必经环节。

 

一、 仿制药一致性评价及质量管理

 

仿制药一致性评价不但在我国医药产业历史发展中具有重大意义,并且能促进我国制药产业整体升级。首先,能科学合理地淘汰重复率高、质量低下的仿制药,提高市场集中度,促进医药市场良性竞争[3]。其次,带领我国仿制药企业打开国门,与国际市场接轨,促进我国从仿制药大国迈向仿制药强国[4-5]。但在整个仿制药一致性评价中,一个很可能被忽略的地方是生产质量管理体系。

 

一致性并不是要求仿制药生产质量管理过程与参比制剂完全一致,而是通过严格监控仿制药生产过程来确保批内及批间制剂与参比制剂一致性。

 

一个成熟的工艺参数的控制对于确保质量稳定性和一致性而言尤为重要。因此,形成完整的产业链后,为了连续稳定地保证每批仿制药都能符合标准,国家应该建立标准的药品生产质量管理规范(Good Manufacturing PracticeGMP)体系,严格把控仿制药研发以及生产过程。由此可见,指导仿制药质量和疗效一致性评估的相关文件的编撰与发布也势在必行,对于企业而言,不仅研发、分析和检测能力必不可少,并且要始终坚持贯彻质量管理理念[6]

 

二、微球制剂关键质量参数

 

缓释微球是一种新型储库型药物制剂,但其无法掌控的释药行为,对质量控制而言是个不小的挑战。长效缓释微球制剂的质量管理应把重点放在那些由于生产工艺变动而产生波动的关键质量属性。

 

2.1 形态

 

微球形态和结构与载药量和药物释放行为密切相关,微球表面粗糙度越高,表面积越大,药物释放越快;微球表面微孔越多,孔径越大,释放也加快。微球制备方法可能影响微球表面形态,从而间接影响药物释放。

 

制备微球的常用方法,如溶剂挥发法、相分离法以及喷雾干燥法等。KIM[7]首先采用传统乳化溶剂挥发法制备人生长激素微球,此微球表面多孔。然后利用流化床设备将分散在去离子水中的微球与乙腈混合,离心后得无孔微球。该无孔微球释药速度明显减慢,24h累积释放量仅(6.2±1.1)%,可以释放超过1 个月;而未经过处理的多孔微球24h累积释放量达到(85.6±1.0)%

 

干燥作为微球制备工艺中的关键步骤,常用的方式为减压干燥和冷冻干燥。不同干燥方式会对微球释放量有一定影响。KIM [8]考察了不同干燥方式对微球释放的影响。结果表明,经减压干燥和冷冻干燥制备的微球体外突释率分别25%67%。原因可能是冷冻时微球中水分固化成结晶态的冰,体积增大,使微球内部形成更大孔道,促进药物快速释放。

 

综上所述,微球制备方法和过程会对微球形态造成改变,进一步影响其释放曲线,可以通过控制制备过程中的关键步骤,来达到调整释放行为的目的。常用形态表征方法及其特点见表2



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2.2 粒径及其分布

 

粒径大小及其分布是质量控制中非常重要的指标,因为它们在一定程度上会影响药物释放行为[9]。根据微球粒径不同,释药速度不同。武莉等[10]利用乳化-溶剂挥发法制备了5种不同粒径载药 PLGA 微球,其球径分别为150nm500nm1μm5μm10μm 20μm。体外释放实验证明,球径越小,药物释放速度越快。结果提示,可通过选择微球的大小来控制药物释放快慢。

 

2.3 有机溶剂

 

残留在制备过程中引入的有机溶剂可能无法完全去除。这不仅对微球的储存稳定性有一定影响,同时给药后接受者可能出现不良反应,因此应严格控制微球中有机溶剂残留量。


2.4
载药量/包封率

 

工艺成熟度的两项重要指标是载药量和包封率。载药量=制剂中药量/制剂总质量×100%;包封率=制剂中包封的药量/制剂中包封与未包封总药量×100%。二者越高表示被包裹入微球中的药物含量越多,增加药物利用率的同时又会延长药物缓释时间。

 

2.5 释放行为

 

初期研发阶段,应确立适合的体外释放条件。由于载药微球释放周期较长,可以通过加快释放试验方法来预测模拟常规释放行为[11]。同时突释效应是缓释微球研发的重难点之一,2015年版《中华人民共和国药典》明确表示,在前0.5h内微球释放的药量不得高于40%[12]

 

目前报道的微球制剂体外释放度测定方法主要有:直接释药法,这是目前最常用的方法[13],包括摇床法、恒温水浴静态法。微球制剂置含有介质的容器中保持恒温封闭,一定时间取样并补充新鲜介质;流通池法,系统由恒流泵、温控流通池、存储瓶、过滤系统、取样系统和样品收集系统组成,此法已被《美国药典》收载,被广泛应用于缓释制剂的研发[14-15]透析膜扩散法,该法是指将微球放入透析管,并将其放入介质中测定。测定微球体外释放度的主要方法及其优缺点见表3


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 2.6 细菌内毒素测定和无菌检查

 

微球产品的内部以及外部都要进行细菌内毒素测定和无菌检查。产品罐装时可能感染微生物,因此需要外部检测。同时由于微球粒径很大能包藏住真菌和细菌,因此内部检验也是必须的。

 

三、药物分布

 

以上是微球质量管理中的几个关键属性,因此仿制药均应与参比制剂保持一致性。但通常对于缓释微球来讲,释放是一大重难点,应为重点控制的质量属性。但是由于缓释微球释放时间普遍为数周甚至数月,释放周期过长,影响释放因素过多,故单纯的体外释放数据并不完全可信。YANG[16]制备了含有牛血清白蛋白(bovine serum albuminBSA)的聚己内酯(polycaprolactonePCL)/聚乳酸-羟基乙酸共聚物[Poly(lactic-co-glycolic acid)PLGA]微球,研究改变制备参数对其形貌、药物分布和释放动力学的影响,并研究这些因素之间的关系。

 

根据ROY[17]报道证明药物释放与微球的大小成反比。但该实验结果表明,当外水相的聚乙烯醇(polyvinyl alcoholPVA)浓度较低时,所制备的较大微球反而具有更快的BSA释放速度。分析认为,这种现象可能因为较高的PVA浓度能够更好地稳定乳状液,阻碍了BSA与环境的传质,因此药物在微球内部分布更均匀,从而影响了药物的释放,这充分说明微球的药物分布将显著影响药物的释放特性,因此关于制剂中药物空间分布分析的表征至关重要。

 

关于药物空间分布的表征一般使用扫描电子显微镜和光学显微镜观察表面和截面形貌,但它们缺乏更详细的结构和化学信息。共聚焦显微拉曼则具有微米级别的分辨率,它将拉曼光谱仪与光学显微镜结合在一起,不仅可以在平面 XY方向进行成像,显示成分分布情况,还能够分析样品表面以下的结构特征,即 Z轴方向[18]。所以可以利用共聚焦显微镜拉曼光谱(confocal raman microscope)进行高级表征,直接获得微球中包含的聚合物、药物的更精确的物质鉴定及其空间分布[19]。据报道该技术还可分析多种制剂样品:固体分散体[20-23]、药物洗脱涂层[24-26]、聚合物微粒[27-29]、和片剂[30-32]等。共聚焦显微镜拉曼分析不仅可以直接提供更详细的结构和化学信息,从而补充微球的表征;且具有一定的通用性,在药物释放测试期间的特定时间间隔之后对微球进行分析,有助于进一步进行药物释放曲线研究,从而更好建立体内外相关性[33]

 

WANG等[18]通过乳化-溶剂挥发法制备黄体酮(progesteronePRG)微球,利用共聚焦显微镜拉曼技术以Z轴为扫描方向,扫描不同位置药物在微球内部分布情况。越接近微球表面的位置,黄体酮的分布越密集,该部分药物是造成微球初期突释的主要原因,表面药物释放后,会进入相对平缓的释放阶段,随着 PLGA溶蚀降解,微球内部药物也会随之释放出来。然而,由于微球表面PRG只占总药物含量的一小部分,微球内似乎存在更多药物。

 

因此,尽管有显著突释,但大部分药物分布在微球内,不容易释放。PRE-PLGA微球制剂的空间分布结果和体外释放研究相互印证。利用拉曼光谱成像技术对黄体酮微球进行研究,直观的反映了药物在PLGA微球内的分布状况,证明微球爆发释放可归因于存在于微球表面的药物快速扩散,因此研究药物在微球内的分布对研究释放至关重要。

 

实际上,共聚焦拉曼显微镜不仅可以观察到药物分布位置,还可观察到药物存在的形式。CAI[34]通过复乳法制备PLGA微球,以了解聚合物性质、形态、药物分布和释放行为等方面的协同作用和综合效应。为研究载药量和药物分布的综合作用针对结构相似的微球的释放过程,制备了不同理论载药量的微球,并研究了其各自释药行为。在低载药量(1%)时,共聚焦拉曼显微镜显示FITC-葡聚糖以<0.5 mm 的小药链均匀分布在微球中,而在较高载药量(10%)时,FITC-葡聚糖以>1 mm 药链分布。研究发现,低载药量下,氟康唑以无定形状态或以分子分散体形式掺入微球基质,但在高载药量下,部分药物为结晶形式存在,所以在共聚焦拉曼显微镜下,药物链也有所不同。

 

药物存在状态对初始释放的影响较小,对释药速率影响较大。在小药链(理论载药量为1%)时,1d 释放5%7d释放12%30d释放45%,在大药链(理论载药量为10%)时,1d释放 12% 7d释放30%30d释放70%。该文献说明载药量的不同影响了药物在制剂中的形式,从而影响药物释放曲线。由此看来,共聚焦拉曼显微镜不但可以观察到药物分布,还可以观察到药物在微球中的存在形式,这有助于进一步理解药物释放曲线。

 

四、结论

 

针对缓释微球仿制产品的研发,现达成以下技术共识:1、 对微球制备过程中需要的辅料进行严格的质量控制,原则上处方及生产工艺应与参比制剂保持一致;2 结合制剂特点,考察的关键质量属性可能包括但不限于以下内容:载药量、粒径、药物释放、相关物质、有机溶剂残留、细菌及内毒素等。

 

除此之外,根据相关文献说明,药物在微球内部或表面的定位会影响扩散路径的长度和释放曲线。并且在微球中特定位置的药物分布会导致微球内部分或全部药物结晶,也影响药物从微粒的释放,因此合理有效的药物空间分布及存在形式限度范围的建造对于药物释放度控制而言是一个重要的补充。可以利用拉曼显微镜将光谱学与测绘和成像技术相结合,获得被研究样品的空间信息,进而观察到的样品在空间维度上的详细化学分布以及存在形式。然后根据微球粒径大小,将其划分沿Z轴方向划分为不同深度的几个区域,分析各区域内药物含量与参比制剂进行比较,如果均在允许限度范围内,则视为符合一致性评价。

 

综上所述,建议将药物空间分布及存在形式也列为仿制缓释微球制剂质量控制的技术要求之一,从而加强仿制药一致性评价过程的质量管理。力求为今后缓释微球仿制药的相关法律法规、审评监管工具、技术标准及方法的制定与完善提供依据和参考。

 

参考文献:略


▲来源:医药导报 2022.1

▲作者:魏颖,尹湉,张宇,唐星

▲整理:药春秋