在新藥研發中,越來越多的水難溶性藥物進入新藥候選化合物的隊伍中 [37]。難溶性藥物在制劑開發過程中會帶來很多困難,比如較低的溶出速率。與晶型藥物相比,固體藥物的無定形狀態是藥物分子排列的無序狀態,這種物質狀態具有較大的單位表面自由能,因而具有更高的表觀溶解度,可增加藥物的生物利用度,促進藥物的快速吸收。但其熱穩定性差,在制備、儲存和給藥等過程中易轉變為穩定的結晶型。因此將晶型活性藥物成分( API)無定形化,制備成無定形固體分散體( amorphous solid dispersion, ASD),使無定形API 長期穩定,為藥物制劑開發尤其是難溶性候選化學物制劑的開發,提供了一種新方法。在科學研究和工業生產中,常采用研磨法將藥物與載體混合后,強力而持久地研磨一定時間,使晶型藥物轉變成無定形狀態,均勻分散于載體材料中。也可將晶型藥物溶解在溶劑中或高溫熔融法破壞晶型結構,通過溶劑的快速揮發或者使熔融狀態的藥物快速冷卻,制備無定形固體分散體。噴霧干燥法利用噴霧壓力和高壓干燥的熱空氣,使溶劑瞬間加熱蒸發為氣體而制備無定形固體分散體。相對于制備固體分散體的其他方法,噴霧干燥法具有工藝放大簡單、可連續化生產、過程溫和適用于熱敏感藥物等優點。在現代醫藥工業中,利用噴霧干燥法制備固體分散體,為難溶性藥物的口服生物利用度問題提供了一種有效的解決方案。
大量研究表明噴霧干燥產品的性質受到許多因素的影響,這些因素主要可以分為處方因素和工藝因素。噴霧干燥法制備無定形固體分散體所需的液體物料主要包括 API、載體材料或其他的賦形劑以及溶劑。其中,處方因素包括溶劑種類、藥物和載體材料性質、溶液固含量、溶液黏度和表面張力等;工藝因素包括噴霧壓力、噴液流量、干燥溫度和噴霧氣體流量等。這些因素相互交叉影響,并最終決定噴霧干燥產品的質量。例如溶劑的選擇對制備固體分散體至關重要,可以影響其性狀以及藥物的釋放行為。溶劑可以是單一或者幾種溶劑聯合使用。溶劑種類可以是水性溶劑,或醇類(例如甲醇、乙醇或異丙醇)或其他有機溶劑(例如二氯甲烷、丙酮、甲基乙基酮、二 烷、四氫呋喃、乙酸乙酯、氯仿和乙腈)。其中,最為常用的是二氯甲烷,這主要是因為其沸點低、揮發性高,對多種藥物和聚合物具有優秀的增溶能力,但二氯甲烷有一定的毒性。人用藥品注冊技術要求國際協調會( ICH)三方協調指南Q3C( R5)將二氯甲烷歸為二類溶劑,濃度限度為 0.06 %。溶劑的增溶能力對于制備無定形固體分散體至關重要。
藥物或聚合物在溶劑中不完全溶解、沉淀、混合不均勻都會導致噴霧干燥后得到的固體制劑中組分分布不均勻。多數的固體分散體載體都是水性聚合物,在有機溶劑中溶解度不佳,因此常常聯合使用多種溶劑,比如醇類與二氯甲烷、醇類與水,以及丙酮與甲醇。例如,使用水-乙醇-二氯甲烷混合物溶解具有不同的溶解度的伊曲康唑和聚乙烯醇-聚乙二醇共聚物( KollicoatIR)制備無定形固體分散體。制備萘普生-聚乙烯吡咯烷酮( PVP)固體分散體時,采用二氯甲烷-丙酮作為混合溶劑比甲醇-丙酮和二氯甲烷-甲醇可以獲得更好的藥物與聚合物相容性。該研究還發現,采用良溶劑-抗溶劑體系進行噴霧干燥,相比于僅使用良溶劑,藥物和聚合物的相容性更好,結晶度低,物理穩定性佳。
另外,聚合物在溶劑的構象對終產物固體分散體的性質也有影響。由于聚合物與溶劑分子之間的相互作用,聚合物鏈可以以伸展或者緊密狀態存在于溶劑中。這種不同的構象導致聚合物與藥物之間不同程度的相互作用,進而導致霧滴在干燥過程中形成顆粒的機制不同。據報道,乙酸琥珀酸羥丙基甲基纖維素( HPMC-AS)在溶液狀態下形成納米聚集體,這種聚集體對藥物吸收時維持過飽和狀態至關重要 [44]。工藝參數(如出入口的溫度)會直接影響霧滴干燥過程中熱量和物質的交換。一般來說,入口溫度越高,形成的顆粒粒徑越大。噴霧干燥過程中,也可導致晶體藥物的形成。這取決于顆粒的溫度以及材料的玻璃化轉變溫度( Tg)的差值。溶劑的揮發速度快,霧滴中傳質與傳熱速度快,藥物沒有足夠的時間形成立體的晶格結構,因此可以抑制藥物以晶體狀態析出。但是對于不同的藥物,入口溫度對其結晶過程的影響不同。如入口溫度在 134 ~210 ℃范圍內,可以得到結晶程度很高的乳糖晶體 [46]。呋塞米在低入口溫度下噴干,得到的粉末具有較低的Tg( 44 ℃),而高溫度下,其 Tg 為 54 ℃。
隨著藥物研究的發展,無定形固體分散體在改善藥物溶解性、溶出度等方面的優勢勢必為新藥研發注入新的活力。但是由于無定形狀態的藥物往往穩定性不佳,因此輔料和制劑工藝都應當慎重篩選,從晶型的角度對無定形固體分散體進行質量控制,以確保藥物不論是在儲存過程中,還是在胃腸道環境中,不發生晶型轉變,成為低能態的穩定晶型。