共晶技术:改善中药活性成分,破解中药成药性难题


来源:中国粉体网   青黎

[导读]  物共晶在药剂学中最大的应用价值就是无需改变药物分子的共价结构,即能达到修饰药物理化性质的目的,这也为改善中药难溶性有效成分的溶解性和生物利用度提供了一个新的解决方案。

中国粉体网讯  中药活性成分是指中药中具有医疗效用或生理活性的单体化合物, 是药物开发利用的基础。从中药中提取和分离纯化的单体数目繁多, 主要分为黄酮类、生物碱类、酚类、萜类、苯丙素类、糖苷类, 具有抗病毒、抗氧化、抗菌、抗肿瘤、抗疟疾、免疫调节等药理活性, 在疾病的预防或治疗中发挥重要作用。然而, 许多活性成分存在水溶性低、稳定性差、吸湿性高等问题, 限制了其制剂与剂型的开发及临床应用。药物共晶是通过非共价相互作用形成的一种特殊结构,这种结构能够改善药物的物理化学性质,如提高溶解度、降低熔点等,进而增强药物的稳定性和机械性,可以提高中药活性成分的成药性。


药物共晶


药物共晶是药物活性成分(API)和共晶形成物(CCF)在氢键或其他非共价键的作用下而形成的具有特定理化性质的新的结晶形式。共晶可改变药物的诸多理化性质,如药物的溶解性、稳定性、熔点等。药物共晶是药物固体形态的一种,类似于药物的盐、多晶型、溶剂和水合物,均可以改变药物的理化性质,从而影响药物的疗效和药理作用。药物共晶在药剂学中最大的应用价值就是无需改变药物分子的共价结构,即能达到修饰药物理化性质的目的,这也为改善中药难溶性有效成分的溶解性和生物利用度提供了一个新的解决方案。


利用共晶技术改善中药活性成分的水溶性


大多数的口服药物可在小肠内以被动扩散的方式被吸收,药物的溶出速度和溶解度是吸收的限时过程,两者能影响药物吸收的速度和程度,从而也会影响其生物利用度。因此,药物的水溶性是需要考察的重要理化性质。而中药活性成分中存在一些具中等或偏弱的酸性或者碱性的有机化合物,它们在水中的电离程度普遍较小、且多能保持其原来的固体形式,因此常表现出较差的水溶性。此外,一些极性偏小的中药成分也难以溶于水中,包括一些含有大量非极性基团 (例如烃基、烯基、苯环等) 的萜类化合物。


晶体工程是调控API溶解度及溶出速率的有效技术,由于在晶格中引入了配体,共晶可比多晶型更有效地改善难溶性药物的溶解度。不少中药黄酮类化合物的溶解度和生物利用度较低,采用水溶性小分子为配体,与黄酮类化合物组装后可有

效改善后者的溶解性。


利用共晶技术改善中药活性成分的稳定性


熔点是物质的基本物理属性之一,由固相与液相平衡的温度决定。通过形成共晶,可以改变药物的熔点,提高稳定性。药物的稳定性试验中,通常会考察不同温度下药物发生的变化。在储藏期内,药品在性状、外观、含量、有关物质、溶出释放行为等方面需具有足够的稳定性。药物与配体的分子间相互作用的强度决定了晶格能,可改善药物的高温稳定性。共晶的高温稳定性特点在中药挥发油的固化增稳中具有很大优势,已在液态药物如维生素类、痤疮治疗药物异维甲酸、麻醉剂丙泊酚等的固化方面有所应用。


药物的吸湿性是指药物吸收水分的能力。一些中药活性成分的吸湿性可通过形成共晶得到改善。药物与配体之间氢键和分子相互作用,可有效屏蔽活性成分分子结构中的亲水基团,阻止水分子参与形成新氢键网络,从而降低产品的吸湿性,且可避免因稀释引起的潮解或转晶现象。


利用共晶技术改善中药活性成分的机械性能


机械性能(抗拉强度、断裂力、弹性、可压性)是固体药物的关键属性,对混合、研磨、造粒、压片和包衣等多种制剂过程具有显著影响。固体材料发生机械变形的机制包括弹性、塑性、黏弹性和破碎。一般来说,塑性更好的材料可表现出优异的可压缩性。然而,机械性能较差的化合物成为片剂处方开发中的挑战。共晶可通过改变晶体堆积形式来调控药物的机械性能。以片剂为例,片剂抗拉强度差与高弹性恢复和低塑性有关。利用共晶技术可通过调整分子堆积方式在晶体结构中形成滑移面,易于晶体的塑性变形,从而改善产品的塑性和可压性。


小结


中药应用历史悠久,已知的中药活性成分常面临无专利保护、因理化性质不佳导致成药性差等多重挑战。利用晶体工程技术制备中药活性成分共晶,不仅可改善 API 的理化性质,还能形成强有力的知识产权保护,是一种颇具潜力的中药。随着药物共晶研究的基础理论不断发展进步,越来越多的药物将会以共晶的形式进入研究探索及临床应用阶段,这将扩大中药创新药物的研究和应用范围,从而拓展中药有效成分在药学领域发展和应用。


参考来源:

1、关丹荧子.曲霉属真菌来源的活性物质和两种中药活性成分共晶的研究

2、庄冲,马晓琴等.中药活性成分药物共晶的研究进展

3、李泽宇,申欢等.中药活性成分共晶的开发与应用进展


(中国粉体网编辑整理/青黎)


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