溶出實(shí)驗(yàn)是一個(gè)有價(jià)值的工具，提供關(guān)于生物利用度、生物等效性以及藥物批間一致性的關(guān)鍵信息。由于難溶藥物的應(yīng)用正在增加，選擇適當(dāng)?shù)娜艹龆仍囼?yàn)變得越來越重要。生物相關(guān)性介質(zhì)，是指具有與體內(nèi)同樣條件溶出介質(zhì)，包括模擬胃腸環(huán)境，流體動力學(xué)特征和藥物的物理化學(xué)參數(shù)，預(yù)測血藥濃度和開發(fā)IVIVC。胃腸環(huán)境的模擬是充分預(yù)測藥物制劑的體內(nèi)行為的必要條件。體外溶出實(shí)驗(yàn)預(yù)篩選制劑有利于減少評價(jià)藥物在餐前、餐后BE試驗(yàn)所需的受試者例數(shù)。在藥代動力學(xué)研究中，選擇體外測試的合適介質(zhì)，對于正確預(yù)測食物效應(yīng)是至關(guān)重要的。

　　簡介

　　溶出試驗(yàn)已經(jīng)建立了超過半個(gè)世紀(jì)，多年來主要是為了解決質(zhì)量控制的問題。然而，近年來，很多人通過適當(dāng)設(shè)計(jì)的溶出實(shí)驗(yàn)，用來研究藥物制劑的生物利用度（BA）問題。因此，溶出試驗(yàn)的應(yīng)用范圍顯著擴(kuò)大，包括篩選處方和預(yù)測藥物制劑的體內(nèi)行為。為了解決口服藥物制劑的BA問題，在與人胃腸道生理的關(guān)鍵參數(shù)非常相似的條件下進(jìn)行溶出試驗(yàn)是至關(guān)重要的。除了選擇合適的裝置和適當(dāng)?shù)膬x器參數(shù)外，使用生理相關(guān)的溶出介質(zhì)是非常重要的。國際藥典中收錄的許多溶出介質(zhì)都不足以達(dá)到此目的。在過去十年中，已經(jīng)開發(fā)了生物相關(guān)介質(zhì)來模擬胃和小腸的餐前、餐后環(huán)境。本文介紹了這些介質(zhì)的組成，用于預(yù)測食物作用的體外研究實(shí)例。特別關(guān)注難溶性化合物，因?yàn)樗鼈兊腂A常常高度依賴環(huán)境條件。

　　通常開發(fā)難溶性藥物的溶出介質(zhì)包括：

　　增加介質(zhì)體積或去除溶解藥物以提高藥物溶解度。

　　在介質(zhì)中加入陰離子或非陰離子表面活性劑至膠束后濃度使藥物溶解。

　　改變pH值以提高溶解度。

　　通常，加入表面活性劑的水溶液可以更準(zhǔn)確的模擬生理環(huán)境。然而，對于低溶解度藥物，通過加入表面活性劑增加溶解度、滿足漏槽條件（基于藥物溶解度數(shù)據(jù)）不一定得到生物相關(guān)的溶出曲線。水性緩沖液可用于反映胃或小腸中的典型pH環(huán)境，但不能反應(yīng)GI的其他關(guān)鍵因素（例如滲透壓，離子強(qiáng)度，粘度，表面積，張力），這些都與與藥物的釋放行為相關(guān)。特別地，它們不能模擬食物對藥物釋放的影響。正常成人飲食含有約150gm的脂質(zhì)，其中95％是長鏈甘油三酯和4-8gm磷脂。在進(jìn)食狀態(tài)下，GIT環(huán)境發(fā)生變化，可以提高藥物的生物利用度，例如：

　　延長胃排空和降低腸動力，增加可用于溶解的時(shí)間。由于胰腺分泌的膽汁和脂肪酶，提高了混合膠束中藥物的溶出速率和溶解度。由于脂質(zhì)的保護(hù)，避免胃腸道降解。增加淋巴轉(zhuǎn)運(yùn)，避免首過代謝。

　　對于難溶性化合物，與食物一起給藥時(shí)通常會增加吸收。因此，為了模擬食物對藥物在胃腸道中溶出的影響，開發(fā)能夠代表禁食和餐后的溶出試驗(yàn)，同樣重要。本文主要關(guān)注水溶性差藥物的生物相關(guān)溶出介質(zhì)的組成，以及開發(fā)生物相關(guān)溶出介質(zhì)的必要步驟。

　　生物相關(guān)的溶出介質(zhì)

　　藥典收錄的溶出介質(zhì)通常不能模擬BCS2類藥物的IVIVC，因?yàn)闆]有考慮相關(guān)的生理參數(shù)。合適的體外模型應(yīng)盡可能模擬餐后的GIT含量的介質(zhì)。生物相關(guān)的體外溶出試驗(yàn)可用于定量預(yù)測制劑和食物對口服藥物的溶出和吸收的影響。對水溶性差的化合物，生物相關(guān)介質(zhì)可用于評估不同的處方。過去十年中，生物相關(guān)介質(zhì)已成功應(yīng)用于獲得IVIVCs。生物相關(guān)溶出方法，與滲透性測量和計(jì)算模擬相結(jié)合，可以用于預(yù)測藥物的口服吸收。由于組成復(fù)雜，這些介質(zhì)較昂貴，需要在實(shí)驗(yàn)當(dāng)天準(zhǔn)備。

　　在開發(fā)生物相關(guān)溶出介質(zhì)之前，應(yīng)考慮以下步驟：

　　1）GIT中的流體組成

　　2）GIT中的流體動力學(xué)

　　3）API/制劑性質(zhì)

　　4）血漿曲線的預(yù)測

　　5）IVIVCs的開發(fā)

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　　GIT中的流體組成

　　GIT流體的組成在禁食和進(jìn)食條件下不同，影響藥物溶出。其物理化學(xué)和生理性質(zhì)，如pH，緩沖能力，膽汁組分濃度和聚集狀態(tài)和酶活性可以極大地影響藥物溶解過程。對于模擬GI流體，其組成起重要作用。最近已經(jīng)開發(fā)了基于生理學(xué)的模型，用于模擬GI轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收。

　　胃

　　胃和小腸中的運(yùn)動被分成兩個(gè)基本模式：禁食和進(jìn)食?？崭惯\(yùn)動模式的特征在于靜止期的循環(huán)重復(fù)，隨著收縮活動而改變。進(jìn)食運(yùn)動模式的特點(diǎn)是不規(guī)則但持續(xù)的階段性收縮活動。在攝入食物后它幾乎立即開始，并且在任何消化周期中立即替代空腹模式。在禁食條件下，健康人胃的pH是酸性的，范圍在1和3之間，胃中的流體體積最初將是約300ml，在進(jìn)食狀態(tài)下為500ml以上。在FeSSGF中進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，含有牛奶，不能使用孔徑在20-500nm范圍內(nèi)的過濾器過濾。

　　腸

　　腸的運(yùn)動性包括管腔內(nèi)流動，腸壁的運(yùn)動。小腸中的液體體積在禁食狀態(tài)下為200ml，在進(jìn)食狀態(tài)下為1L。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，食物及其連帶的胃腸道生理環(huán)境如分泌物，消化過程和運(yùn)動性的相關(guān)變化可以顯著增強(qiáng)難溶藥物的生物利用度。人腸液含有膽汁，磷脂，甘油單酯，游離脂肪酸和膽固醇。在FeSSIF-V2中，膽汁，卵磷脂，GMO和油酸鈉形成增溶膠束，從而增加藥物溶解度。Vertzoni等人提出，胃蛋白酶和濃度非常低的膽汁可以適當(dāng)?shù)亟档捅砻鎻埩?。膽汁和卵磷脂可以增加親脂性藥物的潤濕，并將藥物溶解到由膽汁和卵磷脂形成的膠束中。

　　結(jié)腸

　　結(jié)腸由于其不可接近性及結(jié)構(gòu)和功能的區(qū)域差異，運(yùn)動性相當(dāng)有限。在禁食和進(jìn)食狀態(tài)下提出的生物相關(guān)介質(zhì)的組成基本一致。

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　　流體動力學(xué)

　　溶出流體特征是一種可預(yù)測模式，該模式中沒有不規(guī)則或可變湍流。如果傳質(zhì)過程主要是對流/擴(kuò)散，流體動力學(xué)對于溶出速率的影響是主要的。對于溶出方法和質(zhì)量控制的開發(fā)過程中，全面了解流體動力學(xué)是有用的。小腸壁中的肌肉收縮有兩個(gè)目的，一個(gè)是攪拌內(nèi)容物以增加對酶的暴露，并且使管腔消化產(chǎn)物靠近壁，二是使不可消化物向遠(yuǎn)端腸道推進(jìn)。Abrahamsson證明體外槳法在約140rpm的攪拌速率下可以反映人腸道流體動力學(xué)。他曾解剖過Labradors犬，其胃腸道環(huán)境類似于人類。這種犬科動物可以作為模擬人類腸道流體動力學(xué)的模型。研究了非洛地平骨架片（難溶，中性和親脂性）在Labradors犬的藥代動力學(xué)。同時(shí)，在生物相關(guān)介質(zhì)中以各種速度（較慢，中等，快速）進(jìn)行微粉化非洛地平溶出實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的體外AUC比與藥代動力學(xué)參數(shù)最接近。

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　　API/制劑

　　在生物相關(guān)介質(zhì)中，化合物的物理化學(xué)性質(zhì)可用于指導(dǎo)制劑開發(fā)。可以通過修改制劑中的表面活性劑或賦形劑來改善化合物的pKa曲線。許多新的化學(xué)分子均不利于口服吸收。

　　BCS

　　生物藥物分類系統(tǒng)是基于藥物的水溶解度和腸滲透性對藥物進(jìn)行分類的科學(xué)框架。BCS最初是由Amidon等人在1995年設(shè)計(jì)的，從那時(shí)起它已成為口服藥物調(diào)整生物等效性的基準(zhǔn)。根據(jù)BCS分類藥物可以分類如下

　　第1類：高溶解度和高滲透性

　　第2類：低溶解度和高滲透性

　　第3類：高溶解度和低滲透性

　　第4類：低溶解度和低滲透性

　　對于1類和3類的藥物，建議使用簡單的介質(zhì)如SGF和SIF（含或不含酶）。對于2和4類，推薦使用生物相關(guān)介質(zhì)。有多種測定溶解度和滲透性的方法。Galia等1998年顯示使用生物相關(guān)介質(zhì)來評估速釋片。該研究得出結(jié)論，生物相關(guān)介質(zhì)用于BCS2類藥物較好，但無法改善BCS1類藥物的溶解。

　　溶解度

　　溶解度是藥物開發(fā)的關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)檩^差的溶解度會降低藥效?？梢圆捎脽崃W(xué)或動力學(xué)表征溶解度。熱力學(xué)溶解度可以定義為在溶解結(jié)束時(shí)化合物與過量固體平衡的溶液中的濃度，并且通常被認(rèn)為是真實(shí)的溶解度。因?yàn)闈櫇窈湍z束增加溶解，藥物在生物相關(guān)溶出介質(zhì)中的溶解度比在水性緩沖液中的溶解度增加。

　　粒度

　　溶出速率與藥物的表面積成正比。減小粒徑使暴露于溶出介質(zhì)的表面積增加，溶出速率變大。因此，難溶性藥物的溶出速率通?？梢越档土剑ɡ缤ㄟ^微粉化）而顯著增加。然而，粒度減小并不一定能改善溶出速率。因?yàn)榭諝馕皆谑杷运幬锏谋砻嫔?，抑制潤濕，降低了有效表面積。此外，為了使表面能最小化，細(xì)顆粒傾向于聚集，這也導(dǎo)致溶解的有效表面積減小。

　　藥物pKa和胃腸pH：

　　以未電離形式存在的藥物的量是解離常數(shù)（pKa）和吸收位點(diǎn)處流體pH的函數(shù)。

　　4

　　藥時(shí)曲線的預(yù)測

　　體外藥物溶出/釋放測試用于估計(jì)或預(yù)測產(chǎn)品的體內(nèi)藥物釋放特征。血藥濃度-時(shí)間曲線可以用于評估體內(nèi)藥物溶出。血漿曲線的預(yù)測可以通過使用模型依賴或模型獨(dú)立的方法來完成，包括Wagner-Nelson，Loo-Riegelman和反卷積。Wagner-Nelson和Loo-Riegelman都是模型依賴的方法。前者用于單室模型，后者用于多室系統(tǒng)。使用卷積分析的方法由以下過程組成。

　　通過卷積方法計(jì)算每段的藥物量-時(shí)間曲線。

　　計(jì)算每個(gè)部位的吸收速率-時(shí)間曲線。

　　整個(gè)胃腸道的吸收速率-時(shí)間曲線為步驟2中獲得的四個(gè)區(qū)段的吸收速率-時(shí)間曲線的總和。

　　通過卷積法預(yù)測口服藥物的血藥濃度-時(shí)間曲線。

　　步驟ⅲ中獲得的總吸收速率時(shí)間數(shù)據(jù)和靜脈注射的藥代動力學(xué)參數(shù)分別與輸入和重量成函數(shù)關(guān)系。通過卷積法對所獲得的方程進(jìn)行逆拉普拉斯變換，得到口服給藥后的血漿濃度分布。但是該方法沒有考慮藥物在腸上皮和/或肝臟中的首過代謝。

　　IVIVC

　　1IVIVC的發(fā)展

　　在制藥和相關(guān)科學(xué)中常常使用術(shù)語——相關(guān)性來描述變量之間存在的關(guān)系。在數(shù)學(xué)上，相關(guān)性意味著定量或定性數(shù)據(jù)之間的相互依賴或可測量變量和秩之間的關(guān)系。從生物藥學(xué)的角度來看，相關(guān)性可以被稱為適當(dāng)?shù)捏w外釋放和體內(nèi)生物利用度參數(shù)之間的關(guān)系。USP和FDA提出了IVIVC的兩個(gè)定義。

　　美國藥典（USP）定義

　　生物學(xué)性質(zhì)及制劑生物性質(zhì)的參數(shù)，和同一制劑的物理化學(xué)性質(zhì)或特性，之間合理關(guān)系的建立。

　　食品和藥物管理局（FDA）的定義

　　IVIVC是預(yù)測制劑的體外、體內(nèi)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。通常，體外性質(zhì)是藥物溶出或釋放的速率或程度，而體內(nèi)對應(yīng)的是血漿藥物濃度或吸收的藥物量。

　　2IVIVC的目標(biāo)

　　IVIVC在產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮重要作用，能反應(yīng)體內(nèi)情況，并且支持生物豁免，支持和/或驗(yàn)證使用的溶出方法，并有助于生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制和選擇合適的處方。為了開發(fā)和驗(yàn)證IVIVC模型，應(yīng)當(dāng)在體外和體內(nèi)研究兩種或三種不同的制劑（FDA指導(dǎo)，1997）。通常，藥物的組成是相同的，但控制溶出的變量，例如賦形劑的量或藥物的性質(zhì)如粒度，是變化的。為了開發(fā)有區(qū)分力的體外溶出方法，需研究各種參數(shù)，例如不同的pH值，溶出裝置和攪拌速度。

　　主要有兩種方法用于相關(guān)性的開發(fā)：

　　兩步法

　　步驟1：使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)為每種處方和受試者估計(jì)體內(nèi)吸收或溶出

　　步驟2：建立體內(nèi)和體外變量之間的鏈接模型，并使用鏈接模型預(yù)測來自體外的血漿濃度。

　　一步法

　　使用模型預(yù)測血漿濃度，其參數(shù)在一個(gè)步驟中擬合，不涉及反卷積。反卷積技術(shù)需要比較從血藥曲線中獲得的體內(nèi)溶出曲線與體外溶出曲線。這是文獻(xiàn)中最常使用的方法。也許這是開發(fā)IVIVC很少成功的原因，因?yàn)檫@種方法在概念上很弱，難以獲得必要的參數(shù)。例如：（1）從血藥曲線中提取體內(nèi)溶出數(shù)據(jù)需要精心設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。（2）通常需要具有潛在不同體內(nèi)釋放特征（慢，中，快）的多種產(chǎn)品。然后將這些產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜艹鲈囼?yàn)以反映其體內(nèi)行為。（3）需要血藥曲線（人體研究）與體外結(jié)果聯(lián)系起來。開發(fā)IVIVC的目的是建立體外溶出與體內(nèi)之間關(guān)系的預(yù)測數(shù)學(xué)模型，所提出的評估方法側(cè)重于預(yù)測性能的估計(jì)，或者相反地，預(yù)測誤差。評估IVIVC可預(yù)測性的方法是一個(gè)研究熱點(diǎn)。成功的IVIVC應(yīng)準(zhǔn)確一致地預(yù)測藥物體內(nèi)行為。

　　提高溶出生物相關(guān)性的方法

　　為了節(jié)省藥代動力學(xué)和臨床研究的時(shí)間和成本，通過體外-體內(nèi)相關(guān)性預(yù)測BA的溶出實(shí)驗(yàn)將是有價(jià)值的。理想地，該方法應(yīng)盡可能簡單、可靠和可重復(fù)，并且具有適當(dāng)區(qū)分力。然而，為了使體外溶出數(shù)據(jù)具有足夠的預(yù)測性，必須等同考慮藥物及其制劑的物理化學(xué)性質(zhì)以及相關(guān)的生理?xiàng)l件。官方方法和法規(guī)主要規(guī)定使用USP裝置1（籃）和2（槳）與水性緩沖介質(zhì)。它們耐用、易操作、應(yīng)用普遍。這些方法有豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，被企業(yè)和管理機(jī)構(gòu)所接受。槳法通常用于開發(fā)速釋（IR）劑型的生物相關(guān)溶出方法。然而，通常在質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)室中使用的簡單的水性緩沖液不適合。水性緩沖液可用于反映胃或小腸中的典型pH條件，但不代表可能與藥物相關(guān)的GI組成的其它關(guān)鍵方面（例如滲透壓，離子強(qiáng)度，粘度，表面張力）。特別地，它們不能模擬食物對藥物釋放的影響。對于難溶性藥物，當(dāng)藥物與食物一起服用時(shí)，吸收增加。

　　使用生物相關(guān)的溶出介質(zhì)

　　在近端SI位點(diǎn)時(shí)，藥物釋放，吸收是最有效的，更相關(guān)的pH值是十二指腸和近端空腸。相反，使用不合適的高pH介質(zhì)將極有可能導(dǎo)致假陽性結(jié)果，特別是對于難溶性弱酸性藥物和腸溶衣劑型。因此，USP24/NF19，SIF的pH被修改為pH6.8，通常代表中間空腸。目前有模擬餐后的法定介質(zhì)，但沒有指導(dǎo)原則或國際藥典模擬生物效應(yīng)。SGF和SIF仍是最常用的溶出介質(zhì)。然而，如前所述，它們沒有考慮到食物攝入后胃腸道環(huán)境變化的其他關(guān)鍵參數(shù)，因此不能預(yù)測食物的影響。

　　結(jié)論

　　對于難溶性藥物，不使用生物相關(guān)溶出介質(zhì)就不可能預(yù)測其體內(nèi)行為。因此，第一代生物相關(guān)測試介質(zhì)現(xiàn)在是許多實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)工具之一。最近，文獻(xiàn)中報(bào)道了第二代生物相關(guān)的溶出介質(zhì)。藥典溶出介質(zhì)不能模擬體內(nèi)溶出，開發(fā)生物相關(guān)溶出介質(zhì)是必要的。