pretomanid水性微/纳米混悬长效注射剂的处方筛选、稳定性评价及大鼠肌内药代动力学可行性研究

《RSC Pharmaceutics》：Formulation and stability evaluation of a pretomanid suspension and its potential as a long-acting injectableOpen Access

　　

长效注射剂（long-acting injectables, LAIs）已应用数十年，是解决结核病（tuberculosis, TB）等疾病患者依从性差的一种有前景方案。LAIs可实现数周至数月给药一次，同时维持持续释药和稳定全身暴露，这可能对TB等长期疾病治疗至关重要。因此，本研究考察了将已注册用于TB治疗的化合物pretomanid配制成水性纳米或微混悬LAI的可行性。pretomanid混悬液通过湿法介质研磨（wet media milling）制备。研究人员利用10种不同稳定剂进行筛选，并通过激光衍射（laser diffraction）表征以评估粒度分布和物理稳定性。在测试的稳定剂中，poloxamer 407被确定为最有前景的稳定剂。使用poloxamer 407作为稳定剂，可制备每mL媒介物150 mg的pretomanid水性混悬液；高于此浓度，混悬液变得非常黏稠。先导处方在加速储存条件（40 °C）下保持物理稳定6个月。在雌性Sprague-Dawley大鼠肌内给药后评估制剂的药代动力学性能，其中pretomanid全身暴露极低，血浆浓度在整个3个月研究期间通常低于1 ng mL^?1。这些水平显著低于所报道的Mycobacterium tuberculosis最低抑菌浓度（minimum inhibitory concentration, MIC），因此不太可能产生治疗疗效。总体而言，结果表明，要实现pretomanid的长效递送，可能需要水性混悬液之外的替代制剂策略。

结核病（tuberculosis, TB）可追溯至约8000–10000年前的人类骨骼遗存，表明其长期影响人类健康。尽管TB历史悠久且自1945年以来已有药物治疗选择，TB仍是重大全球健康问题，并继续每天导致数千人死亡。pretomanid是一种由TB-Alliance开发、于2019年获美国食品药品监督管理局批准的抗分枝杆菌药物，作为由bedaquiline、pretomanid和linezolid组成的BPaL方案的一部分，以6–9个月口服联合治疗给药。pretomanid的开发由耐药TB出现所驱动，耐多药结核（multidrug-resistant tuberculosis, MDR-TB）和广泛耐药结核（extensively drug-resistant tuberculosis, XDR-TB）均与显著较低的治疗成功率和较高死亡率相关。与其他抗TB药物联用时，pretomanid已显示对MDR-TB和XDR-TB具有高度疗效。耐药TB菌株出现和传播的核心原因之一是口服药物依从性差。高药片负担和低收入国家医疗资源有限等因素可负面影响治疗依从性，并促进个体间传播。在人口密集环境中，这可对受影响家庭和社区造成严重后果。因此，作为BPaL治疗策略的一部分，pretomanid对因一线TB药物耐药而治疗选择有限的患者代表重要进展。然而，尽管BPaL方案的实施代表TB治疗的重要进步，该治疗仍要求患者每日服用多片药物，这一因素已知会负面影响用药依从性。对TB治疗计划的依从性是预防耐药和实现成功临床结局的关键因素，因为必须在整个六个月治疗期间维持血浆浓度高于最低抑菌浓度（minimum inhibitory concentration, MIC）。LAIs已应用数十年，可能代表解决TB治疗依从性差的一种有前景方案。LAIs已在多种慢性疾病治疗中显示优势，因为它们可实现数周至数月给药间隔，同时提供持续药物释放和稳定全身暴露。因此，LAIs有潜力改善TB患者的治疗结局。本研究的目的是评估pretomanid作为水性混悬液用于肌内（intramuscular, IM）给药的长效注射TB治疗候选药物的可行性。目标是实现数月内的持续全身暴露，从而应对依从性相关治疗失败和疾病复发挑战。

关键技术方法概括：研究人员采用湿法介质研磨制备pretomanid水性混悬液，先以10种稳定剂进行4周加速稳定性筛选，并用激光衍射监测粒度分布（particle size distribution, PSD）；随后筛选0.3–1.5 mm钇稳定氧化锆研磨珠，考察珠子尺寸对粒径降低的影响；通过逐步提高药物浓度确定最大载药量，并以质地分析仪评价注射性，以扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）观察粒子形态。先导处方含poloxamer 407和mannitol，在40 °C下进行6个月长期物理稳定性考察。体内药代动力学（pharmacokinetics, PK）研究使用11周龄雌性Sprague-Dawley大鼠（279–340 g，n=5，来源Janvier，Le Genest-Saint-Isle，France），肌内注射0.1 mL先导混悬液，平均剂量约40.7 mg kg^?1，采血3个月，以液相色谱-串联质谱（liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS）测定血浆pretomanid浓度。

稳定剂筛选：水性微/纳米混悬液性能（Stabilizer screening of aqueous micro- or nanosuspension performance）
研究人员通过湿法介质研磨制备含10种稳定剂或聚合物溶液的pretomanid混悬液，并在40 °C加速条件下储存4周，用激光衍射监测PSD。结果显示，聚山梨酯类、poloxamer 338、poloxamer 407和TPGS在首周PSD初始偏移后能提供相对物理稳定的混悬液。含poloxamer 188、SLS或DOSS以及未稳定化对照的处方形成致密饼块，随时间无法再重悬，因此两周后无法进行PSD测定。含HPMC处方在4周内发生明显粒子增长，表明胶体系统不稳定。总体而言，初步筛选提示pretomanid混悬液可通过polysorbate 20、polysorbate 80、poloxamer 338、poloxamer 407或维生素E-TPGS稳定；这些表面活性剂表现相当，研究人员因poloxamer 407稳健的空间稳定特性和在初步筛选中提供均匀PSD而选择其继续处方开发。

研磨珠对粒径降低的影响（Influence of milling beads on particle size reduction）
研究人员以poloxamer 407为稳定剂，评估0.3–1.5 mm钇稳定氧化锆珠对pretomanid粒径降低的影响。结果表明，珠子尺寸对粒径降低影响相对有限。湿法介质研磨可获得的最低D₅₀约为2 μm，使用0.3 mm研磨珠实现。1.5 mm珠研磨后D₅₀为4.13 μm，0.3 mm珠为2.03 μm。粒径降低相对有限，提示pretomanid在所选研磨条件下可能已达到研磨极限；该化合物可能脆性有限并倾向塑性变形，难以制备显著更小粒径的混悬液。Zulbeari等也曾报道使用湿法介质研磨制备pretomanid纳米或微混悬液时存在研磨限制，且pretomanid通常比haloperidol、indomethacin、cinnarizine和TBAJ-876等模型化合物产生更大研磨后粒径，这进一步支持pretomanid脆性较差、因此较不易通过湿法介质研磨降低粒径的假设。

载药量优化（Drug loading optimization）
浓度筛选显示，每mL媒介物150 mg（等于128 mg mL^?1）是pretomanid混悬液可达到且具有可接受流变学性质的最高浓度。每mL媒介物200 mg时混悬液显得高度黏稠，而每mL媒介物300 mg时处方明显黏稠，无法进行PSD分析。研究人员进一步用质地分析仪评价先导处方注射性，显示平均挤出力为5.1 ± 0.2 N（n=3），低于Boltres等提出的肠外给药20 N可接受限度。对于这些处方，poloxamer 407浓度增至4%（w/v），以应对增加的载药量；此前bedaquiline研究显示，提高稳定剂浓度可在维持更均匀PSD的同时实现更高载药量。

长期物理稳定性评价（Long-term physical stability assessment）
物理稳定性是评估长效注射剂货架期的关键因素，因为粒子增长会降低可用于溶解的总表面积，并可能因此改变药物释放速率。研究人员制备每mL媒介物150 mg pretomanid、含4%（w/v）poloxamer 407和3.50%（w/v）mannitol以达到290 mOsm渗透压的混悬液，并在40 °C封闭玻璃瓶中储存进行6个月稳定性评估。处方在6个月储存期间表现相对稳定，但与初始含PX407处方相比观察到更宽的PSD。该差异可能归因于处方组成差异，包括更高的pretomanid浓度、改变后的药物与稳定剂比例以及mannitol的加入。SEM成像作为粒径和形态的补充评估显示，与原料药相比，先导处方如预期出现粒径降低，但肉眼可见不同大小的粒子，定性支持激光衍射测得的较宽PSD。

大鼠体内药代动力学评价（In vivo pharmacokinetic evaluation in rats）
研究人员在11周龄雌性Sprague-Dawley大鼠（279–340 g）中评估pretomanid处方的PK性能。一组5只动物接受D₅₀为3.70 μm的处方IM注射。该处方与长期稳定性研究中评估的处方相同，采用每mL媒介物150 mg pretomanid、4%（w/v）PX407和3.50%（w/v）mannitol，渗透压290 mOsm每kg；考虑最终处方体积，先导处方中pretomanid浓度经HPLC实验测定为128 mg mL^?1。给药后，研究人员在3个月期间采集血浆样本。PK评价显示整个研究期间均可检测到pretomanid血浆浓度，所有动物保持良好临床状态并体重正常增长。给药后观察到持续全身暴露；然而血浆浓度始终较低，整个研究期间通常低于1 ng mL^?1。相比之下，pretomanid对药物敏感TB的报道MIC范围约为15–250 ng mL^?1，耐药菌株报道的MIC值更高。因此，本研究中达到的血浆浓度显著低于所报道的Mycobacterium tuberculosis MIC范围。

讨论部分总结：抗TB药物的LAI制剂开发此前已在rifabutin和bedaquiline等化合物中实现，可获得数周至数月高于MIC的持续药物暴露。然而，pretomanid与bedaquiline在理化和PK性质上明显不同。bedaquiline具有约5.5个月的极长终末消除半衰期和高脂溶性（log P 7.25），这促使其广泛组织分布和延长消除半衰期。相比之下，pretomanid终末消除半衰期约为16–20小时，脂溶性显著较低（log P 2.75）。这些差异可能部分解释pretomanid配制成水性混悬液时无法达到治疗相关血浆浓度。尤其是相对较短的消除半衰期可能构成限制因素，因为延长全身暴露通常受益于药物从体内缓慢清除。此外，pretomanid脆性差使研究人员在所用研磨条件下无法获得纳米范围粒径，意味着无法开发可能增强血浆暴露的纳米混悬液处方。总体而言，这些发现提示pretomanid存在显著制剂挑战，可能不适合开发为水性LAI混悬液。

研究结论翻译：本研究表明，pretomanid不是开发为水性LAI混悬液制剂的最佳候选。尽管长期稳定性研究提示，当使用poloxamer 407稳定时，pretomanid可在长达6个月内维持相对稳定的粒度分布，但在Sprague–Dawley大鼠中进行的3个月体内研究未达到本研究的PK目标。血浆浓度始终较低，在整个研究期间通常低于1 ng mL^?1。这些血浆浓度显著低于所报道的Mycobacterium tuberculosis MIC，因此未达到治疗相关血浆浓度水平。这些发现提示，可能需要LAI技术平台内的替代制剂策略，以释放pretomanid作为结核病长效注射治疗药物的临床潜力。