奥洛他定光降解的综合分析研究及其光降解产物的In Silico毒性评估

《Molecules》：Comprehensive Analytical Investigation of the Photodegradation of Olopatadine and In Silico Toxicity Assessment of Its Photodegradation Products

　　

奥洛他定（OLO）是一种第二代抗组胺药，被批准用于治疗过敏性结膜炎，剂型为眼用和鼻用溶液。由于其近紫外区域（约300 nm）的固有吸收，OLO可能易于发生光降解，而理解该行为对于确保含OLO药物制剂的质量和安全性至关重要。在UV/Vis照射（300–800 nm）下，在宽pH范围内研究了OLO的强制光降解。使用选择性LC-UV方法评估光降解动力学。OLO降解遵循一级动力学，速率常数为3.45 × 10^?5至6.91 × 10^?5 s^?1，对应降解水平范围为45.54–81.95%。使用UHPLC-HRMS/MS表征光降解产物，鉴定出12种，包括7种先前未报道的化合物。通过制备型LC-UV分离出7种降解产物，并通过NMR波谱确认其结构，包括3种新报道的化合物。使用计算机模拟工具OSIRIS Property Explorer和Toxtree评估所有已鉴定光降解产物的潜在毒性。预测5种产物具有生殖毒性和刺激性，而1种化合物显示出潜在致瘤风险。总体而言，本研究为OLO的光稳定性和其光降解产物的形成提供了全面见解。

奥洛他定（OLO）是一种第二代抗组胺药，以眼用和鼻用溶液形式用于治疗过敏性结膜炎。该分子在近紫外区（约300 nm）存在吸收，提示其具有光降解风险。以往关于OLO的强制降解研究虽涉及热、氧化、酸、碱及光照条件，但在超过ICH Q1B推荐剂量（200 Wh/m² UV和1.2×10⁶ lux·h可见光）的强制光照下，光降解产物的结构表征仍不充分，且其毒性未系统评估；pH对OLO光降解行为的影响亦缺乏数据。由于OLO具有两个可电离基团（羧酸pKa 4.18，叔胺pKa 9.97），在不同pH下以阳离子、两性离子或阴离子形式存在，其光化学行为可能不同。因此，本研究在pH 1–13范围内对OLO进行UV/Vis照射（300–800 nm）的强制光降解研究，旨在全面表征其光降解动力学、产物结构及潜在毒性。论文发表于《Molecules》。

研究人员采用多种互补分析技术。首先，通过UV/Vis光谱考察OLO吸收行为；采用稳定性指示LC-UV方法进行定量分析和动力学拟合；利用UPLC-HRMS/MS鉴定光降解产物；通过制备型LC-UV分离主要产物，并采用NMR波谱确认结构；最后使用OSIRIS Property Explorer和Toxtree两种计算机模拟工具评估毒性。研究使用OLO原料药及不同pH缓冲液配制样品，无额外样本队列来源。

研究结果如下：

2.1 UV/Vis分析

UV/Vis光谱显示，OLO在300 nm以上有吸收，摩尔消光系数超过1000 M^?1 cm^?1，具备发生光降解的条件。经UV/Vis照射后，不同pH溶液的吸收光谱与未照射对照相比，峰位和峰形均发生显著变化，表明OLO分子结构发生了光化学改变。

2.2 百分比降解与动力学

基于LC-UV定量数据，OLO光降解在pH 1–13范围内符合一级动力学模型，R²为0.9779–0.9964。pH≤7时，降解率范围为45.54%（pH 7）至62.83%（pH 1），速率常数为3.45×10^?5–5.37×10^?5 s^?1；pH≥10时，降解率显著升高至80.86%（pH 10）和81.95%（pH 13），速率常数为6.14×10^?5–6.91×10^?5 s^?1。半衰期相应缩短。结果表明，碱性及强酸性条件加速光降解，pH依赖性归因于OLO在不同pH下的离子形态变化。另外，避光热稳定性研究表明，除强酸条件外热降解可忽略，光降解是主导途径。

2.3 UPLC-HRMS鉴定光降解产物

通过UPLC-HRMS/MS分析，研究人员在照射样品中检测到多个色谱峰，依据高分辨质谱数据及MS/MS碎片途径，共鉴定出12种光降解产物。其中OLO1和OLO2为E/Z异构体，由氧杂环庚烷环开环、羟基化及甲酯化形成；OLO3为环开环重排产物；OLO4和OLO5为OLO及其E-异构体的甲酯衍生物；OLO6和OLO7为Z/E醛基衍生物；OLO8和OLO9为羟基化产物；OLO10为E-异构体；OLO11和OLO12为叔胺氮氧化产物。所有结构均基于HRMS/MS碎片规律提出。

2.4 NMR鉴定光降解产物

通过制备型LC-UV从pH 1照射样品中分离出六个组分，并采用1D/2D NMR（包括¹H、¹³C、COSY、HSQC、HMBC、1D ROESY）确认了OLO1–OLO6的结构。其中OLO1、OLO2和OLO3为未报道过的新化合物，其立体化学由ROESY相关确定。OLO4、OLO5和OLO10的数据与文献一致。

2.5 光降解产物总结

本研究共提出12种OLO光降解产物，其中OLO1、OLO2、OLO3、OLO8、OLO9、OLO11和OLO12七种为首次报道。与以往研究相比，OLO4、OLO5、OLO6、OLO7、OLO10和OLO11在已有文献中报道过。值得注意的是，OLO11（N-氧化产物）此前仅在氧化胁迫下发现，本研究首次证明其也能在UV/Vis照射下生成，并伴随其E-异构体OLO12。光降解途径涉及氧杂环庚烷环开环和重排、羟基化、酯化及几何异构化。

2.6 计算机模拟毒性评估

OSIRIS Property Explorer预测显示，OLO1–OLO5因含有丙-1-烯-1,1-二基二苯结构片段，具有高生殖毒性风险；OLO6和OLO7因含苯甲醛结构具有高刺激性风险，同时也存在生殖毒性警示。OLO9被预测为中等致瘤风险。Toxtree分析将所有上述产物及OLO8归类为Cramer III类，提示其缺乏安全的初步结构证据，可能含有反应性官能团。这些预测仅为初步筛查信息，不构成实际毒性结论。

总结与讨论：本研究将定量分析、高分辨质谱、NMR结构解析和计算机模拟毒性评估相结合，为OLO光稳定性研究提供了系统框架。pH范围扩展至1–13，揭示了两性离子和阴离子形态下光降解增强，这对于眼用制剂在不同缓冲体系下的稳定性控制具有参考价值。研究人员强调，强制降解条件下产物的相对丰度不能代表正常储存条件下的实际水平，但所建立的光降解产物库可为后续稳定性研究和毒性优先评估提供基础。

研究结论（翻译）：本研究全面表征了OLO在UV/Vis照射下的光降解行为。通过LC-UV定量分析不同pH下的光降解动力学，利用UPLC-HRMS/MS表征降解产物，采用制备色谱和NMR确认结构，并借助计算机模拟方法评估潜在毒性。这些互补的分析和计算方法为药物光稳定性及降解产物安全性评价提供了稳健框架。在pH 1–13范围内，OLO的光稳定性具有明显pH依赖性，相关结果可支持开发减少含OLO液体制剂光降解的策略。然而，由于实验采用故意严苛的应力条件，降解谱主要用于不同pH下的比较以及降解产物的定性和结构表征，不能代表正常稳定性试验或储存条件下的水平。共检测到12种降解产物，其中7种为首次提出；OLO1、OLO2和OLO3经NMR确认，其余4种仅基于HRMS数据，应视为初步判定。计算机模拟毒性评估提示若干降解产物存在潜在生殖毒性、刺激性或致瘤性警示，但这些仅为初步预警。本研究的发现扩展了OLO光稳定性知识，对眼用和鼻用制剂中光降解产物的表征与控制具有参考价值，也为进一步毒理学研究及制剂、生产、包装、储存和质量控制策略的开发奠定了基础。