制剂组成与流变学性质对热响应水凝胶中PnPP19多肽稳定性的影响

《Journal of Pharmaceutical Innovation》：Influence of Formulation Composition and Rheological Properties on the Stability of PnPP19 Peptide in Thermoresponsive Hydrogels

　　

目的：多肽类药物具有高特异性和治疗潜力，但在水溶液和半固体制剂中的物理化学稳定性较差，限制了其应用。热响应性泊洛沙姆水凝胶已成为多肽类治疗药物制剂的有前景平台。本研究探讨了聚合物浓度、缓冲液组成和共溶剂对掺入泊洛沙姆407（P407）水凝胶中的合成生物活性多肽（PnPP19）稳定性的影响。 方法：研究人员在不同储存条件（5、25和40 °C）下表征了制剂的溶胶-凝胶转变温度（Tsol–gel）、流变学行为和多肽稳定性，包括光稳定性。 结果：增加P407降低了Tsol–gel，而丙二醇则使其升高。磷酸盐缓冲液（pH 5.8）相比醋酸盐缓冲液（pH 5.0）更能降低Tsol–gel。含较高P407含量（16% w/w）和磷酸盐缓冲液的制剂表现出非牛顿Herschel–Bulkley行为。该制剂在储存期间表现出改善的多肽稳定性，优化水凝胶（16 F-PEHG）相比低黏度制剂（10 S-PEHG）保持了更高的HPLC定量多肽含量（25 °C下9个月后损失分别为19.39% vs. 25.71%）。在40 °C下观察到相似趋势，而在5 °C下结构化制剂显著改善了稳定性。动力学分析表明，制剂组成影响PnPP19的降解行为，降解速率常数和指示性活化能估算存在差异。相比之下，光降解不受制剂组成或流变学行为的显著影响。 结论：这些发现表明，制剂组成和流变学行为显著影响PnPP19的长期稳定性，并为热响应性多肽制剂的合理开发提供支持。

论文解读：制剂组成与流变学性质对热响应水凝胶中PnPP19多肽稳定性的影响

一、研究背景与问题提出

多肽类药物因其高靶向特异性、良好的安全性和不断扩展的临床应用而受到广泛关注。然而，游离多肽在物理化学性质上高度不稳定，易发生水解、氧化、聚集和构象不稳定等降解反应。这些降解途径受制剂参数如pH、离子强度、溶剂组成、温度以及其他制剂依赖性理化性质的强烈影响。在半固体制剂和水凝胶系统中，多肽的稳定性问题尤为突出。

在众多制剂策略中，热响应性泊洛沙姆水凝胶因其独特的理化性质和流变学特性而成为有前景的递送平台。泊洛沙姆407（P407）由环氧乙烷（EO）和环氧丙烷（PO）单元共价连接形成线性序列（EO）₉₇-（PO）₆₉-（EO）₉₇，其热凝胶化过程涉及EO基团的脱水，聚合物分子组织形成具有PO疏水核心的球形胶束，随后胶束有序排列形成凝胶。P407作为一种热敏聚合物，其溶胶-凝胶转变可通过缓冲液类型和浓度、丙二醇添加以及其他聚合物如泊洛沙姆188（P188）进行调节。P407已被FDA批准为无活性成分，具有良好的生物相容性。

尽管泊洛沙姆作为药物递送基质已被广泛使用，但关于制剂变量如何影响多肽长期稳定性的定量研究仍然有限。特别是，缓冲液组成和流变学性质对多肽降解的联合效应尚未得到充分探索。PnPP19是一种合成生物活性多肽，由19个氨基酸组成，通过固相FMOC合成法生产，用于勃起功能障碍的局部治疗，在哺乳动物中表现出良好的安全性。然而，关于PnPP19在半固体制剂中长期稳定性的信息仍然有限。因此，本研究旨在探讨制剂组成、缓冲液体系和流变学性质对掺入P407热响应水凝胶中PnPP19化学稳定性的影响，为具有改善储存稳定性的热响应水凝胶制剂的合理开发提供支持。该论文发表在《Journal of Pharmaceutical Innovation》。

二、主要关键技术方法

研究人员采用多种技术手段开展研究。首先通过视觉检查和流变学测量确定制剂的溶胶-凝胶转变温度（T_sol–gel）；使用ARES G2流变仪（TA Instruments，美国）进行温度扫描和剪切速率扫描以评估流变学行为；采用Zetasizer Ultra Red Label动态光散射仪（DLS）分析胶体组织随温度的变化；使用CT310K质构分析仪（Brookfield，美国）测定制剂的坚实度和黏附性；开发并验证了高效液相色谱（HPLC）方法用于定量多肽含量；依据RDC no 318指南进行稳定性试验和光稳定性试验；通过零级和一级动力学模型及Arrhenius分析进行降解动力学研究。

三、研究结果

制剂优化：组分对T_sol–gel的影响

P407浓度的增加促进了T_sol–gel的降低。当使用P407/P188二元体系时，观察到T_sol–gel升高，这可能与P188的亲水特性及其对混合胶束组织和胶束冠层水合作用的影响有关。随着丙二醇浓度的增加，T_sol–gel升高，这可能与丙二醇和P407亲水链之间的氢键相互作用有关。缓冲液类型的变化也导致T_sol–gel的差异，磷酸盐缓冲液（pH 5.8）相比醋酸盐缓冲液（pH 5.0）更能降低T_sol–gel，可能机制涉及磷酸根离子的盐析效应。防腐剂Microcare^? PEHG（苯氧乙醇和乙基己基甘油）的添加似乎降低了T_sol–gel。

分析方法验证

开发的HPLC方法在10至100 μg mL^?1范围内呈线性，决定系数R2=0.9976。日内和日间精密度测试的变异系数均小于2%，方法准确度大于99%，表明制剂中其他成分不干扰信号。该方法对多肽具有选择性。

稳定性试验

在25 °C下，含醋酸盐缓冲液的18 A-188-PEHG制剂在3个月后多肽降解不到1%，但存在不良的乙酸气味。改用磷酸盐缓冲液后，17 F-188-PEHG制剂在相同时间内降解达17.24%±0.23，表明P188在磷酸盐缓冲液中对多肽稳定性产生不利影响。去除P188后的17 F-PEHG制剂表现最佳，3个月后降解接近0%。在磷酸盐缓冲液系列制剂中，14 F-PEHG、16 F-PEHG和17 F-PEHG在6个月后降解谱相似。磷酸盐缓冲液（pH 5.8）制剂相比醋酸盐盐水溶液（pH 5.0）制剂表现出更好的多肽稳定性。

10 S-PEHG与16 F-PEHG在5、25和40 °C下的多肽稳定性

在5 °C下，10 S-PEHG制剂在8个月后多肽降解达41.38%±7.78，而16 F-PEHG制剂降解保持在12%以下，两者差异显著。在25 °C下，16 F-PEHG在9个月内表现出更好的多肽稳定化效果。在40 °C下，10 S-PEHG在第一个月降解约50%，而16 F-PEHG降解低于10%；5个月后16 F-PEHG比10 S-PEHG多约26%的完整多肽，但8个月后两者降解谱趋于一致。

光稳定性试验

16 F-PEHG制剂（40.81%±8.71）与10 S-PEHG制剂（59.06%±8.99）在UVA/UVB照射96小时后无统计学差异。施加UV保护后，两种制剂均表现出最小降解（0-3%）。光降解不受制剂组成或流变学行为的显著影响，这与热驱动的降解行为形成对比。

代表性制剂的流变学和胶体表征

16 F-PEHG制剂在35 °C下表现出非牛顿Herschel–Bulkley行为，具有初始屈服应力，剪切速率增加时剪切应力非线性增加，黏度随剪切速率增加而降低，呈现剪切变稀特性。流变学测定的T_sol–gel在21.5-22.5 °C范围内。10 S-PEHG制剂表现出牛顿流体行为，剪切速率与剪切应力呈线性关系，黏度不随剪切力变化。DLS分析显示16 F-PEHG随温度升高向更大流体动力学直径转变，在25 °C时粒径分布最窄，PDI为0.13±0.01；而10 S-PEHG在所有温度下均表现出宽且异质的分布和高PDI值。

质构分析

10 S-PEHG制剂的质构接近水，表明其流动性强，局部应用时可能容易滴落。16 F-PEHG制剂的坚实度约600 g，黏附性约13 mJ，更耐皮肤涂抹，但剪切变稀行为有助于涂抹。

多肽降解动力学分析

16 F-PEHG和10 S-PEHG的降解速率常数（k）和半衰期（t_1/2）存在差异，表明制剂流变学对多肽稳定性有影响。制剂组成影响PnPP19的降解行为，降解速率常数和指示性活化能估算存在差异。

四、讨论与结论

研究表明，制剂组成和流变学行为显著影响PnPP19的长期稳定性。磷酸盐缓冲液（pH 5.8）相比醋酸盐体系提供了更好的多肽稳定化效果，这可能与磷酸根离子对P407基质理化性质的改变有关，与泊洛沙姆体系中的盐析效应一致。较高P407浓度的制剂与更好的多肽稳定性相关，这可能与聚合物-多肽相互作用的改变和水凝胶系统理化特性的变化有关。结构化制剂（16 F-PEHG）在5、25和40 °C下均表现出优于流体制剂（10 S-PEHG）的多肽稳定性，表明制剂黏度和结构组织对热驱动降解途径有显著影响。然而，光降解不受制剂组成或流变学行为的显著影响，这与热降解行为形成对比。

研究结论指出，制剂组成和流变学行为显著影响PnPP19的长期稳定性，支持热响应性多肽制剂的合理开发。这些发现为理解制剂变量对多肽稳定性的影响提供了定量依据，并为开发具有改善储存稳定性的热响应性多肽制剂提供了指导。需要注意的是，稳定性评估基于HPLC定量的多肽含量，未包括生物效价测定，多肽含量的百分比下降不应被解释为药理活性的比例丧失。此外，初步稳定性试验未控制湿度和光照条件，确定制剂保质期需要按照指南要求使用适当设备进行进一步研究。