近十多年來，隨著組合化學和高通量篩選技術的出現(xiàn)和應用，人們在短時間內即可合成和篩選出大量先導化合物。但是，這些化合物的性質卻差強人意，因為在藥物化學中通常會利用在化合物適當?shù)奈恢蒙弦胗H脂性基團的方法來改善化合物的體外活性，這就使得大量的候選藥物更加趨向于高分子量、高脂溶性和低水溶性。在藥物開發(fā)過程中，約有40％的候選藥物是因為理化或生物藥劑學性質差而被淘汰的。
藥學研究者已經意識到了這一點，并且改變了研究策略和方法，即在藥物發(fā)現(xiàn)的早期階段，在活性篩選的同時進行生物藥劑學性質篩選，還要進行必要的動物實驗，這就要求制劑學的研究任務和方法也要相應地轉變，必須對化合物的性質以及用于臨床前動物實驗的制劑進行高通量的篩選和發(fā)現(xiàn)。國外學者已在這方面進行了卓有成效的工作。盡管目前國內這方面的工作開展得很少，但應用前景廣闊。
■多晶型的篩選和發(fā)現(xiàn)
固體藥物可以多種固態(tài)形式存在，包括多晶型、溶劑(水)化物、鹽、共結晶和無定型等，其中多晶型是固體藥物中非常普遍的存在形式。固體藥物在制劑和存放過程中，受溫度、壓力、相對濕度和粉碎程度等影響可能會導致晶型轉變，而這種轉變會影響藥物的性質和效力，影響生物利用度，通常會導致生物不等效，由此給藥物的開發(fā)和保護等帶來困難。
事實上，雖然鮮有報道，但很多制藥公司都遇到過藥物的多晶型問題。雅培公司開發(fā)的HIV蛋白酯酶抑制劑利托那韋在上市兩年后才發(fā)現(xiàn)在制劑過程中，利托那韋沉淀形成一種新的晶型(晶型II)，晶型II的溶解性比最初的晶型I差，熱力學上更穩(wěn)定，因而影響制劑的溶出速率和生物利用度，致使這種已經上市的制劑不得不撤出市場。
由此可見，在藥物發(fā)現(xiàn)過程中應盡早發(fā)現(xiàn)和篩選出這些可能存在的晶型及其性質，根據(jù)不同的給藥途徑選擇合適的晶型加以開發(fā)，盡量預測和避免后期開發(fā)可能出現(xiàn)的問題。目前，國外的一些制藥公司，如TansForm、Symyx和Avantium等，都相繼開發(fā)了各自的高通量結晶系統(tǒng)，其中應用較多的是TansForm制藥公司開發(fā)的自動化結晶技術平臺。這種高通量結晶技術是以一種組合的方法使藥物在不同的結晶條件(包括溶劑組成、過飽和度和結晶方法等)下產生盡可能多的固體形式，監(jiān)測固體的生成；轉移結晶管中生成的固體，干燥后利用改進的拉曼光譜和粉末x-射線衍射法進行高通量分析并保存數(shù)據(jù)，利用信息學工具對實驗過程中產生的大量光譜數(shù)據(jù)進行分類比較，判定整個實驗過程中共生成了多少種不同的晶型。此外，大多數(shù)的高通量結晶系統(tǒng)還結合了多種分析方法，可對生成的固體做進一步定性(即所謂的二次分析)，包括熱力學性質測定和光學顯微鏡檢查等。
另外，藥物或候選藥物的共結晶可能比溶劑(水)化物更有前景，因為在藥劑學上可以接受的溶劑有限，而且溶劑化物在制劑過程中經常會發(fā)生去溶劑(水)現(xiàn)象，轉變成不穩(wěn)定的無定型或溶解性更差的晶型。如果有協(xié)同作用的固體藥物能夠以化學計量比形成共結晶，也將成為藥物開發(fā)中一類很有前景的新型原料。高通量結晶系統(tǒng)可以實現(xiàn)溶劑組合和組分的多樣性，雖然這種技術很難控制但是值得期待。
■理化和生物藥劑學性質的篩選
藥物的理化性質和生物藥劑學性質是決定藥物制劑開發(fā)成敗的重要因素，很多與藥物吸收、分布、代謝和排泄相關的性質都可以通過一系列的體內和體外模型進行篩選和評價。但是在藥物發(fā)現(xiàn)階段，利用制劑學手段來解決這些與溶解和吸收有關的問題，無疑會延長制劑開發(fā)時間，增加開發(fā)成本。因此，采用高通量實驗技術對藥物的溶解性和膜通透性進行篩選和測定對整個研發(fā)過程有重要意義。
國外學者在這方面進行了大量工作。以對溶解度的篩選為例，近年來開發(fā)的幾種高通量溶解度測定法大多是先將藥物溶于二甲基亞砜（DMSO）溶液中，再用水性介質(或磷酸鹽緩沖液)進行一系列的稀釋測定濁度溶解度。
如Lipinski等提出的濁度法，將化合物溶于DMSO中制成10微克/微升(或20微克/微升)的貯備液，每隔1分鐘在裝有2.5毫升pH7磷酸鹽緩沖溶液(PBS)的試管中加入DMSO貯備液1微升(或0.5微升)，直到化合物達到最大溶解度而析出沉淀，由于沉淀發(fā)生光散射會使紫外線吸收增加，通過紫外線檢測器在600～820納米測定溶液濁度(因為大多數(shù)藥物的紫外吸收在此范圍以下)來計算溶解度，共加入14次DMSO溶液，溶解度范圍在5～65微克/微升。
■制劑和劑型的篩選及發(fā)現(xiàn)
在藥物發(fā)現(xiàn)階段，制劑學研究的任務通常是為動物實驗提供一種簡單、安全和穩(wěn)定的制劑，并對化合物的藥劑學性質作出初步預測。液體制劑作為一種簡單的遞送載體，只要使化合物能有效溶解，很容易實現(xiàn)高通量，尤其是靜脈注射劑，可以給出重要的藥代動力學參數(shù)，如絕對生物利用度等。輝瑞公司發(fā)現(xiàn)在300多個化合物中有近80％可以通過pH調節(jié)和潛溶劑或兩種方法的組合使化合物溶解，在此基礎上提出一套系統(tǒng)的靜脈制劑決策方案，為臨床前動物試驗篩選出可供靜脈注射的制劑。
此外，還可以選擇其他手段合理設計和篩選靜脈注射劑，如環(huán)糊精、表面活性劑、混合膠束、脂質乳劑、納米和微米混懸劑等，最重要的是選擇的載體不干擾化合物在體內的代謝行為或藥代動力學性質。通常對于可解離的化合物，在生理條件下的pH調節(jié)是首選，其次是潛溶劑和環(huán)糊精，如果能保證化合物可定量而快速地溶出，還可以考慮納米和微米混懸劑。建議盡量不要使用表面活性劑、脂質乳劑和混合膠束，盡管相對于上述方法，可以避免化合物在血液中析出沉淀，但是很可能會改變藥物在體內的代謝和分布過程。
TansForm制藥公司開發(fā)了一套制劑技術平臺，利用不同組合的增溶劑和穩(wěn)定劑的混合物來篩選和發(fā)現(xiàn)可以靜脈和口服遞送的穩(wěn)定的液體制劑，用于早期的動物藥代動力學研究、臨床試驗或最終開發(fā)成上市產品。整個過程包括合理的實驗設計和自動化的固體處理技術，在96孔板(或384孔板)中產生不同濃度的輔料和輔料組合，密封或加熱，在一定的溫度條件下振搖一定時間，利用各種分光和光學技術分析溶解度和穩(wěn)定性，制劑平臺每天可以篩選大約2500個制劑。利用這種高通量技術還可以改善藥物劑型設計的速度和效率。
透皮給藥作為一種新型的系統(tǒng)給藥方法傾注了科研工作者大量的心血，然而近40年的大量研究，成果卻寥寥無幾，其主要的技術難題在于皮膚的天然屏障使很多化合物尤其是大分子藥物難以透過，而且化學促滲劑在達到促滲效果所需的濃度時又難以避免潛在的皮膚刺激性。雖然近年來不斷開發(fā)出了一些新型的促滲劑，但仍然很難兼顧高效促滲和低刺激性。Karande等利用高通量技術篩選和發(fā)現(xiàn)了不同種類的促滲劑組合，為透皮制劑的開發(fā)提供了很多新的機會。這種組合不同于傳統(tǒng)的經驗組合，是具有協(xié)同效應的促滲劑組合(SCOPE)，選擇32個不同種類的促滲劑隨機配對，每一對產生44種不同的化學組成，結果得到一個25000個候選的協(xié)同促滲劑組合庫。
綜上所述，雖然高通量技術應用于藥劑學的研究在我國沒有展開，但由于其獨特的優(yōu)勢，應用前景十分廣闊。
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