碳酸钠原位成盐构建固体SNEDDS：同步实现增溶、稳定与单胶囊给药的格列本脲递送策略

《Pharmaceutics》：In Situ Salt Formation in a Solid SNEDDS: A Triple Solubilizing, Stabilizing, and Dose-Reducing Strategy Enabling Single-Capsule Glibenclamide Administration

背景/目的：液体自纳米乳化给药系统（L-SNEDDSs）可有效提高难溶性药物的口服生物利用度。然而，吸附于介孔载体上常使制剂质量加倍，并迫使患者采用多胶囊给药方案。本研究旨在开发格列本脲（GLB）固体SNEDDS——GLB为弱酸性、酸不稳定、难溶性的抗糖尿病药物——以碳酸钠作为多功能碱化赋形剂，以提高载药量、改善化学稳定性并实现单胶囊给药。方法：采用Tween 80、PEG 400和Imwitor 308（4:3:3，w/w）制备L-SNEDDSs。以三乙醇胺为对照碱化剂，评价碳酸钠（Na₂CO₃）促进GLB原位离子化（成盐）的作用。将优化后的液体制剂以1:1（w/w）比例吸附于Syloid（介孔二氧化硅）上，制得流动性良好的固体SNEDDS。评价载药量、溶出度、40 °C下降解动力学及室温化学稳定性。结果：加入碳酸钠使GLB溶解度由5.97 mg/g显著提高至17.42 mg/g（提高2.9倍，p < 0.01），优于三乙醇胺（1.1倍）。碱化制剂使40 °C下药物半衰期由12.4天延长至30.1天（2.4倍，p < 0.01）。将L-SNEDDSs载药量由5 mg/g提高至15 mg/g，仍保持快速体外溶出，10 min内释放药物>84%，且尽管药物含量增至三倍，5–15 mg/g范围内溶出效率（DE）相似。优化固体制剂（15 mg/g）的溶出效率较原料药提高21.9倍（p < 0.01）。此外，其使总粉体质量由1000 mg降至333 mg，实现了单胶囊给药。与普通液体SNEDDS相比，液体和固体碱化SNEDDS均显著提高了GLB稳定性。结论：总体而言，Na₂CO₃介导的原位离子化为同时缓解固体SNEDDSs中溶解度差、酸不稳定性和剂量体积受限提供了一种实用的单步方法，为改善弱酸性、酸不稳定药物的口服递送及潜在提高患者依从性提供了有前景的平台。

研究背景：自纳米乳化给药系统（SNEDDSs）是由油、表面活性剂和助表面活性剂组成的无水、热力学稳定的各向同性混合物，在温和搅动下接触水性环境可形成纳米乳滴，已被广泛用于提高疏水性难溶性药物的增溶和口服生物利用度。然而，SNEDDSs的液体属性限制了其药学应用，存在从胶囊壳泄漏及储存期间与胶囊不相容的风险。因此，将液体SNEDDSs转化为固体剂型受到关注，方法包括喷雾干燥、冻干、熔融制粒、热熔挤出和吸附于多孔载体等。其中吸附法因简便、无溶剂、经济的单步工艺而颇具吸引力，但该策略存在固有局限：多孔载体低堆积密度与完全固化所需载体-制剂比例共同增加固体形式总体积，常需多胶囊递送治疗剂量；且对自由基和游离脂肪酸敏感的药物在脂质载体中化学不稳定。提高液体SNEDDS载药量可减少待固化体积从而缓解剂量-体积限制，此限制对溶解度强烈依赖电离状态的弱酸性药物尤为突出。一种新颖实用方法是在无水载体中引入碱化剂，促进其与可离子化药物的酸碱相互作用，促使质子由药物向碱转移，原位形成溶解度更高的药物盐，从而提高载药量。弱酸还可转化为亲脂性盐或离子液体，大幅提升脂质制剂载药量并减轻胶囊负担。除增溶外，离子化还可稳定酸不稳定药物，将弱酸转化为盐已被证明可在增强溶出的同时改善化学稳定性。格列本脲（GLB）是治疗2型糖尿病的第二代磺酰脲类，属BCS II类药物，口服生物利用度低且变异大，为弱酸性（pKa≈5.3）且水溶性差，是SNEDDS制剂的理想模型；磺酰脲桥断裂是其酸性及中性介质中的主要降解途径之一，此外还有热降解和氧化途径。弱酸性、低溶解度和酸不稳定性的组合使GLB成为评价碱化剂赋能多目标策略的合适模型。本研究旨在开发一种固体SNEDDS，其中Na₂CO₃驱动的原位成盐同时提高载药量、保护酸不稳定药物免于降解，并通过更高载药量将剂量体积降至单胶囊。基于微环境pH调节和亲脂性盐/离子液体形成的概念，研究人员假设在无水载体内将GLB转化为其钠盐可提供一个可直接转化至吸附型固体SNEDDS的三功能平台。本研究新颖性在于将单一原位成盐步骤作为吸附型固体SNEDDS的增溶、稳定和减量综合策略。据此，本研究旨在评价碳酸钠作为GLB吸附型固体SNEDDS中多功能碱化赋形剂的作用，重点关注其对载药量、化学稳定性、溶出度和剂量-体积缩减的影响。

研究人员开展的研究与结论：研究人员以Tween 80、PEG 400和Imwitor 308（4:3:3，w/w）制备液体SNEDDS（F1–F8），筛选出F1为最优处方；以碳酸钠和三乙醇胺为碱化剂制备碱化载体，将载药液体制剂以1:1（w/w）比例吸附于Syloid制得固体SNEDDS。结果表明，碳酸钠使GLB表观溶解度由5.97 mg/g提高至17.42 mg/g（2.9倍，p < 0.01），优于三乙醇胺（1.1倍）；碱化制剂使40 °C下半衰期由12.4天延长至30.1天（2.4倍，p < 0.01）；载药量由5 mg/g增至15 mg/g仍保持快速溶出（10 min内>84%），DE无显著差异；优化固体（15 mg/g）溶出效率较原料药提高21.9倍（p < 0.01），总粉体质量由1000 mg降至333 mg，实现单胶囊给药；液体和固体碱化SNEDDS均显著提高GLB稳定性。重要意义在于，Na₂CO₃赋能的原位离子化为同时缓解固体SNEDDSs中溶解度差、酸不稳定性和剂量体积受限提供了实用单步方法，为弱酸性、酸不稳定药物的口服递送及潜在提高患者依从性提供有前景的平台。

关键技术方法：研究采用Tween 80、PEG 400与Imwitor 308（4:3:3，w/w）制备液体SNEDDSs，通过混溶性与乳化研究筛选处方；以碳酸钠和三乙醇胺为碱化剂进行溶解度筛选研究；将载药液体以1:1（w/w）吸附于介孔二氧化硅Syloid制得固体SNEDDS；采用经验证的UPLC法（C18柱，228 nm检测）定量GLB；开展40 °C加速降解动力学（拟一级模型）与室温一个月化学稳定性考察；采用USP II型桨法（pH 6.8磷酸盐缓冲液，37 ± 0.5 °C，50 rpm）进行体外溶出并计算溶出效率（DE）与5 min初始溶出速率（IDR5）；采用粉末X射线衍射（XRPD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）进行固态表征；统计分析采用t检验、Welch检验及单因素方差分析（ANOVA）结合Tukey HSD事后检验。GLB原料药由SPIMACO（沙特阿拉伯布赖代）提供。

研究结果：（1）液体SNEDDS的筛选：通过离心混溶性与1:1000稀释乳化评估，F2、F4、F8因分相被排除，F5、F7形成浑浊分散体被排除，F1与F6在1 min内自发乳化；溶解度研究显示F1中GLB溶解度显著高于F6（5.97 ± 0.22 vs 2.91 ± 0.14 mg/g，p < 0.001），归因于Imwitor 308的两个游离羟基与GLB极性基团形成氢键，故选择F1。（2）液体SNEDDS的溶出：与原料药相比，L-GLB-F15的5 min初始溶出速率为8.77 ± 3.32%/min（原料药低于检测限），DE为80.85 ± 1.08% vs 2.36 ± 0.10%（p < 0.001），提高34.3倍，表明制剂组分可在肠介质中增溶GLB。（3）碱化剂对载药量的影响：三乙醇胺使溶解度提高1.1倍至6.67 ± 0.12 mg/g（p < 0.05），碳酸钠提高2.9倍至17.42 ± 0.40 mg/g（p < 0.01）；归因于无水载体内原位离子化（成盐），碳酸钠提供约5.0的ΔpKa（碳酸氢盐/碳酸盐对pKa2≈10.3），强烈利于GLB去质子化，而三乙醇胺ΔpKa仅约2.5，低于完全质子转移所需的ΔpKa≥3阈值，仅部分离子化。（4）碱化剂对溶出的影响：在5 mg/g匹配载药量下，三种液体制剂10 min内溶出均>84%；三乙醇胺对DE无显著影响（p = 0.79），碳酸钠显示 modest但有统计学意义的提高（p < 0.05）；IDR5分别为8.77 ± 3.32、12.08 ± 1.79和14.89 ± 1.10%/min，碳酸钠显著提高初始溶出速率（p < 0.05），表明碱化剂未损害快速溶出行为。（5）碱化剂对化学稳定性的影响：普通制剂L-GLB-F15降解快，拟一级速率常数0.0561 ± 0.0002 d^?1，半衰期12.35 ± 0.04天，31天后仅17.6 ± 0.7%完整；三乙醇胺稳定作用有限（半衰期延长1.12倍）；碳酸钠使速率常数降低59.0%至0.0230 ± 0.0009 d^?1（p < 0.001），半衰期延长至30.14 ± 1.17天（2.44倍，p < 0.01），31天后47.4 ± 0.6%完整（提高2.69倍，p < 0.001）；其机制可能为促进磺酰脲N–H去质子化、降低相邻羰基碳亲电性、减少酸催化水解倾向，同时中和游离脂肪酸提供的质子并产生自缓冲碱性微环境；据此选择碳酸钠为优选碱化赋形剂。（6）固化对溶出的影响：S-GLB-F15与S-GLB-SC-F15的DE分别为56.13 ± 3.27%和62.08 ± 6.52%，较原料药提高23.8和26.3倍；碳酸钠固体各时间点释放量持续较高但差异未达统计学显著；两者仍需两粒胶囊递送治疗剂量。（7）载药量对溶出的影响：5、10、15 mg/g三个载药水平终点溶出总量无显著差异，DE与IDR5均无统计学差异（p > 0.05），与药物在SNEDDS中呈分子溶解并推测离子化一致，表明碳酸钠微环境pH调节使载药量与溶出性能解耦，可在不损害释放速率与程度的前提下大幅缩减剂量体积。（8）载药量对化学稳定性的影响：三个载药水平间降解速率无显著差异（对k1的单因素方差分析，p = 0.089），与原位离子化稳定酸不稳定药物的作用一致；较高载药量在剂量体积方面仍具优势。（9）优化固体SNEDDS的溶出：S-GLB-SC-F115使原料药溶出效率提高21.9倍，IDR5为6.49 ± 0.46%/min（原料药5 min低于检测限）；但固化使液体前体DE（83.35 ± 2.48%）降至51.61 ± 4.09%，约为液体DE的62%，为吸附技术已知局限，即部分药物与脂质载体滞留于吸附剂孔内。（10）固态表征：XRPD显示原料药呈结晶性尖锐反射，Syloid呈约22° 2θ的宽弥散晕，两种固体SNEDDS主要呈弥散图谱、无可检出的GLB特征反射，表明吸附后无 detectable结晶GLB残留，与GLB以分子分散或增溶状态存在于吸附液体载体中一致；未观察到归因于独立格列本脲钠盐晶相的新反射，但因GLB仅占固体SNEDDS的0.25–0.75% w/w且图谱由无定形Syloid主导，XRPD不能排除微量未检出结晶组分，也不能确定药物离子化状态。FTIR中原料药显示N–H伸缩、羰基振动及S=O对称与不对称伸缩特征吸收，而Syloid与两种固体SNEDDS图谱由载体和赋形剂强谱带主导（尤其1000–1200 cm^?1宽硅氧烷吸收），普通与含Na₂CO₃固体SNEDDS图谱大体相似，无可明确归因于质子转移的药物谱带位移或消失，归因于GLB浓度低及药物与赋形剂谱带广泛重叠；因此XRPD与FTIR联合支持GLB的非晶或分子分散状态，但不直接证实独立格列本脲钠盐的形成，表观载药量与化学稳定性的改善被解释为与Na₂CO₃介导的原位离子化（成盐）相一致，需溶液态核磁共振（NMR）或其他能直接探测液体载体内离子化状态的技术予以确证。（11）化学稳定性：L-GLB-F15保留初始含量的86.9 ± 2.1%，L-GLB-SC-F115保留94.1 ± 1.6%，S-GLB-SC-F115保留92.4 ± 1.0%；后两者较L-GLB-F15显著减少药物降解（分别为p < 0.01和p < 0.05），而两者间无显著差异（p = 0.45），表明固体形式保持了与液体形式近乎相似的防护作用；该防护效应与GLB原位离子化（成盐）及碳酸钠中和载体中酸性物质一致；但储存后未重复XRPD和FTIR，需长期储存后重复XRPD及补充热学或光谱表征以确证固体SNEDDS的长期物理稳定性。（12）载药量提升向单胶囊可行性的转化：5 mg/g载药量时递送2.5 mg剂量需500 mg液体SNEDDS，按1:1液-Syloid比吸附产生1000 mg固体粉末，须分装两粒胶囊；载药量提高三倍至15 mg/g使所需液体SNEDDS质量降至167 mg，加等质量Syloid使每2.5 mg剂量总粉体质量降至333 mg，实现单胶囊给药；该粉体质量缩减在保持溶出显著优于原料药（S-GLB-SC-F115的DE为51.61 ± 4.09% vs 原料药2.36 ± 0.10%，提高21.9倍，约为液体前体DE的62%）及制剂化学稳定性增强（保留92.4 ± 1.0%药物含量，普通未碱化液体对照为86.9 ± 2.1%）的同时实现；对长期口服抗糖尿病药而言，药片负担由两粒减至一粒并伴持续溶出增强和化学稳定性，预期可改善给药便利性并可能支持更好依从性，但该潜在临床优势尚需患者研究确证。

讨论与结论总结：本研究讨论指出，三乙醇胺与碳酸钠稳定作用的显著差异表明稳定效应不能仅用碱性添加剂的存在解释，而是碳酸钠可能促进磺酰脲N–H去质子化、降低相邻羰基碳亲电性、减少酸催化水解倾向，同时中和游离脂肪酸贡献的质子并产生自缓冲碱性微环境，此双重作用可解释L-GLB-SC-F15相对L-GLB-F15半衰期延长2.4倍。结合其优异的表观溶解度增强和良好早期溶出性能，碳酸钠被选为开发高载药固体SNEDDS的优选碱化赋形剂。研究同时指出固化导致DE下降为吸附技术的已知局限，是本固体SNEDDS的局限；XRPD与FTIR不能直接证实独立钠盐形成，需溶液态NMR等确证；储存后未重复固态表征，需进一步研究长期物理稳定性。结论部分译文：本研究证明，单一赋形剂碳酸钠可将格列本脲吸附型固体SNEDDS转化为同时解决该剂型三大局限——载药量受限、酸不稳定药物化学不稳定性和剂量体积过大——的平台。碳酸钠推测通过在无水载体内原位离子化（成盐），使格列本脲表观溶解度提高约三倍，并使载药量提高三倍而不损害液体SNEDDS的快速溶出。同一方法还改善了格列本脲在液体和吸附固体形式中的化学稳定性，推测是通过抑制磺酰脲桥的酸催化水解。较高载药量使每剂量粉体质量减少三分之二，使治疗剂量可以单胶囊给药。该方法的新颖性在于使用一个简单、无溶剂的原位离子化（成盐）步骤同时实现增溶、稳定和减量功能。该方法简便——仅需在无水载体中加入合适的碱化剂——表明其可 readily 放大并整合至现有固体SNEDDS制造工艺中。