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在吸入式治疗领域,传统制备微粒方法用于高值、热敏药物存在局限。研究人员以喷雾冷冻干燥(SFD)微粒制备基于载体的干粉吸入器(DPI)产品。优化后,混合均匀度和细颗粒分数(~50.40%)良好,拓展了 DPI 产品应用领域。
近年来,随着医学研究的不断深入,通过吸入方式给药治疗肺部疾病逐渐成为热门研究方向。像蛋白质、肽、siRNA 等生物药物,它们口服生物利用度有限,而吸入给药能让这些药物直接作用于肺部,对慢性阻塞性肺疾病(COPD)、囊性纤维化、哮喘以及呼吸道病毒感染等肺部疾病的治疗效果显著。基于载体的干粉吸入器(DPI)制剂,凭借使用方便、便于携带和患者依从性高等优势,在众多吸入给药方式中脱颖而出,备受关注。
然而,传统的微粒制备方法却给 DPI 制剂的发展带来了诸多难题。在将药物微粒化的过程中,常用的研磨和喷雾干燥方法虽然能让药物颗粒达到肺部吸入所需的尺寸,但也引发了一系列问题。研磨或喷雾干燥处理后的药物颗粒粒径小,比表面积大,这使得颗粒间容易发生团聚现象,严重影响了粉末的空气动力学性能。而且,研磨过程中高能量的输入会让药物颗粒带上更多电荷,进一步加剧团聚。如此一来,在吸入气流的作用下,很难得到单分散的颗粒,那些团聚的颗粒不是残留在吸入器中,就是沉积在咽喉部位,导致肺部药物沉积量减少。此外,传统喷雾干燥过程中的高温环境还可能使药物发生化学降解和结构破坏,损害药物的生物活性。这些问题严重制约了基于载体的 DPI 制剂的发展,亟待解决。
为了突破这些困境,来自未知研究机构的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们提出了一种全新的策略,即利用喷雾冷冻干燥(SFD)微粒来制备基于载体的 DPI 产品。研究人员选用之前开发的 SFD 环丙沙星 / 亮氨酸颗粒作为模型颗粒,以常用的乳糖作为载体,通过 TURBULA? T2F 进行混合。在研究过程中,他们深入探究了模型颗粒质量含量、机械强度、载体粒径分布、混合时间以及混合速度等因素对混合均匀度和体外气溶胶性能的影响。最终研究发现,优化后的配方(SFD-C1,质量含量 3.6%)和工艺参数(混合速度 25 rpm,混合时间 10 min)能实现出色的混合均匀度和细颗粒分数(~50.40%) 。这一研究成果意义重大,它为制备具有可控肺部递送性能的基于载体的 DPI 产品开辟了新途径,极大地拓展了 DPI 产品的应用领域,有望为肺部疾病的吸入式治疗带来新的突破。该研究成果发表在《European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics》杂志上。
在研究过程中,研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,对乳糖载体进行筛分处理,通过 250 和 500 目筛网筛选出不同粒径分布的样本;其次,采用基于能量色散光谱映射图像的图像分析方法来快速测定混合均匀度,该方法与浓度定量方法具有良好的相关性,为研究提供了有效的量化手段。
研究结果主要从以下几个方面展开:
- 乳糖载体的特性:研究人员对乳糖载体的颗粒形态、粒径、密度和流动性进行了研究。结果显示,原始的 AF60S 样本呈现块状形态,经过筛分后不同粒径分布的乳糖颗粒也具有类似特征,并且在载体表面能观察到少量细乳糖颗粒附着。筛分前样本的 D50约为 57.46μm,而筛分后样本的 D50有所变化。这表明不同粒径的乳糖载体在后续与 SFD 微粒的混合过程中可能发挥不同作用,为进一步研究混合效果提供了基础数据。
- 混合均匀度和体外气溶胶性能的影响因素:通过改变模型颗粒质量含量、机械强度、载体粒径分布、混合时间和混合速度等多个因素进行实验。研究发现,这些因素均对混合均匀度和体外气溶胶性能产生影响。例如,优化后的配方(SFD-C1,质量含量 3.6%)和工艺参数(混合速度 25 rpm,混合时间 10 min)能够使混合均匀度和细颗粒分数达到较优水平(细颗粒分数~50.40%) 。这一结果为确定最佳的混合条件提供了关键依据,有助于提高基于 SFD 微粒的 DPI 产品质量。
研究结论表明,基于 SFD 微粒制备基于载体的 DPI 产品这一策略具有可行性和优越性。SFD 微粒具有较大尺寸、球形、多孔且脆性的结构特点,在与乳糖载体混合时,能够在温和的混合条件下有效破碎并均匀附着在载体表面。在吸入过程中,这些低密度的碎片能够从载体上脱离,进而实现更好的肺部递送性能。
从研究意义来看,该研究为解决传统 DPI 制剂制备过程中的难题提供了新的思路和方法,其提出的基于 SFD 微粒的制备策略,不仅能够克服传统微粒制备方法的缺点,提高药物的混合效率和体外气溶胶性能,还有望推动基于载体的 DPI 产品在肺部疾病治疗领域的广泛应用,为更多患者带来更有效的治疗方案。同时,研究过程中建立的新型图像分析方法也为研究混合均匀度提供了新的技术手段,具有重要的科研价值。