【原创】药物剂型研究中固体分散技术综述


来源:中国粉体网   青黎

[导读]  固体分散体是指将药物高度分散于固体载体中形成的一种以固体形式存在的分散系统。将药物制成固体分散体所用的制剂技术称为固体分散技术。固体分散体作为中间体,可以根据需要制成胶囊剂﹑片剂﹑微丸剂﹑滴丸剂﹑软膏剂﹑栓剂以及注射剂等多种剂型。

中国粉体网讯  溶解度是药物的固有理化性质,对药物的生物利用度有着重要影响。药物的溶出速度直接影响药物的吸收,难溶性药物在水中溶解度小,难被机体吸收,因而生物利用度较差。增加难溶性药物的溶解度,改善其溶出,促进药物在体内的吸收,提高疗效,成为当代药物制剂开发的重点。


固体分散体是指将药物高度分散于固体载体中形成的一种以固体形式存在的分散系统。固体分散体可以增加难溶性药物的溶解度和溶出速率,提高生物利用度。将药物制成固体分散体所用的制剂技术称为固体分散技术。固体分散技术具有工艺简单﹑重现性好等优点。固体分散体作为中间体,可以根据需要制成胶囊剂﹑片剂﹑微丸剂﹑滴丸剂﹑软膏剂﹑栓剂以及注射剂等多种剂型。



(图片来源:pixabay)


固体分散体常用制备方法包括熔融法、溶剂法、溶剂-熔融法、研磨法、喷雾干燥法、冷冻干燥法等。据中国粉体网编辑了解,前三种方法在中药制剂中的应用较多。近年来,一些新技术也应用于固体分散体的制备,如共研磨技术、热熔挤出技术、超临界流体技术、静电旋压法等。


一、常用制备方法


1.熔融法


将药物与载体材料混匀,加热至熔融。在剧热搅拌下迅速冷却成固体,或将熔融物倾倒在不锈钢板上形成薄层,用冷空气或冰水使其骤冷成固体。再将此固体在一定温度下放置变脆成易碎物,放置的温度及时间视不同的品种而定。为缩短药物的加热时间,也可将载体材料先加热熔融后,再加入已粉碎的药物。该方法的关键是需要由高温迅速冷却,使多个胶态晶核迅速形成而得到高度分散的药物。


2.溶剂法(沉淀法)


将药物与载体材料共同溶解于有机溶剂中,蒸去有机溶剂后,将药物与载体材料同时析出,干燥后可得到药物与载体材料混合而成的共沉淀物。常用的有机溶剂有氯仿﹑无水乙醇﹑95%乙醇﹑丙酮等。据中国粉体网编辑了解,该方法适用于对热不稳定或挥发性的药物,其优势在于避免高热。可选用能溶于水或熔点高﹑对热不稳定的载体材料,但使用有机溶剂的用量较大,成本高,且有机溶剂难以完全除尽。残留的有机溶剂除了对动物产生危害外,还易引起药物重结晶而降低药物的分散度。


3.溶剂–熔融法


将药物先溶于适当溶剂中,然后将溶液直接加入已熔融的载体材料中均匀混合,再按熔融法冷却处理。该方法可适用于液态药物,但只适用于剂量小于50mg的药物。凡使用于熔融法的载体材料均可采用。制备过程中,一般不除去溶剂,该方法受热时间短,产品稳定,质量好,但应注意选用毒性小,易于载体材料混合的溶剂。


4.研磨法


将药物与较大比例的载体材料混合后,强力而持久的研磨一段时间,不需加溶剂而借助机械力降低药物的粒度,或使药物与载体材料以氢键相结合,形成固体分散体。


5.喷雾或冷冻干燥法


喷雾或冷冻干燥法是将药物与载体共溶于溶剂中,喷雾干燥或冷冻干燥而制成固体分散体的方法。喷雾干燥法干燥湿度低,对热敏感的药物非常适用。冷冻干燥法适用于易分解或氧化及对热敏感的药物。此法污染少,产品含水低,这类方法制备的固体分散体稳定性好。


二、新型制备方法


1.共研磨技术


共研磨技术是将固体分散技术与超细粉碎技术结合,不仅避免了传统固体分散技术中溶剂及温度对药物稳定性的影响,还可避免超细粉碎技术由于粒子团聚引起的药物溶出下降。该技术降低了药物的结晶性,可改善药物的润湿及增加表面积等从而促进溶出,有效的改善了药物溶解度和溶出速率。


2.热熔挤出技术


热熔挤出技术即熔融挤出技术,将药物与载体加热至熔融,使药物高度分散于载体中,在适宜条件下挤压,强烈的混合与剪切作用可使药物和载体达到分子水平的混合,药物以无定形状态分散在载体中或者以分子状态溶解在载体中,更大程度地提高了药物溶出。该技术的应用是固体分散体大规模生产的一个重要突破。


据中国粉体网编辑了解,双螺杆挤压技术是热熔挤出技术的一种,分别将药物与载体置于双螺杆挤压机内,混合、挤压制得固体分散体。该法可联合使用载体材料、不使用有机溶剂、制备温度低,且操作时物料与外界隔离,利于提高固体分散体的稳定性,产品合格率高。


3.超临界流体技术


超临界流体技术近年来发展迅速。与传统方法比,该技术可一步制成超细颗粒,适于对热、光敏感的药物,操作条件易于控制,终产品重复性好,制备过程中不使用有机溶剂并减少环境对药物质量的影响。据中国粉体网编辑了解,该技术制备固体分散体的原理与共沉淀法类似,将药物和载体共同溶解于有机溶剂中,用超临界流体萃取有机溶剂,使药物均匀分散在载体中得到固体分散体。该方法能更好的提高药物的溶出度。


4.静电旋压法


该技术将药物-载体溶液置于5-30kV电场,通过静电力克服药物-载体体系的表面张力,喷射形成纳米级的纤维。表面张力、介电常数、电场强度等都可以影响纤维的直径。通过控制药物-载体比例和静电压控制固体分散体的直径,调控释药速率。该法制得的纤维可直接填入胶囊,或加工成片剂。该技术对大规模制备固体分散体有较好前景。


5.喷雾冷冻干燥法


最新的研究表明了喷雾干燥和冷冻干燥可以结合起来,即喷雾冷冻干燥法,可制备出更稳定的固体分散体。其原理是将药物的溶液进行喷雾处理,然后采用冷冻干燥技术来干燥所形成的雾滴。当固体分散体的载药量较高时,喷雾冷冻干燥在稳定性的优势更加明显。据中国粉体网编辑了解,喷雾冷冻干燥对物料热敏性强、产率要求高的产品更加合适,即更适合于制备固体分散体。


6.流化床包衣技术


流化床包衣技术又称微丸成形技术,是由溶剂法改良得到的一种新的固体分散体制备方法。将药物分散于含有载体的有机溶剂中,用流化床包衣装置将该溶液喷入,包覆于颗粒状辅料或糖粒表面,挥除溶剂即得。采用本法制得的颗粒粒径可控,可直接压片或制成小丸填充胶囊。用该方法制备的固体分散体颗粒可直接压片或灌装胶囊,可实现“一步成型”,大大节约了时间与生产成本。


热熔融流化床技术是将药物和载体混合后加热至熔融,使其分散均匀,冷却凝结。


7.液体灌装硬胶囊技术


液体灌装硬胶囊技术的生产过程简单易行,且省去了研磨步骤,在节约时间的同时也提高了药物的稳定性,尤其适用于对热较稳定的药物。如Barakat等采用该技术制备的乙哚乙酸的固体分散体,其溶出度大大提高。


8.微波淬冷技术


微波淬冷技术是近几年来新发现的一种用于制备固体分散体的方法。其与传统方法相比,具有显著的“环境友好型”特点;且在生产过程中可以大大减少溶剂的成本;具有节能、热源可循、成本低、安全程度更高等优点。时念秋等利用微波淬冷技术所制得的姜黄素固体分散体能显著地改善姜黄素的溶出及溶解度。


9.微环境pH修饰技术


微环境pH修饰技术是将酸化剂或碱化剂加入到含有弱碱或弱酸性药物的制剂中,在改善药物溶解度的同时,依靠微环境恒定的pH来调节药物的释放。弱酸或弱碱性的难溶性药物,其溶出和溶解度与pH相关,它是一种增加药物溶出实用且有效的技术手段。据中国粉体网编辑了解,固体分散体中的pH调节剂可与药物官能团间发生相互作用,将药物结晶转变为无定形状态,从而抑制药物结晶,减少老化现象,有利于固体分散体保持稳定。


10.高速静电纺丝技术


高速静电纺丝技术是纳米技术时代一种最有前景的新技术,可以连续高效地生产聚合物的纳米纤维。采用高速静电纺丝技术制备的固体分散体粒径为纳米级至亚微米级,比表面积大,增溶效果显著,此技术是一种生产效率高、可操作性强、易于放大的新型技术。


小结:


利用固体分散技术改善难溶性药物的溶出度并提高它的生物利用度及制备缓控释制剂是近年来药剂学研究中的热点。固体分散体提高了难溶性药物的溶出度和生物利用度,选用适宜的载体及配比,可获得理想释药速率的固体分散体。固体分散体制备工艺简单,冷冻干燥法、喷雾干燥法、双螺旋挤压法和超临界流体法等技术也适用于工业生产。很多中药有效成分溶解度较小,固体分散技术为制备中药新剂型、提高药物生物利用度开辟了广阔的前景。


参考来源:

1.吴玉小等.关于固体分散技术

2.曾庆成.固体分散技术的研究进展

3.黄凯等.固体分散技术国外研究进展

4.谭佳威等.固体分散技术在制剂领域的研究进展

5.王聪等.固体分散技术增溶的新工艺研究进展


(中国粉体网编辑整理/青黎)


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作者:青黎

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