【药物制剂】化学仿制的制剂处方资料查询及工艺设计及后续质量控制分析详解

在药品带量采购新形势下,仿制药企业若过度依赖少数重点品种,则易受竞争者的低价冲击而难以在药价下行的市场中维持营收。国家药品监督管理局“2019 年度药品监管统计年报”显示,截至2019 年底,全国共有原料药和制剂生产企业4 529家,可见竞争程度之激烈。如此,在一致性评价大背景下,药企凭借生物等效药品的高效研发能力来控制产品综合成本和提升药品投产速度,持续输送高质量的新产品将成为大势所趋。

仿制药立项前期,宜广泛调研在市产品的市场销售数据与累年变化趋势、临床用药优劣势、使用注意事项等,基于技术与评价原则探究药物的疗效与安全性、剂型规格、质量标准与相关指导原则、用药趋势吻合度,再结合处方工艺特点、生产能力与专利限制,综合分析项目的可行性。若确定开发,需详细检索与剖析参比制剂的剂型性状、处方工艺、包装系统、质量标准、稳定性、释放与药物代谢动力学特点,以规划工艺、推断关键属性、预测风险、初定质量标准参数范围,始终以生物等效性(BE)为目标,逐步推进处方工艺筛选、小试开发、中试放大、工艺验证、安全性与BE 研究、注册申报等流程,避免资料调研泛泛、项目分析浅显、实施步履艰辛、徒增成本期限。

仿制药的处方和工艺是核心,剖析和检测是手段,质量和疗效一致是目标。临床可替代仿制药的研究需围绕仿品种而非仿标准的原则与质量源于设计(QbD) 的理念,通过深入解析目标产品的质量概况(QTPP),确立制剂的关键质量属性(CQAs),进而推测并判定关键原辅料属性(CMAs) 与关键工艺参数(CPPs),探究CMAs、CPPs 和产品CQAs间的联系,以确立设计空间、变异来源和控制措施,建立质量保障体系,提高仿制药BE 通过率[1]。期间,可通过合理的实验设计(DoE),确定高风险关键因素及其水平,全面控制从研发到生产过程各阶段的工艺与质量细节[2],以利于研发与生产,方便监管与审评。当然,QbD 强调有意识地探索相关关键要素,灵活选择DoE 的单因素设计、正交设计、析因设计、响应曲面等方法,并非苛求多做试验。

1、参比制剂选定

参比制剂遴选首先要参考连续更新的“仿制药参比制剂目录”和“289 目录品种参比制剂基本情况表”信息。对于暂未收录的药品主要按照“化学仿制药参比制剂遴选申请资料要求”检索美国、日本、欧洲各国和欧盟收载情况及参比制剂情况等[ 如法国国家药品与健康产品安全局(ANSM) 发布的“Fiche info( 信息表)”中标注黑体“princeps”的产品] [3]。并且,选择结果还要基于“普通口服固体制剂参比制剂选择和确定指导原则”和“化学仿制药参比制剂遴选与确定程序”,结合“总局关于仿制药质量和疗效一致性评价工作有关事项的公告(2017 年第100 号)”和“已发布参比制剂有关事宜说明”,申请或报备国家药品监督管理局认可后方能正常使用。

参比制剂确定后,应检索原料药的理化和生物特性,制剂的临床用法和药动学参数,辅以临床有效性和安全性的影响程度与不确定性,分析质量标准、处方工艺、稳定性、溶出度,推测制剂的CQAs,并进行处方工艺属性及其变量和输入物料属性相对于制剂与输出物料CQAs 的初始风险评估,建立控制策略。而对参比制剂中原料药的固态特征、辅料型号与用量、物料间相互作用状态、制剂工艺类型、体外释放现象等进行全方位解码的逆向工程,则是深入理解目标产品物料特性、指导处方工艺优化与质量控制、降低批量放大风险、提高BE 成功率的最有效手段。当然,不同剂型产品的关键属性各异,还应根据各国药典要求和产品处方工艺特性,充分检索与剖析参比制剂,获取CQAs 信息,完善处方前研究流程。例如,刻痕片在研发各阶段皆需持续评估分割方式的难易程度,及其对片重差异或含量均匀度、质量损失、脆碎度、溶出度等体外评价项目的影响[4] ;吸入溶液要关注表面张力、黏度;吸入粉雾剂要关注粒度分布、松密度和振实密度、静电量、孔隙率、比表面积、水分,以保证雾化特性[5]。

2 制剂处方工艺分析

2.1 处方确定

辅料的理化性质、类型和用量是影响药品质量属性、BE 和生产可操作性的主要因素。仿制药开发首先要确定产品中的辅料组成与含量。美国FDA 发布的“标签( label)”、欧洲药品管理局(EMA) 发布的“产品特性概要(summary of productcharacteristics)”、日本独立行政法人医药品医疗机器综合机构(PMDA) 发布的“IF 记载要领”、英国电子药物概要(EMC) 中的“产品特性概要”为较常用的确定处方组成的检索资源,澳大利亚、法国、德国、意大利等国的药品说明书信息可作为重要补充。同时,EMA 和EMC 的“产品特性概要”显示乳糖用量;美国FDA 的“标签”和PMDA 的“IF记载要领”罗列部分注射剂的辅料用量;俄罗斯的药物使用说明和阿根廷的说明书信息提供部分药品的物料用量;土耳其的产品信息公布交联羧甲纤维素钠、十二烷基硫酸钠(SDS) 等部分辅料用量。原研药品专利是确定处方量的重要参考资料,基于厂家在美国FDA 经过治疗等效性评价批准的药品( 橙皮书) 中登记的专利号,经由欧洲专利局中的专利家族可查询目标产品在国内的专利申请情况。由于美国FDA 橙皮书会不断更新,失效专利一般难以查得,但部分药品可由药物在线数据库中“本条是由Drugfuture 回溯的历史信息”追溯,如多柔比星脂质体注射液。当然,通过汤姆森路透数据库、德温特世界专利索引数据库、药渡数据库等工具系统检索相关专利,可以更全面、高效、便捷地获得相关信息。此外,原料药晶型可能影响药品稳定性与生物利用度,且易受粉碎、制粒、干燥、压片、包衣等工序中温度、压力、相对湿度的影响[6]。一般通过美国FDA 的“标签”可确定原研药盐型、水合或溶剂合物形式,由原研药化合物的晶型专利获得保护晶型信息。通常,除乳糖外的其他辅料无明显的晶型衍射,故对药物占比大、辅料干扰小的参比制剂,一般由X 射线粉末衍射法或固体核磁共振法,甚至拉曼光谱法检测与验证晶型,以在制备与贮存过程中保证晶型的稳定性。原料药粒度[EMA的“评估报告(assessment report)”和美国FDA 的“化学概要(chemistry summary)”会提供一些药物粒度控制要求] 对药品性能( 包括溶解度、生物利用度、含量均匀度、稳定性) 和可生产性( 包括流动性、混合均匀度、可压性) 具有重要影响,且已经成为药品质量控制与审评审批的关注点。通过偏光显微镜观测参比制剂得到的结果可以辅助推测药物粒径,但由于难以将药物与辅料完全区分开来,观测结果仅作为参考;有些厂家采用将静态成像系统与拉曼光谱集成的自动成像系统来提高粒度与形态检测的精确程度;笔者曾使用加乙酸的乙醇溶解富马酸丙酚替诺福韦,以初步探索偏光显微镜下片剂粉末中不溶解的一水乳糖粒径。

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除原料药的物理特征( 包括粒度分布、密度、晶型、晶癖、比表面积、孔隙率、吸湿性、可压实性、固有溶出率等)、化学性质[ 包括解离常数( pKa)、溶解度、嗅味、稳定性等] 和生物学特性( 包括胃肠道稳定性、膜通透性、不良反应与治疗窗等) 要充分考虑外[7],在产品研发和理解阶段还需要重点关注辅料特性。部分辅料对药物吸收有增抑作用,如山梨醇、甘露醇、甘油、各种表面活性剂等[8],表1 中为文献报道的可能影响药动学参数的辅料种类[9]。此外,磷酸氢钙易溶于稀盐酸,在胃中可能通过缓冲作用改变药物所在微环境的pH 值,进而影响溶出度甚至吸收;富马酸可促进阿伐那非片在消化道中释放[10] ;对于含生物药剂学分类系统(BCS) Ⅲ类药物成分的液体制剂中的山梨醇或固体制剂中的甘露醇,都需进行定性和定量检测以评估豁免BE 的风险[11] ;注射剂仿制药中的辅料用量还要求为参比制剂中相同辅料用量的95%~ 105% [12]。所以,在无法检索到处方量的情况下,对部分甚至全部辅料进行含量剖析有利于满足质量要求、缩短研发周期、降低BE 风险。元素分析法可准确定量液体制剂中的辅料,而通过检测固体制剂中的金属离子或特殊基团,可快速确定处方中关键辅料的大致用量。结合《中华人民共和国药典》(ChP)2020 年版和项目经验,笔者在表2 中罗列了部分常用辅料的普通检测方法,以供参考。微晶纤维素与淀粉等填充剂主要用减量法估算。淀粉与预胶化淀粉也可选择紫外- 可见分光光度(UV-Vis)- 碘显色法,但易受乳糖和部分原料药影响,且淀粉与预胶化淀粉显色相近,需进行干扰试验验证。拉曼光谱、近红外(NIR) 光谱、傅里叶变换衰减全反射红外光谱等技术在有机聚合物结构基团的鉴定和含量测定方面的研究中也正在发挥重要作用。同时,辅料用量要尽量控制在美国FDA非活性成分数据库中各剂型项下范围内。部分辅料型号可通过显微结构或光谱分析进行初步推测,如特性。部分辅料对药物吸收有增抑作用,如山梨醇、甘露醇、甘油、各种表面活性剂等[8],表1 中为文献报道的可能影响药动学参数的辅料种类[9]。此外,磷酸氢钙易溶于稀盐酸,在胃中可能通过缓冲作用改变药物所在微环境的pH 值,进而影响溶出度甚至吸收;富马酸可促进阿伐那非片在消化道中释放[10] ;对于含生物药剂学分类系统(BCS) Ⅲ类药物成分的液体制剂中的山梨醇或固体制剂中的甘露醇,都需进行定性和定量检测以评估豁免BE 的风险[11] ;注射剂仿制药中的辅料用量还要求为参比制剂中相同辅料用量的95%~ 105% [12]。所以,在无法检索到处方量的情况下,对部分甚至全部辅料进行含量剖析有利于满足质量要求、缩短研发周期、降低BE 风险。元素分析法可准确定量液体制剂中的辅料,而通过检测固体制剂中的金属离子或特殊基团,可快速确定处方中关键辅料的大致用量。结合《中华人民共和国药典》(ChP)2020 年版和项目经验,笔者在表2 中罗列了部分常用辅料的普通检测方法,以供参考。微晶纤维素与淀粉等填充剂主要用减量法估算。淀粉与预胶化淀粉也可选择紫外- 可见分光光度(UV-Vis)- 碘显色法,但易受乳糖和部分原料药影响,且淀粉与预胶化淀粉显色相近,需进行干扰试验验证。拉曼光谱、近红外(NIR) 光谱、傅里叶变换衰减全反射红外光谱等技术在有机聚合物结构基团的鉴定和含量测定方面的研究中也正在发挥重要作用。同时,辅料用量要尽量控制在美国FDA非活性成分数据库中各剂型项下范围内。部分辅料型号可通过显微结构或光谱分析进行初步推测,如笔者曾通过考察参比制剂片芯刮下细粒及其轻压后粉末在水、有机溶剂、油中分散后的形态和粒径,来初步区分微晶纤维素(PH 101 和PH 102)、乳糖(200 M 和90 M) 等辅料的型号。

【药物制剂】化学仿制的制剂处方资料查询及工艺设计及后续质量控制分析详解

在实验室开发和大生产过程中,辅料的种类、生产厂家、型号、粒度、晶型、取代度、流动性、杂质、水分、吸湿性、溶解性、配伍禁忌、pH 值、黏度等方面的差异都可能影响制剂工艺与质量的一致性,尤其是特殊工艺制剂。所以,在确定处方后,应根据原料药特征和工艺需求,结合有关物质、含量、溶出度等参数,合理筛选符合型号、形态、粒度、水分、杂质等要求的辅料。《药用辅料手册》和国家药品审评中心发布的“常用药用辅料数据库”是了解辅料特性和辅助辅料选择的主要工具。但与原料药不同,辅料的CMAs 多难以发现,如不同来源与级别的SDS 对溶出结果与药物吸收的影响、不同粒度与表面结构的填充剂对成品含量均匀度与物料结合形式的影响、不同取代度的磺丁基-β- 环糊精在注射用粉针剂中对原料药包合程度的影响。辅料的一种属性对某种药物或剂型可能较关键,对另一种药物或剂型可能并不关键( 如氯化钠在普通注射液中主要用于调节渗透压,但在吸入溶液中却能改变表面张力,促使气雾形态呈雾柱状[13]),且一种辅料在同一种制剂中有时不止具备一种功用( 如磷酸钠调高干混悬剂pH 值后,既能提升阿奇霉素稳定性,又能抑制其溶解以降低苦味;pH 缓冲剂枸橼酸还可提高盐酸氨溴索注射液的光稳定性),甚至工艺要点的抉择都需要依据原辅料的特性来综合平衡( 如减小物料粒度可改善溶出速度和可压性,却也会降低粉体流动性,工艺中是否需要粉碎或粉碎程度主要由物料间相互作用的需求程度决定)。所以,辅料选定要结合原料药理化特性与工艺优缺点,充分分析制剂对辅料CMAs 各方面的需求,如氨氯地平阿托伐他汀钙片中水分对产品质量有明显影响[14] ;有报道显示水分仅变化0.3%都可能对片剂的硬度、厚度、片重、压片压力、脱模压力、黏冲频率、崩解作用、溶解度和化学稳定性造成负面影响[15];而吸湿性辅料,如胶态二氧化硅、聚维酮、羧甲淀粉钠、交联聚维酮和交联羧甲纤维素钠,则可能通过竞争性吸收自由水以促使无水原料药免于水合、降低原料药的水活性、提升湿度敏感性原料药的稳定性[15]。此外,固体制剂的辅料基质建议与参比制剂保持一致,如片剂中的乳糖和注射用粉针剂中的依地酸二钠,在仿制制剂中采用水合物形式还是无水物形式宜参照参比制剂来选用。虽然,在辅料种类不同或溶出曲线不相似的情况下,也有受到认可的生物等效产品,但这无疑会增加仿制制剂的开发难度与BE 失败的风险,更需对参比制剂的原辅料性质与相互作用进行全面分析,慎重选择。

2.2 工艺选择

确定仿制药工艺类型和关键步骤是工艺优化的前提。EMA 的“评估报告”给出了部分原研药品的工艺类型,甚至提供了工艺是否影响晶型的结论,如艾曲泊帕乙醇胺片;美国FDA 的“标签”中显示部分注射用粉针剂的工艺类型为冷冻干燥,如注射用帕拉西林钠他唑巴坦钠;PMDA 的“审查报告书”描述了部分原研药品的工艺步骤,如托匹司他片、左氧氟沙星氯化钠注射液;但大部分产品的相关信息难以获取。原研药品的专利是制剂工艺的主要判断依据,但多数药品专利中无明确的制剂工艺信息,即使提供工艺条件,也需判断是否为产品的最终选定工艺。若难以通过检索得知制剂工艺类型,可以用显微镜分析片剂剖面或观察片剂在水中崩解的形态,推测工艺方向,如崩解为单颗粒或颗粒状聚集体,多为湿法或干法制粒工艺;崩解为单个细碎粒状物,可能为粉末直压工艺;若不含常用湿黏合剂而含有微晶纤维素、预胶化淀粉等干黏合剂,则可能是干法制粒或粉末直压工艺,但上述方法仅可作为参考,有时仍难以准确判断工艺类型。制剂工艺的主要目的是达成物料间一定程度的理化相互作用,以获得释放可控、安全有效的药品。目前,通过拉曼成像、NIR 光谱、扫描电镜等技术探索参比制剂和仿制制剂物料间的单独存在状态和相互作用特征,以此推测部分工艺条件的方法日益受到关注与重视,已用于重要辅料分散特点的区别、原料药的固体分散体和喷雾干燥处理形式的区分。此外,无菌分装注射用粉末通常为结晶粉末,冻干品则为疏松块状物;检测包衣增重,再辅以显微镜观察包衣膜增厚程度,可以初步判断包衣工艺终点。

在工艺研究中合理分析粉末和颗粒的粉体力学性质是确保固体制剂中间体性质合理和产品生物等效的重要基础,如通过粉体休止角、压缩性指数与豪斯纳比、孔隙流速和负载下剪切盒法测得的摩擦特性等指标进行的评价;充分评估原料药与辅料、环境间理化作用和关键技术属性是保证液体制剂中间体质量和产品疗效的主要手段,如通过解读原料药主要活性基团可能的降解类型与条件、原料药溶解性或黏度等重要特性的影响因素等方法进行的推断。笔者认为,粒子大小、形态与比表面积、堆密度与孔隙率、吸湿性与润湿性、流动性与填充性、黏附性与凝聚性、压缩成形性等输入物料的粉体性质是调控混悬剂和固体制剂的混合均匀度、填充性、可压性、水活度、崩解时间、溶出度、稳定性的基础[16] ;温控条件、搅拌或乳化条件、物料加入顺序、过滤与灭菌参数、过程pH 值等工艺步骤及变量的控制策略是调节液体制剂和半固体制剂的溶解速度、含量均匀度、黏度、颜色、无菌、流变行为和稳定性的基础。

【药物制剂】化学仿制的制剂处方资料查询及工艺设计及后续质量控制分析详解

在制剂开发过程,实验室小试是探索与控制关键工艺参数范围的主要阶段,研发思路应当紧扣以实现生产放大为目标,选择与车间工作原理一致的设备,并充分考虑实际生产情况,如车间现有仪器类型、可调参数范围、最大生产能力、环境控制条件等,然后确定一套成熟、稳健、适合车间生产实际的工艺路线。以各步骤中间体和产品质量属性参数及其核心工艺参数为基准( 如表3 中罗列的质量属性和工艺参数),合理调节与批量和仪器特性相关的工艺参数,以此保证实验室小试阶段的研发内容完整详实、研发任务顺利施行。工艺放大通常基于小试阶段对制剂关键参数的认识,凭借先验知识与项目经验( 总体上,主要改变表3 中的“主要调节工艺因素”参数,平衡“主要稳控工艺因素”参数,维持小试过程确定的“主要考察质量属性”等中间控制指标) 和模型关系式[ 如干法制粒过程中,保持大小设备的辊隙与辊径比例相同,使得二者的轧辊力与辊宽和辊径的乘积之比相同,就可控制薄片密度;流化床制粒过程中,宜保持大小设备的气流速度与容器底部横截面积之比、空气体积与喷雾速率之比相同;在加入硬脂酸镁后的终混过程中,宜保持大小设备的转速、混合机容量的立方根和顶空百分数三者的乘积相同;包衣过程中,宜保持大小设备的批量与包衣锅体积之比相近,包衣锅转速与直径的乘积相同,喷雾速率与喷雾宽度之比、进气流量与总喷雾速率之比相同],对有关批量的关键变量的影响程度加以判断[7,17—18]。但公式模型多作用于部分工艺单元,应用范围有限,无法完全推测或模拟不同制剂品种间物料相互作用的复杂差异以及不同工艺在大小设备间传质、传热、机械力等方面的巨大差异,尤其是可放大性较差的湿法制粒过程。并且,有些适于学术研究的复杂详细模拟方法难以直接在生产环境中执行,也不太可能用生产中所能降低的成本来抵消模型开发的花费[18]。实践中,放大过程的参数多基于经验积累、数学公式或计算机模型,并结合多批预放大试验情况综合确定。此外,还可考虑辅以过程分析技术来确定重要操作单元的终点参数,如用NIR 光谱监测混合过程硬脂酸镁的分布和制粒过程中水的含量与状态[17],用NIR 光谱和软X 射线光谱实时监测胶囊的含量均匀度和装量[18]。

3 制剂质量控制

3.1 溶出度

美国FDA 和美国药典(USP) 的溶出方法数据库,日本的“IF 记载要领”或医疗用药品最新质量信息集( 蓝皮书) 可作为溶出方法的首选参考来源。虽然,上述来源的质量标准比放行标准严格,但仍旧难保都具有区分力[19],如USP 中收载的溶出度条件便无法区分甲苯咪唑多晶型的溶出特性[20]。溶出度方法主要按照“普通口服固体制剂溶出度试验技术指导原则”和“普通口服固体制剂溶出曲线测定与比较指导原则”要求,参考美国FDA 的“口服固体制剂溶出度试验技术指导原则”和USP 711章溶出度内容,基于pKa、pH- 溶解度曲线( 25 ℃和溶出度试验温度),结合BCS、制剂特性、渗透性、绝对生物利用率、药代动力学,建立多条有区分力的溶出曲线,以提高产品生物等效的概率。其中,日本蓝皮书显示的部分仿制药BE 试验结果可供参考与分析。日本PMDA 的“IF 记载要领”和厚生劳动省的蓝皮书,以及美国FDA 的“化学概要”和“标签”会提供部分原料药的pKa 值与多种介质中的溶解度信息,甚至“IF 记载要领”会显示人工肠液与人工胃液( 模拟空腹和进食状态下胃肠液组成、渗透压和pH 值的体系) 中原料药的溶解度,如多替拉韦钠片。美国FDA 发布的“ANDAs的质量源于设计:速释制剂的实例(Quality bydesign for ANDAs: an example for immediate-releasedosage forms)”就参考原料药在人工肠液与人工胃液中的溶解度,选定介质中的SDS 浓度。鉴于药物属于BCS Ⅰ或Ⅲ类是确定仿制药是否适用体内BE 豁免的重要前提以及BCS 分类结果是溶出方法开发的主要依据,“化学药品仿制药口服固体制剂质量和疗效一致性评价申报资料要求( 试行)”中明确要求提供药物在WHO、美国儿童健康和人类发展研究所(NICHD) 与FDA、TSRL 网站公布的BCS 以及基于药物体内分布的生物药剂学分类系统(BBDCS) 中的分类信息。EMA 的“评估报告”( 如利伐沙班片)、美国FDA 的“化学概要”( 如西格列汀片)、澳大利亚的“公众评估报告”( 如阿伐那非片) 和日本蓝皮书中会提供部分原研药物的BCS 分类信息。此外,基于溶解度、规格与绝对生物利用度( 美国FDA 的“标签”部分会提供部分药品的相关信息) 可推测药物的BCS 分类信息。豁免BE 应基于“人体生物等效性试验豁免指导原则”和人用药品注册技术要求国际协调会(ICH)M9要求,还可参照2 批“可豁免或简化人体生物等效性试验品种”清单及美国FDA 的“仿制药品特定开发指南(Product-specific guidances for generic drugdevelopment)”中建议可豁免品种进行。国际药学联合会(FIP) 官网发布的“biowaiver monographs”中提及的品种可作为参考。此外,美国FDA 的“临床药理学和生物药剂学综述[clinical pharmacologyand biopharmaceutics review(s)]”、PMDA 的“IF记载要领”和EMA 的“评估报告”中cmax、AUC的个体内变异系数可用于初步分析药物是否为高变异性,这有利于帮助研究者决定在溶出方法开发过程是否要重点考虑高变异影响因素。

2012 年日本药品与食品安全局发布的“仿制药生物等效性试验指导原则(Guideline forbioequivalence studies of generic products)”中推荐的含酸性药品、含中性或碱性药物及包衣产品、含难溶性药品、肠溶包衣产品的溶出方法可作为初始建立阶段的参考。原则上,对于15 min 内达到85%的快速释放产品和120 min 内达不到85%的慢速释放产品,难以建立具有区分力的溶出曲线;pH依赖性药品可细分溶解度急剧变化的pH 值范围,尽量选取45 ~ 60 和90 ~ 120 min 溶出达85%且曲线无拐点和突释的pH 值介质;若难溶性口服固体制剂在各介质中120 min 时溶出率均达不到85%,则应在低限度内逐步增加搅拌速度或添加表面活性剂;治疗窗狭窄的药品要控制突释点和最终释放量点;缓控释制剂的释放曲线应缓慢上升,避免突释和拐点;肠溶制剂应控制高转速条件下胃环境介质( 如pH 1.2 与pH 4.5) 中的释放量,保证低转速条件下肠环境介质( 如pH 6.0 与pH 6.8) 中的释放速度与程度[19]。

溶出装置与方法一般在ChP 和USP 范围内选择,并结合相关论著以及实际溶出现象与数据来确定[21]。笔者认为缓慢释放或缓控释药品在篮法和桨法基础上辅以流通池法验证可能有利于提高预BE 成功率。篮法和桨法的主要试验参数是溶出介质类别与体积、脱气程度、转速选择、滤膜与取样管道吸附、取样点确定等。多依据pH- 溶解度曲线、pKa 与原料药在介质中的稳定性来确定溶出介质的pH 值( 通常pH 1.0 ~ 7.5) 和是否需要添加表面活性剂( 用量宜少,且SDS 会与钾盐形成沉淀,选择溶出介质用无机盐时需注意) ;并且,溶出介质宜脱气处理以避免影响崩解后物料的分布和转篮筛网的通透性;若用量为500 和900 ml 时水动力学差异对溶出存在明显影响,那么即使500 ml 能满足漏槽条件,也最好探索用量为900 或1 000 ml 情况下的溶出行为,原因是禁食与进食状态下胃肠液体积差异明显[8] ;普通制剂多选择50 ~ 100 r/min 的转速,且应尽量选用低转速条件,并规避小于25 r/min和超出150 r/min 导致的无区分力的动力学行为;选择0.45 μm、吸附效应微弱或无吸附作用材质的针头滤膜( 包括尼龙膜、聚醚砜膜、纤维素膜、聚丙烯膜、亲水聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜),并根据吸附试验结果确定饱和吸附量和初滤液弃液量;溶出取样时间点设定时主要选择关键溶出点( 如30%、50%、70%、85%等),速释制剂一般不超120 min,缓控释制剂一般为6 ~ 24 h。由于溶出方法难以模拟体内的生理状态,针对特殊品种,USP 41 版溶出方法数据库也囊括了pH 8.0、pH 8.6和pH 10.0 介质,以及25、150 和200 r/min 的转速,以保证对药品关键质量属性具有区分力。快速溶出和胃肠道降解产品的硬度,崩解时间( 包括崩解现象和残留物粒度形态) 和原料药粒径等可能是影响吸收的关键因素,甚至快速吸收药品的5 和10 min等溶出点也相当重要( 快速溶出药品与参比制剂相差20%以上虽可以不影响相似性判定,却可能增加BE 失败的风险)。实际操作过程中还要多关注操作细节对结果的影响[22],如在投药前将桨叶拨离投药口,加装柱状滤头以减小补液对介质流体力学的影响。若胶囊壳中的明胶发生了交联反应,在杯底覆于各介质中填充物的表面时,应按USP 41 版711章溶出度项下建议添加相应的蛋白酶,解决溶出延迟问题。此外,因口服药物在体内的转运顺序依次为胃、小肠、大肠,不同部位的滞留时间,崩解、分散、溶出情况,pH 值各异( 见表4[23]),这会使得在建立不同产品的溶出方法时,不同pH 值介质中得出的溶出曲线具备不同的参考价值。应根据药物的酸碱性、吸收速度与部位、崩解或溶蚀现象等加以判别。另外,调释制剂( 如所有阿片类药物制剂) 和批准信息中要求提供乙醇导致体外剂量倾泻试验结果的参比制剂,需比较参比制剂与仿制制剂在添加0、5%、20%、40%乙醇的0.1 mol/L 盐酸介质中每15 min 的溶出量,直到2 h[24]。此外,也建议以100 ~ 200 r/min 的高转速研究部分制剂( 如窄治疗窗药物) 的剂量倾泻作用,以充分比较仿制制剂与参比制剂的释药行为,验证仿制制剂的安全性与有效性。

【药物制剂】化学仿制的制剂处方资料查询及工艺设计及后续质量控制分析详解

一般,USP 溶出方法数据库、EMA 的“评估报告”、日本的“审查报告书”和蓝皮书会提供溶出度检测方法。若将HPLC 法改为UV-Vis 法要注意控制辅料干扰在2%以内,尤其在短波长处。光纤药物溶出实时测定仪处理程序中设定了多种校正法,以排除不同情形下的辅料干扰,可作为UV-Vis法的改进。对于溶出方法,前期要评估滤膜相容性、不同介质中的溶解度和稳定性,并验证方法耐用性[ 如温度36.5 ~ 37.5 ℃、介质脱气与否、介质pH值波动(±0.05)、转速48 ~ 52 r/min、表面活性剂用量波动(±5% )][21]、探索区分力( 主要调节仿制制剂关键物料属性与工艺参数)。缓控释制剂还能以Higuchi 方程探索释放速率,以Ritger-Peppas 方程模拟释放行为机制[25]。溶出结果不能以相似因子(ƒ2) 或15 min 内溶出85%作为判断一致性的唯一标准,USP 41 版1092 章溶出度试验的开发和验证项下要求应根据溶出行为趋势综合分析,如杯底堆积物形态与状态( 磷酸氢钙、微晶纤维素可在杯底堆积)、药物是否晃动或旋转、颗粒是否黏附转篮或搅拌桨、介质表面是否有漂浮物、崩解速度与变化形态、包衣膜崩解状态、药物是否位于中心位置( 可加沉降篮校正)、崩解或溶蚀时间等;也可以检测显微镜下制剂的微崩散状态、器皿上目测与手感等情况,结合释药机制( 如辅料粉末与颗粒的膨胀、溶解、润湿等性质对崩散与释放类型、速度、程度的作用机制) 辅助判断。

生理药代动力学(PBPK) 模型可构建BCS Ⅱ类或缓慢释放的BCS Ⅰ类药物口服后的体外内相关性( IVIVC) 曲线,常用工具包括模拟药物体外崩解与溶出的DDDPlus 软件和预测药物口服吸收速度与程度的GastroPlusTM 软件[26]。然而,溶出度是评价同一种药品获批后,生产过程中批间药品或发生某些变更后药品的质量和疗效一致性,以及指导新制剂研发的重要手段,即使建立了有区分力的溶出曲线,也难以保证仿制药100%的BE 成功率,除非仿制药处方( 原辅料颗粒大小、粒度分布、型号、性状、黏性、用量等) 和工艺( 生产设备性能、过程控制参数等) 与参比制剂完全相同[27]。此外,影响药物在体内吸收速度与程度的因素较多,如生理环境特征( 包括离子强度、渗透压、表面张力、黏度、温度、pH 值、胆汁盐、胃排空率、肠蠕动和流体动力学等) 可显著影响药物的溶解和吸收,特别是年龄间、性别间、吸烟与饮酒前后、进食前后生理状态的差异,甚至运动都可以使胃肠温度升高,影响吸收环境[28]。为降低BE 失败的风险,国际上常以预BE 试验先行,尤其是缓控释制剂,并基于预BE 结果找到具有相应趋势的溶出曲线,再加以优化完善,有时需要多次进行[27]。考虑到IVIVC 要综合溶出度与体内药动学研究结果,相对于BE 试验成本高、成功率低,当下主要用于新药申请(NDAs) 和研究性新药申请( INDs),推测IVIVC 对仿制药申请(ANDAs) 的意义有限。但通过分析同一药物不同剂型间,以及进食与禁食间cmax、AUC、tmax、t1/2 的差异,推测溶出速度与药动学参数的关联,可能有助于辅助选择溶出方法和判断体内风险程度。

3.2 稳定性

探索稳定性试验前后仿制与参比制剂的杂质谱,分析降解杂质的来源、产生机制、控制策略,是保障药物安全性和有效性必不可少的程序。通常,EMA 的“评估报告”、PMDA 的“IF 记载要领”和厚生劳动省的蓝皮书会提供原料药与制剂稳定性试验的结果描述,结合原料药与制剂稳定性试验条件与结果的异同( 其他剂型原料药与制剂稳定性信息可作为目标剂型的参考材料),可初步判断影响稳定性的因素。药品说明书中的一些细节( 如盐酸氨溴索注射液不能与pH 6.3 以上的试液混合)、包装形式与贮存条件( 如吸入用富马酸福莫特罗溶液要求2 ~ 8 ℃保存、左氧氟沙星氯化钠注射液要求避光保存) 和各国药典与药品质量标准中非本剂型的常规控制项( 如富马酸丙酚替诺福韦片含水量不得超过6.0% ) 等也可能从侧面反映出部分影响药物稳定性的因素。药物降解杂质的产生取决于原料药化学结构特征,在工艺操作、生产环境、贮存条件、辅料、包材等因素影响下,药品活性基团发生的各种降解反应( 如水解、氧化、异构化、开环、聚合、脱羧、美拉德反应) 是杂质产生的根源。此外,需依据相关毒性物质与结构数据库,有针对性地评估制剂生产和贮存过程中实际产生的和潜在的基因毒性杂质。近效期参比制剂中存在的未超ICH Q3B报告限的普通杂质一般不做单独限定;存在的超报告限杂质,以及不存在于参比制剂但存在于仿制制剂中的新杂质,则应通过工艺优化尽量降至限度以下或除去,否则要根据ICH 与各国指导原则探索这些杂质的可接受性。仿制药研发前至少要获取3 批距有效期不同时间的参比制剂的杂质谱,再结合各国药典、质量标准和原研药品检验报告,判定杂质降解类型和含量[29]。

辅料中多含有具备不同活性并能与原料药发生反应的杂质( 如醛类、有机酸、还原糖、金属元素、过氧化物、亚硝酸盐[8] ),且不同生产条件、纯化工艺、存放时间、生产厂家及批次的产品可能存在差异。因此,需要基于稳定性、工艺可行性等结果选定合适的供应商,并根据品种特征与要求制定适宜的内控标准。通常,聚维酮、交联聚维酮、共聚维酮、聚乙二醇、羟丙纤维素中含过氧化物;甘油、羟乙纤维素、聚乙二醇、乙酸中含醛基,如淀粉的末端醛基与盐酸肼屈嗪的肼基反应,可形成邻苯二甲酰肼和三唑吩嗪衍生物[ 30] ;乳糖、微晶纤维素、蔗糖可能与伯胺和仲胺基团发生美拉德反应,如微晶纤维素的还原糖与氨己烯酸、苯丙氨酸发生美拉德反应后可导致片剂或胶囊变色[30]。酸碱反应导致的微环境pH 值改变可能影响药物理化性质,如保护气CO2 能减小微环境pH 值,因而可减缓双硫仑脂质乳剂在加速试验中的降解[31] ;交联羧甲纤维素钠、羧甲淀粉钠、磷酸氢钙、硬脂酸镁等含有的酸碱官能团可能通过形成不同pH 值的微环境而影响药物的溶解或稳定性[8] ;笔者在工作中观察到富马酸丙酚替诺福韦片中的硬脂酸镁形成的碱性微环境可促使原料药析出针状晶体;高水分可能在制备与贮存过程中导致药物降解,如二水磷酸二氢钙脱去的水能引起处方理化性质变化[30]。此外,辅料对原料药的吸附和包埋作用有利于保证制剂的良好含量均匀度,但该作用过强则会阻碍药物溶出,如酮替芬吸附到预胶化淀粉中会引起药物损失,降低吸收率和生物利用度[ 30]。辅料选择时建议参考《药用辅料手册》中“不相容性”项下的配伍禁忌,再结合原辅料相容性试验结果综合分析。相容性试验中原辅料的混合比例尚无统一规定,美国FDA发布的“ANDAs 的质量源于设计:速释制剂的实例”中采用原辅料为1 ∶ 1 的比例,及不含其中一种辅料的原辅料混合物;而“ANDAs 的质量源于设计:调释制剂的实例(Quality by design for ANDAs: anexample for modified release dosage forms)”中,原辅料比例除原料药与滑石粉、硬脂酸镁为1 ∶ 10 外,原料药与其他辅料比例均为1 ∶ 1 ;“质量综述模板:ersatzine 片(Example quality overall summary:ersatzine tablets)”中则选择1 ∶ 100 的原辅料比例。笔者认为可基于《Oral controlled release formulationdesign and drug delivery: theory to practice》一书中推荐的混合比例[23],再结合原料药性质、制剂特性,在“化学药物制剂研究基本技术指导原则”范围内综合考虑相容性试验中的原辅料比例。此外,复方制剂还要关注各主药间的相互作用。

【药物制剂】化学仿制的制剂处方资料查询及工艺设计及后续质量控制分析详解

固体制剂的制粒、压片与包衣条件,液体制剂的原辅料加入顺序、溶解时间和温度等工艺因素,以及光照、水分、氧气等环境因素都可能影响有关物质含量。研究表明,采用溶媒结晶工艺的注射用头孢匹胺钠总不良反应例数远低于冻干工艺产品[1] ;制粒工艺中干燥参数是控制阿莫西林克拉维酸钾片中阿莫西林闭环二聚体和阿莫西林噻唑酸的关键工艺参数[1] ;制粒工序中未控制的残留乙醇是杂质缬沙坦乙酯化产物产生的原因[32] ;不同厂家选择的不同处方( 酸性辅料的种类) 与工艺( 制软材的工艺操作) 对克拉霉素缓释片降解杂质的形成和含量可能有不同程度的影响[33] ;笔者发现,在荧光400 lx 照度条件下照射1 d,便使左氧氟沙星氯化钠注射液的总杂质含量增加近1 倍。当然,由于物料用量、工艺参数、环境条件等差异,理论上的反应有时实际上难以发生或被发现,此时可辅以适当的影响因素和强制降解试验,加以判断与验证可能的降解产物与反应条件,并对比参比制剂和仿制制剂间的降解途径和杂质谱区别,进而在药物生产、贮存、运输等环节予以规避。强制降解一般在避免二次降解的前提下,选择降解量为5%~ 20%的程度,试验参考方法主要有冻融循环和表5 中罗列的条件[23]。最后,应基于ChP 与“化学药物( 原料药和制剂) 稳定性研究技术指导原则”对比参比制剂与仿制制剂稳定性的一致性,并确定贮存条件与有效期,保证仿制药的稳定性不低于参比制剂。元素杂质则应在ICH Q3D 的限定下,科学分析因原辅包、生产设备等因素而引入制剂中的杂质的可能水平,进而基于风险评估制定控制策略。

4、结语

药品质量源于生产设计而非检验分析,基于关键工艺参数和过程全面控制的处方筛选、工艺研究和验证评价是获得治疗等效性仿制药的保障。制剂研发过程应贯穿以理论指导实践,在实践中捕获重点、解决问题、积累经验的整体思路,来保证产品质量和开发效率。这就要求在实践中,除了关注技术参数的准确度、环境控制的要求、工艺操作的可控性、设备控制的可靠性、关键中间体指标的合理性、批间质量的一致性等以目标为导向的具体技术层面外,还需对项目管理的有效性、研发流程的可行性、注册资料的完整性以QbD 理念进行宏观层面的评估与把控。简而言之,仿制药的处方与工艺是保证药物发挥效用的基础,宜与参比制剂尽可能保持相同,以保证制剂的体内外一致性,如遇到专利限制或信息难以获得的情况,应当合理平衡剖析结果,根据研发经验和生产因素,选择适宜的替代方案。对于不明显的关键属性( 如瑞舒伐他汀钙片中磷酸钙的作用、马来酸依那普利与碳酸氢钠反应后再混合的工艺) 和剂型代表检测项( 如混悬剂的沉降体积比、再分散性、ζ 电位、粒度分布,软膏与乳膏剂的液滴粒径、不溶性原料药粒度、流变学特性、锥入度,贴剂的黏附性能、体外释放、透皮速率和程度,栓剂的融变时限、膨胀值、软化时间),应当深入考察,慎重选择。整个开发流程要及时记录与总结各批次、各阶段成败的细节与原因,分析结果,有依据地得出结论,在保证记录准确、合规、及时的基础上总结失败与成功知识、提高效率与成功率。同时,在ICHQ8 原则下,结合“一致性评价申报资料立卷自查暨审查工作用表”“仿制药质量和疗效一致性评价研制现场核查指导原则”“企业指南:质量和疗效一致性评价仿制药品药学研制现场检查要求( 草案)”等文件要求,提前进行规划设计,定期进行自检自查,促使研发流程中各类资料与物品真实相对应、完整可追溯,如关注乳糖需提供无传染性海绵状脑病检疫证明等细节[34]。一般情况下,注射剂与局部用制剂要求提交的过敏性( 局部、全身和光敏毒性)、溶血性和局部刺激性( 血管、皮肤、黏膜、肌肉等) [35],包材相容性,生产系统相容性等试验资料和文献依据,需合理进行试验检测与整理总结,保证研发内容完整性。实验室宜减少管理层次,保障信息沟通顺畅与人员培训频次,平衡人员在部门与项目中的作用,实现信息高度共享,以优化研发成本与周期、项目成功率、项目价值[36]。

摘要:原研药品的质量属性检索与处方工艺剖析是仿制制剂研究流程的起步和深入开发的前提。在仿制药立项前期,应在一致性评价背景下进行大范围的药学与临床资料检索以及高难度的技术与质量控制分析,这些实验室阶段的设计将对仿制制剂生产放大和生物等效性试验的成功率产生重大影响。因此,本文基于项目实际开发经验,以完备易懂的方式对制剂资料检索方法进行总结,以细化深入的形式对处方工艺探索重点进行分析,以理论结合实践的模式对质量控制重点项目进行阐述,旨在展示仿制制剂研发的重点流程与关键属性,概括质量源于设计的主要模式与基础内容。
关键词:仿制制剂;参比制剂;质量源于设计;处方工艺;溶出度;稳定性

作者:刘 超1,2,宗剑飞1,2,孟庆廷1,2
(1. 青州尧王制药有限公司,山东潍坊 262500;2. 北京尧王天泽医药研发有限公司,北京 100176)

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