腹腔注射给药临床前研究：调控水-共溶剂制剂稀释诱导的药物沉淀

《Journal of Pharmaceutical Sciences》：Preclinical intraperitoneal delivery: Modulating dilution-induced precipitation from aqueous cosolvent formulations

　　

摘要专业翻译 含有增溶剂或沉淀抑制剂磺丁基醚-β-环糊精（SBEβCD）和聚乙烯吡咯烷酮（PVPK30）的塞来昔布水-共溶剂制剂，研究人员采用体外和体内方法进行了评价。塞来昔布是环氧合酶-2（COX-2）的选择性抑制剂，具有足够的渗透性但水溶性差（生物药剂学分类系统（BCS）II类）。研究人员采用体外方法对水-共溶剂溶液稀释后沉淀进行定量（紫外探针监测浊度、超高效液相色谱（UPLC）监测溶液浓度）和表征（偏光显微镜）。随后，研究人员采用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）方法定量腹腔给药后的体内药物血浆浓度。体外和体内评价均表明，PVPK30作为沉淀抑制剂的性能显著优于SBEβCD作为增溶剂/沉淀抑制剂的性能，在稀释诱导沉淀后提供了亚稳态过饱和状态。这一差异反映在给药后最初24小时内生物利用度提高了近3倍。此外，在后续给予不同浓度的含PVPK30制剂时，改变给药体积但保持给药药物质量不变，未观察到药物暴露量的显著差异。体外结果的排序在体内腹腔注射给药中得到体现，显示出该方法在开发难溶性化合物抗沉淀制剂方面的潜在应用价值。开发难溶性化合物的抗沉淀制剂，对于在药物开发的早期阶段实现临床前和毒理学研究所需的足够体内血药浓度具有重要意义。

论文解读文章

研究背景与意义

在药物研发管线中，大多数小分子候选药物属于生物药剂学分类系统（Biopharmaceutical Classification System，BCS）II类化合物，即具有低水溶性和高渗透性。这类化合物的溶解度和溶出速率限制成为制药行业投入大量资源攻克的核心难题。针对非离子型BCS II类化合物，极性共溶剂如聚乙二醇400（PEG400）、丙二醇和乙醇等因其操作简便且能以对数方式增强药物溶解度而备受青睐，能够在临床前研究中实现高浓度给药、减少给药体积并支持高剂量毒性试验。腹腔注射（intraperitoneal，IP）途径是实验室动物早期临床前研究中常用的给药方式，具有操作快捷简便、可耐受较大给药体积等优势。然而，腹腔内存在腹膜液，该液体可对注入的制剂产生稀释作用。对于难溶性药物而言，这种稀释会导致共溶剂浓度下降，进而引发药物即刻沉淀，造成非剂量比例吸收。虽然稀释诱导沉淀问题在静脉注射和口服给药途径中已有研究，但针对腹腔注射途径的相关研究几乎空白。因此，本研究旨在建立体外方法学，为BCS II类小分子化合物的腹腔注射制剂开发提供依据。

研究内容与主要结论

研究人员以塞来昔布（celecoxib）作为模型BCS II类化合物，系统评价了含增溶剂或沉淀抑制剂磺丁基醚-β-环糊精（SBEβCD）和聚乙烯吡咯烷酮（PVPK30）的水-共溶剂制剂。体外和体内评价均表明，PVPK30作为沉淀抑制剂的性能显著优于SBEβCD，能够在稀释诱导沉淀后维持亚稳态过饱和状态，使给药后最初24小时内的生物利用度提高近3倍。此外，改变给药体积但保持给药剂量不变，未对药物暴露量产生显著影响。该研究为开发难溶性化合物的抗沉淀制剂提供了体外-体内相关性验证，对早期药物开发阶段实现足够体内血药浓度具有重要价值。

关键技术与方法

本研究采用的主要关键技术方法包括：超高效液相色谱-紫外检测（UPLC-UV）用于制剂中塞来昔布浓度分析；超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）用于血浆样品中药物浓度的生物分析；紫外-可见分光光度计配备浸入式探头实时监测稀释后浊度变化以评价制剂抗沉淀能力；动态光散射（DLS）表征沉淀颗粒的水动力学半径及粒径分布；偏光显微镜（PLM）观察沉淀颗粒的形貌特征；体内药代动力学研究采用颈静脉预插管的雄性Sprague-Dawley大鼠（约250 g，购自Charles River），通过腹腔注射给药后于多个时间点采集血样进行药物浓度测定。

研究结果

塞来昔布在制剂所用辅料中的溶解度：塞来昔布在PEG400水溶液中的溶解度随共溶剂比例增加呈对数线性增长，符合Yalkowsky共溶剂模型。SBEβCD浓度增加使塞来昔布溶解度呈线性增加，表明在该浓度范围内药物与SBEβCD的结合常数为1:1。PVPK30对塞来昔布的增溶作用相对有限。

稀释后实时浊度法评价抗沉淀能力：研究人员将含不同辅料的制剂注入磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.4）中模拟体内稀释条件，通过450 nm可见光处浊度变化实时监测沉淀过程。结果显示，含PVPK30的制剂在稀释后浊度增加最为缓慢且幅度最小，表明其具有最强的沉淀抑制能力；含SBEβCD的制剂次之；不含沉淀抑制剂的制剂沉淀最为迅速和严重。

溶液浓度监测：在稀释后15分钟内定时取样测定上清液中塞来昔布浓度，PVPK30制剂维持了最高的溶液浓度，证实其能够维持亚稳态过饱和状态。SBEβCD制剂虽有一定维持能力但明显弱于PVPK30。

动态光散射表征：对稀释后形成的沉淀颗粒进行粒径分析，PVPK30制剂产生的沉淀颗粒粒径较小且分布较均匀，而其他制剂产生的颗粒更大或呈现多峰分布。

偏光显微镜观察：PLM图像显示不同制剂稀释后形成的沉淀具有不同的晶体形貌特征。PVPK30制剂中沉淀颗粒呈碎片状形貌且数量较少，而未加沉淀抑制剂的制剂中形成大量结晶性颗粒。

长期药代动力学研究（n=3）：对四种制剂（7:3 PEG400:30% SBEβCD、7:3 PEG400:10% PVPK30、7:3 PEG400:水及“原样”混悬液阴性对照）进行腹腔注射后168小时内的药代动力学比较。结果表明，含PVPK30的制剂在给药后最初24小时内表现出最高的药物暴露量，其生物利用度约为其他制剂的近3倍，与体外沉淀抑制评价结果的排序一致。

稀释效应药代动力学研究（n=5）：采用单一制剂（7:3 PEG400:10% PVPK30），一组给予2 mL含7 mg/mL塞来昔布的制剂，另一组给予0.5 mL含28 mg/mL塞来昔布的制剂，两组给药总剂量相同。结果显示，改变给药体积但保持给药质量不变，两组间的药物暴露量无显著差异，表明在该制剂体系中给药体积的变化不会对体内药物暴露产生显著影响。

讨论与结论

体外评价结果与体内腹腔注射给药结果呈现一致的排序关系，验证了所建立的体外方法在预测体内沉淀行为方面的有效性。PVPK30作为沉淀抑制剂能够有效维持药物过饱和状态，其机制可能涉及对药物成核和晶体生长的抑制作用。SBEβCD虽然作为增溶剂具有一定效果，但其在稀释条件下的沉淀抑制能力明显不及PVPK30。研究结论指出，开发难溶性化合物的抗沉淀制剂对于早期药物开发阶段实现临床前和毒理学研究所需的足够体内血药浓度具有重要意义，所建立的体外方法学可为腹腔注射制剂开发提供有效的筛选工具。