羥丙基-β-環糊精在注射劑中的應用研究進展

胡士高，孫 備，楊士友

(1.安徽省藥品審評認證中心，安徽 合肥 230022;2.安徽省藥物研究所，安徽 合肥 230022)

羥丙基-β-環糊精在注射劑中的應用研究進展

胡士高1，孫 備2，楊士友1

(1.安徽省藥品審評認證中心，安徽 合肥 230022;2.安徽省藥物研究所，安徽 合肥 230022)

從羥丙基-β-環糊精的國內外管理現狀、質量標準研究、安全性評價、臨床應用、研究開發等幾個方面出發，闡述了其應用于新藥研發中的可行性和障礙，為采用該輔料研制新藥、申報新藥提供信息參考。

羥丙基-β-環糊精;注射劑;應用;進展

Abstract:In the aspects of administration status both home and abroad，quality standard，safety evaluation，clinical application and research development，the feasibility and obstacles of hydroxypropyl- β -cyclodextrin in the research and development of new drugs were discussed.This article provides the useful information to the development and application of new drugs using this pharmaceutical excipient.

Key words:hydroxypropyl-β-cyclodextrin;injection;application;progress

羥丙基-β-環糊精(HP-β-CD)是一類β-環糊精(β-CD)的羥烷基化衍生物。β-CD的每個葡萄糖殘基中C—2位、C—位、C—6位3個羥基的氫原子可以被羥丙基(—CH2CHOHCH3)取代，生成 2-HP-β-CD，3-HP-β-CD，2，3-DHP-β-CD，2，6-DHP-β -CD，2，3，6-THP-β -CD 等同系物。一般情況下取代反應產物為混合物，若控制條件也可生成分別以2-HP-β-CD，2，3-DHP-β-CD 或 3-HP-β-CD 為主的產物。HP-β-CD的主要特點[1]是在水中的溶解度大于50%，并可溶于醇的水溶液;腎毒性低，可應用于非腸道給藥途徑;β-CD與藥物形成復合物對藥物有緩釋作用，而HP-β-CD與藥物形成復合物對藥物有促釋作用，可使藥物在生物體內迅速釋放;HP-β-CD表面活性低，基本上沒有溶血性和刺激性。筆者現就HP-β-CD在注射劑中的應用研究進展介紹如下。

1 輔料應用管理現狀[2]

國際上的輔料管理不同于我國，美國食品與藥物管理局(FDA)并不會單獨批準輔料。為了避免處方使用的麻煩，制藥企業至今一直使用那些被美國藥典委員會認可的輔料。FDA非活性物質數據庫中記載，HP-β-CD的最大用量靜脈注射或滴注為0.4%，口服為40%[3]。對于HP-β-CD，有兩個更大的阻力影響了其廣泛使用:首先它不是一個活性物質，故不會引起FDA的興趣;其次它本身不能獲得專利。但是，這并不意味著今后HP-β-CD不會出現在藥物工藝處方中。HP-β-CD吸收程度較小，代謝產物為直鏈多糖;主要從尿和糞便中排出，所報告的毒性問題較易解決。因此，有關安全性和毒性的問題不會對其批準產生任何障礙。國內已有西安德立生物化工有限公司和石家莊石藥集團兩家企業生產注射級別的HP-β-CD，其中前者已獲得了注射級輔料的批準文號(一類新輔料)，為其在注射劑中的應用奠定了基礎[4]。

2 質量控制

HP-β-CD的英文名為“hydroxypropylbetadex”，目前其質量標準收載于歐洲藥典[5]，并注明為注射級輔料。歐洲藥典的質量標準嚴格控制了該輔料中β-CD和丙二醇的殘留量，保證了其在注射使用時的安全性，其中列出的HP-β-CD質量控制指標有表面溶解性、傳導率、有關物質、摩爾取代度、微生物限度、細菌內毒素等。

對于取代度的測定，國外標準采用核磁共振法，但方法較復雜，對儀器的要求較高，國內也有人采用了其他較簡便的方法。張毅民等[6]以丙二醇為基準物作標準曲線，以單、雙取代2-羥丙基-β-環糊精作為標準樣品，建立了一種利用紫外光譜儀測定HP-β-CD平均取代度的新方法。將HP-β-CD與濃硫酸在100℃水浴中加熱反應3 min，冷卻后加入3%茚三酮溶液，置25℃水浴中顯色100 min，用1 cm比色皿于588 nm波長處測定吸光度值，通過標準曲線查出相應丙二醇的含量，換算出平均取代度。結果所測定的單、雙取代2-羥丙基-β-環糊精平均取代度的相對誤差分別為6.67%和2.81%。利用該方法測定了在不同反應工藝條件下得到的HP-β-CD的平均取代度，并與質譜法、核磁共振法測定結果進行比較，結果差異不大。郝愛友等[7]確定了一種在一般實驗室中即可實現的測定HP-β-CD平均取代度的化學滴定法。在催化、加熱等條件下，HP-β-CD與氫碘酸反應，生成的丙烯及碘丙烷分子總數和羥丙基總數相等，而1分子的碘丙烷可消耗3分子的溴生成3分子的碘，1分子的丙烯則凈消耗1分子的溴。李清華[8]以甲苯為內標物、碘丙烷為對照品，建立了測定HP-β-CD平均取代度的氣相色譜法。色譜柱為 HP-5 固定相(30 m ×0.251 mm，0.25 μm)，檢測器為氫火焰離子化檢測器(FID)，柱溫100℃，進樣器溫度200℃，檢測器溫度250℃，載氣為N2，流速1.0 mL/min，分流比1∶80。結果方法重現性好(RSD=0.9%)，精密度高(RSD=2.8%)，且測定結果與核磁共振法測定結果基本一致。

3 安全性研究

3.1 急性毒性

有人對猴靜脈注射高劑量(10 g/kg，相當于60 kg人用劑量，即4 g/kg)的HP-β-CD，除引起一些血尿外未見相關中毒跡象，未能測出其半數致死量(LD50)。非腸道途徑(腹腔或靜脈)給予HP-β-CD 10 g/kg，口服劑量高達15 g/kg時，對動物的行為、進食、器官或組織學都無不良影響。然而對于狗，劑量增加到每日700～1 000 mg/kg(相當于60 kg人一次性給予22～32 g)時，就會使腎小管細胞的空泡增加，但這種改變是可逆的，且在很大程度上與甘露醇的作用相似[9-10]。有人研究了靜脈注射4次、每次0.5 g/kg(相當于60 kg人一次性給予4.8 g)和靜脈注射3次、每次1.5 g/kg(相當于60 kg人一次性給予14.4 g)時大鼠體內膽固醇變化以及全身不良反應，結果多次靜脈注射給藥對大鼠體內的膽固醇含量無影響，大鼠也未出現明顯的不良反應[11]。

3.2 慢性毒性[9]

Brewster用大鼠和猴進行了2-HP-β-CD的亞急性和亞慢性毒性試驗，隔天靜脈注射200 mg/kg 2-HP-β-CD或鹽水，共14 d或90 d。結果亞急性研究中大鼠未見病變或死亡;雖然雄鼠注射HP-β-CD后比對照鼠體重增加更快，但各組體重無顯著性差異;兩組鼠食物消耗、血液參數、臨床化學、器官質量、器官對體重的比例未見不同;尸檢未發現與給藥有關的明顯變化，注射部位無刺激性，組織檢查未見與給藥有關的變化。亞慢性毒性研究中，大鼠體重、食物消耗、器官質量也無差別。猴的試驗結果表明，動物體重和食物消耗無區別，只是雄猴血紅細胞壓積和血紅蛋白水平顯著增加，血鈉顯著降低。在給予大鼠口服HP-β-CD 500，2 000，5 000 mg/(kg·d)共25個月時發現，HP-β-CD可引起胰腺外分泌腺增生和腫瘤。給藥組動物出現的胰腺外腺腺體瘤在未給藥對照組和正常組動物中未曾發現過，引起這些腫瘤可能與縮膽囊肽的促有絲分裂作用有關。但給予小鼠500，2 000，5 000 mg/(kg·d)HP-β-CD 22～23個月時卻未發現該腫瘤。因此，這些發現的臨床相關性尚不明確。

3.3 致癌毒性[10]

沙門菌-哺乳動物微粒體平板誘變試驗表明，HP-β-CD沒有誘變性。20%，40%或50%的HP-β-CD水溶液對皮膚、眼或肌肉均無刺激性。采用Aaes-Samonella法和鼠微核法進行誘變試驗，結果均呈陰性。致癌性試驗也未見有不利的報道。

3.4 溶血性和刺激性

HP-β-CD質量分數在0.5%時會產生溶血作用，質量分數越高，溶血作用越強，這可能與細胞膜上的某些成分溶解脫離并導致細胞膜破裂有關[12]。另有試驗表明，HP-β-CD質量分數約為3%時不會產生溶血作用，質量分數為6%時會產生弱的溶血作用[13]。有人比較了乙醇、吐溫-80等與HP-β-CD對血管的刺激性，結果表明有機溶劑在稀釋20～50倍時會對血管內皮細胞造成破壞，而HP-β-CD在稀釋5倍時有較弱的破壞作用、稀釋10倍時則無破壞作用，與磷酸鹽緩沖液無區別[14]。質量濃度為10 g/L的HP-β-CD對肌肉沒有刺激性，50 g/L時有較弱的刺激性，且刺激性隨著質量濃度的增加而增加[12]。

3.5 臨床不良反應

Carpenter等[11]給患者靜脈注射HP-β-CD 1.5 g/kg，結果未發現不良影響;在另一試驗中，注射HP-β-CD的劑量為每日470 mg/kg，質量分數為5%，4 d總劑量達30 g;對靜脈滴注時和滴注后的血液學、血液生化學各項指標進行考察，結果注射如此大劑量的HP-β-CD后，未發現各項實驗室指標有異常，也未發現任何不良反應;人靜脈注射HP-β-CD 8年后，各項臨床實驗室檢查各項指標(包括腎功能)未有異常，也未發現任何并發癥[11]。據FDA官方網站上Sporanox說明書介紹:注射以HP-β-CD助溶的伊曲康唑注射液12 h后，80% ～90%的HP-β-CD以原形從尿中排出，故對腎功能衰退患者需降低劑量。伊曲康唑注射液在多個臨床試驗研究中，按臨床使用劑量給藥時記錄的主要不良反應為惡心、腹瀉、嘔吐、腹痛、低鉀血癥、堿性磷酸酶升高、血清肌酐增高、高膽紅素血癥、肝酶升高、肝功能異常性黃疸、疼痛、皮疹、出汗、頭昏、頭痛等;上市后發現的不良反應為胃腸道源性不良反應，如消化不良、惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛和便秘，其他不良反應有外周性水腫、收縮性心力衰竭、肺水腫、頭痛、頭昏、外周性神經病、月經失調、可恢復性肝酶升高、肝炎、肝損傷、低鉀血癥、高膽固醇血癥、禿頭癥、過敏反應、Stevens-Johnson綜合征、中性粒細胞減少癥，但未發現伊曲康唑注射液導致的嚴重中毒反應。Boogaerts等[15]評價了17例白血病患者伊曲康唑的HP-β-CD溶液靜脈注射給藥7 d加口服給藥(200 mg/次，每日1～2次)14 d后的藥代動力學特征和安全性。靜脈注射給藥48 h后伊曲康唑即達穩態血藥濃度，給藥結束時的最低血藥濃度為(0.54±0.20)μg/mL，維持在治療濃度之上，隨后在每日2次口服時伊曲康唑的最低血藥濃度可維持在(1.12±0.73)μg/mL以上。和以往的研究一樣，所有患者出現的主要不良反應為胃腸道反應，生化和血液學指標(包括腎功能)異常較常見，但都呈一過性。因此表明，7 d靜脈注射加14 d的每日2次口服治療是一個較理想的治療方案，耐受性和安全性均較好。

4 應用情況

目前國內采用HP-β-CD作為增溶劑用于注射給藥的上市產品為伊曲康唑注射液[7](西安楊森)，每1 mL注射液含10 mg伊曲康唑，以400 mg HP-β-CD為分子包合物來溶解伊曲康唑，這樣每次注射伊曲康唑200 mg的同時也注射了8 g HP-β-CD，按每日2次最大用量計，每日的人用劑量為16 g。另外有注射用蒿甲醚和丁苯酞氯化鈉注射液兩個產品正在國家食品藥品監督管理局審評中，目前已經獲得臨床批件，已進入臨床研究。

HP-β-CD作為一種新型助溶輔料，具有一定的藥劑學應用價值。隨著對其臨床應用安全性的不斷了解，應用范圍也將不斷擴大，因此目前采用其制備的注射液批準上市的雖不多，但研究得卻很廣泛。李貴海等[16]研究了注射用HP-β-CD制備的新魚腥草素凍干粉針的藥代動力學，結果該凍干粉針在Beagle犬體內的代謝過程符合一室模型，注射給藥后達峰時間(Tmax為5 min)較快，消除速率也很迅速，消除半衰期為8.67 min，表明藥物作用迅速、維持時間短、代謝快。郭濤等[17]采用包合技術，以冷凍干燥法制備了大蒜精油的HP-β-CD包合物凍干粉針劑，解決了大蒜精油溶解度低、刺激性大和穩定性差的問題。張婷等[18]以穿琥寧含量變化為指標，以未加HP-β-CD的穿琥寧溶液為對照，采用恒溫加速試驗考察HP-β-CD對穿琥寧溶液(試驗組)穩定性的影響，結果對照組與試驗組的有效期分別為0.657年和3.40年，且試驗組主藥含量變化更小，因此在穿琥寧溶液中加入HP-β-CD可以提高其穩定性。任科等[19]采用冷凍干燥法制備了穿心蓮內酯-羥丙基-β-環糊精包合物，采用差示掃描量熱(DSC)法、X射線衍射(XRD)法和紅外光譜(IR)法對包合物進行鑒定，通過表觀溶解度法考察包合物中主客分子之間的包合物質的量之比及包合過程的熱力學常數;結果在25，35，45℃下穿心蓮內酯和 HP-β-CD能形成1∶1物質的量之比的包合物，相溶解度圖呈A-L型，包合過程為放熱反應，說明穿心蓮內酯-羥丙基-β-環糊精包合物能顯著增大藥物的溶解度。李香等[20]采用冷凍干燥法和研磨法制備了多西他賽(docetaxel，DTX)與 β-CD及 HP-β-CD的包合物，以差示掃描量熱法和紅外光譜法對包合物進行鑒定，以摩爾連續遞變法測定包合物的組成比例，以相溶解度法測定DTX在25，37，45℃恒溫條件下在不同濃度β-CD及HP-β-CD水溶液中的包合穩定常數及相關的熱力學常數。結果DTX與β-CD或HP-β-CD均形成了穩定的包合物;摩爾包合比均為1∶1，相溶解度曲線為A-N型，表觀穩定常數 K隨溫度的升高而下降，包合過程中的吉不斯自由能變化(ΔG)、焓變(ΔH)和熵變(ΔS)均為負值;β -CD 對 DTX 的增溶作用強于HP-β-CD，且DTX-β-CD包合物的穩定常數高于DTX-HP-β-CD包合物。說明DTX與β-CD及HP-β-CD均可以自發形成可溶性包合物，且低溫有利于包合物的形成和穩定。

5 結語

HP-β-CD應用于注射給藥研究的時間還不長，還有許多障礙需要克服，但從近年的研究結果顯示，國內應用這一輔料的基礎已逐步成熟。目前，已經有了獲得注射級輔料批準文號的生產企業，輔料來源得到了保障，輔料的質量標準已經建立，各種簡便準確的檢測方法也已建立。隨著含有HP-β-CD的注射液在我國不斷地被使用，其安全性問題最終會得到解決。因此，HP-β-CD應用于注射劑的前景比較廣闊。

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Research Advance in Application of Hydroxypropyl－β－Cyclodextrin to Injections

Hu Shigao1， Sun Bei2， Yang Shiyou1
(1.Anhui Center for Drug Evaluation ＆ Certification，Hefei，Anhui，China 230022; 2.Anhui Provincial Institute of Materia Medica，Hefei，Anhui，China 230022)

TQ460.4

A

1006－4931(2010)13－0001－03

胡士高(1978-)，男，助理研究員，主要從事藥品的技術審評和認證工作，(電話)0551-3631157(電子信箱)hsg0922@sina.com。

2009－09－14;

2009－12－16)