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【熱點應(yīng)用】是時候表演真正的技術(shù)了 ,破解乳膏劑顆粒表征難題!
乳膏劑顆粒表征
重點與難點
乳膏劑是一種常用于濕疹、皮炎、皰疹等局部皮膚病治療的外用半固體制劑,其基質(zhì)一般由水相和油相兩相組成,藥物則以溶解或混懸狀態(tài)分布于基質(zhì)中,因此被認為是典型的“大簡至繁"的復(fù)雜制劑,即處方組成簡單,但微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜且工藝難點多,包括藥物晶型、混懸的藥物顆粒大小和形貌、油水兩相之間的界面張力、液滴粒徑分布與穩(wěn)定性、流變學(xué)特性等等,其中API和液滴顆粒的粒度分布對生物利用度和制劑物理穩(wěn)定性的影響最為關(guān)鍵,因此是乳膏劑產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量控制中的重點和難點。
藥物研發(fā)中常用的粒徑測定技術(shù)有多種,包括激光粒度儀、動態(tài)光散射、電鏡、光學(xué)顯微鏡等,但由于乳膏劑的半固體制劑形態(tài),對其進行顆粒表征的特殊挑戰(zhàn)在于[1]:
① 在樣品制備時,不能因為稀釋、蒸發(fā)或其他操作導(dǎo)致API/液滴顆粒大小發(fā)生變化;
② 要具有足夠高的對比度,能夠?qū)PI/液滴進行準確計數(shù)和分析,因此光學(xué)顯微鏡成為了乳膏劑顆粒粒度和形貌分析的簡單直接的工具。
用光學(xué)顯微鏡對乳膏劑進行觀察時,通常采用“三明治"制樣法,即取少量樣品于載玻片上,蓋上蓋玻片后輕輕按壓使樣品延展鋪開成為薄薄的一層,這樣盡可能保證API顆粒的微環(huán)境和制劑的微觀結(jié)果不被破壞,避免了采用其他粒徑測定技術(shù)時導(dǎo)致乳膏中API顆粒溶解、析出、重結(jié)晶或乳滴顆粒因剪切力而變形、破裂等問題。
普通光學(xué)顯微鏡
傳統(tǒng)方法的困境
常用于乳膏劑分析的普通光學(xué)顯微鏡包括亮視野顯微鏡和偏光顯微鏡(PLM),亮視野顯微鏡用于觀察乳膏劑中的液滴顆粒,PLM則用于混懸API晶體顆粒的分析,但這兩種手動模式的顯微鏡觀察法都存在明顯弊端:
① 顆粒代表性不足的問題。普通顯微鏡觀察樣品,通常只能獲得少數(shù)視野中幾十到至多幾百個顆粒的信息,而視野之外還有海量顆粒樣本被遺漏,所以很難通過觀察有限個數(shù)的顆粒樣本得到有統(tǒng)計代表性和可重復(fù)的粒度分布信息。而根據(jù)ISO13322-1: 粒度分析— 靜態(tài)圖像分析法[2]:“當采用圖像分析法測定粒度時,必須要統(tǒng)計一定數(shù)目的顆粒才能得到有意義的粒度結(jié)果……例如對幾何標準偏差為1.6的粉末顆粒,誤差5%以內(nèi)以及概率為95%時,得到粉末的質(zhì)量中位徑,需要大約61000個顆粒?!?即使乳膏劑的粒度分布相對較窄,未必需要觀察數(shù)以萬計的顆粒,但是如何確保顆粒樣本數(shù)量足夠和粒度統(tǒng)計信息具有代表性,仍然是普通顯微鏡觀察法面臨的最大難題。
② 分析人員主觀性偏差。普通顯微鏡觀察依賴于操作者挑選觀察視野和辨識顆粒,存在較強的主觀偏向性 ,有可能不同的操作者因為判斷標準不一致或長時間觀察的疲勞導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差,所以最好是由經(jīng)驗豐富的、專門的分析人員進行觀察和分析。
由于存在代表性不足、主觀誤差大且效率低下等先天不足,使采用普通顯微鏡測定乳膏劑顆粒粒徑成為了一門“玄學(xué)“,顯然無法滿足FDA外用半固體制劑仿制藥指導(dǎo)原則中所要求的對乳膏劑的微觀結(jié)構(gòu)特性(Q3)進行準確表征以與參比制劑進行相似性評價的要求[3]。
全自動顆粒圖像分析儀
變“玄學(xué)"為科學(xué)
隨著計算機技術(shù)和高精度微定位控制技術(shù)的發(fā)展,全自動顯微鏡成為了顆粒圖像表征領(lǐng)域的Game Changer。與普通手動顯微鏡相比,全自動顯微鏡具有相同的高分辨率和成像質(zhì)量,并且能夠?qū)θ曇斑M行自動掃描、計數(shù)和成像,不僅解決了傳統(tǒng)顯微鏡法統(tǒng)計代表性不足問題,還將分析效率提升了數(shù)百倍,更好的滿足了藥物研發(fā)對于數(shù)據(jù)準確度、重復(fù)性以及時間效率的高要求。
Morphologi 4是馬爾文帕納科公司的最新一代全自動顆粒圖像分析系統(tǒng),符合靜態(tài)圖像分析國際技術(shù)標準ISO13322-1, 可對0.5μm到幾個毫米范圍內(nèi)的顆粒進行自動掃描和快速成像,自動統(tǒng)計顆粒數(shù)目和獲得顆粒高清圖像,分析顆粒大小和形貌特征,一次掃描的顆粒數(shù)目可從數(shù)千個到幾十萬個以確保充分的代表性,并給出具有統(tǒng)計意義的顆粒粒度分布和形貌分布信息。
Morphologi 4 適用于不同類型的藥物樣品,除乳膏劑、混懸劑等劑型可以通過“三明治法"制樣進行分析以外,還帶有自動干粉分散裝置,可對原料藥、輔料和膠囊等干粉樣品進行全自動分散和掃描,是對原輔料和制劑進行基于圖像法的量化分析和質(zhì)量控制的利器。
Morphologi 4 分析乳膏劑
應(yīng)用案例
該案例中的樣品為主藥呈混懸狀態(tài)的半固體制劑,按照藥審中心《皮膚外用化學(xué)仿制藥研究技術(shù)指導(dǎo)原則》的要求[4],混懸的藥物粒徑對其在皮膚局部的溶解度和釋放速率有關(guān)鍵影響,而液滴粒徑可反映處方工藝的合理性,并會影響藥物的釋放性能和透皮性能,因此要求對仿制藥的粒徑指標進行研究和控制,作為評價生物等效性的依據(jù)。
采用“三明治"制樣法,通過Morphologi 4自動掃描分析,二十分鐘之內(nèi)即可獲得API顆粒和液滴顆粒的粒徑分布結(jié)果,以及API的晶癖和液滴顆粒的圓度值等形貌因子的分布值。
混懸型乳膏劑
Morphologi 4 自動掃描乳膏劑樣品
Morphologi 4 乳膏劑粒度粒形分析結(jié)果
參考文獻:
[1]. D. W. Osborne, K. Dahl, H. Parikh. Determination of Particle Size and Microstructure in Topical. AAPS Advances in the Pharmaceutical Sciences Series 36
[2]. ISO13322-1: Particle size analysis — Image analysis methods Part 1: Static image analysis methods.
[3]. 邵鵬, 鄭金琪, 潘芳芳等. 外用半固體制劑的體外釋放試驗和等效性評價[J]. 中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué), 2021, 38(20): 2481-2487。
[4]. 新注冊分類的皮膚外用仿制藥的技術(shù)評價要求,藥品審評中心。