聚合物辅料对无定形氯雷他定溶出行为和结晶形态的影响

王嫦鹤,畅瑞苗,焦 洁,郭欢迎

1.陕西省食品药品检验研究院，西安 710065；2.西安交通大学药学院，西安 710061

据统计，近70%的候选药物和40%的上市药物均难溶于水，药物的难溶性问题严重限制了新药的研发及临床应用。将药物制成无定形制剂可以有效改善药物水溶性差的问题［1-2］。在无定形状态下，药物分子缺乏长程有序的结构［3］，分子具有较高的内能，从而具有较高的溶解度、较快的溶解速度和较高的生物利用度［4-6］。因此，制药工业中常将难溶性药物制成无定形态，以增加药物的溶出速率和生物利用度［7-8］。

然而，较高的分子内能也会导致无定形药物稳定性差，无定形药物在生产和储存过程中会释放过剩的内能，转变为相对稳定的晶体，从而导致溶解度和生物利用度下降、无定形药物的有效期缩短，不利于无定形药物的生产和储存［9］。因此在制剂生产过程中常采用添加聚合物辅料的方法，提高无定形药物的稳定性。常用的聚合物辅料有羟丙基甲基纤维素（hydroxypropyl methyl cellulose，HPMC）、甲基纤维素（methyl cellulose，MC）、聚维酮（polyvinylpyrrolidone，PVP）、环糊精（cyclodextrin）等［10］。有研究表明，在无定形药物体系中，聚合物的作用是比较复杂的。一方面，聚合物辅料可通过氢键等分子间作用力同药物形成共混物（即固体分散体），提高体系的玻璃化转变温度，从而提高无定形药物的稳定性［11-12］；另一方面，聚合物辅料还可以通过氢键作用影响药物晶体的形态，促进晶体的生长，进一步影响无定形药物的溶解度、释放度和流动性等物理特性［13-14］。但是，关于聚合物的种类、体积分数对无定形药物结晶形态和溶解度影响的具体情况，国内外均无相关研究报道。

氯雷他定（loratadine）化学名为4-（8-氯-5，6-二氢-11H-苯并［5，6］环庚烷并［1，2-b］吡啶-11-亚基）-1-哌啶羧酸乙酯（化学结构见图1），是阿扎他定（azatadine）的衍生物［15-16］。氯雷他定对外周H1受体具有特异的选择性，属于第2 代强效抗过敏药物，与第1 代抗组胺药相比，其药效更强、不良反应发生率更低［17-18］；临床上主要用于治疗变应性鼻炎、急性或慢性荨麻疹以及其他变应性疾病［19-22］。氯雷他定具有哌啶基团和三环结构，属于BCS Ⅱ类药物，具有低溶解性（＜0.01 mg·mL-1）和高渗透性的特点［23］，服药后1～3 h 开始起效，8～12 h达最大效应，生物利用度较低［24-25］。有研究报道，将氯雷他定制成水凝胶包合物、环糊精包合物或与柠檬酸制成固体分散体，能增加氯雷他定的溶解性，从而提高氯雷他定的生物利用度［26-28］。

图1 氯雷他定的化学结构式Fig.1 Chemical structure of loratadine

在前期研究中，课题组制备了无定形态的氯雷他定［29-31］。研究结果显示，无定形氯雷他定比晶型态具有更好的溶解性，但是稳定性较差。为了提高无定形态氯雷他定的稳定性，本研究将考察不同聚合物辅料对无定形氯雷他定晶体形态及溶解性的影响，为无定形药物稳定性研究及制剂研发奠定理论基础。

1 仪器与试药

1.1 仪器

Nikon Eclipse LV50 型偏光显微镜（日本尼康公司）；AUY-220 型电子天平、UV-5500 型紫外可见分光光度计均购自日本岛津公司；DB-2 型不锈钢电热板（常州国华电器有限公司）；KQ3200DB 型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；FE20/EL20 型pH 计（德国梅特勒-托利多集团）；DF-101S 型集热式恒温加热磁力搅拌器（郑州科丰仪器设备有限公司）。

1.2 试药

氯雷他定原料药（质量分数＞99.0%，武汉恩泰科技发展有限公司）；氯雷他定对照品（中国食品药品鉴定研究院）；聚乙二醇4000（PEG 4000，阿拉丁试剂有限公司）；聚维酮K30（PVP-K30）和羟丙基甲基纤维素（hydroxypropyl methylcellulose，HPMC），均购自北京百灵威科技有限公司）；甲醇（色谱纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；水为去离子水。

2 方法

2.1 溶液的配制

聚合物溶液：分别取PVP-K30、PEG 4000、HPMC10 g，精密称定，置于1 000 mL 烧杯中，各加水至1 000 mL，搅拌，并用超声辅助溶解5 min，溶液澄清后即得体积分数为1.0%的聚合物溶液，或根据需要稀释至适宜体积分数。

系列对照品溶液：精密称取氯雷他定对照品适量，用甲醇溶解制成每1 mL 含有150 μg 氯雷他定的对照品储备液。精密量取氯雷他定对照品储备液适量，置于50 mL 量瓶中，用甲醇稀释、定容，制成质量浓度分别为0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定系列对照品溶液。

2.2 无定形氯雷他定

用熔融-淬火法制备无定形氯雷他定。氯雷他定原料药的熔点为134～136 ℃。取适量氯雷他定原料药置于铝箔上，以145 ℃加热，熔融1 min 后移出，迅速置于室温条件下淬火2 min，轻微研磨后即得无定形氯雷他定。

2.3 溶出行为考察

2.3.1 测定波长的确定 取质量浓度为8.0 μg·mL-1的氯雷他定系列对照品溶液以及体积分数为1.0%的不同聚合物溶液，以去离子水为对照，在200～320 nm波长范围内进行扫描，记录紫外吸收光谱图。

2.3.2 方法学验证 （1）线性与范围：取2.1 项下质量浓度分别为0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定系列对照品溶液，在选定波长处测定吸光度（A）值，以A为纵坐标、氯雷他定质量浓度（C）为横坐标，进行线性回归，得到标准曲线方程。（2）精密度：取质量浓度分别为1.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定系列对照品溶液，在选定波长处测定吸光度值，每个样品同一日内平行测定3 次，连续测定3 d，考察日内及日间精密度。（3）回收率：取氯雷他定对照品储备液适量，以不同体积分数聚合物溶液配制质量浓度分别为1.0、8.0、16.0 μg·mL-1的氯雷他定对照品溶液，分别在选定的测定波长处测定吸光度值，计算回收率。回收率（%）=（测定值/真实值）×100%，每个质量浓度重复测定3 次，确定每个质量浓度的回收率。（4）稳定性：取氯雷他定对照品储备液适量，以不同体积分数聚合物溶液配制质量浓度为8.0 μg·mL-1的氯雷他定溶液，于室温放置0、1、2、4、6、10 h 后，在247 nm 波长处测定各样品的吸光度值，实验平行3 次。计算不同时间点氯雷他定的含量及RSD 值。

2.3.3 不同聚合物溶液中溶出度考察 用《中华人民共和国药典》（2020年版）溶出度与释放度测定法（四部0931 第三法）所述装置考察药物的溶解行为。精密称定无定形氯雷他定50 mg，分别置于装有200 mL 不同体积分数（0、0.1%、0.2%、0.5%、1.0%）的聚合物溶液（PVP-K30、HPMC、PEG 4000）中，在（37±0.5） ℃以100 r·min-1匀速搅拌，分别于0、2、5、10、15、20、30、45、60、90、120、180、240、300、360、420、480 min 时取样，0.45 μm 聚醚砜微孔滤膜滤过，弃去初滤液，取续滤液在选定的波长处测定吸光度值，实验重复3 次。计算各时间点氯雷他定的质量浓度，绘制溶出曲线。

2.4 结晶形态的分析

取适量无定形氯雷他定粉末，分别置于水或体积分数为0.1%的聚合物溶液中，以50 r·min-1于室温下振荡24 h，并分别于8、24 h用显微镜观察结晶特性。

将适量氯雷他定储备液与体积分数为0.1%的聚合物溶液等体积混匀，室温下敞口放置。随着溶剂的挥发，氯雷他定晶体逐渐析出，在放置96 h 后，取出适量晶体，置于偏光显微镜下观察。

3 结果

3.1 不同聚合物对溶出特性的影响

3.1.1 方法学考察 （1）专属性：体积分数为1.0%的各聚合物溶液的紫外分光吸收图谱见图2。氯雷他定的紫外最大吸收波长为247 nm，不同体积分数的PEG 4000 溶液、PVP-K30 溶液和HPMC 溶液在247 nm 波长处均没有吸收。因此，将247 nm 作为测定氯雷他定质量浓度的检测波长，以各聚合物溶液为对照，以消除空白溶剂的影响。

图2 氯雷他定及不同聚合物溶液的紫外光谱图Fig.2 Ultraviolet spectrograms of loratadine and different polymer solutions

（2）线性与范围：氯雷他定质量浓度在0.5～16.0 μg·mL-1范围内时，回归方程为A=0.043 6C+0.000 2，r=0.999 8，表明线性关系良好。

（3）精密度：结果显示，低、中、高3 种质量浓度氯雷他定的日内精密度的RSD 值分别为2.31%、0.51%、0.64%，日间精密度的RSD 值分别为2.43%、0.37%、1.30%，其日内及日间精密度均符合实验要求。

（4）准确度：回收率测定结果见表1。由表1 可见，在不同种类聚合物溶液中，氯雷他定的回收率均大于99%，其在不同种类聚合物溶液中的回收率均符合实验要求。

表1 氯雷他定在不同聚合物溶液中的准确度 （n=3）Tab.1 Results of accuracy and precision of loratadine in different polymer solutions （n=3）

（5）稳定性：稳定性测定结果见表2。由表2 可见，在10 h 内，不同体积分数聚合物溶液中氯雷他定测定结果的RSD 值均小于1.95%，表明在测试时间内氯雷他定溶液稳定，满足实验要求。

表2 稳定性实验的结果 （n=3）Tab.2 Stability results of loratadine in different polymer solutions （n=3）

3.1.2 溶出曲线 氯雷他定原料药、无定形在水溶液中的溶出行为见图3。由图3 可见，与无定形氯雷他定相比，氯雷他定原料药的溶出速度较慢，且溶出平衡时药物的质量浓度明显低于无定形的平衡质量浓度。相比之下，无定形氯雷他定具有较高的溶出速率，并在100 min 左右时出现较明显的过饱和-去过饱和现象，最终达到一个比原料药更高的平衡溶出度（2.85 μg·mL-1vs.2.53 μg·mL-1）。

图3 氯雷他定溶出曲线 （n=3）Fig.3 In vitro dissolution profiles of loratadine （n=3）

无定形氯雷他定在不同体积分数聚合物溶液中的溶出结果见图4。无定形氯雷他定在水中有较低的溶出速率和平衡溶解度（2.68 μg·mL-1）。由图4A 可见，HPMC 可使无定形氯雷他定的溶出速度和平衡溶解度增加，且在聚合物体积分数为0.1%～1.0%范围内，氯雷他定的平衡溶解度随HPMC 体积分数的上升而增加。

图4 无定形氯雷他定在不同聚合物溶液中的溶出曲线 （n=3）Fig.4 Dissolution test of amorphous loratadine in different polymer solutions （n=3）

由图4B 可见，PEG 4000 对无定形氯雷他定的溶出也有明显的促进作用。与HPMC 相比，溶出速率明显加快，达坪时间由180 min 缩短至120 min。并且在聚合物体积分数相同时，PEG 4000溶液中氯雷他定的平衡质量浓度明显高于HPMC 溶液中氯雷他定的质量浓度。表明对氯雷他定而言，PEG 4000 比HPMC具有更强、更快的增溶作用。PEG 4000对无定形氯雷他定的增溶效果与PEG 4000的体积分数呈正相关。

由图4C 可见，以PVP-K30 溶液为溶出介质时，实验中观察到明显的过饱和-去过饱和现象，即将无定形氯雷他定加入PVP-K30 溶液后，首先以较大的溶出速率达到一定质量浓度，随后，由于过饱和溶液的不稳定性，溶解在溶液中的溶质分子析出，导致药物的质量浓度降低，从而形成先上升、后下降、再平衡的溶出曲线。与同体积分数PEG 4000 或HPMC 相比，PVP-K30 溶液中氯雷他定的峰值质量浓度最大，但又有最低的平衡质量浓度。同样，PVP-K30 对无定形氯雷他定的增溶作用在0.1%～1.0%范围内，与PVP-K30 体积分数呈正相关。

3.2 聚合物对结晶形态的影响

用偏振光显微镜观察不同聚合物对无定形氯雷他定结晶形态的影响，结果见图5 至图7。

图5 无定形氯雷他定在不同聚合物溶液中放置8 h 的结晶形态 （×200）Fig.5 Crystalline forms of amorphous loratadine in different polymer solutions for 8 hours （×200）

由图5 可见，无定形粉末在蒸馏水中放置8 h 后即开始出现结晶，晶体呈针状，具有较强的偏光性。在体积分数为0.1%的聚合物溶液中振摇8 h 后，出现的晶体情况有所不同。在体积分数0.1% HPMC中无结晶出现，氯雷他定仍以无定形状态存在；在体积分数0.1% PEG 4000 和0.1% PVP-K30 中均产生细小的针状晶体。

由图6 可见，在去离子水中振摇24 h 后，氯雷他定晶体的数量增加，仍以针状形式存在；在体积分数0.1% HPMC 中仍以无定形颗粒状态存在（白色箭头所示，图6B）；而在体积分数0.1% PEG 4000 和体积分数0.1% PVP-K30 中生成的晶体较8 h 具有变大的趋势，晶体形状不变，仍呈针状。

图6 无定形氯雷他定在不同聚合物溶液中放置24 h 的结晶形态 （×200）Fig.6 Crystalline forms of amorphous loratadine in different polymer solutions for 24 hours （×200）

为进一步考察聚合物对氯雷他定结晶形态的影响，将适量氯雷他定储备液与体积分数为0.1%的聚合物溶液等体积混匀，在室温条件下敞口放置。随着溶剂的挥发，氯雷他定晶体逐渐析出，在放置96 h后，取出适量晶体置于偏光显微镜下观察。结果见图7。

图7 氯雷他定在不同聚合物溶液中放置96 h 的结晶形态 （×200）Fig.7 Crystalline forms of loratadine in different polymer solutions for 96 hours （×200）

由图7A 可见，氯雷他定在水中形成特殊形状的晶体。晶体中间呈规则长柱型、两端呈放射状，形成形似哑铃的晶体。而在体积分数0.1% HPMC 中形成簇状晶体，晶体大小约为20 μm。氯雷他定分子在体积分数0.1% PEG 4000 和体积分数0.1% PVPK30 中聚集成的晶体无明显区别，均呈细长针状结晶，晶体大小分别为150、100 μm。偏光显微镜结果显示，聚合物对氯雷他定晶体的生长速率、大小及形态均有一定的影响。

4 讨论

药物的无定形状态是药物存在的一种形式，无定形态的药物具有特定的理化性质，患者服用药物以后，这些理化性质必然会影响其药理作用。从药物的研发和质量监管角度看，固体药物的无定形状态在改善药物生物利用度方面的优势势必为新药开发注入新的活力，而无定形态药物良好的药用特性，更是为其发展带来新的契机。然而，药物在无定形状态下稳定性较差，是无定形态药物开发和应用中不可回避的缺陷。因此，在对无定形药物进行应用研究的同时，必须对其物理稳定性进行考察，探寻影响物理稳定性的因素及规律，为无定形药物的实际生产及临床应用提供参考。

本研究探讨了聚合物种类和体积分数对无定形氯雷他定溶出及结晶行为的影响。结果显示，不同种类的聚合物对无定形氯雷他定均有一定的增溶作用，聚合物体积分数越高，增溶作用越明显，其中PEG 4000 的增溶作用最强。3 种聚合物对无定形氯雷他定的增溶作用均与聚合物的体积分数呈正比，氯雷他定在PVP-K30 溶液中出现了明显的过饱和-去过饱和现象，其机制有待进一步研究。不同种类的聚合物对氯雷他定晶体的生长均有一定的抑制作用。无定形氯雷他定在蒸馏水和3 种聚合物溶液中形成的晶体呈现出不同的晶体形态，明确聚合物对无定形氯雷他定结晶的影响将对无定形氯雷他定药物制剂的研发具有重要的指导意义。