干粉吸入（DPI）通常用于肺部藥物遞送，通常是包含活性藥物和載體輔料的混合物。為了獲得最佳的肺部沉積，API的粒徑必須減小至可吸入的粒徑（如1μm-5μm），通常需要通過高能噴射研磨達(dá)到所需粒徑。高能噴射可能會(huì)在顆粒表面引起缺陷，并會(huì)對(duì)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。原料藥無序的表面位點(diǎn)促進(jìn)相鄰顆粒的團(tuán)聚和融合，導(dǎo)致整體粒徑增加。
減少顆粒團(tuán)聚傾向的一種方法是用輔料稀釋API。輔料與API的比例越高，接觸越少。想反，大規(guī)格的制劑會(huì)引起更大的相互作用并增加API顆粒團(tuán)聚的頻率。這是粘合力（API-輔料）或內(nèi)聚力（API-API）之間的平衡。已經(jīng)研究了高載藥量對(duì)無定形制劑的不良影響，但對(duì)結(jié)晶體系影響的記錄較少。即使不考慮穩(wěn)定性，內(nèi)聚力也會(huì)增加團(tuán)聚，從而影響空氣動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。相反，較大的粘合力會(huì)抑制API結(jié)晶。這些只是高載藥量產(chǎn)品處方面臨的一些挑戰(zhàn)。雖然長(zhǎng)期以來低載藥量一直受干粉吸入的青睞，但探索高劑量在肺部達(dá)到有效濃度的趨勢(shì)正在興起。因此，了解高載藥量對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響至關(guān)重要。
API一旦與輔料混合，由于輔料的干擾，API顆粒的定量檢測(cè)變得非常困難。使用掃描電鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）測(cè)定粒徑受到劑量的限制，并且檢測(cè)的少量樣品可能不具有代表性。激光衍射是測(cè)定純顆粒粒度分布的常用方法，并且能夠在穩(wěn)定性研究過程中檢測(cè)API粒徑的變化。激光衍射的主要挑戰(zhàn)是API與粒徑相近的載體顆?；旌蠒r(shí)缺乏特異性。該工作展示了一種使用標(biāo)準(zhǔn)激光衍射設(shè)備和試劑測(cè)定吸入膠囊中API粒徑的新方法。證明這種新方法對(duì)于研究加速條件下劑量規(guī)格和API粒徑穩(wěn)定性的關(guān)系非常重要。
試劑
Dobson等人之前將疏水性微粉化的API用于穩(wěn)定性研究，并在室溫下包裝在帶有干燥劑的鋁箔袋中，熱封；API在Aptuit混合并灌裝膠囊；乳糖（DFE，ML001級(jí)乳糖）；硬脂酸鎂MF-2-PREMIUM（購(gòu)自Peter Greven）；吸入3號(hào)膠囊(Quali-V-I)(購(gòu)自Qualicaps）。
最終混合物重量為20mg，劑量為1%、5%和50%(w/w)，分別與每個(gè)膠囊含0.2mg、1mg和10mgAPI相對(duì)應(yīng)。剩余的混合物由0.15%w/w硬脂酸鎂和乳糖組成。同時(shí)以100% API為對(duì)照組進(jìn)行研究。將膠囊和API對(duì)照樣品熱封于鋁箔袋中。加速6個(gè)月時(shí)研究樣品的穩(wěn)定性。將額外的加速樣品放置在105℃下打開的閃爍瓶中，在不受控制相對(duì)濕度條件下放置1天、2天、6天和10天。Dobson等人之前報(bào)道了105℃高溫條件顯著高于API的Tg且低于熔點(diǎn)。因此，在標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力條件下，可在幾天內(nèi)加速粒徑變化，同時(shí)產(chǎn)生類似的結(jié)果。
所有實(shí)驗(yàn)均在適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)設(shè)備下進(jìn)行。試劑和樣品在通風(fēng)天平安全罩中制備和檢測(cè)。
方法
拉曼顯微鏡
共聚焦拉曼顯微鏡僅用于不同載藥量下的API分布和干粉內(nèi)聚界面的差異進(jìn)行成像。使用配備532nm DPSS激光器的Horiba LabRAM HR800共聚焦顯微鏡收集拉曼圖譜；CCD相機(jī)（iDus，Andor）和衍射光柵（600格/mm）。使用這種配制的光譜分辨率約為4cm-1。使用Olympus 50X物鏡（0.5N.A.）聚集激光束。樣品上的激光功率約為10mW。以1μm的步長(zhǎng)和每點(diǎn)0.2s的積累時(shí)間采集圖片信息。通過對(duì)各個(gè)API和乳糖光譜進(jìn)行常見的最小二乘法擬合，對(duì)拉曼圖譜進(jìn)行定量分析，并通過繪制擬合分?jǐn)?shù)進(jìn)行可視化。圖片尺寸為150×150μm，步長(zhǎng)為1μm。
通過激光衍射測(cè)定粒徑
使用配備HydroMV附件的Malvern Mastersizer 3000進(jìn)行混合API的粒徑測(cè)定，并使用Mastersizer軟件進(jìn)行分析。使用軟件中的光學(xué)性能優(yōu)化器優(yōu)化光學(xué)性質(zhì)。測(cè)定三次并計(jì)算平均值。將樣品粉末直接添加到附件中，并在測(cè)定解團(tuán)聚之前以2500RPM、100%超聲功率攪拌3分鐘。分散劑是5%v/v異丙醇溶液。打開膠囊并導(dǎo)入樣品室。短暫等待一段時(shí)間（約30s）后開始測(cè)量，使輔料溶解并讓遮光度穩(wěn)定在目標(biāo)范圍內(nèi)。Dobson等人之前在庚烷中測(cè)定API的粒徑。
結(jié)果與討論
拉曼圖像
每個(gè)規(guī)格混合物代表性拉曼光譜圖像見圖1。API載量為1%時(shí)，乳糖占比較高，API顆粒彼此分離，如圖1B所示。雖然乳糖占主導(dǎo)地位，但與API為0%的乳糖對(duì)照相比，API為1%（圖1A）。隨著API負(fù)載量的增加，使用5%API可以觀察到團(tuán)聚（圖1C），但API顆粒之間的間距以及內(nèi)聚定位仍可見。如預(yù)期的那樣，最大載藥量為50%API（圖1D），由于內(nèi)聚相互作用的定位顯著增加，無法觀察到游離的乳糖表面。此外，API的拉曼散射占主要地位，乳糖難以可視化。預(yù)計(jì)API含量為50%時(shí)，乳糖大部分或完全被覆蓋，因?yàn)锳PI僅粘附在較大乳糖顆粒的表面。
水相法研究
產(chǎn)品粒徑檢測(cè)方法開發(fā)重點(diǎn)關(guān)注API和輔料溶解度的差異。API在水中不溶（25℃時(shí)<0.01mg/ml）允許使用水性分散劑進(jìn)行粒徑測(cè)定。然而，在開始時(shí)使用純水不足以分散API。檢測(cè)使用水和表面活性劑時(shí)，所有表面活性劑由于產(chǎn)生泡沫和高背景干擾而不適用。
為了促進(jìn)API分散而不增加API的溶解度，將異丙醇以0.5%v/v和5%v/v加至水中（表1）。0.5%v/v的異丙醇不足以分散API，而與使用0.2% Span 85分散劑的庚烷中的原始方法比，5%v/v的異丙醇產(chǎn)生了一致的結(jié)果。加入異丙醇后，未觀察到由于API溶解引起遮光度降低。API的光學(xué)特性、攪拌速度和超聲處理調(diào)價(jià)均源自Dobson等人文獻(xiàn)中的粒徑測(cè)定方法。D（v，0.5）顯示出良好的重現(xiàn)性，之前的研究表明其在評(píng)估穩(wěn)定性變化方面獲得測(cè)信息最豐富。超聲處理后重新團(tuán)聚可能是水性溶液中測(cè)定D（v，0.9）較大的原因，表明分散劑中的5%v/v異丙醇與庚烷中0.2% Span 85相比不太合適。
使用新的粒徑測(cè)定方法對(duì)100% API樣品進(jìn)行檢測(cè)，稀釋劑為5%v/v異丙醇水溶液，并且與原始方法一致（表1）。Dobson等人之前的研究中通過SEM捕獲了顆粒變化，這證實(shí)了激光衍射中看到的變化。因此，對(duì)100%API粒徑的控制，在庚烷中和新的水性分散劑之間的結(jié)果一致，這證實(shí)了使用新方法測(cè)定穩(wěn)定性的任何變化都可歸因于顆粒的增長(zhǎng)，而不是分散劑的影響。
采用同一批API制備用于驗(yàn)證的混合物，制成5%w/w API和0.15%w/w硬脂酸鎂（MS）的樣品（其余成分為乳糖）。結(jié)果顯示與100% API樣品具有一致性，表明乳糖或MS幾乎沒有干擾測(cè)定。乳糖易溶于水，MS在分散池中溶解度較低，但其含量較低，未影響測(cè)定。與之前相比，發(fā)現(xiàn)D（v，0.9）變異性最大。
105℃條件下穩(wěn)定性結(jié)果
圖2顯示了在105℃下不同載藥量下混合物的加速穩(wěn)定性結(jié)果。載藥量和穩(wěn)定性之間存在明顯的相關(guān)性。50%API的膠囊中顆粒在10天內(nèi)顯著增長(zhǎng)，與100%的API類似。由于達(dá)到最小遮光度所需的1% API膠囊數(shù)量顯著增加，因此無法獲得1% API膠囊的數(shù)據(jù)。含5%API的膠囊同樣變化不大。懷疑藥物濃度增加會(huì)由于內(nèi)聚相互作用的增加而導(dǎo)致更大的不穩(wěn)定性（與圖1中觀察到的顆粒密度一致）。在低載藥量下，API在乳糖顆粒表面更好地分散，從而降低內(nèi)聚力并防止團(tuán)聚。在50%高載藥量下，乳糖的影響大大降低，API粒徑增長(zhǎng)與純API大致相同。負(fù)載50%的API時(shí)API的粒徑增加與內(nèi)聚力的增加相關(guān)，這是由于僅API研究中觀察到內(nèi)聚相互作用的所致。
40℃/75%RH條件下穩(wěn)定性結(jié)果
在40℃/75%RH條件下放置6個(gè)月后測(cè)定每種規(guī)格制劑的粒徑。表2中顯示的不同規(guī)格的制劑穩(wěn)定性差異趨勢(shì)符合預(yù)期，但與105℃下的穩(wěn)定性結(jié)果相比，50%和100%API之間的粒度更大，差異很小。結(jié)果進(jìn)一步支持較大載藥量導(dǎo)致穩(wěn)定性降低。制定和檢測(cè)其他規(guī)格的樣品可以闡明該API或任何單個(gè)API可能的“最大穩(wěn)定載藥量”。規(guī)格的確定與本研究無關(guān)，并且未研究5%至50%規(guī)格之間的載藥量。結(jié)果表明，對(duì)于該API，5%的載藥量足以保證制劑的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，即使純API不穩(wěn)定。已證明制劑中原料藥粒徑的不穩(wěn)定性與API的規(guī)格和固有的內(nèi)聚性質(zhì)有關(guān)。開發(fā)干粉吸入藥品時(shí)應(yīng)考慮這些因素。即使API不穩(wěn)定，考慮規(guī)格也有可能降低粒徑不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)。
這項(xiàng)工作研究了載藥量對(duì)吸入制劑的影響。Ruden等人描述了混合狀態(tài)的概念，可用于表征本研究不同規(guī)格的混合物。40℃/75%RH和105℃條件下的穩(wěn)定性研究表明，由于混合狀態(tài)的差異，較低載藥量可能更穩(wěn)定。除了空氣動(dòng)力學(xué)性質(zhì)降低的風(fēng)險(xiǎn)外，可能認(rèn)為載藥量是影響含結(jié)晶研磨API穩(wěn)定性的因素。
結(jié)論
利用親水性輔料和難溶性藥物之間的溶解度的固有差異，開發(fā)了一種新型濕法激光衍射方法類分析混合制劑中API的粒徑。該方法用于了解API制成產(chǎn)品后規(guī)格對(duì)粒徑穩(wěn)定性的影響。由于內(nèi)聚相互作用的差異，在低載藥量時(shí)對(duì)API粒徑穩(wěn)定性更有利。所提出的這種方法將適用于任何含有難溶性藥物和水溶性輔料的吸入制劑。該方法可以使用各種分散劑進(jìn)行擴(kuò)展研究，并利用API和輔料的物理差異對(duì)分散劑進(jìn)行選擇。
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