溶出實(shí)驗是一個(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。由于難溶藥物的應用正在增加，選擇適當的溶出度試驗變得越來(lái)越重要。生物相關(guān)性介質(zhì)，是指具有與體內同樣條件溶出介質(zhì)，包括模擬胃腸環(huán)境，流體動(dòng)力學(xué)特征和藥物的物理化學(xué)參數，預測血藥濃度和開(kāi)發(fā)IVIVC。胃腸環(huán)境的模擬是充分預測藥物制劑的體內行為的必要條件。體外溶出實(shí)驗預篩選制劑有利于減少評價(jià)藥物在餐前、餐后BE試驗所需的受試者例數。在藥代動(dòng)力學(xué)研究中，選擇體外測試的合適介質(zhì)，對于正確預測食物效應是至關(guān)重要的。

　　簡(jiǎn)介

　　溶出試驗已經(jīng)建立了超過(guò)半個(gè)世紀，多年來(lái)主要是為了解決質(zhì)量控制的問(wèn)題。然而，近年來(lái)，很多人通過(guò)適當設計的溶出實(shí)驗，用來(lái)研究藥物制劑的生物利用度（BA）問(wèn)題。因此，溶出試驗的應用范圍顯著(zhù)擴大，包括篩選處方和預測藥物制劑的體內行為。為了解決口服藥物制劑的BA問(wèn)題，在與人胃腸道生理的關(guān)鍵參數非常相似的條件下進(jìn)行溶出試驗是至關(guān)重要的。除了選擇合適的裝置和適當的儀器參數外，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)都不足以達到此目的。在過(guò)去十年中，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了生物相關(guān)介質(zhì)來(lái)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，因為它們的BA常常高度依賴(lài)環(huán)境條件。

　　通常開(kāi)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確的模擬生理環(huán)境。然而，對于低溶解度藥物，通過(guò)加入表面活性劑增加溶解度、滿(mǎn)足漏槽條件（基于藥物溶解度數據）不一定得到生物相關(guān)的溶出曲線(xiàn)。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GI的其他關(guān)鍵因素（例如滲透壓，離子強度，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(cháng)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(cháng)胃排空和降低腸動(dòng)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，避免胃腸道降解。增加淋巴轉運，避免首過(guò)代謝。

　　對于難溶性化合物，與食物一起給藥時(shí)通常會(huì )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(kāi)發(fā)能夠代表禁食和餐后的溶出試驗，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(kāi)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(lèi)藥物的IVIVC，因為沒(méi)有考慮相關(guān)的生理參數。合適的體外模型應盡可能模擬餐后的GIT含量的介質(zhì)。生物相關(guān)的體外溶出試驗可用于定量預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(guò)去十年中，生物相關(guān)介質(zhì)已成功應用于獲得IVIVCs。生物相關(guān)溶出方法，與滲透性測量和計算模擬相結合，可以用于預測藥物的口服吸收。由于組成復雜，這些介質(zhì)較昂貴，需要在實(shí)驗當天準備。

　　在開(kāi)發(fā)生物相關(guān)溶出介質(zhì)之前，應考慮以下步驟：

　　1）GIT中的流體組成

　　2）GIT中的流體動(dòng)力學(xué)

　　3）API/制劑性質(zhì)

　　4）血漿曲線(xiàn)的預測

　　5）IVIVCs的開(kāi)發(fā)

　　1

　　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(guò)程。對于模擬GI流體，其組成起重要作用。最近已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于生理學(xué)的模型，用于模擬GI轉運和吸收。

　　胃

　　胃和小腸中的運動(dòng)被分成兩個(gè)基本模式：禁食和進(jìn)食?？崭惯\動(dòng)模式的特征在于靜止期的循環(huán)重復，隨著(zhù)收縮活動(dòng)而改變。進(jìn)食運動(dòng)模式的特點(diǎn)是不規則但持續的階段性收縮活動(dòng)。在攝入食物后它幾乎立即開(kāi)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)行試驗時(shí)，含有牛奶，不能使用孔徑在20-500nm范圍內的過(guò)濾器過(guò)濾。

　　腸

　　腸的運動(dòng)性包括管腔內流動(dòng)，腸壁的運動(dòng)。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，食物及其連帶的胃腸道生理環(huán)境如分泌物，消化過(guò)程和運動(dòng)性的相關(guān)變化可以顯著(zhù)增強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地降低表面張力。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。

　　結腸

　　結腸由于其不可接近性及結構和功能的區域差異，運動(dòng)性相當有限。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。

　　2

　　流體動(dòng)力學(xué)

　　溶出流體特征是一種可預測模式，該模式中沒(méi)有不規則或可變湍流。如果傳質(zhì)過(guò)程主要是對流/擴散，流體動(dòng)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(kāi)發(fā)過(guò)程中，全面了解流體動(dòng)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(dòng)力學(xué)。他曾解剖過(guò)Labradors犬，其胃腸道環(huán)境類(lèi)似于人類(lèi)。這種犬科動(dòng)物可以作為模擬人類(lèi)腸道流體動(dòng)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(dòng)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。該實(shí)驗的體外AUC比與藥代動(dòng)力學(xué)參數最接近。

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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)可用于指導制劑開(kāi)發(fā)?？梢酝ㄟ^(guò)修改制劑中的表面活性劑或賦形劑來(lái)改善化合物的pKa曲線(xiàn)。許多新的化學(xué)分子均不利于口服吸收。

　　BCS

　　生物藥物分類(lèi)系統是基于藥物的水溶解度和腸滲透性對藥物進(jìn)行分類(lèi)的科學(xué)框架。BCS最初是由Amidon等人在1995年設計的，從那時(shí)起它已成為口服藥物調整生物等效性的基準。根據BCS分類(lèi)藥物可以分類(lèi)如下

　　第1類(lèi)：高溶解度和高滲透性

　　第2類(lèi)：低溶解度和高滲透性

　　第3類(lèi)：高溶解度和低滲透性

　　第4類(lèi)：低溶解度和低滲透性

　　對于1類(lèi)和3類(lèi)的藥物，建議使用簡(jiǎn)單的介質(zhì)如SGF和SIF（含或不含酶）。對于2和4類(lèi)，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(lái)評估速釋片。該研究得出結論，生物相關(guān)介質(zhì)用于BCS2類(lèi)藥物較好，但無(wú)法改善BCS1類(lèi)藥物的溶解。

　　溶解度

　　溶解度是藥物開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵參數，因為較差的溶解度會(huì )降低藥效?？梢圆捎脽崃W(xué)或動(dòng)力學(xué)表征溶解度。熱力學(xué)溶解度可以定義為在溶解結束時(shí)化合物與過(guò)量固體平衡的溶液中的濃度，并且通常被認為是真實(shí)的溶解度。因為潤濕和膠束增加溶解，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^(guò)微粉化）而顯著(zhù)增加。然而，粒度減小并不一定能改善溶出速率。因為空氣吸附在疏水性藥物的表面上，抑制潤濕，降低了有效表面積。此外，為了使表面能最小化，細顆粒傾向于聚集，這也導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（pKa）和吸收位點(diǎn)處流體pH的函數。

　　4

　　藥時(shí)曲線(xiàn)的預測

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

　　通過(guò)卷積方法計算每段的藥物量-時(shí)間曲線(xiàn)。

　　計算每個(gè)部位的吸收速率-時(shí)間曲線(xiàn)。

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

　　通過(guò)卷積法預測口服藥物的血藥濃度-時(shí)間曲線(xiàn)。

　　步驟ⅲ中獲得的總吸收速率時(shí)間數據和靜脈注射的藥代動(dòng)力學(xué)參數分別與輸入和重量成函數關(guān)系。通過(guò)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(méi)有考慮藥物在腸上皮和/或肝臟中的首過(guò)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(yǔ)——相關(guān)性來(lái)描述變量之間存在的關(guān)系。在數學(xué)上，相關(guān)性意味著(zhù)定量或定性數據之間的相互依賴(lài)或可測量變量和秩之間的關(guān)系。從生物藥學(xué)的角度來(lái)看，相關(guān)性可以被稱(chēng)為適當的體外釋放和體內生物利用度參數之間的關(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，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是預測制劑的體外、體內關(guān)系的數學(xué)模型。通常，體外性質(zhì)是藥物溶出或釋放的速率或程度，而體內對應的是血漿藥物濃度或吸收的藥物量。

　　2IVIVC的目標

　　IVIVC在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中發(fā)揮重要作用，能反應體內情況，并且支持生物豁免，支持和/或驗證使用的溶出方法，并有助于生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制和選擇合適的處方。為了開(kāi)發(fā)和驗證IVIVC模型，應當在體外和體內研究?jì)煞N或三種不同的制劑（FDA指導，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(kāi)發(fā)有區分力的體外溶出方法，需研究各種參數，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(kāi)發(fā)：

　　兩步法

　　步驟1：使用適當的技術(shù)為每種處方和受試者估計體內吸收或溶出

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

　　一步法

　　使用模型預測血漿濃度，其參數在一個(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(xiàn)中獲得的體內溶出曲線(xiàn)與體外溶出曲線(xiàn)。這是文獻中最常使用的方法。也許這是開(kāi)發(fā)IVIVC很少成功的原因，因為這種方法在概念上很弱，難以獲得必要的參數。例如：（1）從血藥曲線(xiàn)中提取體內溶出數據需要精心設計的數學(xué)模型。（2）通常需要具有潛在不同體內釋放特征（慢，中，快）的多種產(chǎn)品。然后將這些產(chǎn)品進(jìn)行適當的溶出試驗以反映其體內行為。（3）需要血藥曲線(xiàn)（人體研究）與體外結果聯(lián)系起來(lái)。開(kāi)發(fā)IVIVC的目的是建立體外溶出與體內之間關(guān)系的預測數學(xué)模型，所提出的評估方法側重于預測性能的估計，或者相反地，預測誤差。評估IVIVC可預測性的方法是一個(gè)研究熱點(diǎn)。成功的IVIVC應準確一致地預測藥物體內行為。

　　提高溶出生物相關(guān)性的方法

　　為了節省藥代動(dòng)力學(xué)和臨床研究的時(shí)間和成本，通過(guò)體外-體內相關(guān)性預測BA的溶出實(shí)驗將是有價(jià)值的。理想地，該方法應盡可能簡(jiǎn)單、可靠和可重復，并且具有適當區分力。然而，為了使體外溶出數據具有足夠的預測性，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)的生理條件。官方方法和法規主要規定使用USP裝置1（籃）和2（槳）與水性緩沖介質(zhì)。它們耐用、易操作、應用普遍。這些方法有豐富的應用經(jīng)驗，被企業(yè)和管理機構所接受。槳法通常用于開(kāi)發(fā)速釋?zhuān)↖R）劑型的生物相關(guān)溶出方法。然而，通常在質(zhì)量控制實(shí)驗室中使用的簡(jiǎn)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)將極有可能導致假陽(yáng)性結果，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(méi)有指導原則或國際藥典模擬生物效應。SGF和SIF仍是最常用的溶出介質(zhì)。然而，如前所述，它們沒(méi)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，因此不能預測食物的影響。

　　結論

　　對于難溶性藥物，不使用生物相關(guān)溶出介質(zhì)就不可能預測其體內行為。因此，第一代生物相關(guān)測試介質(zhì)現在是許多實(shí)驗室的標準工具之一。最近，文獻中報道了第二代生物相關(guān)的溶出介質(zhì)。藥典溶出介質(zhì)不能模擬體內溶出，開(kāi)發(fā)生物相關(guān)溶出介質(zhì)是必要的。