药物新剂型和新技术.ppt

药物新剂型和新技术呼吸道给药 风 主要内容 概述鼻黏膜给药肺部给药小结 第一节 概述 1 1概述人体许多部位的黏膜可用于传递药物 如鼻腔黏膜 口腔黏膜 直肠黏膜 阴道黏膜及眼黏膜等 其中鼻腔黏膜给药是目前研究较多的全身用药新途径之一 1985年美国新泽西洲罗杰大学出版了专题讨论会资料 证明鼻腔给药系统在临床治疗上和药动学上具有明显的优点 是行之有效 很有发展潜力的给药系统 在鼻腔内使用 经鼻粘膜吸收而发挥全身治疗作用的制剂 称为鼻腔给药系统 中国古代西藏就有把檀香木和芦荟提取物吸入鼻腔止吐的记载北美印第安人通过鼻腔吸食一种树叶的粉末来治疗头痛在印度医学系统中鼻腔治疗也是早已被人们认识的一种治疗途径 而且鼻烟作为提神剂 鼻腔吸食可卡因和多种致幻剂早已为人们熟知 1 2经鼻给药的理论依据 祖国医学认为 人体在结构上是不可分割的 在功能上是相互为用的 在病机上是相互影响的 鼻是人体的官窍之一 位于头面正中 与肺密切相关 鼻又位于头面部 而 头为诸阳之会 鼻与全身经脉相通 即 鼻通十二经脉和五脏六腑 因此 通过经络的传导和调整作用 鼻腔给药可治疗全身病证 现代医学研究表明 鼻黏膜是脂质双分子层结构 可以用流动镶嵌模型解释 药物可以有两种方式穿过黏膜 一是通过黏膜中的脂质载体通道 二是通过水溶性细胞间隙 鼻黏膜表面积很大 鼻腔除鼻前庭 鼻腔嗅膜及鼻甲前一小区域外 均为具有纤毛上皮的黏膜 大大增加了药物吸收的有效表面积 人体鼻黏膜总吸收面积约150cm2 鼻黏膜下有丰富的毛细血管 静脉窦 动静脉吻合支以及淋巴网络 因此使血管与组织之间容易进行体液及物质交换 药物吸收后可直接进入体循环 2 1鼻黏膜给药的优点 1 无胃肠道降解作用 2 无肝脏首过效应 3 药物吸收后直接进入体循环 可达到全身治疗的目的 4 药物吸收迅速 给药后起效时间快 生物利用度高 某些药物经鼻给药的生物利用度接近100 大分子药物的生物利用度可以通过吸收促进剂或其他方法的应用来提高 5 一些胃肠道难以吸收的药物经鼻给药效果较好 6 可避免长期皮下注射引起局部组织过敏 变性或坏死 7 给药方便 易于被患者接受 第二节 鼻黏膜给药 2 2鼻黏膜给药的影响因素 1生理因素 1 鼻黏液 鼻黏膜表面覆有一层黏液 称为 黏液毡 黏液毡由于纤毛运动 自身牵引力及吞咽动作 使其不断向下向后移动至鼻咽部 黏液毡约每10min更新一次 这将影响到药物在鼻腔中的滞留情况 2 pH值 正常成人鼻腔的pH值范围在6 6 7 1之间 这是药物经鼻给药的限制条件之一 3 酶 鼻腔分泌物中有许多酶存在 参与药物的代谢 鼻腔中的NADPH2细胞色素P2450酶的含量较肝脏高3 4倍 能产生一种 伪首过效应 4 结构 鼻黏膜的厚度 脂质双分子层的结构也是影响鼻黏膜吸收的重要因素 5 其他疾病 当感冒等疾病影响到鼻黏膜的生理功能时 鼻黏膜纤毛的清除功能也会受到影响 进而影响到药物在鼻腔中的滞留时间和吸收情况 2药物的理化性质和剂型方面 药物分子量药物的pKa油水分配系数溶液PH药物的浓度和黏度剂型方面 药物分子量 药物分子量的大小与其鼻内的吸收程度有着密切的关系 通常分子量小于1000的化合物鼻腔给药后 生物利用度较高 但在有吸收促进剂存在的情况下 药物的分子量大于6000 也能获得较好的吸收 多肽类药物通过鼻腔途径的吸收机理目前尚未阐明 许多药物的生物利用度与分子量有密切关系 表1 分子量的影响 注 4 氧 4氢 1 苯并吡喃 2 羧酸 Mr 190 对氨基马尿酸 Mr 194 色氨酸钠 Mr 512 胰岛素 Mr 5200 葡聚糖 Mr 70000 药物的pKa值也是影响药物鼻黏膜吸收的重要因素 药物在鼻黏膜内的扩散很大程度上受到药物解离度的影响 分子在非离解pH条件下吸收最好 部分解离时吸收较好 如果完全解离后 吸收最差 药物非解离部分的多少 取决于药物的解离常数 Ka 和体液的pH 药物的pKa值 脂溶性大的药物容易吸收 鼻黏膜与大多数生物膜一样 具有 脂质筛 特性脂溶性大的药物容易通过 并且药物的油 辛醇 水分配系数与其吸收率常数之间存在良好的线性关系 油 水分配系数 溶液的pH 正常人的鼻腔分泌液pH值为5 5 6 5 鼻用制剂的pH值不超过7 0 生长激素经大鼠鼻腔给药后溶液的pH和渗透压对血药浓度的影响 见图 溶液pH对大鼠鼻腔吸收生长激素后的血药浓度影响 均为等渗 pH 5 pH 6 pH 7 药物的浓度和制剂的粘度 多数药物的鼻腔吸收随药物的浓度增加而增大 少数药物例外 增加药物溶液的粘度 可以降低鼻纤毛清除率 提高生物利用度 2 3鼻黏膜给药的剂型 剂型的改变能够影响药物在鼻腔中的滞留时间以及药物与鼻黏膜的接触程度 从而改变药物的鼻黏膜吸收 鼻腔给药的常用剂型有滴鼻剂 喷雾剂 凝胶剂 粉末剂和微球制剂 滴鼻剂的制备方法简单 成本低 是常用的鼻用制剂之一 但由于鼻纤毛的清除功能 药液在鼻腔内的滞留时间仅有15 30min 因此在一定程度上影响了药物的吸收和疗效 喷雾剂给药后 药物的分散均匀并以微小的液滴与鼻黏膜接触 药物在鼻腔中的滞留时间延长 药物的吸收比较完全 微球制剂是目前研究最多的鼻用剂型 它有很强的生物黏附性 药物在鼻腔部位的滞留时间可延长至4h 此外 微球剂还能保护药物不受酶的代谢 因此 在很大程度上提高了药物的生物利用度 2 4吸收促进剂 吸收促进剂可以促进药物的经鼻吸收 常见的有 合成的表面活性剂 胆酸钠类 环糊精类 脂肪酸类 磷脂类 环形肽类等 吸收促进剂对鼻纤毛有一定的毒性 有的损伤甚至是不可恢复的 因此要求人们使用对鼻纤毛毒性小的吸收促进剂 并且在制剂研究时考察其对鼻纤毛摆动频率及鼻黏膜上皮生理结构的影响 吸收促进剂的作用机制 降低粘膜层粘度 提高粘膜的通透性抑制药物作用部位的蛋白酶水解的作用与鼻粘膜的相结合 改变粘膜的结构改变鼻粘膜的电位和阻抗 增加细胞间的通透性加速鼻粘膜处血流速度 提高膜两侧药物的浓度梯度 1 胆酸盐及其衍生物 作用的机制 在鼻粘膜的上皮细胞中形成暂时性的亲水性的跨细胞膜通道 与多肽类药物结构中正电荷的残基形成离子对 使得分子具有一定的脂溶性 螯合细胞间隙中的Ca2 产生细胞间隙通道 降低制剂和鼻腔粘液层的粘度 抑制药物作用部位的蛋白酶的水解 胆酸盐作为胰岛素鼻腔给药的人体试验结果 2 环糊精 环糊精的褪黑激素鼻腔给药图10 8 褪黑激素鼻腔和口服给药后的血药浓度 时间比较 0 2mg 0 75 CYD 鼻腔 0 4mg 0 75 CYD 鼻腔 2 5mg 口服 二甲基 CYD对纤毛运动频率的影响 3 壳聚糖 具有良好的生物粘附性能 壳聚糖是一种阳离子聚合物 结构中的氨基可以与细胞膜中的阴离子成分结合 形成一条细胞旁路通道 2 5粉雾剂 定义 一种或一种以上的药物 经特殊的给药装置以微粉形式给药后进入呼吸道 发挥全身或局部作用的一种给药系统 具有靶向 高效 速效 毒副作用小等特点 按药用部位不同 分 经鼻用粉雾剂口腔肺吸入粉雾剂 粉雾剂是在气雾剂的基础上 为克服气雾剂的不足 综合粉体工学的知识而发展起来的一种新剂型 其使用方便 不含抛射剂 药物呈粉状 稳定性好 干扰因素少 粉雾剂的最大优点在于使用时 病人的吸气气流是粉末进入体内的唯一动力 故不存在协同困难 降低了药物副作用的发生率 尤其适合老人和儿童使用 而气雾剂吸入给药时 即使经过指导 也约有30 的病人不能正确使用 粉雾剂中的药物通过呼吸道粘膜下丰富的毛细血管吸收 因而作为呼吸道粘膜吸收制剂 具有以下一些特点 无胃肠道降解作用 无肝脏首过效应 药物吸收迅速 给药后起效快 大分子药物的生物利用度可以通过吸收促进剂或其它方法的应用来高 尤其适用于多肽和蛋白类药物的给药无抛射剂氟里昂 可避免对大气环境的污染和呼吸道刺激药物可以胶囊或泡囊形式给药 剂量准确 无超剂量给药危险药物吸收后直接进入体循环 达到全身治疗的目的 患者顺应性好 特别适用于原需进行长期注射治疗的病人不含防腐剂及酒精等溶媒 对病变粘膜无刺激性 鼻用粉雾剂 是一个具有巨大发展潜力的新剂型 它采用生物粘附技术 将主药与生物粘附物质制成含药微球 经特殊的装置将药物释放至鼻腔内 微球吸水膨胀 粘附于鼻粘膜上 可长时间释放药物 提高生物利用度 鼻用粉雾剂上市品种很少 仅在80代初期 英国和日本曾开发了鼻用粉末喷雾装置 Taissi 用于色甘酸钠和偏头痛药物双氢麦角胺的鼻腔喷入给药 可能是由于给药装置的缺陷 该产品一直未能扩大其应用 90年代中期 世界著名的药用喷雾泵生产厂 德国的Pfeiffer公司和法国的Valios公司 均开发成功鼻用单剂量粉末吸入装置 装置简单 可靠 易于使用 但至目前为止 采用上述装置进行鼻内给药的产品尚未上市 粉雾剂的研究关键 能否到达肺泡是粉雾剂开发的技术关键 可溶性的药物可能很快被肺组织溶解 不溶性的药物就难于吸收 会被肺部纤毛排出 此外还要求到肺泡的药品没有刺激性 保证对病人的安全 且即使多剂量给药也无潜在性损伤 粒径大于8微米就会被上呼吸道截留住 小于0 5微米粒径到肺泡后还容易回吐出来 因此1 5微米是肺泡应用的最合适的粒径 此外还要粉体抛松 溶解性好 与气管表面没有静电 堆密度小 形态为球型 不能为针状结晶 休止角小于3度 这样的粉体学特征构造是粉雾剂的最合适选择 影响粉雾剂疗效的因素 1 粉雾剂剂本身的因素 粒子的初速度粒径粒度分布形态 初速度越大粒子惯性撞击咽喉部的概率越大 在咽喉部的截留越多 细的药物粒子易于向肺泡分布 由于微分化不完善 往往有少量的大粒子 大粒子易被截留在口腔及上呼吸道 一般认为球形的粒子较好 也有发现细长的粒子更易在肺部被截留 2 肺部的生理 状病理状态 肺本身对外来的异物有防御功能 药物进入肺泡部位后 一部分药物由于咳嗽被清除 一部分药物被吞噬入淋巴系统 一部分药物吸收进入血液循环 一部分药物被酶代谢激活或失活 一部分药物留在肺泡中肺部存在大量的酶 对给入肺部的药物有代谢作用 影响粉雾剂疗效的因素 粉雾剂处方设计 粉雾剂的处方组成 主药载体润滑剂分散剂等 粉雾剂处方设计 主药 主药粒子的粒径很大程度上影响所制备粉雾剂的疗效一般认为理想的药物粒径为0 5 7 m大于此范围的粒子不能进入细支气管内 而更小的粒子则易随呼吸呼出 粉雾剂处方设计 载体 载体要求是无毒惰性能为人体接受的可溶性物质 载体的最佳粒径为70 100 m 常见的载体有 乳糖 葡萄糖 木糖醇 阿拉伯胶等 其中乳糖用的较多 当药物剂量很少时 载体还起着稀释剂的作用 粉雾剂处方设计 碾磨粉碎法 超临界分散技术 冷冻干燥技术 球磨机产生的粉体分散度大 休止角大 多数药物流动性不好 粉碎工艺 溶解分散效果较好 但成本较高 粉体的形状不好且容易附着 目前来看 喷雾干燥法是制备药物粉体最好的技术与方法 近十年来 粉雾剂迅速发展 除粉末吸入装置日益增多外 品种也从单一的哮喘治疗药向抗生素 如妥布霉素 生化药物及基因药物发展 并有多种复方粉雾剂上市 有望在将来大展身手 2 6经鼻给药的研究方法 1鼻粘膜透过性研究如用透皮吸收类似的方法测得渗透系数Pm 11 2药物在鼻粘膜的分配系数将离体鼻粘膜碎片与药物 氢化可的松 黄体酮 于等渗磷酸盐缓冲液 pH 8 36 C 混合4h 测得药物在鼻粘膜分配系数 以绝对生物利用度对鼻粘膜分配系数作图 结果两者有较好的相关性 r 0 995 3药物对鼻粘膜纤毛毒性研究 1 离体法 可用蛙和蟾蜍上腭的新鲜粘膜进行 以生理氯化钠溶液作为对照 以对照块作为100 实验块纤毛的运动持续时间相对于对照块的百分率即可求出 2 在体法 即对活体动物进行纤毛毒性研究 4药物吸收研究其他方法除人体生物利用度研究外 还有 1 动物在体吸收研究 将大鼠麻醉后于食管开一小口 由此插入一小管直通后鼻部 封闭鼻腭通道 以防药液流失 将实验药物溶液以一定速度流入鼻腔并向实验池循环 药液的实验池中浓度下降即为被吸收的药物量 2 标记药物吸收研究 可用碘标记药物进行人体滴鼻药物吸收研究 利用 照相技术 可获得药物从人体鼻粘膜所吸收的整个过程 5药物吸收测定方法 1 化学法 直接测定粘膜给药后体液中不同时间的药物含量 通常是血中药物浓度 此法适用于体液中药物达到一定量且具有一定稳定性 能够用化学法检测出来 2 剩余量法 测定不同给药时间后制剂中的剩余量 与标示量之差则为被吸收的量 此法适用于药物吸收量小 血药浓度低 而无适宜的检测方法时 3 生理效应法 根据给药后产生的生理反应 血压升高 降低等 来判断药物的释放与吸收 4 放射性示踪测定法 利用放射性标记的示踪物质来评定药物的释放与吸收 此法灵敏度高 检测限低 可用于痕量物质检测 但存在药物的标记操作复杂 不便在一般实验室进行 2 7鼻腔用药新剂型 微球 微球能够延长药物的在鼻腔中的停留时间 所载的药物主要是多肽类及小分子的药物 常用的微球种类有 生物可降解淀粉微球 DSM DSM吸水后 迅速溶胀 药物分子可以扩散进入DSM骨架 葡聚糖微球 载药过程也是通过葡聚糖微球吸水后溶胀 药物分子扩散进入微球的骨架中的 图是载药尼古丁的葡聚糖制备过程 脂质体 用于鼻腔给药 具有以下优点 防止药物被酶水解 保持用药部位较高药物浓度减少药物对鼻黏膜的毒性和刺激性持续释放包封的药物 具有缓释的效果具有生物黏附性 能使药物较长的滞留与吸收部位作为鼻黏膜免疫佐剂 刺激机体产生免疫应答阳离子脂质体用作基因药物的载体 能显著增加转染效率 如用于脂质体 DNA疫苗的鼻黏膜免疫 第三节 肺部给药 3 1依据肺腔具有很大的吸收面积 且有丰富的毛细血管 又没有消化酶对药物的破坏 因此是一个很好的给药部位 另外 肺腔本身是一个开放性的器官 与注射剂相比 肺腔给药制剂不如注射剂要求高 成本相对低 因此 肺腔给药一直是众多药学研究人员所关注的给药途径 3 2肺部给药新剂型 1干粉吸入剂 粉雾剂 干粉吸入剂 DryPowderInhala tions DPI 是当前给药系统的研究热点之一 1 DPI无需任何抛射剂 靠患者的自主呼吸使药物粉末同步进入呼吸道 可达到肺部定位给药 肺吸入给药的限制是其吸收和有效的重现性问题 以及长期给药可能带来的临床副作用 选择合适的给药装置是解决肺部给药的关键 随着药物微粉化技术和给药装置的不断进步 干粉吸入剂的类型和数量不断增多 2微球制剂最近 生物可降解的聚合物微球作为肺部控释给药载体得到了广泛关注 气化微球在肺内的沉积使起全身作用的药物能够缓慢释放 并且避免了药物被酶水解 通过改变制备工艺参数 如大小 形态 孔隙率等可以得到满足一定要求的微球制剂 由于肺的形态 要使药物在肺内有效沉积 应该控制粒子大小约为2 3 m 3固体脂质纳米粒固体脂质纳米粒 solidlipidnanoparti cales SLN作为肺部药物传输系统尚未得到充分开发但肺部中药物从SLN中的释放具有诸多优点 如可控制释药 长释放时间 与聚合物纳米粒相比 SLN降解速度快 同时SLN耐受性好 易被肺部巨噬细胞摄取 可用于治疗单核巨噬细胞系统疾病 9 因此SLN肺部给药系统将是一个有待开发的领域 4脂质体脂质体主要由卵磷脂组成 而磷脂是肺泡表面活性剂的重要成分 因此脂质体特别适合用于肺内控释给药 是目前研究较多的肺内给药系统 研究表明 将药物包入脂质体可延长药物在肺部的滞留时间 副反应发生率低 耐受性好 安全性高 近年来 许多药物用脂质体作为肺部给药载体 包括抗癌药 肽类 酶类 基因 抗哮喘药和抗过敏药等 脂质体肺部给药 将药物包裹入脂质体后肺部给药 不仅能有效地减少药物对呼吸道和肺部的刺激性和毒性 增加药物疗效 并可使药物通过磷脂双分子层缓控释放 克服了以往气雾剂吸收快 必须频繁给药的弊病 除阿米卡星 三氮唑核苷等小分子药物外 脂质体还是胰岛素 激素 免疫调节剂 基因等大分子携带入体内的有效载体 尤其是在基因工程上的运用 为其肺部给药开拓了更为广阔的前景 随着研究的进一步深入 作用机制的进一步证实 脂质体肺部给药在临床上将获得越来越广泛的应用 脂质体肺部给药的方式及其稳定性 药物肺部给药 一般认为 肺内沉积量是反映药物能否有效地发挥药效的重要指标 而进入呼吸道的药物颗粒的大小及形状则是影响肺内沉积量的重要因素 直径1 5 m的颗粒易到达呼吸道深部 小于015 m的微粒会随气流被呼出体外 大于8 m的颗粒只能沉积于呼吸道 这就要求气雾剂喷出的药粒有适当的粒径范围 以便有效地到达作用部位 脂质体肺部给药同样也面临这一问题 1直接制备脂质体气雾剂给药Farr试用磷脂乙醇液或磷脂 氯氟碳 phospholipid2chlorofluorocarbon 混合液置于加压容器中 直接喷雾制备脂质体气雾剂 发现这种制备方法对水溶性药物 如沙丁胺醇 的包合性很差 而且制得气雾剂的喷出粒径较难控制 大多数粒径比较大 不能进入呼吸道深部 2吸入脂质体冻干粉末吸入脂质体冻干粉末主要是采用加入冰点保护剂冷冻干燥和喷雾干燥进行脂质体分散体的脱水 这样就解决了脂质体的长期储存稳定性问题 采用喷雾干燥工艺获得的脂质体干粉粒径较小 可适用于呼吸道给药 3脂质体混悬液雾化给药脂质体肺部给药研究最多的是脂质体混悬液通过喷雾器 nebuliser 雾化后肺部给药 脂质体在雾化过程中的稳定性是脂质体气雾剂质量控制的一个重要指标 脂质体粒径是影响其稳定性的又一个重要因素 3 3常见肺部粉雾剂及动态 定量吸入气雾剂 MeteredDoseInhaler MDI 定量吸入气雾剂BricanylTurbuhaler每瓶含200次剂量 雾化吸入剂BuventolEasyhaler每瓶含200次剂量 可溶性干粉吸入剂 小结 呼吸道给药显示出独特的优势 有取代注射给药的趋势 在未来的发展中 有很大的潜力 我们期待更多的研究和产品问世 经鼻腔透过血脑屏障 BBB 的方法为一种全新的给药途径 正逐渐被证实 并有可能成为临床上治疗中枢神经系统疾病的有效途径之一 努力提高药物的生物利用度 使得给药合理化 规范化 公式化 使经鼻给药真正广泛地应用于临床 这是我们今后研究的主要方向 鼻腔给药可产生局部作用和全身作用 可替代肽类和蛋白类药物的静注给药 目前主要的研究是如何提高鼻腔给药后药物实际吸收剂量的重现性 及选择理想的高效 低副作用的吸收促进剂 鼻腔粘膜免疫也引起了人们的兴趣 因为该给药方式可降低疫苗免疫的成本 同时可避免目前注射免疫的许多副作用 从保护鼻粘膜的角度考虑 应选择间歇用药 治疗指数较大的药物 国外现已有8种起全身作用的鼻用制剂 表3 Thankyou