溶出實驗是一個有價值的工具，提供關于生物利用度、生物等效性以及藥物批間一致性的關鍵信息。由于難溶藥物的應用正在增加，選擇適當?shù)娜艹龆仍囼炞兊迷絹碓街匾?。生物相關性介質，是指具有與體內(nèi)同樣條件溶出介質，包括模擬胃腸環(huán)境，流體動力學特征和藥物的物理化學參數(shù)，預測血藥濃度和開發(fā)IVIVC。胃腸環(huán)境的模擬是充分預測藥物制劑的體內(nèi)行為的必要條件。體外溶出實驗預篩選制劑有利于減少評價藥物在餐前、餐后BE試驗所需的受試者例數(shù)。在藥代動力學研究中，選擇體外測試的合適介質，對于正確預測食物效應是至關重要的。

　　簡介

　　溶出試驗已經(jīng)建立了超過半個世紀，多年來主要是為了解決質量控制的問題。然而，近年來，很多人通過適當設計的溶出實驗，用來研究藥物制劑的生物利用度（BA）問題。因此，溶出試驗的應用范圍顯著擴大，包括篩選處方和預測藥物制劑的體內(nèi)行為。為了解決口服藥物制劑的BA問題，在與人胃腸道生理的關鍵參數(shù)非常相似的條件下進行溶出試驗是至關重要的。除了選擇合適的裝置和適當?shù)膬x器參數(shù)外，使用生理相關的溶出介質是非常重要的。國際藥典中收錄的許多溶出介質都不足以達到此目的。在過去十年中，已經(jīng)開發(fā)了生物相關介質來模擬胃和小腸的餐前、餐后環(huán)境。本文介紹了這些介質的組成，用于預測食物作用的體外研究實例。特別關注難溶性化合物，因為它們的BA常常高度依賴環(huán)境條件。

　　通常開發(fā)難溶性藥物的溶出介質包括：

　　增加介質體積或去除溶解藥物以提高藥物溶解度。

　　在介質中加入陰離子或非陰離子表面活性劑至膠束后濃度使藥物溶解。

　　改變pH值以提高溶解度。

　　通常，加入表面活性劑的水溶液可以更準確的模擬生理環(huán)境。然而，對于低溶解度藥物，通過加入表面活性劑增加溶解度、滿足漏槽條件（基于藥物溶解度數(shù)據(jù)）不一定得到生物相關的溶出曲線。水性緩沖液可用于反映胃或小腸中的典型pH環(huán)境，但不能反應GI的其他關鍵因素（例如滲透壓，離子強度，粘度，表面積，張力），這些都與與藥物的釋放行為相關。特別地，它們不能模擬食物對藥物釋放的影響。正常成人飲食含有約150gm的脂質，其中95％是長鏈甘油三酯和4-8gm磷脂。在進食狀態(tài)下，GIT環(huán)境發(fā)生變化，可以提高藥物的生物利用度，例如：

　　延長胃排空和降低腸動力，增加可用于溶解的時間。由于胰腺分泌的膽汁和脂肪酶，提高了混合膠束中藥物的溶出速率和溶解度。由于脂質的保護，避免胃腸道降解。增加淋巴轉運，避免首過代謝。

　　對于難溶性化合物，與食物一起給藥時通常會增加吸收。因此，為了模擬食物對藥物在胃腸道中溶出的影響，開發(fā)能夠代表禁食和餐后的溶出試驗，同樣重要。本文主要關注水溶性差藥物的生物相關溶出介質的組成，以及開發(fā)生物相關溶出介質的必要步驟。

　　生物相關的溶出介質

　　藥典收錄的溶出介質通常不能模擬BCS2類藥物的IVIVC，因為沒有考慮相關的生理參數(shù)。合適的體外模型應盡可能模擬餐后的GIT含量的介質。生物相關的體外溶出試驗可用于定量預測制劑和食物對口服藥物的溶出和吸收的影響。對水溶性差的化合物，生物相關介質可用于評估不同的處方。過去十年中，生物相關介質已成功應用于獲得IVIVCs。生物相關溶出方法，與滲透性測量和計算模擬相結合，可以用于預測藥物的口服吸收。由于組成復雜，這些介質較昂貴，需要在實驗當天準備。

　　在開發(fā)生物相關溶出介質之前，應考慮以下步驟：

　　1）GIT中的流體組成

　　2）GIT中的流體動力學

　　3）API/制劑性質

　　4）血漿曲線的預測

　　5）IVIVCs的開發(fā)

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　　GIT中的流體組成

　　GIT流體的組成在禁食和進食條件下不同，影響藥物溶出。其物理化學和生理性質，如pH，緩沖能力，膽汁組分濃度和聚集狀態(tài)和酶活性可以極大地影響藥物溶解過程。對于模擬GI流體，其組成起重要作用。最近已經(jīng)開發(fā)了基于生理學的模型，用于模擬GI轉運和吸收。

　　胃

　　胃和小腸中的運動被分成兩個基本模式：禁食和進食?？崭惯\動模式的特征在于靜止期的循環(huán)重復，隨著收縮活動而改變。進食運動模式的特點是不規(guī)則但持續(xù)的階段性收縮活動。在攝入食物后它幾乎立即開始，并且在任何消化周期中立即替代空腹模式。在禁食條件下，健康人胃的pH是酸性的，范圍在1和3之間，胃中的流體體積最初將是約300ml，在進食狀態(tài)下為500ml以上。在FeSSGF中進行試驗時，含有牛奶，不能使用孔徑在20-500nm范圍內(nèi)的過濾器過濾。

　　腸

　　腸的運動性包括管腔內(nèi)流動，腸壁的運動。小腸中的液體體積在禁食狀態(tài)下為200ml，在進食狀態(tài)下為1L。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，食物及其連帶的胃腸道生理環(huán)境如分泌物，消化過程和運動性的相關變化可以顯著增強難溶藥物的生物利用度。人腸液含有膽汁，磷脂，甘油單酯，游離脂肪酸和膽固醇。在FeSSIF-V2中，膽汁，卵磷脂，GMO和油酸鈉形成增溶膠束，從而增加藥物溶解度。Vertzoni等人提出，胃蛋白酶和濃度非常低的膽汁可以適當?shù)亟档捅砻鎻埩?。膽汁和卵磷脂可以增加親脂性藥物的潤濕，并將藥物溶解到由膽汁和卵磷脂形成的膠束中。

　　結腸

　　結腸由于其不可接近性及結構和功能的區(qū)域差異，運動性相當有限。在禁食和進食狀態(tài)下提出的生物相關介質的組成基本一致。

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　　流體動力學

　　溶出流體特征是一種可預測模式，該模式中沒有不規(guī)則或可變湍流。如果傳質過程主要是對流/擴散，流體動力學對于溶出速率的影響是主要的。對于溶出方法和質量控制的開發(fā)過程中，全面了解流體動力學是有用的。小腸壁中的肌肉收縮有兩個目的，一個是攪拌內(nèi)容物以增加對酶的暴露，并且使管腔消化產(chǎn)物靠近壁，二是使不可消化物向遠端腸道推進。Abrahamsson證明體外槳法在約140rpm的攪拌速率下可以反映人腸道流體動力學。他曾解剖過Labradors犬，其胃腸道環(huán)境類似于人類。這種犬科動物可以作為模擬人類腸道流體動力學的模型。研究了非洛地平骨架片（難溶，中性和親脂性）在Labradors犬的藥代動力學。同時，在生物相關介質中以各種速度（較慢，中等，快速）進行微粉化非洛地平溶出實驗。該實驗的體外AUC比與藥代動力學參數(shù)最接近。

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　　API/制劑

　　在生物相關介質中，化合物的物理化學性質可用于指導制劑開發(fā)?？梢酝ㄟ^修改制劑中的表面活性劑或賦形劑來改善化合物的pKa曲線。許多新的化學分子均不利于口服吸收。

　　BCS

　　生物藥物分類系統(tǒng)是基于藥物的水溶解度和腸滲透性對藥物進行分類的科學框架。BCS最初是由Amidon等人在1995年設計的，從那時起它已成為口服藥物調(diào)整生物等效性的基準。根據(jù)BCS分類藥物可以分類如下

　　第1類：高溶解度和高滲透性

　　第2類：低溶解度和高滲透性

　　第3類：高溶解度和低滲透性

　　第4類：低溶解度和低滲透性

　　對于1類和3類的藥物，建議使用簡單的介質如SGF和SIF（含或不含酶）。對于2和4類，推薦使用生物相關介質。有多種測定溶解度和滲透性的方法。Galia等1998年顯示使用生物相關介質來評估速釋片。該研究得出結論，生物相關介質用于BCS2類藥物較好，但無法改善BCS1類藥物的溶解。

　　溶解度

　　溶解度是藥物開發(fā)的關鍵參數(shù)，因為較差的溶解度會降低藥效?？梢圆捎脽崃W或動力學表征溶解度。熱力學溶解度可以定義為在溶解結束時化合物與過量固體平衡的溶液中的濃度，并且通常被認為是真實的溶解度。因為潤濕和膠束增加溶解，藥物在生物相關溶出介質中的溶解度比在水性緩沖液中的溶解度增加。

　　粒度

　　溶出速率與藥物的表面積成正比。減小粒徑使暴露于溶出介質的表面積增加，溶出速率變大。因此，難溶性藥物的溶出速率通?？梢越档土剑ɡ缤ㄟ^微粉化）而顯著增加。然而，粒度減小并不一定能改善溶出速率。因為空氣吸附在疏水性藥物的表面上，抑制潤濕，降低了有效表面積。此外，為了使表面能最小化，細顆粒傾向于聚集，這也導致溶解的有效表面積減小。

　　藥物pKa和胃腸pH：

　　以未電離形式存在的藥物的量是解離常數(shù)（pKa）和吸收位點處流體pH的函數(shù)。

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　　藥時曲線的預測

　　體外藥物溶出/釋放測試用于估計或預測產(chǎn)品的體內(nèi)藥物釋放特征。血藥濃度-時間曲線可以用于評估體內(nèi)藥物溶出。血漿曲線的預測可以通過使用模型依賴或模型獨立的方法來完成，包括Wagner-Nelson，Loo-Riegelman和反卷積。Wagner-Nelson和Loo-Riegelman都是模型依賴的方法。前者用于單室模型，后者用于多室系統(tǒng)。使用卷積分析的方法由以下過程組成。

　　通過卷積方法計算每段的藥物量-時間曲線。

　　計算每個部位的吸收速率-時間曲線。

　　整個胃腸道的吸收速率-時間曲線為步驟2中獲得的四個區(qū)段的吸收速率-時間曲線的總和。

　　通過卷積法預測口服藥物的血藥濃度-時間曲線。

　　步驟ⅲ中獲得的總吸收速率時間數(shù)據(jù)和靜脈注射的藥代動力學參數(shù)分別與輸入和重量成函數(shù)關系。通過卷積法對所獲得的方程進行逆拉普拉斯變換，得到口服給藥后的血漿濃度分布。但是該方法沒有考慮藥物在腸上皮和/或肝臟中的首過代謝。

　　IVIVC

　　1IVIVC的發(fā)展

　　在制藥和相關科學中常常使用術語——相關性來描述變量之間存在的關系。在數(shù)學上，相關性意味著定量或定性數(shù)據(jù)之間的相互依賴或可測量變量和秩之間的關系。從生物藥學的角度來看，相關性可以被稱為適當?shù)捏w外釋放和體內(nèi)生物利用度參數(shù)之間的關系。USP和FDA提出了IVIVC的兩個定義。

　　美國藥典（USP）定義

　　生物學性質及制劑生物性質的參數(shù)，和同一制劑的物理化學性質或特性，之間合理關系的建立。

　　食品和藥物管理局（FDA）的定義

　　IVIVC是預測制劑的體外、體內(nèi)關系的數(shù)學模型。通常，體外性質是藥物溶出或釋放的速率或程度，而體內(nèi)對應的是血漿藥物濃度或吸收的藥物量。

　　2IVIVC的目標

　　IVIVC在產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮重要作用，能反應體內(nèi)情況，并且支持生物豁免，支持和/或驗證使用的溶出方法，并有助于生產(chǎn)過程的質量控制和選擇合適的處方。為了開發(fā)和驗證IVIVC模型，應當在體外和體內(nèi)研究兩種或三種不同的制劑（FDA指導，1997）。通常，藥物的組成是相同的，但控制溶出的變量，例如賦形劑的量或藥物的性質如粒度，是變化的。為了開發(fā)有區(qū)分力的體外溶出方法，需研究各種參數(shù)，例如不同的pH值，溶出裝置和攪拌速度。

　　主要有兩種方法用于相關性的開發(fā)：

　　兩步法

　　步驟1：使用適當?shù)募夹g為每種處方和受試者估計體內(nèi)吸收或溶出

　　步驟2：建立體內(nèi)和體外變量之間的鏈接模型，并使用鏈接模型預測來自體外的血漿濃度。

　　一步法

　　使用模型預測血漿濃度，其參數(shù)在一個步驟中擬合，不涉及反卷積。反卷積技術需要比較從血藥曲線中獲得的體內(nèi)溶出曲線與體外溶出曲線。這是文獻中最常使用的方法。也許這是開發(fā)IVIVC很少成功的原因，因為這種方法在概念上很弱，難以獲得必要的參數(shù)。例如：（1）從血藥曲線中提取體內(nèi)溶出數(shù)據(jù)需要精心設計的數(shù)學模型。（2）通常需要具有潛在不同體內(nèi)釋放特征（慢，中，快）的多種產(chǎn)品。然后將這些產(chǎn)品進行適當?shù)娜艹鲈囼炓苑从称潴w內(nèi)行為。（3）需要血藥曲線（人體研究）與體外結果聯(lián)系起來。開發(fā)IVIVC的目的是建立體外溶出與體內(nèi)之間關系的預測數(shù)學模型，所提出的評估方法側重于預測性能的估計，或者相反地，預測誤差。評估IVIVC可預測性的方法是一個研究熱點。成功的IVIVC應準確一致地預測藥物體內(nèi)行為。

　　提高溶出生物相關性的方法

　　為了節(jié)省藥代動力學和臨床研究的時間和成本，通過體外-體內(nèi)相關性預測BA的溶出實驗將是有價值的。理想地，該方法應盡可能簡單、可靠和可重復，并且具有適當區(qū)分力。然而，為了使體外溶出數(shù)據(jù)具有足夠的預測性，必須等同考慮藥物及其制劑的物理化學性質以及相關的生理條件。官方方法和法規(guī)主要規(guī)定使用USP裝置1（籃）和2（槳）與水性緩沖介質。它們耐用、易操作、應用普遍。這些方法有豐富的應用經(jīng)驗，被企業(yè)和管理機構所接受。槳法通常用于開發(fā)速釋（IR）劑型的生物相關溶出方法。然而，通常在質量控制實驗室中使用的簡單的水性緩沖液不適合。水性緩沖液可用于反映胃或小腸中的典型pH條件，但不代表可能與藥物相關的GI組成的其它關鍵方面（例如滲透壓，離子強度，粘度，表面張力）。特別地，它們不能模擬食物對藥物釋放的影響。對于難溶性藥物，當藥物與食物一起服用時，吸收增加。

　　使用生物相關的溶出介質

　　在近端SI位點時，藥物釋放，吸收是最有效的，更相關的pH值是十二指腸和近端空腸。相反，使用不合適的高pH介質將極有可能導致假陽性結果，特別是對于難溶性弱酸性藥物和腸溶衣劑型。因此，USP24/NF19，SIF的pH被修改為pH6.8，通常代表中間空腸。目前有模擬餐后的法定介質，但沒有指導原則或國際藥典模擬生物效應。SGF和SIF仍是最常用的溶出介質。然而，如前所述，它們沒有考慮到食物攝入后胃腸道環(huán)境變化的其他關鍵參數(shù)，因此不能預測食物的影響。

　　結論

　　對于難溶性藥物，不使用生物相關溶出介質就不可能預測其體內(nèi)行為。因此，第一代生物相關測試介質現(xiàn)在是許多實驗室的標準工具之一。最近，文獻中報道了第二代生物相關的溶出介質。藥典溶出介質不能模擬體內(nèi)溶出，開發(fā)生物相關溶出介質是必要的。