利用計算模擬技術建立頭孢呋辛酯片體內、外相關性溶出度評價方法

彭潔?洪建文?肖慧?郭英豪?李佩?羅嘉琳?李何杏?丁子珊?陳濤

摘要：目的 利用計算模擬技術，探索建立前體藥物頭孢呋辛酯片的體內外相關性預測模型，用于仿制藥生物等效性評估。方法 參考文獻中頭孢呋辛酯片口服給藥后的PK數據，結合參比制劑的血藥濃度數據，利用GastroPlusTM軟件搭建頭孢呋辛酯片藥代動力學模型；結合原研制劑在不同溶出條件、4種溶出介質（pH1.2鹽酸溶液、pH4.0醋酸鹽緩沖溶液、pH6.8磷酸鹽緩沖溶液和水）中的體外溶出行為，篩選適宜的溶出條件；將在不同溶出介質中得到的溶出曲線作為體內釋放曲線，預測頭孢呋辛酯片在體內PK參數并與參比制劑的臨床實測數據進行比較，探討頭孢呋辛酯片體內外相關的溶出度方法。結果 成功建立了頭孢呋辛酯片體內外相關的溶出度方法：槳法，轉速為55 r/min，以pH4.0醋酸鹽緩沖液900 mL為溶出介質。結論 所建立的頭孢呋辛酯片藥代動力學預測模型，可用于仿制藥的生物等效性虛擬評估，為該藥物的質量與療效一致性評價提供了新思路。

關鍵詞：計算模擬技術；頭孢呋辛酯片；溶出曲線；體內外相關性模型；仿制藥

中圖分類號：R978.1文獻標志碼：A

Establishing a dissolution evaluation method for cefuroxime axetil tablets for in vitro-in vivo correlation by using computer simulation technology

Abstract Objective This study explored and established an in vitro-in vivo correlation predictive model for the precursor drug cefuroxime axetil tablets by using computer simulation technology， which was used for the bio-equivalence evaluation of generic drugs. Methods According to the PK parameters from the literature of cefuroxime axetil after oral administration， combining with the data of plasma concentration for reference preparation， GastroPlusTM software was used to establish a pharmaceutical model of cefuroxime axetil tablets. Based on the dissolution behavior in different conditions of dissolution， and in four dissolution media （pH 1.2 hydrochloride acid solution， pH 4.0 acetate buffer solution， pH 6.8 phosphate buffer solution， and water）， suitable dissolution conditions were selected. The PK parameters of cefuroxime axetil tablets were predicted using the dissolution curves obtained in various dissolving media as in vivo release curves. These were then compared with the clinical data of the reference preparation， and a dissolution method for cefuroxime axetil tablets for in vitro-in vivo correlation was investigated. Results The dissolution method of cefuroxime axetil tablets for in vitro-in vivo correlation was successfully established by using the paddle method， with a rotational speed of 55 revolutions per minute and a 900 mL dissolution medium of pH 4.0 acetate buffer solution. Conclusion The pharmaceutical prediction model of cefuroxime axetil tablets could be used for virtual evaluation of the bio-equivalence and provided a new idea for evaluating the consistency between the quality and efficacy of the drug.

Key words Computer simulation technology; Cefuroxime axetil tablets; Dissolution curves; The model of IVIVC; Generic drug

頭孢呋辛酯（cefuroxime axetil）為頭孢呋辛的乙酰氧基乙酯，屬于第二代口服頭孢菌素前藥。其片劑為國家基本藥物，也是國家醫保目錄品種[1]。該品種由葛蘭素（Glaxo Smith Kline， GSK）公司研制開發，1987年在英國首次上市，我國仿制藥自2000年開始上市。國家藥品監督管理局網站顯示，國內有頭孢呋辛酯片批文25個，涉及15家生產企業，共有3個規格（0.125、0.25和0.5 g）。本品屬于BCS4類品種，不符合生物等效性豁免要求[2]，需采用人體生物等效性試驗（BE試驗）判定仿制藥與原研藥的一致性。目前國內已有多家企業的產品通過仿制藥質量與療效一致性評價。然而受原輔料供應等影響，當生產工藝發生變更時，可能引起生物等效性的變化，而僅比較制劑的溶出特性和溶出曲線的相似性判斷生物等效性是否改變，具有一定的局限性[3-4]。

近年來計算模擬技術為藥品質量的評價提供了新途徑。GastroPlusTM軟件是一款模擬預測藥物在體內的吸收速度和程度的軟件，它利用藥物體外的理化性及生物藥劑學數據，基于高級房室吸收模型（ACAT模型）或生理藥動學模型（PBPK模型），預測藥物在動物及人體內的藥動學過程；通過建立制劑的體內外相關性模型，指導并建立有區分力的溶出度方法，輔助考察參比制劑與受試制劑在體內是否生物等效。本文以頭孢呋辛酯片（250 mg）為例，采用計算模擬技術，通過體外數據模擬藥物在體內的釋放過程，建立頭孢呋辛酯片體內外相關性模型，為評估該產品工藝變更對生物等效性的影響提供依據，為該產品的市場監管和質量控制提供參考。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

LC 20AT高效液相色譜儀（日本島津公司），Ecosil C18鍵合硅膠柱 （200 mm×4.6 mm，5 ?m） 色譜柱；UV-2600可見紫外分光光度計（日本島津公司）；RC806D智能溶出儀溶出度儀（天大天發科技有限公司）； RCZ-8B智能溶出儀溶出度儀（天大天發科技有限公司）； AT7X智能溶出儀（瑞士SOTAX公司）溶出度儀ZKT-7F 真空脫氣儀（天大天發科技有限公司）；CP225D型電子分析天平（德國賽多利斯公司） ；GsatroPlusTM軟件（美國Simulations Plus Inc.，Version 9.7） ；ADMET PredictorTM軟件（美國Simulations Plus Inc.，Version 9.0）。

1.2 試藥

鹽酸、醋酸鈉、冰醋酸、磷酸二氫鉀、氫氧化鈉、磷酸二氫銨均為國產分析純試劑；乙腈、甲醇為色譜純，水為純化水。

1.3 樣品

頭孢呋辛酯對照品（中國食品藥品檢定研究院，批號：130492-201703，82.5%）；頭孢呋辛酯片參比制劑（GSK公司，C578403、C578404、C587488、C591899、C593856、C614697、C724000），頭孢呋辛酯片仿制藥（A公司，工藝改進前樣品，批號：B20120909、B20120910；工藝改進后樣品，批號A160104；B公司，批號： 12043201；C公司，批號：1810011），規格均為0.25 g；頭孢呋辛酯原料（D公司，12074-698）。

2 方法

2.1 頭孢呋辛酯溶解度的測定

取8支具塞試管，加入過量頭孢呋辛酯原料，分別精密加入5 mL pH1.0，pH2.0，pH3.0，pH4.0，pH5.0，pH6.0和pH7.0的溶出介質，搖勻，密塞，置37 ℃水浴中震蕩，直至形成過飽和溶液；濾過，取續濾液20 μL注入高效液相色譜儀，照《中國藥典》2020年版二部頭孢呋辛酯含量測定方法測定，計算各溶液中頭孢呋辛酯的濃度。

2.2 頭孢呋辛酯片體內 PK 模型的搭建

由文獻、產品說明書及軟件基于結構式的預測結果，收集頭孢呋辛酯片建模所需的滲透性、溶解度、生物利用度等各種理化及生物藥劑學參數（表1）。頭孢呋辛酯為前體藥物，經胃腸道快速吸收后，在腸黏膜中被非特異性酯酶水解成為頭孢呋辛，經門靜脈快速釋放進入循環系統，其體內處置過程由頭孢呋辛獲得。頭孢呋辛在人體內表現為二房室的分布特征。根據文獻中頭孢呋辛（500 mg）靜脈給藥的數據[6-8]，采用GastroPlus的PKPlus模塊，進行房室模型的擬合，獲得體內處置過程的PK參數。按文獻中口服給藥后的PK數據[6-8]，結合A公司提供的頭孢呋辛酯片（250 mg）中國人口服給藥參比制劑后的血藥濃度數據，搭建口服給藥的體內PK模型。

2.3 體外溶出試驗

取本品各12片，以pH1.2鹽酸溶液、pH4.0醋酸鹽緩沖液、pH6.8磷酸鹽緩沖液和水為溶出介質；體積900 mL；采用槳法；參比制劑轉速為50及55 r/min，仿制藥轉速為55 r/min；于5、10、15、30、45、60 min

取液5 mL，濾過；精密量取續濾液5 mL，置50 mL

量瓶中，加相應溶出介質稀釋至刻度，搖勻。每個時間點取樣后，回補5 mL溶出介質。分別取上述溶液適量，以溶出介質為空白，在278 nm的波長處分別測定吸光度，計算累積溶出量。

2.4 體外溶出條件的評估

采用Johnson模型模擬藥物制劑在體內的釋放過程，預測頭孢呋辛酯片在體內按不同體外溶出曲線釋放時的PK結果，比較其與臨床實測PK結果的吻合度，確定與體內釋放過程最相關的體外溶出條件。

3 結果與討論

3.1 頭孢呋辛酯的溶解度

頭孢呋辛酯原料在pH1.0～pH7.0溶出介質的溶解度為0.71～0.93 mg/mL（圖1），與日本橙皮書中20 ℃， pH1.2、pH4.0和pH6.8溶出介質及水中的溶解度分別為0.74、0.85、0.72與0.72 mg/mL基本一致；提示其屬于非pH依賴性藥物。

3.2 頭孢呋辛酯片的體內 PK 模型

搭建口服給藥的體內PK模型?？崭购筒秃鬆顟B下的預測曲線與實際曲線分別的吻合程度良好（圖2），擬合度（R2）分別為0.961和0.996，Cmax、Tmax和AUC等主要PK參數的預測值與實測值均較為接近（表2）。

3.3 體外溶出曲線比較

參比制劑在50 r/min條件下測定，僅在介質為水的條件下，15 min的溶出量達到85%；且發現溶出至30 min時，在各介質中的溶出量已基本到達平臺期（圖3a），但部分批次樣品的批內溶出量差異較大，RSD大于10%，不滿足相似因子（f2）法中“自第2個時間點至最后時間點溶出結果的相對偏差≤10%”的要求。當轉速提升至55 r/min時，參比制劑在4種介質中的溶出均較快，多批次產品在15 min內的平均溶出量均基本大于15%（圖3b），且批次內各片溶出量的差異明顯縮小。此外，參比制劑在pH1.2鹽酸溶液及水中的穩定性較好，表現為平臺期的溶出量穩定；而在pH4.0醋酸鹽緩沖液和pH6.8磷酸鹽緩沖液中，平臺期的溶出量略有下降，尤其是在pH6.8磷酸鹽緩沖液中。因而，選擇在轉數為55 r/min的條件下比較仿制品與參比制劑溶出曲線的差異。

比較諸仿制藥與參比制劑溶出曲線的差異（圖4）：企業A工藝改進前的產品僅在鹽酸溶液中的溶出較好，在其余3個介質中溶出量均較低，并在pH4.0醋酸鹽緩沖液和pH6.8磷酸鹽緩沖液中伴有一定程度的降解；采用f2因子法計算，在pH1.2鹽酸溶液、pH4.0醋酸鹽緩沖液、pH6.8磷酸鹽緩沖液和水中的計算值分別為66、48、60和57；在pH4.0醋酸鹽緩沖液中存在不相似情況。產品經工藝改進后，企業A產品的溶出速度有所提升；各仿制藥與參比制劑在15 min內的溶出量均在85%以上。

3.4 體外溶出條件的評估

分別選擇參比制劑轉數為50和55 r/min時的諸溶出曲線作為體內釋放曲線，利用上述模型預測其相應的PK曲線（表3），此時，發現他們與臨床實測的PK參數及血藥濃度曲線均具有較好的一致性， 但55 r/min

時溶出曲線的預測結果擬合度稍高（表4），提示轉數為55 r/min溶出條件與體內更相關。

利用上述模型對諸仿制藥進行預測。結果顯示，企業A工藝改進前的樣品，以pH4.0醋酸鹽緩沖液的溶出曲線作為體內釋放曲線進行預測，預測結果與參比制劑臨床實測血藥濃度曲線的吻合度差（圖5），其余產品各介質溶出曲線的預測結果與參比制劑實測血藥濃度曲線的吻合度較好（表5），提示以pH4.0醋酸鹽緩沖液為溶出介質的溶出度測定方法為體內外相關的溶出度方法。

比對CDE網站《上市藥品目錄集》產品信息，經工藝改進后的A公司、B公司以及C公司產品均與參比制劑生物等效，與模型預測結果一致。目前國內外藥典均采用鹽酸溶液作為溶出介質對本品進行溶出度檢查，其結果可能不能真實反映產品體內的釋放情況。

4 結論

本文采用GastroPlus的PKPlus模塊，按文獻中口服給藥后的PK數據，結合A公司提供的頭孢呋辛酯片（250 mg）參比制劑后的口服給藥血藥濃度數據，搭建了頭孢呋辛酯片口服給藥的體內PK模型。利用所建立的模型，將頭孢呋辛酯片在不同溶出介質中的溶出曲線作為體內釋放曲線，預測其在體內的藥時曲線并與參比制劑的臨床實測血藥濃度曲線進行比較，結合對諸仿制藥與參比制劑溶出曲線差異的比較，認為以pH4.0醋酸鹽緩沖液為溶出介質的溶出度測定方法為體內外相關的溶出度方法。目前國內外藥典均采用鹽酸溶液作為溶出介質進行溶出度檢查，其結果可能不能真實反映產品體內的釋放情況。

在仿制藥質量與療效一致性評價的過程中，在《人體生物等效性試驗豁免指導原則》[2]中推薦采用相似因子（f2）法對仿制制劑和參比制劑的溶出曲線進行相似性判定，但其無法直接與BE試驗對接，使得應用范圍受限。采用計算機模擬技術建立的頭孢呋辛酯片（250 mg）體內外相關性評價模型，通過體外數據預測藥物體內釋放過程，可以輔助進行生物等效性的評估，為評價仿制藥的內在質量提供了新思路。

參 考 文 獻

彭潔， 洪建文. 頭孢呋辛酯片國內外質量現狀分析[J]. 國外醫藥（抗生素分冊）， 2019， 40（2）： 139-143.

總局關于發布人體生物等效性試驗豁免指導原則的通告（2016年第87號）[EB/OL]. https：//www.cfdi.org.cn/resource/news/9701.html

潘瑞雪， 余方鍵， 鄒文博， 等. 用GastroPlus軟件模擬技術評價頭孢地尼膠囊制劑的有效性[J]. 中國新藥雜志， 2014， 23（13）： 1506-1513.

張錦琳， 李巖， 陳濤， 等. 以蘭索拉唑腸溶膠囊為例探索模型引導的仿制藥等效性替代方法[J]. 藥學與臨床研究， 2022， 30（1）： 1-7.

Drug bank數據庫（2023-7-5）[EB/OL].https：//go.drugbank.com/drugs/DB01112.

Finn A， Straughn A， Meyer M， et al. Effect of dose and food on the bioavailability of cefuroxime axetil[J]. Biopharm Drug Dispos， 1987， 8： 519-526.

Stuart M， Harding P， Williams E， et al. Pharmacology of cefuroxime as the 1-acetoxyethyl ester in volunteers[J]. Antimicrob Agents Chemother， 1984： 78-82.

Peter E， O Williams， Stuart M， et al. The absolute bioavailability of oral cefuroxime axetil in male and female volunteers after fasting and after food[J]. JAC， 1984， 13： 191-196.