聚合物輔料對無定形氯雷他定溶出行為和結晶形態的影響

王嫦鶴,暢瑞苗,焦 潔,郭歡迎

1.陜西省食品藥品檢驗研究院，西安 710065；2.西安交通大學藥學院，西安 710061

據統計，近70%的候選藥物和40%的上市藥物均難溶于水，藥物的難溶性問題嚴重限制了新藥的研發及臨床應用。將藥物制成無定形制劑可以有效改善藥物水溶性差的問題［1-2］。在無定形狀態下，藥物分子缺乏長程有序的結構［3］，分子具有較高的內能，從而具有較高的溶解度、較快的溶解速度和較高的生物利用度［4-6］。因此，制藥工業中常將難溶性藥物制成無定形態，以增加藥物的溶出速率和生物利用度［7-8］。

然而，較高的分子內能也會導致無定形藥物穩定性差，無定形藥物在生產和儲存過程中會釋放過剩的內能，轉變為相對穩定的晶體，從而導致溶解度和生物利用度下降、無定形藥物的有效期縮短，不利于無定形藥物的生產和儲存［9］。因此在制劑生產過程中常采用添加聚合物輔料的方法，提高無定形藥物的穩定性。常用的聚合物輔料有羥丙基甲基纖維素（hydroxypropyl methyl cellulose，HPMC）、甲基纖維素（methyl cellulose，MC）、聚維酮（polyvinylpyrrolidone，PVP）、環糊精（cyclodextrin）等［10］。有研究表明，在無定形藥物體系中，聚合物的作用是比較復雜的。一方面，聚合物輔料可通過氫鍵等分子間作用力同藥物形成共混物（即固體分散體），提高體系的玻璃化轉變溫度，從而提高無定形藥物的穩定性［11-12］；另一方面，聚合物輔料還可以通過氫鍵作用影響藥物晶體的形態，促進晶體的生長，進一步影響無定形藥物的溶解度、釋放度和流動性等物理特性［13-14］。但是，關于聚合物的種類、體積分數對無定形藥物結晶形態和溶解度影響的具體情況，國內外均無相關研究報道。

氯雷他定（loratadine）化學名為4-（8-氯-5，6-二氫-11H-苯并［5，6］環庚烷并［1，2-b］吡啶-11-亞基）-1-哌啶羧酸乙酯（化學結構見圖1），是阿扎他定（azatadine）的衍生物［15-16］。氯雷他定對外周H1受體具有特異的選擇性，屬于第2 代強效抗過敏藥物，與第1 代抗組胺藥相比，其藥效更強、不良反應發生率更低［17-18］；臨床上主要用于治療變應性鼻炎、急性或慢性蕁麻疹以及其他變應性疾?。?9-22］。氯雷他定具有哌啶基團和三環結構，屬于BCS Ⅱ類藥物，具有低溶解性（＜0.01 mg·mL-1）和高滲透性的特點［23］，服藥后1～3 h 開始起效，8～12 h達最大效應，生物利用度較低［24-25］。有研究報道，將氯雷他定制成水凝膠包合物、環糊精包合物或與檸檬酸制成固體分散體，能增加氯雷他定的溶解性，從而提高氯雷他定的生物利用度［26-28］。

圖1 氯雷他定的化學結構式Fig.1 Chemical structure of loratadine

在前期研究中，課題組制備了無定形態的氯雷他定［29-31］。研究結果顯示，無定形氯雷他定比晶型態具有更好的溶解性，但是穩定性較差。為了提高無定形態氯雷他定的穩定性，本研究將考察不同聚合物輔料對無定形氯雷他定晶體形態及溶解性的影響，為無定形藥物穩定性研究及制劑研發奠定理論基礎。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

Nikon Eclipse LV50 型偏光顯微鏡（日本尼康公司）；AUY-220 型電子天平、UV-5500 型紫外可見分光光度計均購自日本島津公司；DB-2 型不銹鋼電熱板（常州國華電器有限公司）；KQ3200DB 型數控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；FE20/EL20 型pH 計（德國梅特勒-托利多集團）；DF-101S 型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鄭州科豐儀器設備有限公司）。

1.2 試藥

氯雷他定原料藥（質量分數＞99.0%，武漢恩泰科技發展有限公司）；氯雷他定對照品（中國食品藥品鑒定研究院）；聚乙二醇4000（PEG 4000，阿拉丁試劑有限公司）；聚維酮K30（PVP-K30）和羥丙基甲基纖維素（hydroxypropyl methylcellulose，HPMC），均購自北京百靈威科技有限公司）；甲醇（色譜純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；水為去離子水。

2 方法

2.1 溶液的配制

聚合物溶液：分別取PVP-K30、PEG 4000、HPMC10 g，精密稱定，置于1 000 mL 燒杯中，各加水至1 000 mL，攪拌，并用超聲輔助溶解5 min，溶液澄清后即得體積分數為1.0%的聚合物溶液，或根據需要稀釋至適宜體積分數。

系列對照品溶液：精密稱取氯雷他定對照品適量，用甲醇溶解制成每1 mL 含有150 μg 氯雷他定的對照品儲備液。精密量取氯雷他定對照品儲備液適量，置于50 mL 量瓶中，用甲醇稀釋、定容，制成質量濃度分別為0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定系列對照品溶液。

2.2 無定形氯雷他定

用熔融-淬火法制備無定形氯雷他定。氯雷他定原料藥的熔點為134～136 ℃。取適量氯雷他定原料藥置于鋁箔上，以145 ℃加熱，熔融1 min 后移出，迅速置于室溫條件下淬火2 min，輕微研磨后即得無定形氯雷他定。

2.3 溶出行為考察

2.3.1 測定波長的確定 取質量濃度為8.0 μg·mL-1的氯雷他定系列對照品溶液以及體積分數為1.0%的不同聚合物溶液，以去離子水為對照，在200～320 nm波長范圍內進行掃描，記錄紫外吸收光譜圖。

2.3.2 方法學驗證 （1）線性與范圍：取2.1 項下質量濃度分別為0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定系列對照品溶液，在選定波長處測定吸光度（A）值，以A為縱坐標、氯雷他定質量濃度（C）為橫坐標，進行線性回歸，得到標準曲線方程。（2）精密度：取質量濃度分別為1.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定系列對照品溶液，在選定波長處測定吸光度值，每個樣品同一日內平行測定3 次，連續測定3 d，考察日內及日間精密度。（3）回收率：取氯雷他定對照品儲備液適量，以不同體積分數聚合物溶液配制質量濃度分別為1.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定對照品溶液，分別在選定的測定波長處測定吸光度值，計算回收率?；厥章剩?）=（測定值/真實值）×100%，每個質量濃度重復測定3 次，確定每個質量濃度的回收率。（4）穩定性：取氯雷他定對照品儲備液適量，以不同體積分數聚合物溶液配制質量濃度為8.0 μg·mL-1的氯雷他定溶液，于室溫放置0、1、2、4、6、10 h 后，在247 nm 波長處測定各樣品的吸光度值，實驗平行3 次。計算不同時間點氯雷他定的含量及RSD 值。

2.3.3 不同聚合物溶液中溶出度考察 用《中華人民共和國藥典》（2020年版）溶出度與釋放度測定法（四部0931 第三法）所述裝置考察藥物的溶解行為。精密稱定無定形氯雷他定50 mg，分別置于裝有200 mL 不同體積分數（0、0.1%、0.2%、0.5%、1.0%）的聚合物溶液（PVP-K30、HPMC、PEG 4000）中，在（37±0.5） ℃以100 r·min-1勻速攪拌，分別于0、2、5、10、15、20、30、45、60、90、120、180、240、300、360、420、480 min 時取樣，0.45 μm 聚醚砜微孔濾膜濾過，棄去初濾液，取續濾液在選定的波長處測定吸光度值，實驗重復3 次。計算各時間點氯雷他定的質量濃度，繪制溶出曲線。

2.4 結晶形態的分析

取適量無定形氯雷他定粉末，分別置于水或體積分數為0.1%的聚合物溶液中，以50 r·min-1于室溫下振蕩24 h，并分別于8、24 h用顯微鏡觀察結晶特性。

將適量氯雷他定儲備液與體積分數為0.1%的聚合物溶液等體積混勻，室溫下敞口放置。隨著溶劑的揮發，氯雷他定晶體逐漸析出，在放置96 h 后，取出適量晶體，置于偏光顯微鏡下觀察。

3 結果

3.1 不同聚合物對溶出特性的影響

3.1.1 方法學考察 （1）專屬性：體積分數為1.0%的各聚合物溶液的紫外分光吸收圖譜見圖2。氯雷他定的紫外最大吸收波長為247 nm，不同體積分數的PEG 4000 溶液、PVP-K30 溶液和HPMC 溶液在247 nm 波長處均沒有吸收。因此，將247 nm 作為測定氯雷他定質量濃度的檢測波長，以各聚合物溶液為對照，以消除空白溶劑的影響。

圖2 氯雷他定及不同聚合物溶液的紫外光譜圖Fig.2 Ultraviolet spectrograms of loratadine and different polymer solutions

（2）線性與范圍：氯雷他定質量濃度在0.5～16.0 μg·mL-1范圍內時，回歸方程為A=0.043 6C+0.000 2，r=0.999 8，表明線性關系良好。

（3）精密度：結果顯示，低、中、高3 種質量濃度氯雷他定的日內精密度的RSD 值分別為2.31%、0.51%、0.64%，日間精密度的RSD 值分別為2.43%、0.37%、1.30%，其日內及日間精密度均符合實驗要求。

（4）準確度：回收率測定結果見表1。由表1 可見，在不同種類聚合物溶液中，氯雷他定的回收率均大于99%，其在不同種類聚合物溶液中的回收率均符合實驗要求。

表1 氯雷他定在不同聚合物溶液中的準確度 （n=3）Tab.1 Results of accuracy and precision of loratadine in different polymer solutions （n=3）

（5）穩定性：穩定性測定結果見表2。由表2 可見，在10 h 內，不同體積分數聚合物溶液中氯雷他定測定結果的RSD 值均小于1.95%，表明在測試時間內氯雷他定溶液穩定，滿足實驗要求。

表2 穩定性實驗的結果 （n=3）Tab.2 Stability results of loratadine in different polymer solutions （n=3）

3.1.2 溶出曲線 氯雷他定原料藥、無定形在水溶液中的溶出行為見圖3。由圖3 可見，與無定形氯雷他定相比，氯雷他定原料藥的溶出速度較慢，且溶出平衡時藥物的質量濃度明顯低于無定形的平衡質量濃度。相比之下，無定形氯雷他定具有較高的溶出速率，并在100 min 左右時出現較明顯的過飽和-去過飽和現象，最終達到一個比原料藥更高的平衡溶出度（2.85 μg·mL-1vs.2.53 μg·mL-1）。

圖3 氯雷他定溶出曲線 （n=3）Fig.3 In vitro dissolution profiles of loratadine （n=3）

無定形氯雷他定在不同體積分數聚合物溶液中的溶出結果見圖4。無定形氯雷他定在水中有較低的溶出速率和平衡溶解度（2.68 μg·mL-1）。由圖4A 可見，HPMC 可使無定形氯雷他定的溶出速度和平衡溶解度增加，且在聚合物體積分數為0.1%～1.0%范圍內，氯雷他定的平衡溶解度隨HPMC 體積分數的上升而增加。

圖4 無定形氯雷他定在不同聚合物溶液中的溶出曲線 （n=3）Fig.4 Dissolution test of amorphous loratadine in different polymer solutions （n=3）

由圖4B 可見，PEG 4000 對無定形氯雷他定的溶出也有明顯的促進作用。與HPMC 相比，溶出速率明顯加快，達坪時間由180 min 縮短至120 min。并且在聚合物體積分數相同時，PEG 4000溶液中氯雷他定的平衡質量濃度明顯高于HPMC 溶液中氯雷他定的質量濃度。表明對氯雷他定而言，PEG 4000 比HPMC具有更強、更快的增溶作用。PEG 4000對無定形氯雷他定的增溶效果與PEG 4000的體積分數呈正相關。

由圖4C 可見，以PVP-K30 溶液為溶出介質時，實驗中觀察到明顯的過飽和-去過飽和現象，即將無定形氯雷他定加入PVP-K30 溶液后，首先以較大的溶出速率達到一定質量濃度，隨后，由于過飽和溶液的不穩定性，溶解在溶液中的溶質分子析出，導致藥物的質量濃度降低，從而形成先上升、后下降、再平衡的溶出曲線。與同體積分數PEG 4000 或HPMC 相比，PVP-K30 溶液中氯雷他定的峰值質量濃度最大，但又有最低的平衡質量濃度。同樣，PVP-K30 對無定形氯雷他定的增溶作用在0.1%～1.0%范圍內，與PVP-K30 體積分數呈正相關。

3.2 聚合物對結晶形態的影響

用偏振光顯微鏡觀察不同聚合物對無定形氯雷他定結晶形態的影響，結果見圖5 至圖7。

圖5 無定形氯雷他定在不同聚合物溶液中放置8 h 的結晶形態 （×200）Fig.5 Crystalline forms of amorphous loratadine in different polymer solutions for 8 hours （×200）

由圖5 可見，無定形粉末在蒸餾水中放置8 h 后即開始出現結晶，晶體呈針狀，具有較強的偏光性。在體積分數為0.1%的聚合物溶液中振搖8 h 后，出現的晶體情況有所不同。在體積分數0.1% HPMC中無結晶出現，氯雷他定仍以無定形狀態存在；在體積分數0.1% PEG 4000 和0.1% PVP-K30 中均產生細小的針狀晶體。

由圖6 可見，在去離子水中振搖24 h 后，氯雷他定晶體的數量增加，仍以針狀形式存在；在體積分數0.1% HPMC 中仍以無定形顆粒狀態存在（白色箭頭所示，圖6B）；而在體積分數0.1% PEG 4000 和體積分數0.1% PVP-K30 中生成的晶體較8 h 具有變大的趨勢，晶體形狀不變，仍呈針狀。

圖6 無定形氯雷他定在不同聚合物溶液中放置24 h 的結晶形態 （×200）Fig.6 Crystalline forms of amorphous loratadine in different polymer solutions for 24 hours （×200）

為進一步考察聚合物對氯雷他定結晶形態的影響，將適量氯雷他定儲備液與體積分數為0.1%的聚合物溶液等體積混勻，在室溫條件下敞口放置。隨著溶劑的揮發，氯雷他定晶體逐漸析出，在放置96 h后，取出適量晶體置于偏光顯微鏡下觀察。結果見圖7。

圖7 氯雷他定在不同聚合物溶液中放置96 h 的結晶形態 （×200）Fig.7 Crystalline forms of loratadine in different polymer solutions for 96 hours （×200）

由圖7A 可見，氯雷他定在水中形成特殊形狀的晶體。晶體中間呈規則長柱型、兩端呈放射狀，形成形似啞鈴的晶體。而在體積分數0.1% HPMC 中形成簇狀晶體，晶體大小約為20 μm。氯雷他定分子在體積分數0.1% PEG 4000 和體積分數0.1% PVPK30 中聚集成的晶體無明顯區別，均呈細長針狀結晶，晶體大小分別為150、100 μm。偏光顯微鏡結果顯示，聚合物對氯雷他定晶體的生長速率、大小及形態均有一定的影響。

4 討論

藥物的無定形狀態是藥物存在的一種形式，無定形態的藥物具有特定的理化性質，患者服用藥物以后，這些理化性質必然會影響其藥理作用。從藥物的研發和質量監管角度看，固體藥物的無定形狀態在改善藥物生物利用度方面的優勢勢必為新藥開發注入新的活力，而無定形態藥物良好的藥用特性，更是為其發展帶來新的契機。然而，藥物在無定形狀態下穩定性較差，是無定形態藥物開發和應用中不可回避的缺陷。因此，在對無定形藥物進行應用研究的同時，必須對其物理穩定性進行考察，探尋影響物理穩定性的因素及規律，為無定形藥物的實際生產及臨床應用提供參考。

本研究探討了聚合物種類和體積分數對無定形氯雷他定溶出及結晶行為的影響。結果顯示，不同種類的聚合物對無定形氯雷他定均有一定的增溶作用，聚合物體積分數越高，增溶作用越明顯，其中PEG 4000 的增溶作用最強。3 種聚合物對無定形氯雷他定的增溶作用均與聚合物的體積分數呈正比，氯雷他定在PVP-K30 溶液中出現了明顯的過飽和-去過飽和現象，其機制有待進一步研究。不同種類的聚合物對氯雷他定晶體的生長均有一定的抑制作用。無定形氯雷他定在蒸餾水和3 種聚合物溶液中形成的晶體呈現出不同的晶體形態，明確聚合物對無定形氯雷他定結晶的影響將對無定形氯雷他定藥物制劑的研發具有重要的指導意義。